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鑄鐵腳輪鑄造工藝流程
發表時間:2012/8/12 10:03:40
制作模具，芯盒－翻砂造型－熔化－澆注－落砂－去澆冒口清理－檢驗入庫。澆注出來若檢驗有缺陷1）肯定是把有缺陷的產品分離，并告知相關部門分析產生缺陷的原因，并在下次生產中改正2）分析缺陷是否是可以返修，如補焊等。并不是所有產品都需要做熱處理，主要看你產品材料，產品使用在哪些方面。做熱處理不外乎就是為了消除內應力或者提高或者減小產品的硬度，以便于加工。還有些就是客人有特別的要求，這些都是要根據具體的情況來分析。
鑄造生產的工藝流程
鑄造生產是一個復雜的多工序組合的工藝過程，它包括以下主要工序：
1）生產工藝準備，根據要生產的零件圖、生產批量和交貨期限，制定生產工藝方案和工藝文
件，繪制鑄造工藝圖；
2）生產準備，包括準備熔化用材料、造型制芯用材料和模樣、芯盒、砂箱等工藝裝備；
3）造型與制芯；
4）熔化與澆注；
成形原理
鑄造生產是將金屬加熱熔化，使其具有流動性，然后澆入到具有一定形狀的鑄型型腔中，在
重力或外力（壓力、離心力、電磁力等）的作用下充滿型腔，冷卻并凝固成腳輪鑄件（或零件）
的一種金屬成形方法。
圖 1 鑄造成形過程
腳輪鑄件一般作為毛坯經切削加工成為零件。但也有許多腳輪鑄件無需切削加工就能滿足零件的設計
精度和表面粗糙度要求，直接作為零件使用。
型砂的性能及組成
1、 型砂的性能
型砂（含芯砂）的主要性能要求有強度、透氣性、耐火度、退讓性、流動性、緊實率和潰散
性等。
2、 型砂的組成
型砂由原砂、粘接劑和附加物組成。鑄造用原砂要求含泥量少、顆粒均勻、形狀為圓形和多
角形的海砂、河砂或山砂等。鑄造用粘接劑有粘土（普通粘土和膨潤土）、水玻璃砂、樹脂、
合脂油和植物油等，分別稱為粘土砂，水玻璃砂、樹脂砂、合脂油砂和植物油砂等。為了進
一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、鋸末、
紙漿等。型砂結構，如圖 2 所示。
圖 2 型砂結構示意圖
工藝特點
鑄造是生產零件毛坯的主要方法之一，尤其對于有些脆性金屬或合金材料（如各種鑄鐵件、
有色合金腳輪鑄件等）的零件毛坯，鑄造幾乎是唯一的加工方法。與其它加工方法相比，鑄造工
藝具有以下特點：
1）腳輪鑄件可以不受金屬材料、尺寸大小和重量的限制。腳輪鑄件材料可以是各種鑄鐵、鑄鋼、鋁合
金、銅合金、鎂合金、鈦合金、鋅合金和各種特殊合金材料；腳輪鑄件可以小至幾克，大到數百
噸；腳輪鑄件壁厚可以從 0．5 毫米到 1 米左右；腳輪鑄件長度可以從幾毫米到十幾米。
2）鑄造可以生產各種形狀復雜的毛坯，特別適用于生產具有復雜內腔的零件毛坯，如各種箱
體、缸體、葉片、葉輪等。
3）腳輪鑄件的形狀和大小可以與零件很接近，既節約金屬材料，又省切削加工工時。
4）腳輪鑄件一般使用的原材料來源廣、腳輪鑄件成本低。
5）鑄造工藝靈活，生產率高，既可以手工生產，也可以機械化生產。
腳輪鑄件的手工造型
手工造型的主要方法
砂型鑄造分為手工造型（制芯）和機器造型（制芯）。手工造型是指造型和制芯的主要工作均
由手工完成；機器造型是指主要的造型工作，包括填砂、緊實、起模、合箱等由造型機完成。
