铸造工艺设计基础95272

《铸造工艺设计基础95272》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铸造工艺设计基础95272（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、铸造工艺设计基础 一、选择铸件浇注位置 浇注时，铸件在铸型中所处的位置，称为浇注位置。1、 铸件的重要加工面或主要工作面在铸型中应朝下2、 铸件的薄壁部分应尽量放在铸型底部或浇注系统下面3、 铸件上的大平面应放在铸型底部4、 容易产生缩孔的铸件，应将厚大部分置于铸型上方5、 尽量减少型芯数量，并考虑下芯、合型方便 二、选择分型面1、 尽量把铸件的大部分或全部放在一个砂箱内2、 应当使铸件的加工面和加工基准面位于一个砂箱内3、 尽量减少分型面的数量4、 尽量减少型芯的数量5、 尽量使分型面平直 三、确定工艺参数1、 加工余量 （ 1）铸件尺寸公差 ;（ 2）加工余量等级 ; （ 3）加工余量数值

2、2、 起模斜度使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒脱出，平行于起模方向在或芯盒壁上的斜度，称为起模斜度。3、 线收缩率铸件在固戊收缩时，要引起铸件各部分尺寸减小。为了使铸件冷却后的尺寸与铸件图的尺寸一致，需要在模样上加上铸件固态收缩的尺寸。收缩率（ L 模样 L 铸件 ）/L 模样 100（1） 铸件的结构（2） 铸型的退让性 4、 最小铸出孔根据生产经验，在单件和小批生产条件下，灰铸铁的最小铸出孔径为 30，碳钢铸件的最小铸出孔径为50。5、 型芯头尺寸（1） 芯头长度（2） 芯头斜度6、 铸造圆角制造模样时，壁的连接和转角处要做成圆弧过渡，称为铸造圆角。 对于小型铸件，外圆角半径一般取 28

3、，内圆角半径一般取 416。四、确定浇注系统位置和尺寸 1、 浇注系统类型 （ 1）顶注式浇注系统 适用于重量小、高度小和形状简单的薄壁铸件，也适用于顶部补缩的中、小型厚壁铸件。 （ 2）底注式浇注系统 适用于大、中型高度不大的厚壁铸件。也常用于容易氧化的有色金属材料，因为金属液能平稳地上升而无飞溅现象。 （ 3）中注式浇注系统 广泛用于各种壁厚、高度不大而水平尺寸较大的铸件。 （ 4）阶梯式浇注系统 应用于高大、复杂的大型的铸件。 铸件的结构工艺性 质量好的铸件应当具有轮廓清晰、尺寸精确、组织致密、晶粒细小等 特点。一、合金铸造性能对铸件结构的要求 1、 铸件的壁厚应合理 首先保证合金流动性

4、的要求，然后再考虑尽量不使铸件的壁厚过大。 、 铸件各处壁厚应尽量均匀 热节处则容易形成缩孔、缩松、晶粒粗大等缺陷。 、 壁间连接要合理 （ 1）要有结构圆角（ 2）壁的厚薄交界处应合理过渡 （ 3）壁间连接应避免交叉和锐角 4、 铸件的厚壁处应考虑补缩方便 5、 铸件应尽量避免大的水平面 6、 避免铸件收缩时受阻 二、铸造工艺对铸件结构的要求1、 简化铸件结构，减少分型面 2、 尽量使分型面平直 3、 尽量避免造型时取活块 4、 尽量减少或不用型芯5、 垂直壁考虑结构斜度 6、 考虑型芯的固定、出气和清理常见铸件缺陷及其预防措施 序 缺陷名称 缺陷特征 预防措施 1 气孔 在铸件内部、表面或

5、近于表面处，有大小不等的光滑孔眼，形状有圆的、长的及不规则的，有单个的，也有聚集成片的。颜色有白色的或带一层暗色，有时覆有一层氧化皮。 降低熔炼时流言蜚语金属的吸气量。减少砂型在浇注过程中的发气量，改进铸件结构，提高砂型和型芯的透气性，使型内气体能顺利排出。 2 缩孔 在铸件厚断面内部、两交界面的内部及厚断面和薄断面交接处的内部或表面，形状不规则，孔内粗糙不平，晶粒粗大。 壁厚小且均匀的铸件要采用同时凝固，壁厚大且不均匀的铸件采用由薄向厚的顺序凝固，合理放置冒口的冷铁。 3 缩松 在铸件内部微小而不连贯的缩孔，聚集在一处 壁间连接处尽量减小热节，尽量降低浇或多处，晶粒粗大，各晶粒间存在很小的孔

