第1篇 铸造工艺 1
第1章 铸造工艺过程概要 3
1.1 砂型的种类及其特点 3
1.1.1 黏土砂型 4
1.1.2 水玻璃砂型 5
1.1.3 树脂自硬砂型 5
1.2 造型 6
1.2.1 手工造型 7
1.2.2 普通机器造型 11
1.2.3 水平分型高压造型 11
1.2.4 垂直分型无箱高压造型 16
1.2.5 其他造型方法 20
1.3 制芯 25
1.3.1 砂芯的分级 25
1.3.2 砂芯的基本结构 25
1.3.3 手工制芯 27
1.3.4 机器制芯 29
1.3.5 热芯盒制芯 29
1.3.6 制造壳芯 30
1.3.7 冷芯盒制芯 31
1.4 铸型的合箱与浇注 32
1.4.1 合箱 32
1.4.2 铸型抬箱力计算 33
1.4.3 浇注铸型 34
1.5 铸件的落砂与清理 36
1.5.1 铸件的落砂 36
1.5.2 铸件的清理 38
1.5.3 铸件的热处理 43
1.5.4 铸件的涂装 43
1.6 铸件质量检验与缺陷修补 45
1.6.1 铸件质量的概念 45
1.6.2 铸件缺陷分析 45
1.6.3 铸件质量检验 45
1.6.4 铸件缺陷的修补和矫正 49
第2章 砂型铸造工艺设计基础 52
2.1 铸件的凝固方式与铸件质量的关系 52
2.1.1 铸造合金的凝固方式 52
2.1.2 影响凝固方式的因素 54
2.1.3 凝固方式与铸件质量的关系 56
2.1.4 灰铸铁和球墨铸铁的凝固方式 57
2.2 铸件的收缩与收缩缺陷 57
2.2.1 铸钢、铸铁的收缩 58
2.2.2 铸件凝固以后的线收缩 61
2.2.3 缩孔和缩松 62
2.2.4 消除缩孔类缺陷的途径 65
2.2.5 铸件的热裂和冷裂 66
2.2.6 铸造应力 69
2.3 铸件中的气体和非金属夹杂物 69
2.3.1 铸件中的气体 69
2.3.2 铸件中的非金属夹杂物 72
第3章 铸造工艺设计总体考虑 74
3.1 工艺设计的依据 74
3.1.1 了解客户的要求 74
3.1.2 熟悉企业的具体生产条件 74
3.1.3 对该项产品的生产作概略的经济分析 74
3.1.4 节能和环保 74
3.2 设计内容和程序 74
3.3 审查零件结构的铸造工艺性 75
3.3.1 从避免缺陷方面审查铸件结构 76
3.3.2 从简化工艺方面改进零件结构 81
3.4 造型、造芯方法的选择 84
3.5 浇注位置的确定 85
3.5.1 浇注位置应有利于所确定的凝固顺序 85
3.5.2 铸件的重要部分应尽量置于下部 85
3.5.3 重要加工面应朝下或呈直立状态 85
3.5.4 使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷 85
3.5.5 应保证铸件能充满 86
3.5.6 避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验 86
3.5.7 应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致 86
3.6 分型面的选择 86
3.6.1 应使铸件全部或大部置于同一半型内 86
3.6.2 应尽量减少分型面的数目 87
3.6.3 分型面应尽量选用平面 87
3.6.4 分型面通常选在铸件的最大截面处，尽量不使砂箱过高 88
3.6.5 便于下芯、合箱和检查型腔尺寸 88
3.6.6 受力件的分型面的选择不应削弱铸件结构强度 88
3.6.7 注意减轻铸件清理和机械加工量 88
3.7 砂箱（型）中铸件的数量及排列状况 88
3.7.1 砂箱（型）中铸件数量的确定原则 88
3.7.2 吃砂量的确定 89
3.7.3 铸件在砂箱中的排列 90
3.8 工艺设计参数 90
3.8.1 铸件尺寸公差 91
3.8.2 铸件重量公差 94
3.8.3 机械加工余量 95
3.8.4 铸造收缩率（模样放大率、缩尺） 96
3.8.5 起模斜度 99
3.8.6 最小的铸出孔及槽 100
3.8.7 工艺补正量 101
3.8.8 工艺筋 104
3.8.9 反变形量 106
3.8.10 非加工壁厚的负余量 107
3.8.11 分型负数 108
3.8.12 砂芯负数（砂芯减量） 109
3.9 砂芯设计 109
3.9.1 砂芯设计的基本原则 109
3.9.2 芯头结构、芯头尺寸、芯撑和芯骨 110
3.9.3 砂芯的排气 117
3.9.4 砂芯的组合及预装配 117
第4章 浇注系统设计 119
