（1）适用性的禁忌

图2-386 导向刮板制芯

1—1号刮板 2—2号刮板 3—砂芯 4—基准平板 5—3号刮板

1）过小的砂型不可选用抛砂机造型。抛砂造型其填砂与紧实同时进行，它是用高速旋转的叶片产生的离心力把砂团抛出，使型砂在砂箱内逐层充填紧实，砂型紧实度高而均匀，工作噪声小，抛头可以在一定范围内移动，所以抛砂机适宜于造大的砂型。抛砂机的抛砂量一般大于10～12m³/h，过小的砂型，用抛砂机是不合适的，因为这将有很大一部分型砂抛在砂箱外面，使型砂的利用率低。

2）低、中压的压实式造型机不宜用于高度过高的砂箱造型。机器造型的实质是用机器代替手工紧砂和起模。而对压实式造型机来说，通常它是通过气压或液压作用到压板或组合压头（多触头）上，将型砂紧实成型。当造型机的压实比压为0.15～0.4MPa和0.4～0.7MPa时，分别称这种造型机为低压式和中压式造型机。采用这类造型机造型时，型砂在压实过程中产生移动，由于受到箱壁及砂粒之间的阻力，其压力传递自上而下逐渐减小，导致砂型紧实度呈下小上大的状态，如图2-387所示。为了适当改善这种情况，可以采用成型压板（见图2-388b），也有在平压板的边上作出凸棱，如图2-388c所示，这也是一种成型压板，其作用在于提高砂型四周靠近砂箱壁部位的紧实度。通常，低压造型的砂型平均紧实度仅1.2～1.3g/cm³，砂型上、下端面硬度也只有70～80硬度单位，而砂型的垂直面或凹面硬度仅50～60硬度单位，这种硬度的砂型用来浇注时，由于受到金属液静压力作用，易导致型腔因型壁移动而扩大，造成铸件增厚或缩松、缩孔和胀砂等缺陷，采用中压造型时这种情况有所改善。但总体来说，低压、中压这两种压实式造型机尽管存在结构简单，使用成本低、生产效率高、噪声和能耗小等许多优点，但由于其对砂型的紧实效果不够理想而易使铸件产生某些缺陷，因此不宜用于高度过高的砂箱造型，通常只适用于砂箱高度小于150mm的小件造型。

图2-387 压实紧实砂型紧实度分布

1—压实比压0.2MPa 2—0.3MPa 3—0.4MPa 4—0.5MPa 5—0.6MPa 6—0.7MPa

图2-388 压实压板

3）新选造型用造型机时，时至今日不宜将震击式和震压式造型机作为首选产品。震击式和震压式造型机是将模板固定在造型机工作台上，造型时，压缩空气进入震击活塞底部，使工作台将砂箱与型砂举升至一定高度（约20～80mm），然后突然下落与机座产生震击，使型砂因受冲击力而得到紧实，如图2-389所示。其震击频率为150～200次/min。一般需经过几十次震击，砂型方能达到所需的紧实度。在震击过程中，砂箱下层的型砂受到上部型砂的作用力较大，紧实度高；上层型砂受力小，紧实度低。从图2-390所示震击紧实砂型紧实度分布曲线可知，砂型顶部的紧实度很低。为防止铸件胀砂和翻箱时掉砂，对单纯震击式造型机紧砂后，尚需采用手工或风冲子舂实砂型表面型砂，或震击时在砂层上加一块铁板或一袋砂将砂型顶部的型砂紧实。而震压式造型机则是在震击之后再用压实方法使砂箱顶部的型砂也得到充分紧实。它一般都装有一个复合气缸，内缸为震实气缸，外缸为压实气缸，在一定程度上克服了单纯震实和单纯压实的不足，砂型上、下紧实度相对较均匀。这两种造型机的结构均较简单、使用成本低，但单纯震击式造型需要多次撞击，生产效率低、噪声大、能耗高，特别是震击力直接传到机器的基础上，震动很大，有时甚至引起厂房与其他设备的震动，妨碍附近其他设备和人员的工作。而震压式造型机尽管生产率较高，但也存在噪声大，噪声污染环境，因此，时至今日，环保、节能已放在非常重要的位置，在选用造型机时，决不可将这两类造型机作为首选，而宜将微震压实、射压式等造型机放在突出地位。