6、眼，水压试验时渗水。 注温度和浇注速度。 4 渣气孔 在铸件内部或表面形状不规则的孔眼。孔眼不光滑，里面全部或部分充塞着熔渣。 提高铁液温度。降低熔渣粘性。提高浇注系统的挡渣能力。增大铸件内圆角。 5 砂 眼 在铸件内部或表面有充塞着型砂的孔眼。 严格控制型砂性能 和造型操作，合型前注意打扫型腔。 6 热 裂 在铸件上有穿透或不穿透的裂纹（注要是弯曲形的），开裂处金属表皮氧化。 7 冷 裂 在铸件上有穿透或不穿透的裂纹（主要是直的），开裂处金属表皮氧化。 严格控制铁液中的 S、P 含量。铸件壁厚尽量均匀。提高型砂和型芯的退让性。浇冒口不应阻碍铸件收缩。避免壁厚的突然改变。开型不能过早。不能激冷

7、铸件。 8 粘 砂 在铸件表面上，全部或部分覆盖着一层金属（或金属氧化物）与砂（或涂料）的混（化）合物或一层烧结构的型砂，致使铸件表面粗糙。减少砂粒间隙。适当降低金属的浇注温度。提高型砂、芯砂的耐火度。 9 夹 砂 在铸件表面上，有一层金属瘤状物或片状物，在金属瘤片和铸件之间夹有一层型砂。 严格控制型砂、芯砂性能。改善浇注系统，使金属液流动平稳。大平面铸件要倾斜浇注。 10 冷 隔 在铸件上有一种未完全融合的缝隙或洼坑，其交界边缘是圆滑的。 提高浇注温度和浇注速度。改善浇注系统。浇注时不断流。 11 浇不到 由于金属液未完全充满型腔而产生的铸件缺肉。提高浇注温度和浇注速度。不要断流和防止跑火。

8、 特种铸造 特种铸造砂型铸造尺寸精度不高，表面粗糙，生产率低，质量不稳定，劳动强度大等。凡是与传统的普通砂型铸造有一定区别的铸造方法，统称为特种铸造。 一、金属型铸造：用重力浇注将熔融金属浇入金属铸型（即金属型）中获得铸件的方法。（永久型铸造）1、优点：下芯、合型比较方便。精度高，劳动条件好。 2、缺点：上型排气困难，开型和取出铸件均不方便。 3、应用： 主要适用于大批量生产中小型有色金属合金铸件；如铝合金、镁合金、铜合金等。也可用金属型生产形状简单的黑色金属铸件。 浇注低熔点的合金（如锡合金、镁合金等）时，可选用灰铸铁。浇注铝合金、铜合金时，可选用合金铸铁。浇注铸铁和钢时，必须选用碳钢和合金

9、钢等。 二、压力铸造：熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法。1、 优点：铸件质量好，生产效率高，经济效益好2、 缺点：压铸型结构复杂，制造费用高，生产周期长；金属液充型速度大，凝固快，补缩困难，铸件中容易产生小气孔和缩松等缺陷。3、 应用：大批量生产中小型有色金属合金铸件，其中以锌合金、铝合金压铸件应用最为广泛。三、离心铸造：将熔融金属浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸型，在离心力作用下，凝固成形的铸件轴线与旋转铸型轴线重合的铸造方法。1、 优点：在离心力的作用下凝固成形，致密性好，铸件内部不易产生缩孔、气孔、渣气孔等缺陷。金属型冷却快，铸件晶粒细小，因而力学性能较高。金属液的充型能

10、力好，可以铸造薄壁铸件和流动性差的合金铸件。2、 缺点：铸件内孔直径尺寸不准确，内 表面粗糙，加工余量大；在浇注冷凝过程中，密谋较大的组织容易集中于表层，产生化学成分不均匀的缺陷（容易产生偏析的合金如铅青铜就不能用离心铸造法生产铸件）。3、 应用：多用于浇注各种金属的圆管状铸件，如各种套、环、管等。以及可以铸造各种要求组织致密、强度要求较高的成型铸件，如小叶轮、成型刃具等。 四、熔模铸造：又称失蜡铸造。用易熔材料如蜡料制成模样（蜡模），在模样上包覆若干层耐火涂料，制成型壳，熔出模样的型壳经高温焙烧后即可浇注的铸造方法。1、 优点：铸件质量好，可浇注形状复杂的铸件，可产生各类金属材料的铸件。2、

11、 缺点：操作过程繁杂、生产周期长、成本较高，不能铸造较大的零件。一般都在 20kg 以下。3、 应用：凡是形状复杂、机械加工困难的零件；均可考虑采用熔模铸造。目前应用最多的是生产碳钢和合金钢铸件。 五、低压铸造：将铸型安置在密封的坩埚上方，坩埚内通往压缩空气，在熔融金属的表面上造成低压力，使金属由升液管上升填充铸型和控制凝固的铸造方法。1、 优点：能生产出组织致密的工件，对薄壁、耐压、防渗的铸件有利；金属液充型平稳、无飞溅和冲击现象，不容易产生夹砂、气孔等缺陷。2、 缺点：坩埚和升液管长期受金属液的浸蚀，使用寿命较低。3、 应用：目前应用最多的是铝合金，在铜合金和铸铁生产中也有应用。三、机器造

