玻璃成型及其模具-4

1、玻璃成型及其模具第四講報(bào)告人：孫 德 勤常熟理工學(xué)院機(jī)械工程系玻璃瓶成形最為常見的十大缺陷玻璃瓶成形最為常見的十大缺陷 （） 裂紋裂紋是玻璃瓶最普遍的缺點(diǎn)。它可能非常細(xì)，有些只有在反射光中才能發(fā)現(xiàn)。經(jīng)常產(chǎn)生的部位是瓶口、瓶頸和肩部，瓶身和瓶底部也常有裂紋產(chǎn)生。（）厚薄不勻這是指玻璃瓶上的玻璃分布不均勻。主要是玻璃料滴溫度不均勻，溫度高的部分黏度小，容易吹??；溫度低的部分阻力大，較厚。模型溫度不均勻，溫度高的一邊玻璃冷卻慢，容易吹薄，溫度低的一邊，因玻璃冷卻快而吹厚。（） 變形料滴溫度和作用溫度過高，由成形模脫出的瓶子尚未完全定形，往往會下塌變形。有時瓶的底部尚軟會印上輸送帶的紋痕而使瓶底不平。

2、 （） 不飽滿料滴溫度過低或模型過冷會使口部、肩部等處吹不飽滿，產(chǎn)生缺口、癟肩和花紋不清晰等缺陷。（） 冷斑玻璃表面上不平滑的斑塊稱為冷斑。這種缺陷的產(chǎn)生原因主要是模型溫度過冷，多在開始生產(chǎn)或停機(jī)再生產(chǎn)時發(fā)生。 （） 突出物玻璃瓶合縫線突出或口部邊緣向外凸出的缺陷。這是由于模型部件制造不夠正確或安裝不夠吻合而產(chǎn)生的。模型損壞、合縫面上有污物、頂芯提起太晚未進(jìn)入位置前玻璃料已落入初形模中，就會使一部分玻璃從隙縫中壓出或吹出。（） 皺紋皺紋有各種形狀，有的是折痕，有的是成片的很細(xì)的皺紋。皺紋產(chǎn)生的原因主要是由于料滴過冷，料滴過長，料滴未落在初形模中間而粘連在模腔壁上而產(chǎn)生的。（） 表面缺點(diǎn)瓶罐的表

3、面發(fā)毛、不平，主要是由于模腔表不光滑而造成的。模型的潤滑油不清潔或涂油的刷子過臟，也會使瓶罐表面質(zhì)量下降。（） 氣泡在成形過程中產(chǎn)生的氣泡往往是幾個大氣泡或集中在一起的若干小氣泡，這和玻璃本身的均勻分布的小氣泡是有區(qū)別的。（）剪刀印由于剪切不良而殘留在瓶罐上明顯的痕跡。一個料滴常有兩個剪刀印，上面的剪刀印留在底部，影響外觀。下面的剪刀印留在瓶口，常常是裂紋的發(fā)源模具材料及其成形 無論用現(xiàn)有的哪一種玻璃成型方法，就模且所處的作業(yè)條件來說都是很差的。鑒于熱玻璃成型和最終制成成品所發(fā)生的許多復(fù)雜購物理化學(xué)和機(jī)械過程，對模具材料所提出的要求是極其苛刻的。一般玻璃模材料應(yīng)具備下列一些最重要性質(zhì)： 易于機(jī)

4、械加工，耐碎裂，耐熱沖擊 導(dǎo)熱熱性好，線膨脹系數(shù)小，抗生長 耐熱，耐磨 組織致密均勻，粘附溫度高，成型表而光洽度好，耐腐蝕等 模具是玻璃成型中不可缺少的裝備，玻璃生產(chǎn)的質(zhì)量與產(chǎn)量都和模具直接有關(guān)，因而模具材料的選用、加工、維修和檢驗(yàn)是確保模具質(zhì)量與成型質(zhì)量的重要措施。 在玻璃成型過程中，要求模具能長期經(jīng)受在高溫條件下工作，玻璃的入模溫度在9001100問，出模溫度在500600左右。模具中玻璃的停留時間一般為560s。如果模具材質(zhì)的耐熱性差，在使用過程中就很容易發(fā)生龜裂，導(dǎo)致制品表面產(chǎn)生較多的龜紋，這樣不僅影響制品的外觀質(zhì)量，同時也影響其熱穩(wěn)定性和強(qiáng)度。二、熱擴(kuò)散速率 玻璃入模和出模的溫差為在