图2-389 震击机构

1—气缸 2—活塞 3—模底板 4—模样 5—砂箱 6—进气孔 7—排气孔

图2-390 震击紧实砂型紧实度分布

4）高压造型的压实比压一般不宜超过1.5MPa。当压实比压提高到0.7MPa以上时称作高压造型。过去有人认为：压实比压达到0.3～0.4MPa时，再提高比压，对紧实度提高的作用不大。所以一般的压实造型机和震压造型机所用的比压都在0.3～0.4MPa左右，但是后来的实践证明，提高比压，进一步提高了砂型的紧实度，可减小浇注时的型壁移动，从而可提高铸件的尺寸精度、致密度和表面质量，其铸件表面粗糙度值可达R_a=1.25μm，尺寸精度达CT5～7级。另外，由于砂型紧实度高，强度大，砂型受震动或冲击而塌落的危险性小，可以减少铸型缺陷，所以20世纪50年代以来，高压造型发展很快，特别是大批和大量生产的铸造车间，已纷纷采用高压造型。但是高压造型的比压也不能过高，一般不宜超过1.5MPa。因为过高的比压对砂型的紧实度和硬度增加很少，负作用却很大，会导致砂型的透气性较多地下降，使铸件容易产生气孔、夹砂等缺陷；起模阻力大大增加，易使砂型拉断；同时，过高的比压会造成砂粒间因粘土膜变薄而产生弹性变形，在起模后砂型型壁会出现回弹现象，使砂型发生变形甚至开裂，因此，高压造型的比压应合理选择。

5）为了避免出现震击造型机震击时出现影响地基的巨大震击力，选用造型机时不可忽视微震压实式造型机。为了减少震击造型机震击时其产生的巨大的震击力对地基的影响，可在震击机构的结构上采取一些减震措施，图2-391所示是两种减震机构的原理。其中图2-391a所示机构是将所有的震击机构及有关压实气缸都由下面的弹簧托住，当震击气缸进气时，震击活塞上升，而气缸体则受缸内气压的作用，压着弹簧向下运动。气缸排气时，震击工作台由惯性上升一段距离后下落，与此同时，震击气缸2因下降一段距离后受弹簧的推力而上升，下落的工作台与向上运动的气缸在一定的位置相遇，发生撞击，这一撞击，是由两个运动着的物体之间互相碰撞产生，震击效果很大，但传到地基上的力较小，消震效果很好。这种振动，振幅小而频率高，因而叫做微震。这种靠弹簧来托住气缸的机构，叫做弹簧式气动微震机构。而图2-391b中，用气垫气缸4取代弹簧，称为气垫式气动微震机构。这类利用高频率、小振幅震击紧实砂型，再辅以压实，既可同时微震压实（叫压震式）也可先震后压（叫预震式）。在负载情况下，微震的频率通常为500～1000次/min，预震振幅为5～30mm。这种微震能降低型砂流动的摩擦阻力，可提高型砂的流动性，从而使整个砂型尤其是模样周角处紧实度更加均匀，其紧实效果比较如图2-392所示，可见：不加微震、单纯压实时，砂型的边角上，特别在靠近模板处紧实度十分低，但在加了微震后，边角处的紧实度可以达到工艺要求。生产实际中，用微震压实的方法制造砂箱高度小于300mm的各种砂型，可以得到较好的工艺效果，不过噪声仍较大。

图2-391 震击机构的消震方法

1—震击活塞 2—震击气缸 3—弹簧垫 4—气缸气垫 5—压实气缸

图2-392 两种压实方式砂型内紧实度分布情况的比较

1—单纯压实 2—微震压实

6）成批或大量生产精度等级和表面质量要求较高的中小型铸件时，不可忽视采用射压式造型机。射压造型是利用压缩空气骤然膨胀产生的动能和压差将型砂高速射入型腔，使型砂有一定程度预紧实，随后施以压实，使砂型紧实度进一步提高。这种靠射压快速填砂、紧砂的方法，按分型方式可分为水平分型和垂直分型两种；按砂型状态，分为有箱和无箱两种。图2-393所示是一种有箱射压造型机结构的示意图。其中，5是射砂筒，筒呈卡腰形，在卡腰处引入压缩空气，有利于型砂的射出，同时可以避免射砂筒体中产生气压差，防止型砂在射砂筒中被紧实。同样地，为了避免型砂在射砂筒中被紧实，降低射砂筒中的气压差，采用的射砂气压比较低，一般在250～300kPa之间。8是射砂板，兼作压板。9是辅助框。在射砂时，液压缸6将辅助框压紧在砂箱10上，保证砂箱上缘密封。辅助框9内部有排气孔，兼作上排气用。压实时，压实缸13顶着模板11及砂箱10向上，液压缸6放松，辅助框9向后退缩，射砂板将型砂压实。也可以用模板加压或同时用压板与模板加压（或称差动加压）以保证在模样（如气缸体等）复杂、具有很大砂胎的情况下，砂型也能获得均匀的紧实度。目前使用较多的是垂直分型无箱射压造型，其造型工艺过程如图2-394所示。由于射压造型采用射砂和高压压实，砂型紧实度高而均匀，生产过程可自动化，生产率高、劳动强度低、无振动、噪声小；设备结构紧凑、占地面积小；无箱造型还可节省大量砂箱和输送设备。缺点是造型机多为液压传动，结构较复杂，维修保养要求较高，垂直分型造型时下芯较困难。通常，无箱的适用于精度等级和表面质量要求高、形状较简单的中小型铸件的成批大量生产；有箱的既可用于中小型铸件，也有用于中大件的。

