材質(zhì)低合金鋼（35cr Mo）的鑄件的澆注設(shè)計.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）-1-第一章緒論我國鑄造技術(shù)已有6000年的悠久歷史，鑄造具有使用范圍廣，材料采用范圍廣等特點。鑄件具有一定的尺寸精度，成本低廉，綜合性能良好，但是鑄造環(huán)境差，粉塵多，溫度高，勞動強度大，廢氣，廢料，處理任務(wù)繁重。今后應(yīng)走優(yōu)質(zhì)，高效，低耗，清潔可持續(xù)發(fā)展的道路，從而開闊更廣的空間。鋼鐵的應(yīng)用使人類文明進入了鐵器時代。鑄鋼是四十年代末(1947年)發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)材料。鑄鋼的誕生，是繼人類發(fā)明煉鋼技術(shù)之后，在黑色金屬應(yīng)用技術(shù)方面又一次大的技術(shù)創(chuàng)新，是20世紀(jì)材料科學(xué)最重大的技術(shù)進展之一。本設(shè)計主要對主要鑄造低合金鋼鑄件做一些闡述，鑄造碳鋼雖然應(yīng)用較廣，但是在性能上有許多不足之處，如淬透性差，大斷面零件無法通過熱處理進行強化。力學(xué)性能有限使用溫度低，抗磨耐腐蝕耐熱等特殊性能差。利用合金元素可以提高力學(xué)性能和改善某些物理化學(xué)性能。從而使鋼得到很好的改善。本設(shè)計選用材質(zhì)低合金鋼（35crMo）的鑄件，在鑄件中加入合金元素來提高鑄件的耐熱性和耐磨性，提高強度及改變鋼的塑形和韌性，同時還提高鋼的再結(jié)晶溫度抑制熱處理過程中產(chǎn)生的回火脆性。本論文主要從鑄件的鑄造工藝進行分析。具體包括鑄件的造型，制芯，合金的熔煉，鑄件的澆注，及合箱，幾個工段。嚴(yán)格控制個個工段的工藝十分重要，以避免鑄件產(chǎn)生氣孔，夾渣，澆不到，縮孔縮松，裂紋等缺陷。畢業(yè)設(shè)計（論文）-2-第二章澆注系統(tǒng)的設(shè)計金屬液在充型時的狀態(tài)對獲得優(yōu)質(zhì)鑄件有很大影響，一些鑄件缺陷如氣孔，裂紋，冷隔，澆不到，砂眼，夾砂等都是在充型不利的情況下產(chǎn)生的。而金屬液的充型要靠澆注系統(tǒng)來實現(xiàn)。所以澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理將直接影響鑄件的質(zhì)量。如何設(shè)計合理的澆注，應(yīng)根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)條件、合金種類等因素。結(jié)合所學(xué)的理論知識和實踐經(jīng)驗對本鑄件來設(shè)計澆注系統(tǒng)，如有不足敬請老師指導(dǎo)改正。1.鐵液消耗總重量的計算考慮該鐵件壁厚大，采用開放式澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道從鑄件分型面上引入，選用中間式澆注。采用開放式具有內(nèi)澆道流速低，充型平穩(wěn)金屬氧化程度低具有擋渣。溢渣，凈化金屬液等特點?？紤]澆注系統(tǒng)較大，澆冒口重量按鑄件毛重的40%估算。鐵液消耗總重量G=鑄件毛重+澆冒口重量=(850+850*40%)kg=1190kg澆注系統(tǒng)由澆口杯、直澆道600mm(1個)、橫澆道600mm(1個)、內(nèi)澆道30mm(3個)組成開放式澆注系統(tǒng)體系2.澆注時間的計算由下式（2-1）可得:t=k3G1*式（2-1）=1.33*75*1190=58s若采取快澆，鐵液到達(dá)冒口時的溫度損失比慢澆少有利于補縮防止縮孔縮松等鑄造缺陷。因此取澆注時間約為40s。式中t澆注時間（s）；k系數(shù)（取得1.3）；鑄件平均壁厚（mm）；G1鐵液消耗總重量（kg）；型內(nèi)金屬液面上升速度可按下式計算：V=c/tV=c/t=330mm40s=8.25mm/s畢業(yè)設(shè)計（論文）-3-v式中c鑄件最低點到最高點的距離，按澆注時的位置確定（mm）t計算的澆注時間（s）3.