5、400500。玻璃在模具中的停留時間為幾秒到幾十秒。要求模具材質(zhì)也在這段時間內(nèi)擴(kuò)散掉這部分熱量，而模具的熱擴(kuò)散速率將直接影響到制品的成型速度。不同規(guī)格的制品要求其熱擴(kuò)散速率的大小也不一樣，一般大規(guī)格制品，因成型速度慢，制品在模具中的停留時間也長，相應(yīng)地要求熱擴(kuò)散速率就較低。反之，成型速度很快的制品，其在模具中的停留時間必然很短，因而希望模具能在較短的間隙時間內(nèi)盡快地得到冷卻，相應(yīng)地要求熱擴(kuò)散速率也較快。 三、熱沖擊性 為了便于制品出模和及時對制品固形，必須對模具和制品進(jìn)行風(fēng)冷。而當(dāng)制品出模后為使模具保持清潔和及時散熱，又必須對模具進(jìn)行風(fēng)冷，這一切措施都構(gòu)成了對模具的熱沖擊，若模具材質(zhì)不能經(jīng)受耐

6、急冷急熱性能的沖擊，就會造成模具龜裂，影響制品質(zhì)量。四、膨脹與高溫變形性能 當(dāng)材料的膨脹性能變化顯著時，不僅會造成成型與脫模等一系列困難，而且使制品在接合處有粗大的接合縫，造成在脫模過程中制品在該區(qū)域容易發(fā)生炸裂，模具也容易損壞，因此希望使用低熱膨脹性的材料來制造模具。 由于模具長期處于高溫負(fù)荷下工作，容易造成模具高溫變形，影響模具的精度，造成制品矯曲或公差不符要求等情況嚴(yán)重的甚至影響入模與脫模的連貫性，因此要求模具的材質(zhì)必須高溫變形性能要優(yōu)越。 一般選擇低膨脹系數(shù)的材質(zhì)，其高溫變形性能必然優(yōu)越。 模具長期在急冷與急熱的高速負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)與工作，因而要求模具能在這一惡劣工作環(huán)境下能連續(xù)使用較長

7、時間而不致有網(wǎng)絡(luò)裂紋(龜裂)等出現(xiàn)。故要求材質(zhì)能有較好的熱疲勞性能。 六、抗氧化性 由于模具直接接觸的玻璃液溫度均較高，故氧化過程就進(jìn)行得很快，但當(dāng)接觸溫度低于500時，鑄鐵材料的氧化進(jìn)行得很緩慢。大部分模具的損壞原因都是由氧化引起的，故在工藝允許的前提下適當(dāng)降低成型溫度，有利丁延長模具的使用壽命。此外，當(dāng)鑄鐵材料結(jié)構(gòu)中存在片狀石墨體以及合金元素如Cr、Mo、Ni時，也能增加鑄鐵的抗氧化能力。 模具材質(zhì)選用中，除了要求使用壽命長外，還必須考慮易于加工、維修，返上率要低。有些材質(zhì)常因致密度不夠或有砂眼等，徒勞往返加工既耗工時又影響生產(chǎn)。而若材料過于堅(jiān)硬或韌性過大，造成加工困難，影響精度。因而在保

8、證各項(xiàng)性能要求的前提下，選擇便于加工的材質(zhì)確實(shí)很有必要。一般常用鑄鐵來作為模具材料，這是一種價(jià)格低廉、易于加工、有較好強(qiáng)度的材料。玻璃模具材料介紹玻璃成形過程中會發(fā)生的許多復(fù)雜的物理化學(xué)和機(jī)械過程，對模具材料所提出的要求極其廣泛。模具材質(zhì)應(yīng)具備下列一些最主要性質(zhì)：易于機(jī)械加工，耐碎裂，耐熱沖擊，導(dǎo)熱性好，線膨脹系數(shù)小，抗生長，耐熱，耐磨，組織致密均勻，粘附溫度高，耐腐蝕等等。但是，實(shí)際上迄今還沒有哪一種金屬全部具備這些良好性能。根據(jù)玻璃模具的服役條件和失效分析以及實(shí)際生產(chǎn)要求，對模具材料的主要要求是抗氧化、抗生長及熱疲勞抗力等性能，其中以抗氧化性能為主要性能常用玻璃模具材質(zhì)1.普通低合金鑄鐵鑄