泊頭鑄造工量具友介紹手工造型的主要方法：
手工造型因其操作靈活、適應性強，工藝裝備簡單，無需造型設備等特點，被廣泛應用于單
件小批量生產。但手工造型生產率低，勞動強度較大。手工造型的方法很多，常用的有以下
幾種：
1． 整模造型
對于形狀簡單，端部為平面且又是最大截面的腳輪鑄件應采用整模造型。整模造型操作簡便，造
型時整個模樣全部置于一個砂箱內，不會出現錯箱缺陷。整模造型適用于形狀簡單、最大截
面在端部的腳輪鑄件，如齒輪坯、軸承座、罩、殼等（圖 2）。
圖 整模造型
2．分模造型
當腳輪鑄件的最大截面不在腳輪鑄件的端部時，為了便于造型和起模，模樣要分成兩半或幾部分，這
種造型稱為分模造型。當腳輪鑄件的最大截面在腳輪鑄件的中間時，應采用兩箱分模造型（圖 3），模
樣從最大截面處分為兩半部分（用銷釘定位）。造型時模樣分別置于上、下砂箱中，分模面（模
樣與模樣間的接合面）與分型面（砂型與砂型間的接合面）位置相重合。兩箱分模造型廣泛
用于形狀比較復雜的腳輪鑄件生產，如水管、軸套、閥體等有孔腳輪鑄件。
圖 3 套管的分模兩箱造型過程
腳輪鑄件形狀為兩端截面大、中間截面小，如帶輪、槽輪、車床四方刀架等，為保證順利起模，
應采用三箱分模造型（圖 4）。此時分模面應選在模樣的最小截面處，而分型面仍選在腳輪鑄件兩
端的最大截面處，由于三箱造型有兩個分型面，降低了腳輪鑄件高度方向的尺寸精度，增加了分
型面處飛邊毛刺的清整工作量，操作較復雜，生產率較低，不適用于機器造型，因此，三箱
造型僅用于形狀復雜、不能用兩箱造型的腳輪鑄件生產。
圖 4 三箱分模造型舉例
3．活塊模造型
腳輪鑄件上妨礙起模的部分（如凸臺、筋條等）做成活塊，用銷子或燕尾結構使活塊與模樣主體
形成可拆連接。起模時先取出模樣主體，活塊模仍留在鑄型中，起模后再從側面取出活塊的
造型方法稱為活塊模造型（圖 5）?；顗K模造型主要用于帶有突出部分而妨礙起模的腳輪鑄件、單
件小批量、手工造型的場合。如果這類腳輪鑄件批量大，需要機器造型時，可以用砂芯形成妨礙
起模的那部分輪廓。
圖 5 角鐵的活塊模造型工藝過程
4．挖砂造型
當腳輪鑄件的外部輪廓為曲面（如手輪等）其最大截面不在端部，且模樣又不宜分成兩半時，應
將模樣做成整體，造型時挖掉妨礙取出模樣的那部分型砂，這種造型方法稱為挖砂造型。挖
砂造型的分型面為曲面，造型時為了保證順利起模，必須把砂挖到模樣最大截面處（圖 6）。
由于是手工挖砂，操作技術要求高，生產效率低，只適用于單件、小批量生產。
圖 6 手輪的挖砂造型的工藝過程
手工制芯
型芯用來形成腳輪鑄件內部空腔或局部外形。由于型芯的表面被高溫金屬液包圍，長時間受到浮
力作用和高溫金屬液的烘烤作用；腳輪鑄件冷卻凝固時，砂芯往往會阻礙腳輪鑄件自由收縮；砂芯清
理也比較困難。因此造芯用的芯砂要比型砂具有更高的強度、透氣性、耐高溫性、退讓性和
潰散性。
手工制芯由于無需制芯設備，工藝裝備簡單，應用得很普遍。根據砂芯的大小和復雜程度，
手工制芯用芯盒有整體式芯盒、對開式芯盒和可拆式芯盒，如圖 7 所示。
圖 7 芯盒制芯示意圖
零件、模樣、芯盒與腳輪鑄件的關系
模樣用來形成腳輪鑄件的外部輪廓，芯盒用來制作砂芯，形成腳輪鑄件的內部輪廓。造型時分別用模
樣和芯盒制作鑄型和型芯。圖 1 分別表示零件、模樣、芯盒和腳輪鑄件的關系。制造模樣和芯盒