图2-393 有箱射压造型机结构示意图

1—砂斗 2—加砂闸板 3—砂位计 4—进气阀 5—卡腰形射砂筒 6—辅助框升降液压缸 7—储气包 8—射砂板 9—辅助框 10—砂箱 11—模板 12—工作台 13—工作台升降及压实缸

7）气冲造型的砂型紧实度有其独特的合理性，当需要长时间生产大量外形复杂、精度和表面质量要求高的中小型铸件时，不可忽视采用气冲造型机造型。气冲造型机在结构上，例如加砂机构、起模机构、工作台举升机构等与高压造型机相似，主要差别在于紧砂机构。它是利用压缩空气（或燃气）瞬时（气体压力上升时间小于0.02s）膨胀释放出的冲击波直接作用于已填满型砂的砂箱上，使砂型在瞬间便得以紧实。图2-395所示是一种气冲紧实法的工作原理，1是压缩空气包，包内充满压缩空气，内有一气冲阀2，2的阀盘3通常受压压在下面阀座上，气冲阀2处于关闭状态。气冲紧实前，先将已填砂的砂箱、模板、辅助框等由升降夹紧机构7压紧在喷孔下面。气冲紧实时，使阀盘3上面空腔的快开排气阀迅速排气，阀盘3上面的气压迅速降低，于是阀盘3受下面压缩空气的推力，向上推开，使气包1直接与型顶空腔8相通，气冲阀2打开，气流以极高速度进入8，砂型顶部气压急剧提高，在0.01s内提高至0.35～0.50MPa，升压速度dp₁/dt（p₁为8处气压）可达80～100MPa/s。这样急剧升高的气压，作用在砂型顶上，一般认为其将型砂紧实的原理在于，瞬时的压差对砂型产生了强大的气流冲击力作用和型砂中产生的胶体“触变现象”的作用。触变现象指砂粒表面的湿粘土在气流爆炸力的瞬时冲击下，暂时缓解了粘结作用，降低了砂粒间粘土膜引起的阻力，提高了型砂的流动性，从而使砂型紧实度高而均匀，砂型表面硬度可达88～95硬度单位。而砂型填砂面的紧实度稍低，这对砂型排气极为有利。图2-396所示是几种紧实方式的效果。可以看出：气冲造型的砂型紧实度高而均匀、分布合理，它通常不像高压造型那样有砂型回弹现象。用它制造的砂型浇注铸件，其尺寸精度可达CT6～8级，表面粗糙度值可达R_a=12.5μm，铸件质量比震压造型制造的砂型生产出的同一铸件质量轻10%，比高压造型轻3%～5%，且生产效率高，它是目前湿型造型中最先进、最完善的造型方法之一，具有广阔的发展前景。不过，气冲造型机的机构复杂，维修保养难度大，对工装要求高，使用成本高。这种造型法适用于精度和表面质量要求高，外形复杂的中、小型铸件的大量生产。

8）气冲造型时，对模样深凹部及窝风处不可无排气塞。气冲造型时，有时在砂型底部即分型面上本应有高的紧实度，但往往却出现明显的低紧实度区，其表面硬度仅60个硬度单位左右，这是由于在模样深凹处及窝风处发生“拱效应”，型砂在冲击紧实过程中产生搭桥，阻碍型砂向凹处充填，致使局部型砂紧实度降低。解决的办法，是在该处的模底板上安设排气塞。如果是制造沿铸件外部轴向有许多散热片的电动机壳这类铸件，由于其散热片厚度尺寸很小（仅2～3mm），径向高度一般为8～20mm，而且各散热片之间的间距也不大，采用气冲造型，即使在该处的模底板上开有排气孔，也很难保证散热片处的均匀紧实问题。国内有提出采用双气冲冲击造型，即采取两次填砂，两次气冲的紧实过程，虽然可以提高电动机壳砂型的紧实度及均匀性，但工序繁杂，生产效率低。还有提出用气冲成形触头造型可较好解决电动机壳砂型紧实问题，即高速气流对型砂产生气冲紧实的同时，高速气流又推动触头向下运动，使型砂又受到成形触头的冲击压实。当然这是一种较好解决难紧实砂型的好办法，但期望这种新结构的气冲造型机能早日面世，经受更多生产考验。