9、鐵廣泛用作模具材料始于19世紀(jì)，鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能、良好的加工性、成本低、熱而不粘的性能，適合中小型鑄造廠生產(chǎn)等，目前國內(nèi)外普遍都采用鑄鐵作為玻璃模具材料，合金鑄鐵在可預(yù)見的未來仍然是主要玻璃模具材質(zhì)。2.球墨和蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵有較高的強(qiáng)度和韌性，并有良好的抗氧化性能，其抗熱疲勞性能優(yōu)于其他鑄鐵，但由于其石墨形態(tài)呈孤立的球狀，導(dǎo)熱性較差，不能適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)要求，限制了它在玻璃模具中的使用，故大多工廠只用它制造小型的瓶模。蠕墨鑄鐵機(jī)械性能與球墨鑄鐵相近，具有較高的導(dǎo)熱性、抗氧化和抗生長能力，又有像灰鑄鐵那樣良好的鑄造性能和機(jī)械加工性能，使蠕墨鑄鐵具有良好的綜合性能，而用于制造玻璃模具材料。片

10、狀石墨片狀石墨F 基體基體灰鑄鐵組織形態(tài)（一）灰鑄鐵組織形態(tài)（一）片狀片狀石墨石墨P灰鑄鐵組織形態(tài)（二）灰鑄鐵組織形態(tài)（二）球狀球狀石墨石墨F球墨鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵3. D型石墨鑄鐵 D型石墨屬于片狀石墨一種，它是在奧氏體樹枝晶間生長，奧氏體的連續(xù)性割裂了石墨片的連續(xù)性，且D型石墨與基體間的間隙比其它片狀石墨與基體間的間隙小。D型石墨細(xì)小、卷曲、端部較鈍的形態(tài)，決定了它對基體的切割作用小，不易引起較大的應(yīng)力集中，所以D 型石墨鑄鐵具有較高的強(qiáng)度 目前D型石墨鑄鐵用作玻璃模具材料已成熱點(diǎn)，國內(nèi)外已有許多研究，從國外進(jìn)口的模具分析表明，大都采用D型石墨鑄鐵材質(zhì)。通常采取加入元素鈦、采用金

11、屬型等來獲得D型石墨。D型石墨4. 合金鋼 近年來開始采用合金鋼制模，合金鋼在大多數(shù)情況下比鑄鐵能更好地滿足對玻璃模具提出地要求。鋼的導(dǎo)熱性次于鑄鐵，因此使用時易出現(xiàn)過熱，產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。因此必須采用強(qiáng)制冷卻、合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)、用硅酮脂潤滑等方法。 不銹鋼是一種耐腐蝕、強(qiáng)度高、耐氧化及韌性好的材質(zhì)，其導(dǎo)熱性較差，熱膨脹小，成分是各種各樣的，英國很早就用于制造沖頭、襯模等。美國用AISI430號(12 14 Cr)和AISI 310號(25 Cr，20Ni)不銹鋼，用于制作某些模具零件。其他模具材料u 鎳基合金：這類合金耐熱性比鑄鐵好，所以用它制作的模具表面裂紋少、壽命長、生產(chǎn)率高，并能提高玻璃制

12、品的光潔度，但這類材料價(jià)格高。為了提高玻璃制品的表面光潔度或延長模具零件的更換周期，仍常用這類材料制模u 銅基合金：這類合金導(dǎo)熱性很好，高速成型時仍能保證玻璃制品質(zhì)量，因此頗受人們的重視?，F(xiàn)主要有兩類：一類含有Cu、Al、Zn和Ni，這類合金對提高表面光潔度最為有效。這種合金抗氧化、導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性和熱塑性都很好，顯著改善了成型機(jī)的操作條件。另一類含Cu、Al、Ni和Co，不含Zn，同鑄鐵相比可使機(jī)速提高1525 ，能使模具工作面壽命延長三倍左右，模具易于修復(fù)，制品質(zhì)量好。u 模具涂層：現(xiàn)在常在玻璃模具的棱角和沖頭與玻璃接觸的部分采用熱噴涂層，噴焊一層鎳鉻合金粉末，以提高接觸表面的高溫耐磨性、