平均壓頭的計算由下式（2-2）可得：H1=H0-P2/2*C式（2-2）=32-13.752/2*425=3213.752/2*42.5=29.8(cm)式中H1平均壓力頭（cm）；H0澆口杯水平至內(nèi)澆道距離（cm）；P內(nèi)澆道至鑄件最高點距離（cm）；C鑄件在鑄型內(nèi)的總高度（cm）；4.澆注系統(tǒng)最小總截面積的計算由下式（2-3）可得E直=G/（0.31*t*u*H0）cm2式（2-3）=1190/（0.31*40*0.38*29.8）cm2=46.33cm2采用兩個80mm耐火磚管即可滿足要求式中E直澆注系統(tǒng)阻流總截面積（cm2）；G鐵液消耗總重量（kg）；t澆注時間（s）；u阻力系數(shù)；Hp平均壓力頭（cm）；澆注系統(tǒng)各單元比（經(jīng)修正為）：F內(nèi)：F橫：F直=1.3：1：15確定包孔直徑已知型中澆注金屬液總重量G和澆注時間t，同時考慮澆包注孔數(shù)量n，可按下式計算剛液流量qm：qm=G/tnqm=孔s孔2gh畢業(yè)設(shè)計（論文）-4-故s孔=G/孔tn2gh式中s孔包孔截面積（cm2）；qm鋼液流量（kg/s）孔包孔的消耗系數(shù)，取0.89鋼液密度為0.0071kg/cm3g重力加速度，980cm/s2H鋼液在包中的高度（cm）故s孔=11900.89*0.0071*40*12*980*120s孔=9.7cm根據(jù)實際經(jīng)驗選用800mm的包孔6冒口設(shè)計(1)冒口設(shè)計的基本原則A.冒口的凝固時間應(yīng)不小于鑄件被補縮部分在凝固過程中的收縮時間。B.冒口和鑄件需要補縮部分之間在補縮過程中應(yīng)存在通道。C.冒口體內(nèi)要有足夠的補縮壓力D.冒口和鑄件連接形成的接觸熱節(jié)應(yīng)不大于鑄件的幾何熱節(jié)。（2）冒口設(shè)計采用模數(shù)法計算A.模數(shù)法計算原理是如果冒口模數(shù)M模大于鑄件被補縮部位的模數(shù)M件，就能保證冒口晚于鑄件凝固。對與鑄鋼件，冒口，冒口頸，鑄件的模數(shù)應(yīng)滿足以下關(guān)系：明頂冒口：M冒=（1.11.2）M件按側(cè)冒口：M件：M頸：M冒=1：1.1：1.2B.為保證冒口中有足夠的金屬液補充鑄件的收縮，還應(yīng)該滿足下列條件：合金的體收縮率*（鑄件體積+冒口體積）冒口體積*冒口補縮效率C.鑄件頂部的冒口設(shè)計采用明頂冒口畢業(yè)設(shè)計（論文）-5-M件=VS=10400021000=4.95cm故M冒=1.2*4.95=5.94cmM頸=1.1*4.95=5.445cmD.確定鑄鋼的體收縮率，它與澆注溫度和化學(xué)成分有關(guān)。體收縮率=5.2%E.本鑄件在頂部選用明頂冒口，再轉(zhuǎn)壁位置選用暗冒口，經(jīng)查表得：明頂冒口采用7個尺寸相同的長*寬*高*=280*280*160（mm）暗冒口采用一個直徑為280mm高150mmF.經(jīng)較核滿足條件7.冷鐵的設(shè)計鑄鋼件冷鐵一般用高碳鋼制造，冷鐵表面要光潔，無氧化層和油污，而且與鑄件接觸面要平滑，無氣孔或縮凹。冷鐵表面要有空洞容易對鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。1.冷鐵的作用a.與冒口配合使用，加強鑄件的順序凝固，擴大冒口的有效補縮距離，不僅有利于防止縮孔，縮松缺陷，而且能減少冒口的數(shù)量或體積，提高工藝出品率。b.加快鑄件熱節(jié)部位的冷卻速度，使鑄件趨向于同時凝固，有利于防止鑄件產(chǎn)生變形和裂紋。C加快鑄件某些特殊部位的冷卻速度，改善基體組織和性能，提高鑄件表面硬度和耐磨性。d.難于設(shè)置冒口或冒口不易補縮到得部位放置冷鐵可減少或防止出現(xiàn)縮孔、縮松。2.冷鐵的安放位置鑄件底部和鑄件邊緣容易產(chǎn)生熱節(jié)的地方3.冷鐵形狀冷鐵的大致形狀如下：畢業(yè)設(shè)計（論文）-6-4.冷鐵尺寸板狀冷鐵厚度不宜超過80mm，圓鋼外冷鐵直徑不易超過40mm，如果冷鐵長度過長會使安放困難，當(dāng)激冷面大時，采用多塊小型外交錯放置。5安放冷鐵時注意事項冷鐵選擇表面不得有孔洞、裂紋、氧化皮等缺陷，安放位置要得當(dāng)，以保證補縮通道通暢，避免在熱節(jié)處形成縮孔，冷鐵不能離冒口太近，否則會加速冒口冷卻，降低冒口補縮效果。