图2-394 垂直分型无箱射压造型过程

1—反压模板 2—正压模板

图2-395 一种气冲紧实方法的原理

1—压缩空气包 2—气冲阀 3—阀盘 4—辅助框 5—模板 6—砂箱 7—升降夹紧机构 8—型顶空腔

图2-396 砂型紧实度曲线比较

1—震击 2—高压 3—气冲

9）静压造型也是一种很有前途的造型方式，当需要大量生产精度要求高的中小型复杂铸件时，不可忽视静压造型也是可以作为重要挑选对象的。静压造型是用压缩空气（0.3～0.6MPa）快速膨胀释放的冲击波直接作用于已填满型砂的砂箱上，进行预紧实，然后再用平压板或多触头压头进行补压，完成最终成型。该工艺与气冲造型相比有两点不同，其一是多一道补压工序，其二是通气压实时气压上升时间约为0.3s，比气冲法慢一个数量级。静压造型的砂型尺寸公差可达CT5级，表面硬度在80硬度单位以上，尤其是模样与砂箱侧壁吃砂量很小时，表面硬度仍可达80左右；砂型的起模性很好，起模斜度可减至0.5°。静压造型对型砂及模样要求不高，易于配套，造型时散落砂少，噪声小，造出的砂型紧实度高而均匀、铸型精度高、生产效率高，是一种很有前途的造型方式。但机构复杂，对工装和维修保养要求高，使用成本高，适用于精度要求高的中小型复杂铸件的大量生产。

（2）造型、修型的禁忌

1）采用抛砂机造型时，抛砂速度、抛砂头移动速度不宜太慢；而供砂速度却不宜过大，但也不宜过低。抛砂机造型时的抛砂，是用机械的方法将一团团的砂块以高速抛入砂箱，使砂层在高速砂团的冲击作用下得到紧实，达到填砂和紧实同时进行。图2-397所示是抛砂头的工作情况。型砂从抛砂头上部进入，被叶片3接住，并随之旋转，由弧板导向并挤压成团，到了下面出口，砂团脱离弧板，由于离心惯性力的作用，以很高的速度向外飞出，填入砂箱。砂团抛出的速度越大，其冲击能量就越大，所得砂型紧实度也越高。通常，抛砂速度在30m/s以上。铸钢造型，要求的砂型硬度高，抛砂速度需在40～50m/s之间。抛砂速度再提高，对紧实度提高作用已不明显。但如果抛砂速度很慢，抛出的砂团的冲击力小，将难于保证砂型得到必要的紧实度，因此决不宜过低。另外，抛头在砂型上移动的速度也不能过慢，否则砂团抛下互相重叠，后一砂团将前一砂团的底部型砂挤松，向旁边推出，使砂型的某些位置产生紧实度不足的现象。如果抛头移动快些，可以防止这一问题，可提高砂型的紧实度。一般要求抛头移动速度在0.30～0.60m/s之间，有的提高至0.8m/s，但它对紧实度提高的作用不大，而且操作不便，工人容易疲劳。至于供砂速度，也就是送砂胶带的送砂速度则决定着每次抛出砂团的大小。抛砂速度一定时，砂团的冲击能量与砂团质量成比例。如果供砂速度低，砂团就小，实砂的冲击力较小，所得的紧实度也较低。在实际工作中，有的抛砂紧实度不足的原因，往往是由于供砂不足。若将供砂速度加大，就可以提高砂型的紧实度。但供砂速度也不能过大，否则将有一部分型砂未经抛头加速而散落下来，使砂型的紧实度下降。此外，还可能由于来不及抛出，在抛头入口处出现堵塞现象。

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图2-397 抛砂机的工作示意图

1—送砂胶带 2—弧板 3—叶片 4—抛砂头转子 5—抛砂团 6—模样

2）采用抛砂机造型时，不可忽视造型前及造型时应注意之处。采用抛砂机造型时，造型前除应熟悉铸件的图样和有关工艺文件外，还应注意：

①抛砂机在造型前应进行空运转，并检查各部位运行是否正常，主要包括：润滑部位是否润滑良好、油路或盛油部位有无渗漏、易磨损件（叶片、弧板）是否符合工艺要求，同时还应检查送砂系统是否运转正常；并应清除干净。

