砂型铸造

核心定义

砂型铸造，也叫翻砂铸造，是最传统、应用最广泛的铸造方法。其原理是利用型砂（主要成分为石英砂、粘结剂等）制造铸型（模具），然后将熔融金属浇注入铸型的空腔中，待其冷却凝固后，破碎铸型以获得铸件。

主要工艺流程

1. 制模：根据零件图纸，用木材、金属或塑料制作一个与铸件形状一致的模型（通常需考虑收缩余量）。

2. 造型：

• 造下型：将模型放入砂箱，填入型砂并紧实，翻箱后取出模型，在砂型中留下型腔。

• 造上型：同样方法制作上砂箱，并制作出浇注系统（浇口、冒口等）的通道。

3. 制芯：对于铸件的内腔或复杂孔洞，需用芯砂单独制作型芯，并放入下型的型腔中。

4. 合箱：将上型、下型与型芯准确组合，用夹具或压铁紧固，形成完整的铸型空腔。

5. 浇注：将熔融的金属液通过浇注系统平稳地注入铸型。

6. 落砂清理：待金属凝固冷却后，打开砂箱，取出铸件，清除表面的型砂和浇冒口，进行打磨等后处理。

主要优点

• 成本最低：原材料（型砂）价格低廉且可重复使用，模具（尤其是木模）制作简单、成本低。

• 适应性极广：不受铸件材质（钢、铁、铜、铝等合金）、尺寸（从几克到数百吨）和形状复杂程度的严格限制。

• 生产灵活：既适合单件、小批量试制，也适用于大批量机械化生产。

主要缺点

• 铸件精度和表面光洁度较差：尺寸公差大，表面粗糙，通常需要后续机械加工。

• 生产效率较低：工序多，特别是造型和落砂清理劳动强度大，生产周期相对较长。

• 质量稳定性控制较难：易产生砂眼、气孔、粘砂、夹砂等铸造缺陷。

• 工作环境较差：生产过程中粉尘多，噪音大。

应用领域

砂型铸造是铸造行业的基石，适用于几乎所有需要金属毛坯的领域，尤其适合于：

• 大型、重型铸件：机床床身、发动机缸体、大型阀门、水电设备基座。

• 结构复杂的毛坯：箱体类、框架类零件。

• 对表面和尺寸精度要求不高的普通铸件：各类市政设施井盖、管道配件、基础构件。

总结而言，砂型铸造以其无与伦比的成本优势、材料适应性和生产灵活性，在铸造生产中占据着基础且不可动摇的地位。虽然它在精度和效率上不如一些现代精密铸造工艺，但对于绝大多数常规、大型或小批量铸件而言，它仍然是首选的、最经济的成型方法。