4.1 对浇注系统的基本要求 119
4.2 浇注系统的基本类型 119
4.2.1 按浇注系统各单元截面的比例分类 119
4.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类 120
4.3 浇注系统的基本组元 125
4.3.1 浇口杯 125
4.3.2 直浇道 128
4.3.3 直浇道窝 129
4.3.4 横浇道及末端延长段 129
4.3.5 强化横浇道阻渣的措施 130
4.3.6 内浇道 131
4.4 计算浇注系统A阻的水力学公式 132
4.5 转包浇注系统的设计 133
4.5.1 快浇和慢浇 133
4.5.2 合适的浇注时间 134
4.5.3 金属液在型内的上升速度 134
4.5.4 流量系数μ的确定 135
4.5.5 设计浇注系统的步骤 136
4.5.6 灰铸铁件浇注系统 137
4.5.7 球墨铸铁件的浇注系统 139
4.5.8 可锻铸铁件的浇注系统 142
4.5.9 铸钢用转包浇注时浇注系统的尺寸计算 144
4.5.10 轻合金铸件的浇注系统 145
4.5.11 铜合金铸件的浇注系统 152
4.6 底注包铸钢的浇注系统 153
4.6.1 底注包的容量及塞座砖孔径的选择 153
4.6.2 其他组元的截面积 153
4.6.3 补浇冒口的专用浇道 154
4.7 其他形式的浇注系统 155
4.7.1 压边浇口 155
4.7.2 雨淋浇口 157
4.7.3 带离心式集渣包的浇注系统 157
4.7.4 阶梯式浇注系统 158
4.7.5 垂直分型浇注系统 159
4.8 金属液的过滤技术 161
4.8.1 对过滤元器件的质量要求 161
4.8.2 过滤技术的最新进展 163
第5章 冒口和冷铁 166
5.1 铸件的凝固 166
5.1.1 凝固区域 166
5.1.2 凝固方式和影响凝固方式的因素 166
5.2 通用冒口 166
5.2.1 冒口的种类 166
5.2.2 通用冒口的选用 167
5.3 铸钢件冒口的设计与计算 173
5.3.1 模数法 173
5.3.2 模数-周界商法（模数法的最新发展） 176
5.3.3 补缩液量法 178
5.3.4 比例法 179
5.3.5 铸件工艺出品率的校核 183
5.4 铸铁件的实用冒口 185
5.4.1 铸铁的体积变化 185
5.4.2 铸铁件实用冒口的设计 185
5.4.3 无冒口补缩法的应用条件 187
5.5 冷铁的设计和计算 189
5.5.1 外冷铁 189
5.5.2 内冷铁 192
第6章 铸造工艺装备设计 195
6.1 模样（pattern）设计 195
6.1.1 材质 195
6.1.2 金属模的结构 197
6.1.3 模样（芯盒）的尺寸标注 199
6.2 模板设计 200
6.2.1 模板种类 200
6.2.2 模底板结构 202
6.2.3 模板的定位 202
6.2.4 注意事项 206
6.3 芯盒 207
6.3.1 类型和材质 207
6.3.2 芯盒结构设计 207
6.3.3 活块、镶块 209
6.3.4 定位、夹紧结构 210
6.3.5 芯盒的辅件 213
6.3.6 一般金属芯盒的精度 214
6.4 热芯盒工艺和壳芯工艺用芯盒 215
6.4.1 芯盒材质 215
6.4.2 选择分盒面 215
6.4.3 热芯盒的壁厚 217
6.4.4 射砂口的设计 217
6.4.5 热（壳）芯盒的加热方式 218
6.4.6 工作内腔尺寸 219
6.4.7 芯盒的定位 219
6.4.8 排气方式 221
6.4.9 出芯方式 223
6.4.10 加热方式 227
6.5 砂箱及附件 228
6.5.1 设计和选用砂箱的基本原则 228
6.5.2 类型 228
6.5.3 砂箱结构 233
6.5.4 搬运、翻转砂箱的结构 240
6.5.5 砂箱的紧固 240
6.6 其他工艺装备 241
6.6.1 高压造型用直浇道模和浇口杯模 241
6.6.2 压砂板和成型压头 241
6.6.3 砂芯检验用具 241
6.6.4 烘干器（板） 242
6.6.5 工装图样的通用技术条件 242
第7章 铸造工艺符号、铸造工艺图及设计实例 243
7.1 铸造工艺符号及表示方法 243
7.2 铸造工艺图 248
7.3 铸造工艺设计实例 248
7.3.1 4146柴油机飞轮壳（机后盖） 248
7.3.2 φ25mm×25mm铸钢阀体 252
