《第二篇第3-4章铸件结构设计、特种铸造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二篇第3-4章铸件结构设计、特种铸造（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 铸件结构设计,第三章 铸件结构设计,本章重点内容： 一、砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求 二、合金铸造性能对铸件结构工艺性的要求,铸造工艺设计是依据铸件的技术要求、结构特点、生产批量及生产条件确定铸造工艺方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等。工艺设计是生产准备、管理、验收的依据，对保证铸件质量，提高生产率，降低成本有重要意义。,一、铸造工艺设计的依据 1、生产任务和技术要求 （1）审查零件图 （2）零件的技术要求 （3）生产类型及生产期限 2、车间生产条件 （1）设备状况 （2）车间原材料的供应情况 （3）工人的技术水平和生产条件 （4）模具及工装车间的加工能力及生产经验 3、
2、设计的经济性,二、铸造工艺设计的内容 1、铸造工艺图：用各种符号在零件上表明铸造工艺方案。如浇注位置、分型面、余量、斜度、收缩率、浇注系统、冒口、冷铁等。 2、铸造工艺卡：说明造型、造芯、浇注、清理工艺过程及要求的文件。 3、合箱图：表示铸件在砂箱中的位置、型芯的安装，浇冒口与冷铁的安放、砂箱的结构与大小。,三、铸造工艺设计的程序 1、对零件图的技术要求及结构工艺性进行分析，有不当 之处应提出改进意见。 2、选择铸造及造型方法。 3、确定浇注位置及分型面。 4、选用工艺参数。 5、设计浇冒口、冷铁。 6、砂芯设计。,1 砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求,一、铸造工艺对铸件结构的要求 (一)铸件
3、的外形: 1、尽量避免外表面侧凹 2、铸件要尽量减少分型面数量 3、尽量使分型面为平直分型面,(a),(b),图 3.4-1 端盖铸件,4、铸件形状应尽量简单，避免使用活块。,5、铸件应避免过大的水平面 避免过大水平面，受阻收缩和翘曲变形,a) 改进前结构,b) 改进后结构,罩盖铸件,6、铸件上应有结构斜度,结构斜度,（二）铸件的内腔 1、铸件结构应少用或不用型芯,a)改进前结构,b)改进后结构,图 3.4-3 轴承支架,a),b),2、铸件结构应有利于型芯的固定、排气和清理。,(a)改进前的结构,(b)改进后的结构,轴承座的结构,(a)改进前的结构,(b)改进后的结构,轴承支架的结构,活塞结
4、构的改进,a)不合理 型芯不便固定,b)合理,b,A,b,BB,2 合金铸造性能对铸件结构的要求 1、铸件壁厚应合理 2、铸件壁厚应尽可能均匀，避免厚大截面,AA,A,AA,a）,顶盖的设计,3、铸件壁的联接 铸件的结构圆角,、铸件壁应避免交叉和锐角连接。,改过后的交错接头或环状接头，其热节均较小，且可通过微量变形来缓解内应力，抗裂性能均较好。,4、避免铸件收缩受阻,a),b),c),图3.4-15 轮辐的设计,偶数轮辐 no,b)弯曲轮辐,c)奇数轮辐,5、铸件防裂筋的应用 易裂处增设以防热裂，厚度为联结壁厚的1/4-1/3，,防裂筋的应用,第五章 特种铸造,由于铸造是提供毛坯的主要工艺 ，
5、精密铸造就意味着毛坯组织致密、表面光洁，和尺寸精度高，可达到少、无切削加工和直接成形。除砂型铸造以外的铸造方法统称特种铸造。,熔模铸造 金属型铸造 压力铸造,离心铸造 消失模铸造,熔模铸造-用易熔材料制成模样,然后用造型材料将其包住,经过硬化,再将模样熔失,从而获得无分型面的铸型.,工艺过程：蜡模制作、型壳制造、焙烧浇注三个阶段,熔模铸造的特点和应用,1铸造精度,光洁度高,且可浇注形状复杂的件 2能铸造各种合金(型壳是高级耐火材料) 3单件,小批,大批量生产均可 4少 无切削加工(Ra3.21.6um) 5材料贵,工艺过程繁杂,生产周期长.,应用: 使用高熔点合金精密铸件的成批,大量生产,形状
6、复杂,难以切削加工的小零件. 如:汽轮机叶片,工艺品,金属型铸造,金属型铸造-在重力作用下将液体金属浇入金属铸型以获得铸件的方法。 金属型的材料一般采用铸铁，要求较高时，可选用碳钢或低合金钢。铸件的内腔可用金属型芯或砂芯得到，薄壁复杂件或黑色金属件，多采用砂芯，而形状简单件或非铁金属件，多采用金属型芯。 金属型的结构：水平分型式、垂直分型式及复合分型式等。,结构特点： 结构斜度比砂型铸件大，壁厚均匀。 铸件最小壁厚的限制为： 铝硅合金为24mm， 铝镁合金35mm， 铸铁2.54mm. （金属型无退让性和溃散性，铸件结构要保证能顺利出型）,铸造工艺,1、金属型预热 金属型应保持一定的工作温度.
