黏土砂型铸造工艺的特点与过程详解

按生产工部分类，黏土砂型铸造又可分为造型工部、制芯工部、砂处理工部、熔化工部、清理工部五大部分。每个工部所采用的工艺、材料、装备、控制方式等都会影响铸件的生产质量。

1.造型工部

造型工部是铸造车间及生产的核心工部，典型的黏土砂造型工艺流程如图1-1所示。

图1-1 典型的黏土砂造型工艺流程

造型工部的主要生产工序是造型、下芯、合箱、浇注、冷却和落砂。在铸造生产过程中，由熔化工部、制芯工部和砂处理工部供给造型工部所需的液态金属、砂芯和型砂；造型工部将铸件和旧砂分别运送给清理工部和砂处理工部。

获得高精度和足够紧实度铸型是造型工部的主要任务，也是生产高表面质量和内在质量铸件的前提之一。目前的实际生产中，除少量手工造型方法外，常用的机器造型有：震压式造型、多触头高压造型、射压造型、静压造型、气冲造型等。不同的铸件产品、质量要求和生产率，可选择不同的造型方法及装备。

2.制芯工部

制芯工部的任务是生产出合格的砂芯。典型的制芯工部工艺流程如图1-2所示。

图1-2 典型的制芯工部工艺流程

由于采用的黏结剂不同，芯砂的性能（流动性、硬化速度、强度、透气性等）都不相同，型芯的制造方法及其所用的设备也不相同。根据黏结剂的硬化特点，制芯工艺有如下几种：

1）型芯在芯盒中成形后，从芯盒中取出，再放进烘炉内烘干。属于此类制芯工艺的芯砂有黏土砂、油砂、合脂砂等。

2）型芯的成形及加热硬化均在芯盒中完成。属于这类制芯工艺的有热芯盒及壳芯制芯等。

3）型芯在芯盒里成形并通入气体而硬化。属于这类制芯工艺的有水玻璃CO₂法及气雾冷芯盒法等。

4）在芯盒中成形并在常温下自行硬化到形状稳定。这类制芯工艺有自硬冷芯盒法、流态自硬砂法等。

在制芯工部中，制芯机是核心设备。但砂芯的质量除与制芯机装备水平有直接关系外，还与芯砂种类、硬化方式、砂芯的形状结构等有关。(www.xing528.com)

3.砂处理工部

砂处理工部的任务是提供造型、制芯工部所需要的合乎一定技术要求的型砂及芯砂。机械化黏土砂的砂处理工艺流程如图1-3所示。

在砂处理工部中，混砂机是本工部的核心设备，不同的型（芯）砂种类要采用不同的混砂机，其砂处理工艺过程也不尽相同（如水玻璃砂、树脂砂等）高性能的混砂机是获得高质量型砂的保障。

在现代化铸造车间中，废旧砂的再生利用是砂处理工部的重要环节，尤其是在水玻璃砂和树脂砂等化学黏结剂砂的铸造车间。再生砂的性能会直接影响铸型、砂芯的性能，从而直接影响铸件的生产质量。有关“旧砂再生”的内容将在本篇的第2章、第3章有专门的介绍。

图1-3 黏土型砂的砂处理工艺流程

4.熔化工部

熔化工部根据熔炼合金的种类不同可分为铸钢、铸铁和非铁金属三种。国内的铸造生产中，铸铁熔炼以冲天炉为主，铸钢熔炼以工频（或中频）电炉和电弧炉为主，非铁金属则以电阻炉熔化为主。熔化工部的任务是提供浇注所需的合格的液态金属，不同熔化设备具有不同的控制要求。金属液的质量取决于原材料的品质及对熔化设备的操作控制。以铸铁冲天炉熔化工部为例，它的工艺流程如图1-4所示。

近年来，由于对铸件材质的要求提高和对环境保护措施的重视，采用电炉熔炼或双联熔炼（冲天炉—电炉）铸铁的工艺有所发展。但电炉熔炼的设备投资较高，附属电气设备庞杂，多用于大型铸造车间。在选择各种熔炼工艺方案及其设备时，应根据对金属液的质量要求，并进行经济分析，最后选择合理的设计方案。

图1-4 熔化工部工艺流程

图1-5 清理工部的主要工序

清理工部的特点是：工作劳动强度大，噪声、粉尘危害严重，劳动条件差因此，清理工部需要采取隔声、防尘等环境保护措施。

用于铸件整理的设备，应根据金属种类，铸件的大小、形状、重量和复杂程度等选定。不同类型的铸件应选择不同型号的清理设备，组成清理流水线采用合理的清理方法及装备，对提高铸件的最终质量具有重要作用。