所選用的材料，與腳輪鑄件大小、生產規模和造型方法有關。單件小批量生產、手工造型時常用
木材制作模樣和芯盒，大批量生產、機器造型時常用金屬材料（如鋁合金、鑄鐵等）或硬塑
料制作模樣和芯盒。
圖 零件、模樣、芯盒與腳輪鑄件的關系
鑄造腳輪鑄件常見缺陷分析
鑄造工藝過程復雜，影響腳輪鑄件質量的因素很多，往往由于原材料控制不嚴，工藝方案不合理，
生產操作不當，管理制度不完善等原因，會使腳輪鑄件產生各種鑄造缺陷。常見的腳輪鑄件缺陷名稱、
特征和產生的原因，見表。
常見腳輪鑄件缺陷及產生原因
缺陷名稱
氣孔
特征
產生的主要原因
在腳輪鑄件內部或表面有大小不等的光滑孔洞
①爐料不干或含氧化物、雜質多；②澆注工具
或爐前添加劑未烘干；③型砂含水過多或起模和修型時刷水過多；④型芯烘干不充分或型芯
通氣孔被堵塞；⑤春砂過緊，型砂透氣性差；⑥澆注溫度過低或澆注速度太快等
縮孔與縮松
縮孔多分布在腳輪鑄件厚斷面處，形狀不規則，孔內粗糙 ①腳輪鑄件結構設計不合理，如壁厚相差
過大，厚壁處未放冒口或冷鐵；②澆注系統和冒口的位置不對；③澆注溫度太高；④合金化
學成分不合格，收縮率過大，冒口太小或太少
砂眼
在腳輪鑄件內部或表面有型砂充塞的孔眼
①型砂強度太低或砂型和型芯的緊實度不夠，故型
砂被金屬液沖入型腔；②合箱時砂型局部損壞；③澆注系統不合理，內澆口方向不對，金屬
液沖壞了砂型；④合箱時型腔或澆口內散砂未清理干凈
粘砂
腳輪鑄件表面粗糙，粘有一層砂粒 ①原砂耐火度低或顆粒度太大；②型砂含泥量過高，耐火度
下降；③澆注溫度太高；④濕型鑄造時型砂中煤粉含量太少；⑤干型鑄造時鑄型未刷涂斜或
涂料太薄
夾砂
腳輪鑄件表面產生的金屬片狀突起物，在金屬片狀突起物與腳輪鑄件之間夾有一層型砂
①型砂熱
濕拉強度低，型腔表面受熱烘烤而膨脹開裂；②砂型局部緊實度過高，水分過多，水分烘干
后型腔表面開裂；③澆注位置選擇不當，型腔表面長時間受高溫鐵水烘烤而膨脹開裂；④澆
注溫度過高，澆注速度太慢
錯型
腳輪鑄件沿分型面有相對位置錯移 ①模樣的上半模和下半模未對準；②合箱時，上下砂箱錯位；
③上下砂箱未夾緊或上箱未加足夠壓鐵，澆注時產生錯箱
冷隔
腳輪鑄件上有未完全融合的縫隙或洼坑，其交接處是圓滑的
①澆注溫度太低，合金流動性差；
②澆注速度太慢或澆注中有斷流；③澆注系統位置開設不當或內澆道橫截面積太小；④腳輪鑄件
壁太??；⑤直澆道（含澆口杯）高度不夠；⑥澆注時金屬量不夠，型腔未充滿
澆不足
腳輪鑄件未被澆滿
裂紋
腳輪鑄件開裂，開裂處金屬表面有氧化膜
①腳輪鑄件結構設計不合理，壁厚相差太大，冷卻不均
勻；②砂型和型芯的退讓性差，或春砂過緊；③落砂過早；④澆口位置不當，致使腳輪鑄件各部
分收縮不均勻
常見腳輪鑄件缺陷及其預防措施
序 缺陷名稱
缺陷特征
預防措施
1
氣孔
在腳輪鑄件內部、表面或近于表面處，有大小不等的光滑孔眼，形狀有圓的、長的
及不規則的，有單個的，也有聚集成片的。顏色有白色的或帶一層暗色，有時覆有一層氧化
皮。
降低熔煉時流言蜚語金屬的吸氣量。減少砂型在澆注過程中的發氣量，改進腳輪鑄件結
構，提高砂型和型芯的透氣性，使型內氣體能順利排出。
2
縮孔
在腳輪鑄件厚斷面內部、兩交界面的內部及厚斷面和薄斷面交接處的內部或表面，
狀不規則，孔內粗糙不平，晶粒粗大。{飛步腳輪原創文章}
