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摘 要： 铸造被广泛应用于机械零件的毛坯制造，在各种机械和设备中，铸件在质量上占有很大的比例。如拖拉机及其他农业机械，铸件的质量比达40%～70%，金属切削机床、内燃机达70%～80%，重型机械设备可高达90%。而砂型铸造简单易行，原材料来源广，铸造成本低，见效快，因而在目前的铸造生产中仍占主导地位，用砂型铸造生产的铸件，约占铸件总质量的90%。
关键词： 铸造 砂型铸造 工艺过程
铸造是指将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后而得到一定形状和性能铸件的方法。铸造方法很多，按生产方法不同，铸造可分为砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造是用型砂紧实成形的铸造方法，特种铸造一般是指砂型铸造以外的其他铸造方法，如金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、陶瓷型铸造和连续铸造等。下面重点阐述砂型铸造的工艺过程：
1制作砂型，即造型
1）造型材料与砂型
（1）造型材料
造型材料是制造砂型和砂芯的材料，包括砂、黏土、有机或无机黏结剂和其他附加物。制造砂型的材料称为型砂，即按一定比例配合的造型材料，经过混制，符合造型要求的混合料；制造型芯的材料称为芯砂，即按一定比例配合的造型材料，经过混制，符合造芯要求的混合料。由于砂型在浇注和凝固过程中承受熔融金属的冲刷、静压力和高温的作用，并要排出大量气体，型芯则要承受凝固时的收缩压力，故型砂、芯砂应满足以下性能要求：
①可塑性，即型砂、芯砂在外力作用下可以成形，外力消除后仍能保持其形状的性能。可塑性好，易于成形，就可获得型腔清晰的砂型。
②强度，即型砂、芯砂抵抗外力破坏的能力。砂型应具有足够的强度，以保证在浇注时能承受熔融金属的冲击和压力而不致发生变形和损坏，从而避免铸件产生夹砂、砂眼等缺陷。
③耐火性，即型砂在高温熔融金属的作用下不软化、不熔融烧结及不黏附在铸件表面上的性能。耐火性差会造成铸件表面粘砂，严重时会使铸件报废。
④透气性，当熔融金属浇入砂型后，在高温的作用下，砂型中会产生大量气体，熔融金属内部也会分离出气体。透气性好，熔融金属内就不会存留空气，可避免铸件产生气孔等缺陷。
⑤退让性，即铸件冷却收缩时，砂型与型芯的体积可以被压缩的性能。退让性好，铸件冷却收缩时受到的阻碍小，可时铸件避免产生变形或裂纹等缺陷。
由于在铸造过程中，型芯被熔融金属包围，工作条件差，因此，芯砂比型砂应具有更高的强度、耐火性、透气性和退让性。
（2）砂型
用型砂制成，包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇注系统的组合整体称为砂型。砂型的制作是砂型铸造工艺过程中的主要工序。制造砂型即是使用造型材料，借助模样和芯盒造型造芯，合理布置浇注系统和冒口，以实现铸件的外形和内形的要求。
2）模样和芯盒
用来形成砂型型腔的工艺装备称为模样。制造砂型时，使用模样可以获得与零件外部轮廓相似的型腔；用来制造型芯或其他耐火材料芯所用的工艺装备称为芯盒。芯盒的内腔与型芯的形状和尺寸相同，在砂型中，型芯形成铸件内部的孔穴。
制造模样和芯盒时应注意以下几点：
（1）选择分型面时，应使分型面具有最大水平投影尺寸；尽量满足浇注位置的要求；应起模方便，简化造型工艺。
（2）选择合适的收缩余量。
（3）确定合理的加工余量，一般小型铸件的加工余量为2～6mm。
（4）确定合理的起模斜度和铸造圆角。
3）合理布置浇注系统和冒口
浇注系统又称浇口，是为填充型腔和冒口而开设于砂型中的一系列通道，通常由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。浇注系统的作用是保证熔融金属平稳、均匀、连续地充满型腔；阻止熔渣、气体和砂粒随熔融金属进入型腔；控制铸件的凝固顺序；供给铸件冷凝收缩时所需的金属熔液，即起补缩作用。
