三、砂芯的制造
1.对砂芯的基本要求
砂芯是铸型的重要组成部分，砂芯大部分表面被高温金属液包围，因此砂芯必须具备下列基本要求：
（1）砂芯应比砂型具有更高的强度 在砂芯制造过程中要进行起模、修补、翻转、吊运操作，因此它必须有一定的湿强度和干强度。砂芯置于铸型中，要承受自身重力、金属液的浮力和冲击力的作用，因此它不仅要具有好的低温强度，而且要具有好的高温强度。
（2）砂芯应比砂型具有更低的吸湿性和发气性 砂芯在高温金属液的热作用下，会使水分蒸发产生大量的气体，而砂芯的排气方向和排气总面积受到限制，一般只能从芯头排气，因此极有可能使铸件产生气孔，导致铸件报废。所以要求砂芯具有低的吸湿性和低的发气性，以保证铸件质量。
（3）砂芯应比砂型具有更好的透气性 由于砂芯的排气方向和排气面积受到限制，因此要求砂芯具有良好的透气性，以加快砂芯排气。在小型弯曲的砂芯通气道内放置蜡线，在大型砂芯的中心部位放置焦炭块等，在芯砂中加入木屑，都能提高砂芯的透气性。
（4）砂芯应比砂型具有更好的退让性和溃散性 铸型浇注后，随着金属液温度的下降，铸件要收缩，这时就要求砂芯在铸件收缩过程中能够自行退让而不阻碍收缩，因此要求砂芯具有好的退让性。另外，铸件冷却后，砂芯被铸件包覆，清砂困难，如果砂芯的溃散性好，则可以大大减轻清砂劳动强度，提高清砂质量和清砂效率。
2.芯盒制芯
制芯方法分为机器制芯和手工制芯。手工制芯又分为芯盒制芯和刮板制芯两种。在实际生产中，芯盒制芯应用最为普遍。芯盒根据结构的不同可分为整体式芯盒、对开式芯盒、可拆式芯盒三种；根据材料的不同又可分为木质芯盒、金属芯盒、塑料芯盒、菱苦土芯盒等。这里重点介绍较大砂芯的对开式芯盒制芯和可拆式芯盒制芯的操作实例。
（1）操作实例一对开式芯盒制芯。
图3-41所示为阀体铸件和对开式木质芯盒，砂芯长度为600mm、宽度为520mm，最大处厚度为340mm。采用半个芯盒制作两半砂芯，芯盒上的半圆凸台和三块拦砂板是拆活的。制芯操作过程是：
图3-41 阀体铸件工艺图和芯盒
a）铸造工艺图 b）芯盒
1—拦砂板 2—底板 3—半圆凸台 4—挡砂板 5—孔与芯头 6—侧板 7—中间肋 8—方孔芯头
1）放芯盒：将芯盒放于工作台上清扫干净，安装好半圆凸台和三块挡砂板，侧板用两个卡子夹紧，中间圆弧板用压铁抵紧。
2）舂砂：在芯盒里填入适量的芯砂并舂实，将刷好粘结剂（泥浆水）的芯骨放入芯盒内，观察芯骨吃砂量和芯骨距分芯面的距离是否合适。将芯骨放好后，继续填砂并舂实，然后用刮板刮去分芯面上多余的芯砂。
3）开通气槽：在分芯面上沿纵、横轴线开挖通气槽，一直开到芯头端部，再沿径向开若干条短的通气槽，并用通气针在通气槽中沿各个方向扎一些小的通气孔。通气槽和通气孔都不要通到砂芯的表面上，以防浇注时金属液钻入砂芯堵塞通气道。
4）起模：取下三块拦砂板，把芯盒翻转180°扣在平板上，振动芯盒松模，向上取走芯盒，取下半圆凸台活块，从芯头端面挖出三个芯头部位的芯骨以便起吊。修理砂芯，刷上涂料，芯头部位不刷涂料。
半个砂芯制作完毕以后，用同样的方法制作另一半砂芯，但后一半砂芯不用刷涂料。
5）合芯：在烘芯平板上用松散的型砂堆一个砂托，稍加压实并垫上纸，将先制好的并且涂料已收水的砂芯翻转使分芯面向上，吊运到砂托上，然后在两半砂芯的分芯面上刷上粘结剂，将另一半砂芯吊起合在下半砂芯上，合好对齐后，用钢丝将两半砂芯的芯骨在三个芯头位置捆扎好，使上下两半砂芯合成一个牢固的整体，接着用芯砂修补好分芯面的合缝，再给上半砂芯和修补合缝处刷上涂料，等待烘干。至此，砂芯制作结束。
（2）操作实例二可拆式金属芯盒制芯。
图3-42a所示为机壳铸件的一个砂芯的芯盒。砂芯长度为1800mm，宽度为650mm，高度为600mm。芯盒围板和凸台为铸造铝合金，底板为铸铁材料。芯盒的五个侧面围板及芯盒内凸台全部可以拆散，采用螺栓紧固。制芯过程如下：
1）组装芯盒：将铸铁底板安放平稳，装上四块铝合金围板和芯盒内的凸台，用螺栓紧固芯盒，然后检查芯盒对角线尺寸，如果对角线尺寸相等，则说明芯盒安装准确。
2）舂砂：填入1／3高度的芯砂舂实，放入刷好粘结剂的芯骨，再填入一层芯砂并舂实，在芯骨中堆放两小堆焦炭，使草绳露出砂芯顶面，刮去多余的芯砂，如图3-42b所示。(https://www.daowen.com)