壁厚小且均勻的腳輪鑄件要采用同時凝固，壁厚大
且不均勻的腳輪鑄件采用由薄向厚的順序凝固，合理放置冒口的冷鐵。
3
縮松
在腳輪鑄件內部微小而不連貫的縮孔，聚集在一處或多處，晶粒粗大，各晶粒間存
在很小的孔眼，水壓試驗時滲水。 壁間連接處盡量減小熱節，盡量降低澆注溫度和澆注速
度。
4
渣氣孔 在腳輪鑄件內部或表面形狀不規則的孔眼。孔眼不光滑，里面全部或部分充塞著熔
渣。
提高鐵液溫度。降低熔渣粘性。提高澆注系統的擋渣能力。增大腳輪鑄件內圓角。
5
砂 眼
在腳輪鑄件內部或表面有充塞著型砂的孔眼。
嚴格控制型砂性能 和造型操作，
合型前注意打掃型腔。
6
熱 裂
在腳輪鑄件上有穿透或不穿透的裂紋（注要是彎曲形的），開裂處金屬表皮氧化。
嚴格控制鐵液中的 S、P 含量。腳輪鑄件壁厚盡量均勻。提高型砂和型芯的退讓性。澆冒口
不應阻礙腳輪鑄件收縮。避免壁厚的突然改變。開型不能過早。不能激冷腳輪鑄件。
7
8
冷 裂
粘 砂
在腳輪鑄件上有穿透或不穿透的裂紋（主要是直的），開裂處金屬表皮氧化。
在腳輪鑄件表面上，全部或部分覆蓋著一層金屬（或金屬氧化物）與砂（或涂料）
的混（化）合物或一層燒結構的型砂，致使腳輪鑄件表面粗糙。
屬的澆注溫度。提高型砂、芯砂的耐火度。
減少砂粒間隙。適當降低金
9
夾 砂
在腳輪鑄件表面上，有一層金屬瘤狀物或片狀物，在金屬瘤片和腳輪鑄件之間夾有一層
型砂。 嚴格控制型砂、芯砂性能。改善澆注系統，使金屬液流動平穩。大平面腳輪鑄件要傾斜
澆注。
10 冷 隔
在腳輪鑄件上有一種未完全融合的縫隙或洼坑，其交界邊緣是圓滑的。 提高澆注
溫度和澆注速度。改善澆注系統。澆注時不斷流。
11 澆不到 由于金屬液未完全充滿型腔而產生的腳輪鑄件缺肉。 提高澆注溫度和澆注速度。
不要斷流和防止跑火。
鑄造腳輪鑄件金屬液的澆注
生產中，澆注時應遵循高溫出爐，低溫澆注的原則。因為提高金屬液的出爐溫度有利于夾雜
物的徹底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除氣，減少腳輪鑄件的夾渣和氣孔缺陷；采用較低的澆注
溫度，則有利于降低金屬液中的氣體溶解度、液態收縮量和高溫金屬液對型腔表面的烘烤，
避免產生氣孔、粘砂和縮孔等缺陷。因此，在保證充滿鑄型型腔的前提下，盡量采用較低的
澆注溫度。
把金屬液從澆包注入鑄型的操作過程稱為澆注。澆注操作不當會引起澆不足、冷隔、氣孔、
縮孔和夾渣等鑄造缺陷，和造成人身傷害。
為確保腳輪鑄件質量、提高生產率以及做到安全生產，澆注時應嚴格遵守下列操作要領：
（1）澆包、澆注工具、爐前處理用的孕育劑、球化劑等使用前必須充分烘干，烘干后才能使
用。
（2）澆注人員必須按要求穿好工作服，并配戴防護眼鏡，工作場地應通暢無阻。澆包內的金
屬液不宜過滿，以免在輸送和澆注時溢出傷人。
（3）正確選擇澆注速度，即開始時應緩慢澆注，便于對準澆口，減少熔融金屬對砂型的沖擊
和利于氣體排出；隨后快速澆注，以防止冷隔；快要澆滿前又應緩慢澆注，即遵循慢、快、
慢的原則。
（4）對于液態收縮和凝固收縮比較大的腳輪鑄件，如中、大型鑄鋼件，澆注后要及時從澆口或冒
口補澆。
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