什么是沙子铸造？

如何用砂模形成复杂的铸件

砂模铸造是一个利用不可避免的沙模形成金属铸件的过程。一方面，铸造是一个看似简单的制造过程：在海滩上形成城堡的任何人都知道沙子可以用来制作详细的形状。然而，在铸造厂处理熔融金属的热量中，必须考虑许多因素才能获得成功。铸件用于制造各种尺寸的金属组件，从几盎司到几吨不等。可以形成砂霉，以创建具有精细外部细节，内芯和其他形状的铸件。几乎所有金属合金都可以铸造。凹陷是用湿的沙子制成的，充满了熔融金属，然后冷却。

什么是造型沙子？

与其他模具材料相比，砂具有三个重要优势：

1. 这很便宜，
2. 它很容易回收，并且
3. 它可以承受极高的温度。

砂铸造是少数几种具有高温，例如钢，镍和钛的金属的可用工艺之一。由于其灵活性，耐热性和相对较低的成本，因此铸造是最广泛使用的铸造过程。

铸件是通过将液体金属倒入霉菌腔中产生的。为了使铸造成功，霉菌腔必须保留其形状，直到金属冷却并完全固化为止。纯砂很容易折断，但是成型沙子包含粘结材料，可提高其抵抗热和保持形状的能力。

绿沙（一组沙子，粉碎的煤，膨润土粘土和水）传统上已用于沙子铸造中，但是化学结合成型系统变得越来越受欢迎。使用最广泛的铸砂是二氧化硅（Sio）₂）。

成型沙质

力量

在机械应力条件下，砂霉菌保持其几何形状的能力。

渗透性

在铸造过程中，砂土允许气体和蒸汽的能力。

水分含量

水分含量会影响霉菌的强度和渗透性：水分太少的霉菌可能会破裂，而水分过多的霉菌会导致蒸汽气泡在铸件中捕获。

流动性

沙子在图案中填充小腔的能力。高流动性会产生更精确的模具，因此对于详细的铸件非常有用。

晶粒大小

单个粒子的大小。

谷物形状

该属性根据它们的圆形来评估沙子单个晶粒的形状。通常，在铸造砂中使用了三种谷物类别：

1. 圆形谷物沙子提供了相对较差的粘结强度，但是良好的流动性和表面饰面。
2. 角晶粒由于互锁而具有更大的粘结强度，但与圆形谷物沙相比，流动性和渗透性较差。
3. 次角晶粒是中路。相对于圆形晶粒，它们具有更好的强度和较低的渗透性，但是比角晶粒具有更低的强度和更好的渗透性。

可折叠

砂混合物在力下塌陷的能力。更大的霉菌可折叠性使金属铸造可以自由缩小，而不会出现热撕裂或破裂的风险。

耐火强度

将熔融金属倒入其中时，模具不得融化，燃烧或裂纹。耐火强度可以测量成型沙子承受极高热量的能力。

可重复使用

在随后的制造操作中，（在沙子调理后）将砂的能力重复使用（沙子调理后）产生其他沙子铸件。

砂的许多特性取决于粒度和沙子的分布：较小的晶粒尺寸增强了霉菌的强度，但较大的晶粒尺寸更可渗透。细颗粒的沙子为铸件提供了良好的表面饰面，但渗透性低，而粒状砂砂提供了相反的状态。

特殊添加剂或粘合剂可以添加到沙子，粘土和水的基本骨料中，以增加内聚力。这些粘合剂可以是有机的或无机的。常见的粘合剂包括谷物，地面沥青，海煤，吉尔森岩，燃油，木粉，二氧化硅，氧化铁，珠光石，糖蜜，葡萄糖和专有材料。

找到完美的组合并不容易。沙子骨料的某些特性彼此矛盾：具有更大可折叠性的成型砂具有较小的强度，并且强度更高的折叠率较小。通常需要权衡取舍，以实现为特定部分和铸造应用提供适当属性的妥协。精确控制沙子性能是如此必不可少，以至于沙实验室已成为现代铸造厂的共同补充。

沙子铸造的一部分

金属铸件由用于生产它的模具形成 - 良好的模具是良好铸造的先决条件。模具有多个部分可以共同影响最终产品。

霉菌腔由图案，是在沙模中给人留下深刻印象的零件的全尺寸模型。模式中不包含一些内部表面，而是由单独的内核创建。

A核是插入模具中的砂形，以塑造铸造内部，包括孔或通道等特征。芯通常是用成型沙子制成的，因此它们可以从铸件中摇动。A核心印刷是添加到图案，核心或模具中的区域，以定位和支撑模具中的核心。

进一步的核心支持由chap- 固定在芯和腔表面之间的小金属碎片。为了维持这种支撑，必须由与所施放的金属相同或更高的熔化温度组成的金属组成。固化后，将奶袋包裹在铸件中。

可以使用许多与砂模相同的方法生产砂芯：由于模具是由图案形成的，因此砂芯由核心框;它们类似于模具，可以由木材，塑料或金属制成。核心盒还可以包含多个腔体以产生几个相同的核心。

A立管是旨在包含多余金属的模具中的一个额外空隙。它通过将熔融金属喂入霉菌腔，以防止收缩空隙在主铸件中形成。

整个沙模都包含在一个名为The的盒子中烧瓶。在典型的两部分模具中，上半部分（包含图案的上半部，烧瓶和核心）被称为应付。下半部被称为拖。这分开线是分开应对和拖动的线或表面。