7.3.3 球墨铸铁汽车后桥壳 255
第8章 计算机技术的应用 258
8.1 铸造工艺的计算机辅助设计 258
8.1.1 铸件的模数和重量计算 259
8.1.2 铸件实用冒口的设计计算 261
8.1.3 铸件浇注系统设计计算 264
8.1.4 其他功能模块内容简介 264
8.2 铸件充型及凝固的模拟 265
8.2.1 模拟步骤 265
8.2.2 应用实例 266
8.3 快速成形技术 267
8.3.1 快速成形技术的概念 267
8.3.2 快速成形技术原理 267
8.3.3 典型的快速成形技术 267
8.3.4 快速成形技术（RP）的应用 270
8.3.5 各种快速成形技术的比较 274
8.3.6 RP应用举例 274
参考文献 278
第2篇 造型材料 279
第9章 概述 281
9.1 造型材料的发展 281
9.1.1 纵向竞相发展，呈多元化的态势 281
9.1.2 认识不断深化 282
9.2 更新观念的必要性 283
9.2.1 关于型砂的透气性 283
9.2.2 关于对原砂粒度分布的要求 284
9.2.3 不宜再将“活性黏土”称之“有效黏土” 285
9.2.4 关于煤粉的粒度 285
9.3 本书在造型材料方面的基本内容 285
第10章 原砂 287
10.1 概况 287
10.2 硅砂 287
10.2.1 硅砂的基本特性 288
10.2.2 硅砂的品种 289
10.2.3 硅砂中的杂质 291
10.2.4 我国沉积砂的资源条件和供应体系 291
10.3 非硅质砂 293
10.3.1 锆砂 293
10.3.2 铬铁矿砂 294
10.3.3 镁橄榄石砂 294
10.3.4 硅酸铝砂 295
10.4 各种人造砂 295
10.4.1 碳粒砂 295
10.4.2 顽辉石砂 296
10.4.3 莫来石陶粒 298
10.4.4 我国的宝珠砂 299
10.5 原砂的粒度及粒度分布 299
10.5.1 ISO和一些工业国家规定的铸造砂用标准筛 300
10.5.2 我国的铸造用试验筛 300
10.5.3 原砂的粒度 301
10.5.4 原砂的粒度分布 305
10.5.5 原砂的平均细度 308
10.6 原砂的颗粒形状 311
10.6.1 对砂粒形状的分析 311
10.6.2 砂粒形状对型砂性能的影响 312
10.6.3 砂粒形状的评定方法 314
10.7 原砂的含泥量及砂粒的表面性状 320
10.7.1 原砂的含泥量 321
10.7.2 砂粒的表面性状 321
10.8 原砂的加工处理 323
10.8.1 关于原砂干法净化的设想 325
10.8.2 防止原砂产生粒度偏析的储砂斗 325
第11章 黏土湿型砂 326
11.1 概况 326
11.1.1 黏土湿型砂的优点 326
11.1.2 黏土湿型砂的不足之处 327
11.1.3 面临的新问题 328
11.2 黏土 329
11.2.1 膨润土 329
11.2.2 耐火黏土 334
11.2.3 伊利土 334
11.2.4 凹凸棒土 334
11.3 黏土湿型砂中的各种辅助材料 336
11.3.1 铸造用煤粉 336
11.3.2 黏土湿型砂中的其他辅助材料 340
11.4 黏土湿型砂的结构和组成 342
11.4.1 黏土湿型砂的砂粒结构 342
11.4.2 黏土湿型砂中的主要组分 343
11.4.3 型砂组成与铸件质量之间的关系 343
11.4.4 各组分含量的测定方法 344
11.5 黏土湿型砂的强度 345
11.5.1 强度的测定 345
11.5.2 黏土膏的含水量与型砂的强度 346
11.5.3 原砂粒度对强度的影响 347
11.5.4 其他附加物的影响 348
11.6 黏土湿型砂应经常检测的各种性能及其影响 348
11.6.1 水分 348
11.6.2 黏土湿型砂的可紧实性 349
11.6.3 黏土湿型砂的透气性 350
11.6.4 供分析、研究的检测项目 352
11.7 加热对黏土湿型砂性能的影响 352
11.7.1 加热对黏土黏结能力的影响 352
11.7.2 黏土黏结砂的干强度、热强度、保留强度和落砂性能 356
11.7.3 型表层膨胀造成的铸件缺陷 358
11.7.4 型壁运动及有关问题 362
11.8 混砂和型砂的质量控制 365
11.8.1 浇注、落砂后回收砂的处理 365
11.8.2 混砂 366
11.9 废弃黏土湿型砂的再生处理和再利用 371
11.9.1 废弃砂的再生 371
