目       录 

1．模具涂料和石墨 （1）

2．石墨水的涂层方法（1-2）

3．石墨水的更换2）

4．石墨水的管理（2-3）

5．模具制作n4） 根据产品大小设计浇铸口的选定表（重要）（3-6）

6．硬模铸造的材料（INGOT）（6）

7．铜锭成份和对产品的影响（6-8）

8．表面状态和表面轮廓线（8-9）

9．铸造产品的不良类型和原因分析（9-11） 不良原因和对策（11-13）                             

副        录

重力铸造的工程管理（14-15）

材料采购与实际生产-（15-16）

铸造过程中的注意事项（16）

重点整理（16-17）

模具设计时的注意事项（17-19）

砂芯制作（19-22）

砂芯用砂子的比较试验（22-24）  

砂芯试验报告（24）  

砂芯生产标准及砂子检验标准(24）  

样品制作时的注意事项（24-26）  

劝告事项（26-27）

重力铸造的基础臼

1. 模具涂料和石墨

1 ）在铜合金的铸造过程中，每浇注一次，模具表面要涂上一次涂料。同时也要冷却模具温度。在实际工作中，通常是把模具浸泡在涂料槽（石墨水槽），以此解决上述要求。石墨的作用：石墨是耐热物荆将高温铜水与模具隔开，保护、延长模具寿命；石墨粉很细，可增加铜水流动性，使产品易于浇铸。 经验说明，要生产表面细腻的良好铸造产品，其涂料凝聚力强、硬度要好。在这儿推荐使用易取且易与水混合的尘土状石墨粉(Graphite)。推荐使用青岛石墨股份有限公司生产的石墨：铸造土状石墨，粒度235目，含碳量：80% 为了防止在连续工作中石墨水的温度上升与石墨粉沉淀于水槽底部，通常采用电动搅拌机或吹气搅拌机。电动搅拌机可以防止石墨粉的沉淀，但其冷却效率不高。还是利用吹气方式为好。 石墨水槽设计：石墨槽的高度不低于浇铸工作台，防止沙芯掉入，其底部越尖，吹气冷却的效果越好。

参考：

①石墨水浓度因产品大小的不同其要求也有所差别。一般采用粒度为220~250Mesh（目）的石墨粉，浓度为20%~30%。

② 经过浸泡在墨水槽冷却过的模具温度控制在100℃~180 ℃为好。判断标准：溅水后的模具表面水份在1~2秒内蒸发完毕。

固定碳( C )	挥发粉	灰粉	用途
70%↑	4.0%↑	25%↓	铸造

灰粉越少越好，灰粉含量高时呈现白色，模具上面不易掉石墨。      

管理范围 15% 产品较大时15%-20%。

2. 石墨水的涂层方法

要定期用眼睛来检查模具冷却后的涂料（石墨水）状态是否良好。如果涂料状态良好，模具表面呈现与石墨粉同样的黑色，而且其两面都很干净。当模具上的杂质未清理干净时s或沙芯树脂含量太高、或用干沙时浇铸后在模具表面形成油膜，石墨水不能涂附，这时的模具内腔呈白色。 模具溅石墨水方式：轻微晃动，防止气泡聚积而产生不良；下模、浇口部位温度最高，入水时应将此部份先入水，已取得比较均衡的模具温度；浇铸机下模浸水时间比上模长； 如果模具表面状态不理想时，及时测定石墨水浓度，以确定是不是石墨水浓度低了或水少了。以经验来看，铸造8~10天，石墨浓度会下降。

参考

石墨涂层不佳的几种情况

① 石墨水表面上有一层油渍，或泡沫现象。

② 模具表面上有油渍或不纯物。（特别是刚开完模时，一定要除去油渍）要解决此问题，需要有模具清洁机。（ Sand blaster，喷砂机）

③ 温度过高的模具浸泡在石墨槽时，会发生溅水并有响声，这时也会导致涂层的不良现象。

3. 石墨水的更换

一般情况下石墨水并无使用时限。但在连续铸造工作中掉进去的不纯物（如砂子，灰尘，其它杂物等）也会涂在模具表面上，并造成铸造产品表面或内部的不良现象。一旦发现此现象（可以视力发现），马上更换全部石墨水溶液。

参考

① 更换溶液时，不仅更换溶液，还要把水槽也清洗干净。

② 石墨水浓度的测量方法如下。 （参考图—A）

图A

用上下断面积相同的透明溶器来采取使用中的石墨水并放置沉淀 4~5小时。要保持沉淀石墨粉为1/5左右。1/5=大型产品（0.5Kg以上）1/6=小型产品 (0.5Kg以下) ※ 湖南省石墨成分分析表(品名:W80%)(石墨厂提供)

成分	水分	灰粉	粒度	挥发粉	固定碳	备注
含量%	1.2	16.9	92.0	2.9	80.2	220—250目

溶解时的比重是0.745。   沉淀试验时很难(沉淀时间长)。    所以按重量比： 水:250Kg---石墨:50 Kg----比率:16.7%偏 。 ※ 沉淀试验10小时后的浓度35%。 石墨试验（湖南，青岛）比较