如何制作沙子铸造

沙子铸造涉及四个基本步骤：组装沙子，将液体金属倒入模具中，让金属冷却，然后破碎沙子并取下铸件。当然，该过程比听起来更复杂。

模具组件的第一步是用沙子部分填充阻力。图案，核心打印，核心和门控系统位于隔板附近。然后将COPE组装成阻力。将额外的沙子倒在围墙的一半上，直到覆盖图案，芯和门控系统，然后通过振动或机械手段压实沙子。用罢工杆去除多余的沙子。

现在形成了模具，从阻力中取出COPE，因此可以从模具中提取图案。

小心地进行图案提取，以避免破坏或分裂新形成的霉菌腔。通过设计一个草稿：垂直于分隔线的垂直锥度。锥度草稿通常至少为1°。图案的表面越粗糙，提供的草稿越多。

在充满液态金属之前，需要准备完整的模具；霉菌腔通常用霉菌洗涤润滑，以促进铸造去除。然后将核心放置，添加其他模具材料，例如应对绳索，以防止弹跳，并将霉菌的一半闭合并牢固地夹在一起；应对和阻力部分借助销钉和指南保持适当的对齐方式。

一半必须保持安全，以使液态金属无法通过分隔线泄漏。在倒入无烧瓶的模具之前，木材或金属倒夹克通常将其放置在模具周围，并将重物放在顶部，以防止COPE举起。

熔融金属通过A进入霉菌腔门控系统：熔融金属通过浇注杯子，继续泉水（门控系统的垂直部分），然后通过跑步者（水平部分）。积聚的气体和流离失所的空气逃逸通风口。将金属从跑步者引入霉菌腔的多个点称为大门。

铸件冷却后，将其从沙模中分解出来。从铸件中去除沙子的过程称为摇晃。可以手动或自动机械手动卸下铸件。搅拌表和旋转不倒翁通常使用。

根据模式，烧瓶类型和机械化级别，此基本过程有所不同：

• 板凳成型小型工作是首选。整个操作是在方便高度的长凳上进行的。
• 地板成型用于中型和大型工作。顾名思义，在倒入之前，模具设置在地板上。
• 机器成型用于批量生产。机器成型可节省劳动力，并提供卓越的准确性和均匀性，从而可以以快速的速度保持公差。由成型机执行的主要操作是撞击成型砂，滚动模具，形状闸门，敲击图案及其撤回。

回收造型沙子

沙子从完整的铸造中摇动后，肿块被冷却和压碎。所有颗粒和金属颗粒通常都经常在磁场的帮助下去除。所有的沙子和成分都筛选出振动器，旋转屏幕或振动屏幕。然后可以将清洁的沙子重新引入到成型砂生产周期的开始。

塑造沙子是用ther架制备的，这些砂土混合了沙子，粘合剂和水。曝气器结合使用，以松开沙子，使其更适合成型。

制备的沙子通常是通过汤匙卡车或皮带输送机将其形成模具的造型地板的；模具可以放在地板上，也可以由输送机传递到浇注站​​。倒入后，将铸件从Shakeout站的粘附沙子上取出。反过来，用过的沙子通过皮带输送机或其他方式将储物箱返回到储物箱中。

通常通过许多生产周期将铸造的沙子回收并重复使用。根据行业估计，每年生产中使用大约1亿吨沙子。在这个数字中，只有四到七百万吨被丢弃，即使是沙子也经常被其他行业回收。

砂型过程和方法

绿沙模

典型的绿沙混合物含有89％的沙子，4％的水和7％的粘土。绿沙是行业最爱的，因为其成本低和稳定的整体表现。绿沙中的“绿色”是指倒入混合物中的水分含量。

绿沙模具有足够的强度，可用于大多数沙子铸造应用。它们还提供了良好的可折叠性，渗透性和可重复性。水分含量出现的主要困难。过多的水分会导致铸造中的缺陷，而水分耐受性取决于铸造的金属。

冷设置过程

有时，非传统的粘合剂用于工业砂铸件。常规的铸造粘合剂需要热量来治愈，而这些替代粘合剂与沙子混合时在室温下化学键合 - 因此术语冷设置过程。在技​​术上，这些相对较新的沙子铸造过程在受欢迎程度上越来越受欢迎。冷设置工艺比绿色的沙子更昂贵，但它们的铸件具有出色的尺寸精度。

壳成型

壳模铸造是针对质量生产和光滑饰面的成型技术的相对较新的发明。第二次世界大战期间德国首次使用它。成型材料是干燥的二氧化硅砂的混合物，含最小的粘土含量和3-8％的热固性树脂（苯酚甲醛或硅油脂）。当成型混合物滴入加热的图案板时，形成了约6毫米厚的硬壳。为了完全治愈壳，必须将其加热至440至650°F（230至350T），持续几分钟。

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图像学分

• 模具盒填充：OkFoundry，CC By 2.0，通过Flickr
• 从模具盒中绘制的Cope：Okfoundry，CC By 2.0，通过Flickr
• 开放式沙模：Okfoundry，CC By 2.0，通过Flickr
• 封闭模具：OkFoundry，CC By 2.0，通过Flickr