11.9.2 废弃砂的再利用 371
第12章 水玻璃黏结砂 373
12.1 概况 373
12.1.1 水玻璃砂的发展过程 373
12.1.2 水玻璃砂的优点 374
12.1.3 水玻璃砂的缺点 374
12.1.4 新的起点 375
12.2 水玻璃 375
12.2.1 制取水玻璃的方法 375
12.2.2 水玻璃的组成 376
12.2.3 硅酸钠的水解和胶凝 378
12.2.4 水玻璃的密度 378
12.2.5 水玻璃的规格 379
12.3 水玻璃的黏结作用 379
12.3.1 黏结膜和黏结桥 379
12.3.2 水玻璃的胶凝 380
12.4 水玻璃砂的热强度、保留强度和落砂性能 382
12.4.1 水玻璃砂的热强度 382
12.4.2 水玻璃砂的保留强度 383
12.4.3 水玻璃砂的落砂性能 384
12.4.4 改善落砂性能的途径 385
12.5 水玻璃砂的脱水硬化 386
12.5.1 为什么不宜叫“快干砂” 386
12.5.2 脱水硬化的特点 386
12.5.3 有关常用脱水硬化工艺的几个问题 387
12.6 吹CO2硬化 388
12.6.1 吹CO2时气流与水玻璃膜的作用 388
12.6.2 吹CO2时水玻璃砂中发生的变化 389
12.6.3 吹CO2硬化水玻璃砂的强度 390
12.6.4 对吹CO2硬化工艺的综合看法 391
12.6.5 如何改善吹CO2硬化的工艺 392
12.6.6 冬季使用吹气硬化工艺的问题 393
12.6.7 真空置换硬化工艺 393
12.7 水玻璃自硬砂 396
12.7.1 硅铁粉自硬砂 397
12.7.2 硅酸二钙自硬砂 398
12.7.3 水玻璃流态自硬砂 398
12.7.4 有机酯自硬水玻璃砂 398
12.8 水玻璃砂的再生 400
12.8.1 离心撞击式再生装置 401
12.8.2 加热再生 401
12.8.3 湿法再生 402
第13章 树脂黏结砂 403
13.1 概况 403
13.1.1 树脂黏结剂的发展 403
13.1.2 采用树脂砂的效益 404
13.1.3 采用树脂砂时在环保和作业条件方面的考虑 405
13.1.4 有关树脂砂的几个基本术语 406
13.1.5 树脂砂中的耦联剂 408
13.2 铸造行业中常用的树脂 409
13.2.1 对树脂黏结剂的要求 409
13.2.2 酚醛树脂 410
13.2.3 呋喃树脂 412
13.2.4 尿烷树脂 414
13.3 树脂自硬砂 415
13.3.1 树脂自硬砂的几个工艺要素 415
13.3.2 呋喃树脂自硬砂 416
13.3.3 酸硬化的甲阶酚醛树脂自硬砂 420
13.3.4 酯硬化的甲阶酚醛树脂自硬砂 422
13.3.5 尿烷树脂自硬砂 424
13.3.6 树脂自硬砂的混制 425
13.4 加热硬化的树脂砂 425
13.4.1 壳型（壳芯）工艺 425
13.4.2 热芯盒工艺 428
13.4.3 温芯盒工艺 429
13.5 吹气（雾）硬化的树脂砂 429
13.5.1 尿烷树脂冷芯盒工艺 429
13.5.2 呋喃树脂吹SO2硬化的工艺 430
13.5.3 自由基硬化的冷芯盘工艺 432
13.5.4 环氧树脂吹SO2硬化的工艺 432
13.5.5 酯硬化酚醛树脂冷芯盒工艺 433
13.5.6 吹CO2硬化的聚丙烯酸钠工艺 433
13.5.7 吹CO2硬化的酚醛树脂冷芯盒工艺 434
13.6 用树脂砂时常见的铸件缺陷及其防止措施 434
13.6.1 气孔 434
13.6.2 粘砂 435
13.6.3 铁毛刺 435
13.6.4 冲砂 436
13.6.5 铸件表面的光亮碳缺陷 436
13.6.6 用树脂自硬砂工艺生产铸钢件时常见的一种裂纹 438
第14章 铸造涂料 439
14.1 概况 439
14.1.1 铸造涂料的组成及其分类 439
14.1.2 涂料的发展 440
14.2 铸造涂料所用的主要原材料 441
14.2.1 耐火骨料 441
14.2.2 载体 443
14.2.3 水基涂料中的其他组分 444
14.2.4 醇基及氯代烃基涂料中的其他组分 446
14.3 涂料的流变性能 447
14.3.1 涂料随铸造工艺的发展不断改进 447
14.3.2 与涂料流变性有关的概念 448
14.3.3 对铸造涂料的流变性的初步认识 451
14.4 有关使用涂料的两个问题 453
14.4.1 施涂方法 453
14.4.2 涂料的用量 454
参考文献 456