区分公司	比重	粒度分布		沉淀试验
		250目↓	25目↑	1小时50分	2小时50分	10小时以后
湖南	0.676	11.67%	88.33%	32.85%	32.85%	31.42%
青岛	0.685	12.3%	87.7%	35.71%	33.57%	31.43%

试验结果认为两公司是同一产品，判断都适用于重力铸造。 ※ 比重有 1.33%的差距可能是水分含量的原因。                                                                                     

4. 石墨水的管理

1) 第一次调整石墨水溶液的浓度时一定要调整准确，在每次交接班时要取样（石墨水），由下一班负责人检测石墨水浓度，如果石墨水浓度低就加入石墨粉，石墨水浓度高就加入水。以上内容一定要做到经常化，习惯化。石墨水的浓度不会在几小时内有大的变化，所以维持石墨水的浓度不是一件很难的。出现问题是因操作者没有及时检测的原因造成的结果。如果检测周期过长造成石墨水浓度变化很大时，再去调整需要的时间长也很难。（一定要注意实施）

2 ）交接班时间过长或休息日过后重新开始工作时，要用工具协助搅拌机工作。（沉淀物多时只用机器拌很难） ① 注意不要让工具撞坏搅拌机叶片。 ② 手工用石墨水采用以上方法，节省时间，效果又好。

5. 模具制作

1 ）模具材料 有些地方用黄铜来做模具材料（特别是中国），但黄铜材料在铸造过程中因锌的挥发和氧化而发生浇不满的情况。也有用铸铁或其它合金来做模具材料实例，但这些材料也同样有问题，在铸造中产生的锌的氧化物和不纯物容易沾在模具表面上，而且清洗也很难。不如采用常见的软钢材（SS41）来做模具。软钢材易于制作、修改模具，而且其寿命谋绕渌合金材料较长，价格也便宜。 近年来开发出寿命长，清洗容易，能铸造出良好产品的黄铜铸造用模具材料。主要有铜合金材料铍铜。铍铜虽然其价钱偏高，但其硬度高，热传导能力好，与其它合金相比综合性能很好。 总结上述内容，建议先用SS41素材来淖髂＞撸等试验铸造结束后，再采用铍铜模具来使用。

参考 ● 铍铜素材的化学成份：Be—0.4%~0.45%   Co—0.9~1.2% ● 铸铁，轻金属合金，铜合金的热传导能力比： 1：3：7             国内外金属型用材质的力学性能和热物理性能

材质	抗拉强度	伸长率	硬度	线膨胀系数	热导率
灰铸铁（铁素体）	150	-	160	10	44.7
球墨铸铁（铁素体）	450	15	160	12	36.8
碳素钢（正火）	600	18	220	12	51.8
铬铜合金铸铁	250	-	182	10.8	41.9
铜合金	450	15	120	13.5	310

  紫铜模具寿命<2万次；铍铜寿命>5万次；根据产量选择模具材料

2 ）模具设计 模具铸造与砂铸不同，其排气性不太好。所以在模具设计中，要注意排气方案。一般简单的产品中，无需2别的排气方法也可以铸造出产品。但在结构复杂的铸造产品中，一定要设计好排气孔。 在连续铸造过程中，夹住上 /下片模具的固定针（Center pin）易磨损，导致铸造产品的厚薄不均等不良现象。因此，固定针需要经常更换。 为了提高固定针的2换速度，可标准化固定针的大小，一般有 3种左右为好。(参考图--B)

设计铸造方案是最重要的课题。这涉及到铸造产品的形象大小排列及浇铸口的方向。浇铸件口高度（离产品距离）最少要保持 40mm以上；浇铸口的断面大小以产品重量浇铸速度来决定。

  ※※※在浇口的选择上应按以下原则进行：

1一般选最厚的部位；

2综和考虑产品的大小；

3考虑沙芯的定位方便可靠；

4浇口应尽量避免直接冲刷沙芯；

5考虑排气及补缩；

6考虑模具的浇铸角度；7考

虑沙芯燃烧产0的气体能顺畅的排出；

8尽量避免使最易产生缩水的地方有最高的温度。 铸造模具浇口与砂芯模具不同，先开偏小，然后在实际实验中慢慢修改。如果一开始把模具开大，以后就不好修改。

3） 内部结构设计：

1应使产品在满足使用要求的前提下，有尽可能均匀的壁厚，t=2.8~3.5最为合适，太厚易缩水，且增加成本；

2内部夹层厚度>3，太薄易漏水 ；

3内部转角处应尽量避免尖角，R>3，突然转折使铜水流动不顺畅，同时尖角处易掉沙夹在产品中造成不良；

4设计沙芯时，定位稳定可靠是产品壁厚均匀的关键，定位方头宽度一不小于18MM，深度不小于15MM，考虑模具加工的因素，定位方头圆角半径不小R5；

5在重力模具上加工沙芯定位时，单边间隙应放大0.15MM；

6当因结构决定内部壁厚有比较厚的部位可能引起缩水时，应在设计时增大沙芯的表面积，以增强散热效果；

7沙芯最薄处不应小于5MM，否则难加工，芯难顶出，在修沙芯、搬运及浇铸过程中易断，还因散热面积太小，导致温度升高而易在产品中产生缩水；

8沙芯模脱模斜度不小于1度 4）收缩率：

①自由收缩：紫铜1.012%   铍铜:1.01%          

②受阻收缩：紫铜 1.01%   铍铜:1.01% 5)加工余量 :

