砂模：定义和分类 |铸造 |冶金

在本文中，我们将讨论：- 1. 砂型的定义 2. 砂型的分类 3. 金属的进料。

砂模的定义：

砂模可定义为预制砂容器，将熔融金属倒入其中并使其固化。铸造后从砂模中取出，砂模一般被破坏。通过将熔融金属倒入模具顶部的开口中来填充模具，并制作适当的通道以允许金属在重力作用下流到模具的所有部分。

中小型铸件一般是在烧瓶中制作的——一种没有顶部和底部的矩形盒状容器。砂箱可以分为两部分或三部分，各部分通过定位销保持对齐。在将熔融金属倒入烧瓶之前必须夹住烧瓶，以防止熔融金属的浮力作用将烧瓶顶部抬起。

砂型分类：

根据使用的材料，模具可分为：

1. 绿砂模，

2. 皮肤干燥模具，

3. 干砂模具，

4. 水泥模具，

5. 金属模具。

1.绿砂模具：

湿砂模是那些在浇注熔融金属时砂中存在水分的砂模。谷物被潮湿的粘土粘在一起。必须小心控制水分含量。这些用于铸造，几乎所有的铁合金。湿砂有多种可供选择，甚至可用于制作小型、中型和大型模具。

绿砂模具的制造成本最低，因为它们的基本材料更便宜。可以从给定的占地面积获得更大的输出。这些不需要任何背衬操作或设备，但要使用干砂芯。这些比干砂模软，在铸件凝固和冷却时允许更大的收缩自由度。

此外，成型耗时较少。然而，湿砂模具有一些缺点，即它们不如其他模具那么坚固，在处理过程中容易损坏或被金属腐蚀。砂中存在的水分也可能导致铸件出现气孔、气孔等缺陷。

这些模具不能长期存放。湿砂型铸件的表面光洁度不是很光滑。有时还加入煤粉或有机材料等添加剂，称为壤土成型。

下表 (3.5) 显示了各种用途的湿砂的成分：

绿砂造型的三种常用方法是：

(a) 开砂法：

这是最简单的形式，其中整个模具是在铸造车间或地面以上的沙床上制成的。这种方法主要用于具有平顶的简单实心铸件。

适当找平后，将图案压入砂床制作模具。不需要成型箱，模具的上表面是开放的。在模具的一端制作浇注盆，在型腔的两侧开有溢流槽。

(b) 嵌入方法：

在这种方法中，需要覆盖层，即沙子覆盖层。当铸件的上表面不平坦时使用。该模型是在铸造车间的沙子上锤击下来的，或者在部分填充有沙子的拖拽中被锤击以形成模具型腔。阻力顶部平整，分型砂铺开。上衣被放置在图案上并夯实。

流道和立管被切割，上型箱被提升。然后撤回模型，完成下型和上型模具的表面，并将上型更换到正确的位置以完成模具。

(c) 上交方式：

这种方法通常用于实体图案和分割图案。图案的一半将其平坦的一侧放在模板上，将拖板夯实并翻滚。接下来，上模被放置在图案的另一半上，并被撞倒并翻滚。两个图案半部被摇晃并撤回。现在，上模被放置在用于组装模具的拖板上。

2.皮肤干燥模具：

这些是由绿沙和干沙烘烤制成的。在某些情况下，水分会通过加热器或气炬从夯砂表层干燥至 25 毫米的深度。这些在大型模具中更常见，可用于铸造，几乎所有黑色和有色合金。

这些比干砂模具的建造成本低，但比给定尺寸的湿砂模具贵。与干砂造型相比，具有设备少、材料便宜、准备时间短、占地面积少等优点。但是，它们不如干沙模坚固，并且不能长时间存放，因为水分可能会通过干燥的皮肤迁移。

3.干砂模：

这些是用沙子制成的，“不需要水分来增强强度。中小型工程用砂混合料由地砂13份、新砂8份、马粪或锯末1份组成。对于繁重的工作，这些比例是 11:9:1，对于额外的繁重工作，这些比例是 10:10:1。

模具表面喷上糖蜜水。模具的所有部分都在150-300°C的炉中烘烤（直到水分被驱除）以增加强度，抵抗侵蚀并改善表面状况。干砂模具可用于许多合金，但更常用于铸钢件。

这些主要用于中小型企业。对于较大尺寸的操作，干砂模具是分段制作的，并在烘烤后组装。干砂模具更坚固，更容易处理，损坏更小，也可以存放更长时间。

这些可以抵抗金属腐蚀，并且消除了与水分相关的缺陷的趋势。这些模具的缺点是-这些需要更昂贵的成型材料，人工成本高，并且需要额外的操作、设备和空间。

4.水泥模具：

在这些模具中，硅砂与硅酸盐水泥结合用作造型材料，在空气中干燥。这些模具最常用于非常大的黑色金属工件和凹坑成型，以及在其他情况下无法烘烤的情况。强度高，具备干砂的所有优点。

对于这些模具，必须为空气干燥操作提供额外的空间。这些模具中使用的材料不能像其他模具一样再次使用，因此过程变得昂贵。

5.金属模具：

它们用于压铸、永久模具和离心铸造工艺。

砂模中金属的进料：

解决喂料问题，特别是当铸件尺寸和形状复杂时，是确保铸件完好的最重要方面。由于从大量金属中吸收热量的速度缓慢，因此会遇到问题。这导致最小化温度梯度并且难以以朝向进料器的定向方式获得凝固。

而凝固范围短的合金容易获得定向凝固，而凝固范围宽的合金则很难。进料器和立管的位置，将热液体供应到在凝固过程中可能变得孤立的较厚部分，以及最初建立温度梯度，是非常重要的。有时，温度梯度可以通过在模具、绝缘垫和锥形部分内使用冷却来人为地建立。

需要注意的是，在 Ts 和十字形等截面中可能会形成缩孔，这些截面需要更长的时间才能凝固，因为在这种情况下，金属的体积更大，热量可以通过的表面积减少。因此，解决方案在于提供这样的形状，其中金属的体积减小，而热量可以通过的表面积增加。

在十字的情况下，可以通过交错加强肋的位置，或在十字中心引入一个芯孔，或使用壁比直肋更薄的圆形腹板来获得最佳结果。必须确保最后凝固的部分将用来自进料器的金属进料。因此，馈线、闸门和通道的设计、尺寸和位置是最重要的。

通常喂养问题最好通过经验来解决，但会发现一些根据经验发展起来的科学和经验规则可以很好地指导解决这个问题。

(i) 传热方法（平方根时间效应）：

(ii) Chvorinov 规则：

根据 Chvorinov 规则，均匀皮肤的厚度，

因此，对于具有相同界面边界条件的任何形状，根据 Chvorinov 规则，凝固时间与体积与表面积之比的平方成正比。

为了保证冒口中的金属最后凝固，

对于相同的体积，以下形状的凝固时间将依次增加，因为相同体积的表面积减少：

一世。盘子，

ii.条形，

三、长方体，

四、短圆柱体，

v. 领域。

虽然，理论上球体需要最长的时间来凝固，但对于馈线来说是不可行的。短圆柱最接近，它是锥形的，便于成型。