第三章造型工藝的設(shè)計鑄件的形狀和尺寸由鑄型型腔來形成。本鑄件選用砂型鑄造，用砂型形成鑄件的外輪廓形狀和尺寸，用砂芯來形成鑄件的內(nèi)型腔形狀和尺寸。以便于造型起模方便，再不便于起模的地方采用活塊造型。活塊和砂芯的位置見鑄造工藝圖。鑄件模板選用木模工字鋼底架模板。1.造型材料的選擇本鑄件采用樹脂砂，因為樹脂砂具有鑄件表面質(zhì)量好，尺寸精度高，砂型強度高，透氣性好，鑄件廢品率低，同時具有潰散性好容易落紗，清理。但是樹脂砂發(fā)氣量大，澆注完鑄件以后在鑄件冷卻過程中散發(fā)出刺激性氣味，污染環(huán)境。(1)原砂技術(shù)指標(biāo)(2)樹脂固化劑配比種類粒度組別Wsio2（%）W泥（%）W水（%）W微粉（%）需酸值硅砂21960.20.30.10.20.515呋喃樹脂1.3%-1.7%畢業(yè)設(shè)計（論文）-7-2砂箱的選用砂箱由3mm的鋼板焊接而成，砂箱周邊有13mm的發(fā)氣孔若干個，有利于砂型中氣體的排出。砂箱同時留有螺拴孔，在合箱時緊固砂箱，以避免抬型力將砂箱抬起。上砂箱尺寸1500mm1500mm450mm下砂箱尺寸1500mm1500mm300mm3分型負(fù)數(shù)造模時，由于起模后的修型和烘干砂型的變形引起分型面凸凹不平，使合型不嚴(yán)密，為使不至于從分型面產(chǎn)生跑火，需要在分型面放耐火泥條，這樣就增加型腔高度，再者由于砂箱反彈等因素也造成砂箱高度增高，所以為保證鑄件尺寸精確，必須在模樣上減去相應(yīng)高度。此數(shù)值稱為分型負(fù)數(shù)。由此選分型負(fù)數(shù)選用4mm4定位裝置為了保證鑄件的尺寸精度，防止卡砂，錯型等，砂箱上應(yīng)設(shè)有定位裝置，根據(jù)生產(chǎn)條件，本鑄件定位裝置選用三對梅花定位銷。5吃砂量的選擇四周吃砂量不小于60mm6造型注意事項A.檢查模型，在木型表面刷涂脫模劑，刷涂要保證均勻一致。B.按要求粘貼鑄字牌號。C.樹脂砂溫度控制在25攝氏度左右，控制好樹脂砂溫度對砂型的強度至關(guān)重要。D.起模時間按經(jīng)驗應(yīng)控制在20-40分鐘左右。E.起模之前吹凈模板表面。第四章制芯的工藝固化劑（硫酸乙脂）19%-28%畢業(yè)設(shè)計（論文）-8-砂芯的主體來形成鑄件的內(nèi)腔，制造砂芯時應(yīng)放置芯骨，為了使砂芯排氣通暢，砂芯中應(yīng)開設(shè)排氣通道。本鑄件砂芯采用水玻璃砂造芯。混砂設(shè)備采用雙輪式碾砂機。1.原材料的選擇（1）硅砂的選用（2）水玻璃的波爾美度2.混制工藝新砂+鋸末干混1min然后加水玻璃再混3-5min讓后出砂3.配比石英砂100kg，鋸末加入1.2-1.5kg，水玻璃加入5-6.6kg4.制芯方法本鑄件的芯子采用芯盒成型，首先在芯盒表面刷涂脫模劑，再芯盒中加入芯骨和芯掉，加出氣繩，在砂子混好后方可放砂制芯，逐層填砂，逐層搗實。緊實度必須均勻合適，再吹二氧化碳硬化。等硬化后在取出芯子。5.注意事項A.芯子的尺寸要控制在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。B.在制芯過程中放止冷鐵時，注意冷鐵的準(zhǔn)確位置，芯吊盡可能保持中間位置。C.砂芯表面要平整光潔，不允許有毛邊，缺口，變形等缺陷。40目篩以上407-0目70-100目含微粉量Wsio2（%）70目篩以上10%70%10%2%96%80%模數(shù)MSio2NaO2Feo水不溶物Be2.2-2.429.2%12.8%0.060.8%50-53畢業(yè)設(shè)計（論文）-9-第五章合箱工藝合箱是鑄造工藝的一道重要工序，如果合型不符合工藝要求，會導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生缺陷，甚至報廢（?。┠突鹜苛系倪x擇選用醇基鋯英粉（2）合箱工序A.吹砂把砂箱表面松散的樹脂砂吹干凈B.刷涂選用醇基鋯英粉涂料加適當(dāng)?shù)木凭鑴?，用毛刷在型腔表面刷涂，刷涂一遍以后用火點著，然后檢查砂箱表面是否有缺損，如果有缺損用水玻璃砂或耐火涂料補好。在補箱完成后蹭除型腔表面砂子和蹭平補箱的位置，保證型腔表面平整干凈