砂型铸造

砂型铸造，在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。

基本信息

• 中文名：砂型铸造
• 类型：砂型中生产铸件的铸造方法
• 原料：铸造砂和型砂粘结剂
• 使用：锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂

砂型制造

制造砂型的材料称为造型材料，用于制造砂型的材料习贯上称为型砂，用于制造砂芯的造型材料称为芯砂。通常型砂是由原砂（山砂或河砂）、粘土和水按一定比例混合而成，其中粘土约为9%，水约为6%，其余为原砂。有时还加入少量如煤粉、植物油、木屑等附加物以提高型砂和芯砂的 性能。

型砂和芯砂的质量直接影响铸件的质量，型砂质量 不好会使铸件产生气孔、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷。良好的型砂应具备下列性能：

1)透气性型

高温金属液浇入铸型后，型内充满大量气体，这些气体必须由铸型内顺利 排出去，型砂这种能让气体透过的性能称为透气性。否则将会使铸件产生气孔、浇不足等缺陷。铸型的透气性受砂的粒度、粘土含量、水分含量及砂型紧实度等因素 的影响。砂的粒度越细、粘土及水分含量越高、砂型紧实度越高，透气性则越差

2) 强度

型砂抵抗外力破坏的能力称为强度。型砂必须具备足够高的强度才能在造型、搬运、合箱过程中不引起塌陷，浇注时也不会破坏铸型表面。型砂的强度也不宜过高，否则会因透气性、退让性的下降，使铸件产生缺陷。

3) 耐火性

高温的金属液体浇进后对铸型产生强烈的热作用，因此型砂要具有抵抗高温热作用的能力即耐火性。如造型材料的耐火性差，铸件易产生粘砂。型砂中SiO2含量越多，型砂颗粒越大，耐火性越好。

4) 可塑性

指型砂在外力作用下变形，去除外力后能完整地保持已有形状的能力。造型材料的可塑性好，造型操作方便，制成的砂型形状准确、轮廓清晰。

5) 退让性

铸件在冷凝时，体积发生收缩，型砂应具有一定的被压缩的能力，称为退让性。型砂的退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。型砂越紧实，退让性越差。在型砂中加入木屑等物可以提高退让性。

相关特点

化学硬化砂型铸造工艺的特点是：

①化学硬化砂型的强度比粘土砂型高得多，而且制成砂型后在硬化到具有相当高的强度后脱膜，不需要修型。因而，铸型能较准确地反映模样的尺寸和轮廓形状，在以后的工艺过程中也不易变形。制得的铸件尺寸精度较高。

②由于所用粘结剂和硬化剂的粘度都不高，很易与砂粒混匀，混砂设备结构轻巧、功率小而生产率高，砂处理工作部分可简化。

③混好的型砂在硬化之前有很好的流动性，造型时型砂很易舂实，因而不需要庞大而复杂的造型机。

④用化学硬化砂造型时,可根据生产要求选用模样材料,如木、塑料和金属。

⑤化学硬化砂中粘结剂的含量比粘土砂低得多,其中又不存在粉末状辅料,如采用粒度相同的原砂，砂粒之间的间隙要比粘土砂大得多。为避免铸造时金属渗入砂粒之间，砂型或型芯表面应涂以质量优良的涂料。

⑥用水玻璃作粘结剂的化学硬化砂成本低、使用中工作环境无气味。但这种铸型浇注金属以后型砂不易溃散；用过的旧砂不能直接回收使用，须经再生处理，而水玻璃砂的再生又比较困难。

⑦用树脂作粘结剂的化学硬化砂成本较高,但浇注以后铸件易于和型砂分离,铸件清理的工作量减少，而且用过的大部分砂子可再生回收使用。

砂芯类型

概述

为了保证铸件的质量，砂型铸造中所用的型芯一般为干态型芯。根据型芯所用的粘结剂不同，型芯分为粘土砂芯、油砂芯和树脂砂芯几种。

粘土砂芯

用粘土砂制造的简单的型芯。

油砂芯

用干性油或半干性油作粘结剂的芯砂所制作的型芯，应用较广。油类的粘度低，混好的芯砂流动性好，制芯时很易紧实。但刚制成的型芯强度很低，一般都要用仿形的托芯板承接，然后在200～300℃的烘炉内烘数小时，借空气将油氧化而使其硬化。这种造芯方法的缺点是：型芯在脱模、搬运及烘烤过程中容易变形，导致铸件尺寸精度降低；烘烤时间长，耗能多。

树脂砂芯

用树脂砂制造的各种型芯。型芯在芯盒内硬化后再将其取出，能保证型芯的形状和尺寸的公差。根据硬化方法不同，树脂砂芯的制造一般分为热芯盒制芯、壳芯和冷芯盒制芯三种方法。①热芯盒法制芯：50年代末期出现。通常以呋喃树脂为芯砂粘结剂，其中还加入潜硬化剂(如氯化铵)。制芯时，使芯盒保持在200～300℃，芯砂射入芯盒中后，氯化铵在较高的温度下与树脂中的游离甲醛反应生成酸，从而使型芯很快硬化。建立脱模强度约需10～100秒钟。用热芯盒法制芯,型芯的尺寸精度比较高，但工艺装置复杂而昂贵，能耗多，排出有刺激性的气体，工人的劳动条件也很差。②壳芯采用复模砂热法制芯，砂芯强度高，质量好；③冷芯盒法制芯：60年代末出现。用尿烷树脂作为芯砂粘结剂。用此法制芯时,芯盒不加热,向其中吹入胺蒸汽几秒钟就可使型芯硬化。这种方法在能源、环境、生产效率等方面均优于热芯盒法。70年代中期又出现吹二氧化硫硬化的呋喃树脂冷芯盒法。其硬化机理完全不同于尿烷冷芯盒法，但工艺方面的特点，如硬化快、型芯强度高等，则与尿烷冷芯盒法大致相同。

水玻璃砂芯

用水玻璃做黏结剂 做的砂芯可分成以下几种：水玻璃CO2法、酯硬化水玻璃自硬法、水玻璃甲酸甲酯冷芯盒法。