冒口是在砂型内存储供补缩铸件用熔融金属的空腔，其具有补缩、排气和集渣的作用。
4）造型方法
用造型混合料及模样等工艺装备制造砂型的过程称为造型。造型可分为手工造型、机器造型和自动化造型，手工造型是指全部用手工工具完成的造型工序，适用于单件或小批量生产；机器造型是用机器完成紧砂和起模或至少完成紧砂操作的造型工序，紧砂常用的方法有压实法、震实法、拋砂法等；自动化造型是指所有造型工序基本上不需要人力完成，生产效率高，适用于大批量生产和流水线生产。
2造芯
制造型芯的过程称为造芯，其目的是为了获得铸件内孔或局部外形。造芯分为手工造芯和机器造芯两种，手工造芯用芯盒来完成，主要用于单件、小批量生产；机器造芯是利用造芯机来完成填砂、紧砂和取芯，适用于大批量生产。
型芯成形后一般均需烘干，用适当温度和足够时间加热型芯，使其获得一定的强度，并提高型芯的透气性，减少型芯的发气量。另外，烘干的型芯表面一般都刷上涂料，目的是提高型芯表层的耐火度、保温性、化学稳定性，增强抵抗高温熔融金属侵蚀的能力。
3合型
合型又称合箱，是将砂型的上型、下型、型芯、浇口杯等组合成一个完整砂型的操作过程。合型前，应进行全面的质量检查；合型时，应保证砂型型腔的几何形状尺寸准确和型芯稳固；合型后，上、下型应压紧，以防浇注时上型被熔融金属顶起，造成射箱或跑火等事故。
4浇注、落砂和清理
合箱完成后，用浇包将熔融金属通过浇注系统注入型腔。在浇注时，一是注意选择合适的浇注温度，否则会使铸件产生各种缺陷；二是注意浇注速度，浇注速度应根据铸件的具体情况而定，可通过操纵浇包和布置浇注系统来进行控制。浇注完成后，铸件在砂型内经过足够时间的冷却后就可以开箱取件，并将铸件上的型芯除去，完成落砂操作。最后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属（包括浇口、冒口、飞翅等），完成清理工作。
从以上分析可知，砂型铸造的工艺过程一般由造型（制造砂型）、造芯（制造砂芯）、烘干（用于干砂型铸造）、合型、浇注、落砂、清理及铸件检验等工序组成。
关键词： 铸造 砂型铸造 工艺过程
铸造是指将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后而得到一定形状和性能铸件的方法。铸造方法很多，按生产方法不同，铸造可分为砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造是用型砂紧实成形的铸造方法，特种铸造一般是指砂型铸造以外的其他铸造方法，如金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、陶瓷型铸造和连续铸造等。下面重点阐述砂型铸造的工艺过程：
1制作砂型，即造型
1）造型材料与砂型
（1）造型材料
造型材料是制造砂型和砂芯的材料，包括砂、黏土、有机或无机黏结剂和其他附加物。制造砂型的材料称为型砂，即按一定比例配合的造型材料，经过混制，符合造型要求的混合料；制造型芯的材料称为芯砂，即按一定比例配合的造型材料，经过混制，符合造芯要求的混合料。由于砂型在浇注和凝固过程中承受熔融金属的冲刷、静压力和高温的作用，并要排出大量气体，型芯则要承受凝固时的收缩压力，故型砂、芯砂应满足以下性能要求：
①可塑性，即型砂、芯砂在外力作用下可以成形，外力消除后仍能保持其形状的性能。可塑性好，易于成形，就可获得型腔清晰的砂型。
②强度，即型砂、芯砂抵抗外力破坏的能力。砂型应具有足够的强度，以保证在浇注时能承受熔融金属的冲击和压力而不致发生变形和损坏，从而避免铸件产生夹砂、砂眼等缺陷。
③耐火性，即型砂在高温熔融金属的作用下不软化、不熔融烧结及不黏附在铸件表面上的性能。耐火性差会造成铸件表面粘砂，严重时会使铸件报废。