图3-42 可拆式金属芯盒制芯
a）芯盒 b）芯骨在砂芯中的位置
3）起模：将芯盒和砂芯翻转180°扣在工作平台上，挖出芯骨上的吊环，拆去芯盒侧面围板及凸台活块。
4）安装修整砂芯：做一个安装砂芯的底箱，在底箱与砂芯上草绳相对应的位置开两个ϕ30mm的出气孔。利用吊环将砂芯吊至做好的底箱上的装芯位置，摆正砂芯，平稳缓慢地下落到底箱上，将草绳穿入出气孔中，用湿芯砂堵好砂芯与底箱的接缝，将接缝和其他部位修补好。由于砂芯已安装完毕，芯骨上的吊环不再使用，所以用芯砂把吊环处修补还原。修补结束后，仔细刷好砂芯和底箱与金属液接触部位的涂料，然后同底箱一道送去烘干。
3.刮板制芯
刮板制芯分为旋转刮板制芯和导向刮板制芯两种。旋转刮板制芯可以刮制等截面和不等截面回转体整体砂芯；导向刮板除了能刮制等截面回转体或半边不等截面回转体砂芯外，还可以刮制等截面的异形截面砂芯。
（1）操作实例一旋转刮板制芯。
图3-43所示为卧式旋转刮板制芯。砂芯直径为300mm，砂芯长度为1600mm，钢管直径为150mm，旋转刮板工作边至钢管表面距离为75mm。刮制该砂芯的操作方法如下：
图3-43 卧式旋转刮板制芯
1—机架 2—手轮 3—旋转刮板 4—滚轮 5—铁
圈 6—草绳 7—砂芯 8—钢管
1）安装芯骨：按照砂芯长度、重量、吃砂量选好钢管直径和长度，钢管长度一般要比砂芯长度大200～400mm。在钢管上钻许多小孔，并在钢管上缠绕草绳的起始位置和终止位置，以及在中间几个适当位置套上几圈铁箍或铁
圈，以增加砂芯的强度和刚度，用斜铁塞紧。铁箍或铁
圈内径比钢管直径大20mm，外径比砂芯直径小20mm为宜。将制备好的钢管安装在旋转刮板架上，钢管重量由辊轮支撑，将转动手轮轴装入钢管内并紧固好。调节旋转刮板，使旋转刮板口与待成型砂芯表面间的距离小于5mm。如果旋转刮板太长，则可以在旋转刮板中间加设几处木板在地面上撑牢。
2）绕制草绳：根据砂芯直径取草绳外的砂芯吃砂量为15～80mm。这里根据砂芯直径为300mm，取吃砂量为40mm，草绳缠绕厚度为35mm。把草绳缚于铁
圈上，转动钢管开始绕绳，边绕边用锤子敲击，使草绳紧密靠拢。如果钢管上套有几处铁
圈，则要分段绕制草绳。在将草绳绕到指定直径后，将绳头钉牢于绳子层上，割去余绳，烧掉绳毛头，然后在草绳表面插上铁钉，钉头距旋转刮板口5mm为宜。如果砂芯太小，则可以不插铁钉。
3）刮制砂芯：在草绳和铁钉表面敷上一层厚度约为10mm的烂砂泥（稀的芯砂），然后敷上芯砂并舂实，边敷、边舂、边刮，直到刮整齐为止。将旋转刮板口收拾干净，调整旋转刮板口距砂芯的位置，使旋转刮板口与砂芯之间有5mm左右的间隙。在旋转刮板面上加放拦砂板，在粗刮好的砂芯表面上边喷水、边抹烂泥，边刮、边收拾旋转刮板上的烂泥。喷水要少而均匀，刮烂泥时间越短越好，以免砂芯层吸水过量。在将烂泥刮上以后，砂芯表面光洁整齐，尺寸准确，一般不需要修整。
4）上涂料、烘干：拆去旋转刮板，待砂芯表面略干一些后，刷上涂料，堵好钢管两端，在旋转刮板架下升火砂芯或喷焰烘烤，边烘边转动砂芯，使砂芯受热均匀，达到砂芯面层脱水即可。
（2）操作实例二芯盒加刮板制芯。
对于等截面的大型圆柱砂芯，可以采用图3-44所示的芯盒加刮板制芯。操作方法是：在下半芯盒内加入一层芯砂舂实，放入刷有粘结剂的整体骨架（芯骨），填砂舂实至芯盒口略低一点的位置，埋入一根钻有小孔和绕好草绳的通气管，在通气管周围放一些焦炭，再填砂舂实至砂芯的大致轮廓，然后用刮板刮制成形，再用半圆刮板修整砂芯外形。修芯结束后拆去芯盒两端的挡板，挖出芯头上的吊环，将砂芯吊起，略修整一下，刷涂料后即可放在托板上进行烘干。
（3）操作实例三刮板制芯。
对于不等截面的半圆柱体大砂芯，可采用图3-45所示的刮板模刮制。操作方法是：
图3-44 芯盒加刮板制芯
图3-45 刮板制芯
将挡板和刮板装好后，使刮板倒向一边，在底部舂制一层芯砂，并埋好通气草绳，放上刷有粘结剂的芯骨，继续填砂并舂砂至大致砂芯形状。用刮板刮制砂芯，刮好后，拆去刮板和挡板，挖出吊环或芯骨头部，将砂芯吊至下型上安装好砂芯，将通气草绳穿过下型引出。修好砂芯与下型结合面，与下型一道刷好涂料后进行烘干。