13、耐高溫、抗氧化。用灰鑄鐵制作的玻璃模具，熱噴涂鎳基自熔合金，可使模具壽命提高5倍以上，主要問題是需要重新加工以及模具成本較高。 金屬的成形方法可分為金屬的成形方法可分為鑄造、塑性成形（或稱壓力加鑄造、塑性成形（或稱壓力加工）、切削加工、焊接和粉末冶金工）、切削加工、焊接和粉末冶金五大類。五大類。 鑄造是液態(tài)成型過程，是生產(chǎn)金屬零件毛坯的主要工鑄造是液態(tài)成型過程，是生產(chǎn)金屬零件毛坯的主要工藝方法之一，與其它工藝方法相比，它具有成本低，工藝藝方法之一，與其它工藝方法相比，它具有成本低，工藝靈活性大，適合生產(chǎn)不同材料、形狀和重量的鑄件，并適靈活性大，適合生產(chǎn)不同材料、形狀和重量的鑄件，并適合于批量生

14、產(chǎn)。合于批量生產(chǎn)。 鑄造工藝及缺陷控制鑄造工藝及缺陷控制液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn)液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn)適于做復(fù)雜外形，特別是適于做復(fù)雜外形，特別是復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯對材料的適應(yīng)性廣，鑄件對材料的適應(yīng)性廣，鑄件的大小幾乎不受限制的大小幾乎不受限制成本低，原材料來源廣泛，成本低，原材料來源廣泛， 價(jià)格低廉價(jià)格低廉,一般不需要昂一般不需要昂貴的設(shè)備貴的設(shè)備是某些塑性很差的材料是某些塑性很差的材料(如鑄鐵等如鑄鐵等)制造其毛坯或制造其毛坯或零件的唯一成型工藝零件的唯一成型工藝液態(tài)成型液態(tài)成型優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn)液態(tài)成型的優(yōu)點(diǎn)工藝過程比較復(fù)雜，一些工藝工藝過程比較復(fù)雜，一些工藝過程還難以控制過程還難以控制液

15、態(tài)成形零件內(nèi)部組織的均勻性、液態(tài)成形零件內(nèi)部組織的均勻性、致密性一般較差致密性一般較差液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、液態(tài)成形零件易出現(xiàn)縮孔、縮松、氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等氣孔、砂眼、夾渣、夾砂、裂紋等缺陷，產(chǎn)品缺陷，產(chǎn)品 質(zhì)量不夠穩(wěn)定質(zhì)量不夠穩(wěn)定由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均由于鑄件內(nèi)部晶粒粗大，組織不均勻，且常伴勻，且常伴 有缺陷，其力學(xué)性能有缺陷，其力學(xué)性能比同類材料的塑性成形低比同類材料的塑性成形低液態(tài)成型液態(tài)成型缺缺 點(diǎn)點(diǎn)液態(tài)合金的工藝性能液態(tài)合金的工藝性能液態(tài)成型過程的工藝性能表征為液態(tài)合金的液態(tài)成型過程的工藝性能表征為液態(tài)合金的鑄造性能鑄造性能通常是指合金的流動性、收縮性通常

16、是指合金的流動性、收縮性吸氣性及偏析等性能吸氣性及偏析等性能合金鑄造性能是選擇鑄造金屬材料，確定鑄件的合金鑄造性能是選擇鑄造金屬材料，確定鑄件的鑄造工藝方案及進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)鑄造工藝方案及進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)二、二、 鑄造工藝基礎(chǔ)鑄造工藝基礎(chǔ)q 定義：定義：鑄造是指將熔融態(tài)的金屬（或合金）澆注于鑄造是指將熔融態(tài)的金屬（或合金）澆注于特定型腔的鑄型中凝固成形的金屬材料成形方法。特定型腔的鑄型中凝固成形的金屬材料成形方法。q 鑄造的基本過程：鑄造的基本過程：q 實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：液態(tài)金屬（或合金）充填鑄型型腔并在其中液態(tài)金屬（或合金）充填鑄型型腔并在其中 凝固和冷卻。凝固和冷卻。砂型鑄造概略圖砂

