24、变速箱砂型铸造收缩的研究与控制

变速箱砂型铸造收缩的研究与控制

1. 引言

在众多工业领域中，铸件都是重要的生产投入。在各类铸造工艺里，湿砂型铸造因其出色的几何灵活性而被广泛应用。湿砂型铸件具备诸多优势，比如良好的减震性能、抗压强度、易于加工、便于铸造以及出色的结构刚性。

目前，铸造工艺已成为汽车、农业、重型工程、建筑和机械等众多行业不可或缺的一部分。全球范围内，依据大规模生产或批量生产、经济考量、表面光洁度和设计复杂度等因素，采用了多种铸造制造工艺，主要包括砂型铸造、压铸、壳型铸造和熔模铸造。

湿砂型铸造，顾名思义，是将熔融金属注入含有一定水分的砂型型腔中。在普通河床砂中添加不同的粘结剂和化学物质后，需将水分含量维持在约4%，以获得80 - 90 Hb的型芯硬度和约1200 - 1400 g/cm²的湿态抗压强度。为达到理想的铸型质量，要控制好美国铸造协会（AFS）粒度、透气性、相容性和水分含量等砂型性能。之后，将砂填充到铸型箱的上半部分（上型箱）和下半部分（下型箱），并根据铸型箱的尺寸，使用450 - 1200 bar的压力在造型机下对砂进行压实。对于有空心部分或型腔的零件，需借助型芯定位夹具将型芯放置在铸型箱砂中，使用通气棒和撑芯可以确保型芯在铸型箱中正确定位。型芯砂应具有可溃散性，以便在金属凝固后的清理过程中，型芯能在型腔中完成赋予形状的任务后顺利去除，型芯的划痕硬度应保持在75 - 80 Hb。

对于灰口铸铁，熔融金属的成分主要包括生铁、废钢以及碳、镁和硅等元素。熔炼过程通常在感应炉中进行，目标浇注温度范围为1100°C - 1250°C。浇注过程中的孕育处理有助于细化待铸造金属的晶粒结构，灰口铸铁的目标碳当量（CEV）应保持在3.5 - 4.2的范围内。浇注过程的其他重要参数包括