12、型和机器造芯 机器造型1、 型砂的紧实方法 压实紧实法、震击紧实法、震压紧实法和抛砂紧实法。2、 起模方法 顶箱、顶箱漏模和转台等起模方法。 机器造芯1、 吹砂造芯2、 射砂造芯 四、浇注系统液态金属流入铸型型腔的一系列通道，称为浇注系统。A 应能使液态金属均匀、平稳地流入并充满型腔B 应能有效地防止熔渣、砂粒或其他杂质进入型腔C 应能调节铸件的冷却凝固顺序或者补给金属液冷凝收缩时所需的液态金属。典型的浇注系统由外浇道、直浇道、横浇道、内浇道和冒口组成。外浇道的作用是缓和液态金属的冲力，使其平稳地流入直浇道。 直浇道是外浇道下面的一段上大下小的圆锥形通道，它的一定高度使液态金属产生一定的静压力

13、，从而使液态金属能以一定的流速和压力充填型腔。 横浇道是位于内浇道上方呈上小下大的梯形通道。液态金属中的渣子、砂粒便浮在横浇道的顶面，从而可防止铸件产生夹渣、夹砂等缺陷，还起着向内浇道分配液态金属的作用。 内浇道与型腔相连，起着控制液态金属流速和流向的作用。冒口的作用是在液态金属凝固收缩时补充液态金属，防止铸件产生缩孔缺陷。冒口一般设置在铸件最高和最厚部位。锻 压 锻压就是对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变其尺寸、形状，用于制造机械零件或毛坯成形方法。是锻造和冲压的总称。锻压的方法主要有自由锻、胎模锻、锤上模锻、特种锻和冲压等。 锻压加工的优点：1、能改善金属组织，提高力学性能 这是因为锻

14、压可以将坯料中的疏松处压合，提高金属的致密度；可以使粗大的晶粒细化；可以使高合金工具钢中的碳化物被击碎，并且均匀地分布。2、锻压件的形状和尺寸接近于零件 与直接切削钢材的成形方法相比较，不但可以节省金属材料的消耗，而且也节省切削加工工时。3、生产率高 锻压成形，特别是模锻成形的生产效率。比切削加工成形高得多。例如，生产内六角螺钉，用模锻成形的生产率是切削加工的 50 倍。若采用冷镦工艺制造时，其生产效率是切削加工成形的 400 倍以上。4、锻压加工在生产中有较强的适应性 锻压加工既可以制造形状简单的锻件（如圆轴），也可以制造形状比较复杂，不需要或只需要进行少量切削加工的锻件（如精锻齿轮）。锻件

15、的重量可以小到不足一克，大到几百吨。锻件既可以单件小批生产，也可以大批大量生产。 缺点：常用的自由锻件精度比较低；胎模锻和模锻的模具费用较高；与铸造生产相比，难以生产既有复杂外形又有复杂内腔的毛坯。机床制造业中，主轴、传动轴、齿轮等重要零件以及切削刃具等，都是用锻压方法成形的。锻造工艺基础 手工锻造是用手锻工具，依靠人力在铁砧上进行的。这种方法简陋，仅用于修理性质和小批量生产的场合。机器锻造是靠各种锻造设备提供作用力的锻造方法，是现代锻造的主要形式。 一、 自由锻只用简单的通用性工具，或在锻造设备上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件，称为自由锻。1、基本工序可分为拔长、

16、镦粗、冲孔、弯曲等。拔长：也称为延伸，它是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。镦粗：是使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序。冲孔：是利用冲头在镦粗后的坯料上冲出透也或不透孔的锻造方法。弯曲：采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序。 2、自由锻的特点及应用特点：工艺灵活性较大，生产准备的时间较短；生产率低，锻件精度不高，不能锻造形状复杂的锻件。应用：自由锻是大型锻件的主要生产方法。这是因为自由锻可以击碎钢锭中粗大的铸造组织，锻合钢锭内部气孔、缩松等空洞，并使流线状组织沿锻件外形合理分布。 二、 胎模锻胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具（胎模）生产模锻件的一种锻造方法。特点：与自由锻相比较优点 由于坯料在模膛内成形，所以锻件尺寸比较精确，表面比较光洁，流线组织的分布比较合理，所以质量较高。 由于锻件形状由模膛控制，所以坯料成形较快，生产率比自由锻高 15 倍。 胎模锻能锻出形状比较复杂的锻件。 锻件余块少，因而加工余量较小，既可节省金属材料，又能减少机加工工时。缺点：需要吨位较大的锻锤；只能生