外形端面>1MM           

内形端面 0.5~1.0MM           

直径方向 :当¢>20MM时,取单边加工余量1.0MM                    

当 <10¢<20MM时,取单边加工余量0.75MM                    

当 ¢<MM时,取单边加工余量1.0MM                    

所有高脚阀芯密封圈处应做成缩水沙芯 (参考图)

模具大小与厚度要考虑其重量与倾斜难易度以便现场工作人员操作方便。还要考虑浸泡在石墨水过程中过分冷却带来的铸造不良影响。实际经验来看，开模后的模具厚度在 15MM~20MM左右为好。但在温度最高部位，如浇口等地方，应加大模具厚度，以平衡模具温度。一般手工模、小产品取小厚度；大产品、机器模取大厚度。（参考图—D）

浇铸口越长压力越大铸壬喜拷讲宦时要做排气和补缩。 （参考图—E）

6. 硬模铸造的材料（INGOT）

硬模铸造的材料，主要使用铜合金 (Cu-Alloy)，根本上按铸造出产品的形状和大小所定。铜合金是在铸造中比其它金属凝固时间快，所以在实际工作中，遇到很多困难和受到限制性。 溶汤的条件必须好，影响传热度和溶汤的流动性的 Ti，P，Fe，Si，Mn，等不纯物的含量不能超过标准成份的范围，只有，Al和Pb成分在铸造产品中很小的范围内起反作用。 特别注意的是， Pb、Fe、Sn的成分含量高时，在产品中产生收缩现象，所以它的成份含量不能超过0.4%。还有Pb成分限制到3%。如果Pb成n超过3%时，产品的加工性能好，但影响浇铸（铸造）性。 如使用不良品材料时（ Return scrap），必须管理好Cu、Pb、Fe、Sn等的成份。但一般硬模铸造行业，没有使用回收来的黄铜材料。最好使用由专业公司制造的材料（铜锭）。如：韩国大昌公司的铜锭。

7. 铜锭成份和对产品的影响。

元素	适合含量	含量限制	不良原因
Cu	59— -60%	60%↑	流动性差，溶汤未满
		59%↓	铸造性好，裂纹发生
Al	0.55-0.7%	0.7%↑	抛光时部分不良
		0.5%↓	易产生表面裂纹
Pb	1.0-2.0%	3%↑	铸造性不良 ,加工性好
		1%↓	铸造性好 ,加工性差
Sn	0.2%↓	0.2%↑	收缩现象
Ni	0.2%↓
Mn	0.01%↓		收缩、表面有裂纹
Si	0.01%↓		收缩、表面%裂纹
P	0%		收缩、表面有裂纹
Fe	0.1%↓	0.15%↑	裂纹
		0.03%↓	不能做微细化处理

注意

① Pb， Fe，Sn等含量过高会产生产品中收缩，溶汤不满（Sink draw）现象。

② 一般 Fe和Sn含量高（0.35%↓）以上，收缩现象很高，所以铸造厚度不均一的产品铸造时Fe+Sn的含量不能超过0.4%。另外压缩性也降低。

③ Al的含量高（ 0.7%↑）时,在浇铸过程中因产生泡沫现象影响溶汤的流动性和氧化物的产生。Al的含量低（0.3%↓）时锌氧化率高，产品表面会出现裂纹现象。

④ Pb含量超过 1.8%时，容易发生收缩、裂纹现象，为了提高加工性不能超过2.0%。

⑤ 铸造用溶汤是不含氧气（ O），所以不必做除氧处理。

⑥ 铸抗程中溶汤的温度根据产品大小，形状会有所不同。比较薄的产品铸造时一般 970℃，厚的产品铸造时950℃。  

⑦ 经验所知，电炉上温度表显示的温度和炉内溶汤的实际温度的差距是 30-40℃，就是炉内的溶汤实际温度高于温度计显示的温度 ※ Al的作用 ,溶汤中,增加流动性或浇铸过程中阻止Zn的燃烧，Al的烧损最为严重，当流动性下降或表面有极细微裂纹时、或Zn的烧损剧烈时（冒大量白烟），应加入电解Al线（纯度99.9%）

回炉料一般是浇口和废品，因此应按比例加入，避免引起铜水成份太大的波动。一般铜锭：废料为7：3；

另外，Zn的烧损大约为 1%，因此加入废料时应加入1%的电解锌（纯度99.9%） ※     Fe：适量的铁有细化晶粒的作用 ※     如何简单判定铜材的杂质是否超标：

1、用制做的工具（参考图M-M）装满铜水后迅速倒出，看留在工具内的铜表面有无突出颗粒、有无渣皮、有无白色氧化物、表面是否有光泽 2、用工具（参考图 N-N）装满铜水，冷却后检查缩孔是否光滑、是否均匀规则收缩。