7、具有良好的充型条件和一定的激冷作用. 1) 喷刷涂料前预热.保证涂料层致密, 均匀. 合金铸铁80150; 铸钢100250. 2) 浇注前预热降低冷却速度,防白口. （未预热的金属型导热性好，使金属液降温过快，易出现冷隔、浇不足、夹杂和气孔缺陷。同时铸型本身受到强烈热冲击，应力倍增，极易损坏。不能低于150度）,2 、喷刷涂料 1) 利用涂料层的厚度改变铸件各部分冷却速度，减缓冷却速度,防白口 2) 保护型壁表面 防高温液体对铸型直接冲蚀和热击 3) 有一定蓄气,排气能力,防气孔. 铸 铁石墨粉涂料,炭墨涂料; （耐火粘土滑石粉、石墨和水） 铝合金氧化锌涂料,滑石粉 3 、浇注 合理浇注温度
8、: 导热快,t浇 比砂型高2035 4 、适宜出型时间 收缩快出型难 冷速大白口,三特点 1、多次浇注,节约工时、省型砂,提高生产率 2、改善劳动条件 3、铸件的精度和表面质量较高.尺寸公差等级IT12IT14,Ra6.3m 4、金属型铸件冷却快，组织致密,机械性能高 5、浇冒口尺寸小,液体金属耗量减少,可节约15%30% 6、成本高,周期长,工艺要求严,易出现白口,多用于生产有色金属 7、不透气、无退让性。所以要求严格的铸造工艺,否则易产生 浇不足,、冷隔、裂纹等缺陷. 应用：主要适用于有色合金铸件的大批量生产,如铝活塞、 气缸盖、油泵壳体、铜瓦、衬套等,压力铸造-液态金属或半液态金属加压注
9、入到精密的金属铸型内的一种铸造方法. 高压下(5500MPa)快速(0.0010.2)将液态或半液态合金压入金属铸型中,并在压力下结晶.,分类:按压射部分的特征分为 热压室 冷压室式,二特点 1、精度,表面质量 最小铸孔直径 0.7mm 2、可压铸形状复杂的薄壁件.(高压 冲型) 3、铸件强,硬 (压力下结晶致密) 4 、生产率 易自动化 5、投资大,适于批量 6、种类受限,不宜压铸高熔点合金 7、压速高,易形成气孔 8、不宜热处理 应用:汽车 仪表行业,广泛应用.,低压铸造-用较低的压力将金属液由铸型底部注 入型腔,并在压力下凝固以获得铸件的方法. 由于所用压力较低(一般为此0.020.06
10、MPa) ,故称低压铸造. 1.低压铸造的工艺过程 (1)准备合金液和铸型 (2)升液、浇注 (3)增压、凝固 (4)减压、降液 (5)开型取出铸件.,2.低压铸造的特点及应用 (1)底注充型,平稳且易控制,减少金属液注入型腔时的冲击、飞溅,提高产品合格率. (2)金属液上升速度和结晶压力可调整,低压铸造适用于各种铸型 、各种合金及各种大小的铸件. (3)浇注系统简单,金属利用率高. (4)与重力铸造(砂型 、金属型)相比,铸件的轮廓清析,力学性能较高,劳动条件改善,易于机械化和自动化.,离心铸造-将液态合金浇入高速旋转(2501500r/min)的铸型中,使金属液在离心力作用下填充铸型并结晶
11、的铸造方法。,离心铸造的特点: 优点: 1.利用自由表面生产圆筒形铸件时,可省去型芯和浇注系统.降低成本. 2.在离心力的作用下,铸件呈由外向内的顺序凝固,而气体和熔密度小,集中在内腔表面，故铸件组织致密,极少存有缩孔、气孔、夹渣等缺陷。 3. 便于流动性差的合金及薄件的生产. 缺点: 1.依靠自由表面所形成的内孔尺寸偏差大而内表面粗糙 2.不适于铸造比重偏析大的合金及轻合金. 应用:铸铁管、气缸套、铜套、双金属轴承等.,消失模铸造是指用泡沫塑料聚苯乙烯制成带有浇冒系统的模型，覆上涂料，用干砂造型，不需取模，直接浇注的铸造生产方法。,原理,泡沫塑料模 浇注时气化消失,工件,特点和应用： 1、不分型，不起模，工艺简化，精度提高； 2、能制造形状复杂的铸件和工艺品； 3、冒口设置可自由设置，不易产生缩孔、疏松等； 4、易产生有害气体，铸件易渗碳，降低铸件表面质量； 5、适于生产起模困难，形状复杂的铸件。,