④透气性，当熔融金属浇入砂型后，在高温的作用下，砂型中会产生大量气体，熔融金属内部也会分离出气体。透气性好，熔融金属内就不会存留空气，可避免铸件产生气孔等缺陷。
⑤退让性，即铸件冷却收缩时，砂型与型芯的体积可以被压缩的性能。退让性好，铸件冷却收缩时受到的阻碍小，可时铸件避免产生变形或裂纹等缺陷。
由于在铸造过程中，型芯被熔融金属包围，工作条件差，因此，芯砂比型砂应具有更高的强度、耐火性、透气性和退让性。
（2）砂型
用型砂制成，包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇注系统的组合整体称为砂型。砂型的制作是砂型铸造工艺过程中的主要工序。制造砂型即是使用造型材料，借助模样和芯盒造型造芯，合理布置浇注系统和冒口，以实现铸件的外形和内形的要求。
2）模样和芯盒
用来形成砂型型腔的工艺装备称为模样。制造砂型时，使用模样可以获得与零件外部轮廓相似的型腔；用来制造型芯或其他耐火材料芯所用的工艺装备称为芯盒。芯盒的内腔与型芯的形状和尺寸相同，在砂型中，型芯形成铸件内部的孔穴。
制造模样和芯盒时应注意以下几点：
（1）选择分型面时，应使分型面具有最大水平投影尺寸；尽量满足浇注位置的要求；应起模方便，简化造型工艺。
（2）选择合适的收缩余量。
（3）确定合理的加工余量，一般小型铸件的加工余量为2～6mm。
（4）确定合理的起模斜度和铸造圆角。
3）合理布置浇注系统和冒口
浇注系统又称浇口，是为填充型腔和冒口而开设于砂型中的一系列通道，通常由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。浇注系统的作用是保证熔融金属平稳、均匀、连续地充满型腔；阻止熔渣、气体和砂粒随熔融金属进入型腔；控制铸件的凝固顺序；供给铸件冷凝收缩时所需的金属熔液，即起补缩作用。
冒口是在砂型内存储供补缩铸件用熔融金属的空腔，其具有补缩、排气和集渣的作用。
4）造型方法
用造型混合料及模样等工艺装备制造砂型的过程称为造型。造型可分为手工造型、机器造型和自动化造型，手工造型是指全部用手工工具完成的造型工序，适用于单件或小批量生产；机器造型是用机器完成紧砂和起模或至少完成紧砂操作的造型工序，紧砂常用的方法有压实法、震实法、拋砂法等；自动化造型是指所有造型工序基本上不需要人力完成，生产效率高，适用于大批量生产和流水线生产。
2造芯
制造型芯的过程称为造芯，其目的是为了获得铸件内孔或局部外形。造芯分为手工造芯和机器造芯两种，手工造芯用芯盒来完成，主要用于单件、小批量生产；机器造芯是利用造芯机来完成填砂、紧砂和取芯，适用于大批量生产。
型芯成形后一般均需烘干，用适当温度和足够时间加热型芯，使其获得一定的强度，并提高型芯的透气性，减少型芯的发气量。另外，烘干的型芯表面一般都刷上涂料，目的是提高型芯表层的耐火度、保温性、化学稳定性，增强抵抗高温熔融金属侵蚀的能力。
3合型
合型又称合箱，是将砂型的上型、下型、型芯、浇口杯等组合成一个完整砂型的操作过程。合型前，应进行全面的质量检查；合型时，应保证砂型型腔的几何形状尺寸准确和型芯稳固；合型后，上、下型应压紧，以防浇注时上型被熔融金属顶起，造成射箱或跑火等事故。
4浇注、落砂和清理
合箱完成后，用浇包将熔融金属通过浇注系统注入型腔。在浇注时，一是注意选择合适的浇注温度，否则会使铸件产生各种缺陷；二是注意浇注速度，浇注速度应根据铸件的具体情况而定，可通过操纵浇包和布置浇注系统来进行控制。浇注完成后，铸件在砂型内经过足够时间的冷却后就可以开箱取件，并将铸件上的型芯除去，完成落砂操作。最后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属（包括浇口、冒口、飞翅等），完成清理工作。
从以上分析可知，砂型铸造的工艺过程一般由造型（制造砂型）、造芯（制造砂芯）、烘干（用于干砂型铸造）、合型、浇注、落砂、清理及铸件检验等工序组成。