②造型前还应检查、清除抛砂机工作区的障碍物；检查并准备好模样、模底板、浇冒口模样、出气口模样、通气针、砂箱以及冷铁等。

③造型放置浇冒口模样时，应填入少量型砂用手捣实，使其固定在正确的位置。

④模样应用面砂覆盖并紧实好，其厚度应符合工艺规定。

⑤抛砂时，型砂的干、湿度应均匀，砂型的紧实硬度应为80～95硬度单位。

⑥抛砂时应避免冲击模样，不得使浇冒口模样、冷铁、活块等引起变形或移位，并且在凸台和活块部位以及砂箱边角，和不易抛到处应用手工或风动工具捣实，以保证紧实度和防止移位。

⑦抛砂时应使抛砂头按一定回转路线运转以保证紧实度均匀，如果在已抛好的分型面上抛另一面时应预先铺上30～50mm厚的型砂以保证分型面平整。

⑧其他造型、修型等还可参照手工造型中砂箱造型的有关禁忌。

3）采用机器造型时，造型前不可不做好造型前的有关准备工作。普通机器造型方法有震实、震压、射压、高压、微震、静压等多种，工艺要求不完全相同，但为了能顺利进行造型作业，避免造成造型机因未作好准备工作而出现的停工损失，都必须在造型前做好必要的准备工作，一般包括：

①造型前应了解、熟悉铸件的图样和有关工艺文件。

②检查所需的模板上的模样、浇冒口等有否损坏、变形、松动等现象，如果有，需修复后再用。

③检查模板或模板框上的定位销和砂箱上的定位套孔的尺寸精度，超过允许的磨损量时应更换。

④检查砂箱，如果有下列情况者不能使用。

a.砂箱定位销或定位套孔磨损超过极限偏差。

b.箱把有裂纹。

c.砂箱粘有大量干砂或金属液渣等。

⑤造型机及其辅助设备应进行试运转，润滑应符合设备保养规定。

⑥检查单一砂或背砂、面砂是否符合工艺要求。

⑦检查冷铁、芯撑、垫片质量，不许有油、水、锈存在。

⑧检查所用的下芯定位夹具、样板等是否符合工艺要求。

⑨准备所需脱模剂和其他辅助材料及工具。

4）采用机器造型时，不可不遵守制定的工艺规程。工艺规程是为操作者进行正确操作制定的有关技术操作中必须执行的具有法律性效果的文件，操作者通常是必须贯彻执行的。而生产中，不同的造型机有不同的造型工艺规程，这里不可能一一列举，只能就通用的工艺规程中有关机器造型部分加以介绍：

①填砂前，模板应清理干净。

②涂脱模剂时要均匀，不允许有堆积现象。

③按工艺规定需采用面砂时，面砂应均匀地覆盖在模样及浇注系统模样上，紧实后的厚度为15～45mm。

④放背砂要适量，边震实边刮平，四角处应有足够的砂和均匀的紧实度。

⑤如果需要扎通气孔，每100mm×100mm应不少于2个，气孔针直径应为ϕ4～ϕ8mm，扎入深度应离模样表面15～30mm；暗冒口顶部应扎通气孔。

⑥根据铸件的特点，规定出上下砂型的硬度，注明硬度计型号。

⑦造型工和班长填写机器造型记录。

5）机器造型应尽量避免修型作业，但造出的砂型还是要进行检查或抽查，当出现质量问题时，不可忽视修型工作。对机器造型造出的砂型通常应进行检查或抽查，出现问题必须抓紧修补工作，如果属于其他工序造成，应急速通知改正，避免造成不应有的损失。这里只就造好的砂型本身的有关修型等工作加以介绍：

①检查砂型硬度是否达到工艺规定的要求，发现局部松软或破损处，应用同类型砂修理补实。

②当砂型总体达不到硬度需求，或扒砂严重失去修理基准面的应报废。

③修型要求面平、线直、孔圆、角方、轮廓清晰，修型后，砂型应保持原来的几何形状，尺寸与模样相同。

④为提高砂型强度，在必要的部位如浇注系统附近、易冲砂处、深肋部位及大面积损坏处应允许插钉子加固；加工面和芯头处应插暗钉。

⑤应按工艺规定作出通气道，凡需露出的通气孔应露出。

⑥湿装砂芯时，其四周缝隙应修补平整，并应加固。

⑦修型完毕后，对于需要烘干的砂型，应刷涂料并做到均匀无堆积现象；还应规定出烘干工艺。

⑧修型完毕后，对于重要件，应有打印标志，标明浇注要求。

⑨砂型需暂时叠放时，四角垫铁应垫平，高度应符合工艺规定。