17、型鑄造概略圖q 主要影響因素主要影響因素 鑄造的主要影響因素主要體現(xiàn)在二個方面：一是影響鑄造的主要影響因素主要體現(xiàn)在二個方面：一是影響充型的主要因素和影響凝固收縮的主要因素。充型的主要因素和影響凝固收縮的主要因素。 階階 段段主要影響因素主要影響因素 鑄鑄 造造 充充 型型 金屬的流動性金屬的流動性 澆注溫度澆注溫度 充型壓力充型壓力 凝凝 固固 收收 縮縮 凝固方式凝固方式 冷卻速度冷卻速度 改善金屬改善金屬的流動性的流動性加快凝固中液體的補(bǔ)縮加快凝固中液體的補(bǔ)縮排除內(nèi)部夾雜物和氣體排除內(nèi)部夾雜物和氣體形成薄壁復(fù)雜的鑄件形成薄壁復(fù)雜的鑄件有利于有利于 實(shí)驗(yàn)如右圖所示：實(shí)驗(yàn)如右圖所示： T澆注

18、澆注t凝固凝固流動性流動性粘度粘度充填路徑充填路徑充型能力充型能力 P充型充型V流動流動充型能力充型能力 在鑄件凝固過程中，對鑄件質(zhì)量影響較大的主要在鑄件凝固過程中，對鑄件質(zhì)量影響較大的主要是固液兩相并存的凝固區(qū)的寬窄。是固液兩相并存的凝固區(qū)的寬窄。 純金屬和共晶成分的合純金屬和共晶成分的合金在凝固中因?yàn)椴淮嬖诠桃航鹪谀讨幸驗(yàn)椴淮嬖诠桃簝上嗖⒋娴哪虆^(qū)，所以固兩相并存的凝固區(qū)，所以固體與液體分界面清晰可見，體與液體分界面清晰可見，一直向鑄件中心移動。一直向鑄件中心移動。 鑄件在結(jié)晶過程中，當(dāng)結(jié)鑄件在結(jié)晶過程中，當(dāng)結(jié)晶溫度范圍很寬，且鑄件截面晶溫度范圍很寬，且鑄件截面上的溫度梯度較小，則不存在

19、上的溫度梯度較小，則不存在固相層，固液兩相共存的凝固固相層，固液兩相共存的凝固區(qū)貫穿整個區(qū)域。區(qū)貫穿整個區(qū)域。 大多數(shù)合金的凝固是介于逐大多數(shù)合金的凝固是介于逐層凝固和糊狀凝固之間，稱為中層凝固和糊狀凝固之間，稱為中間凝固。間凝固。 收縮是指合金從澆注、凝固到冷卻至室溫的過收縮是指合金從澆注、凝固到冷卻至室溫的過程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象。程中，其體積或尺寸縮減的現(xiàn)象。分為三類，液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。分為三類，液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮。鑄件溫度降低鑄件溫度降低澆注溫度澆注溫度室溫室溫凝固終止溫度凝固終止溫度開始凝固溫度開始凝固溫度液態(tài)收縮液態(tài)收縮凝固收縮凝固收縮固態(tài)收縮固態(tài)收縮

20、體積收縮體積收縮線收縮線收縮是指單位體積的收縮量（體積收縮率）。是指單位體積的收縮量（體積收縮率）。是指單位長度上的收縮量（線收縮率）。是指單位長度上的收縮量（線收縮率）。 %100110VVVV%100110LLLL 其中其中 V V0 0，L L0 0表示鑄件在高溫表示鑄件在高溫T T0 0時的體積和一維方向的長度；時的體積和一維方向的長度； V V1 1，L L1 1表示鑄件在高溫表示鑄件在高溫T T1 1時的體積和一維方向的長度。時的體積和一維方向的長度。 在鑄模尺寸設(shè)計(jì)時必須考慮鑄件的收縮因素。即利在鑄模尺寸設(shè)計(jì)時必須考慮鑄件的收縮因素。即利用每種材料特定的收縮率和實(shí)際鑄件的尺寸，來

21、換算成鑄用每種材料特定的收縮率和實(shí)際鑄件的尺寸，來換算成鑄模型腔的尺寸。模型腔的尺寸。 合金的收縮給鑄模的設(shè)計(jì)和鑄件的精密成形等帶來較合金的收縮給鑄模的設(shè)計(jì)和鑄件的精密成形等帶來較大困難，是多數(shù)鑄造缺陷產(chǎn)生的根源。大困難，是多數(shù)鑄造缺陷產(chǎn)生的根源。 3.34.20.13.614003.50灰口鑄鐵灰口鑄鐵5.46.34.22.414003.00白口鑄鐵白口鑄鐵7.863.01.616100.35碳鋼碳鋼固態(tài)收縮固態(tài)收縮（）（）凝固收縮凝固收縮（）（）液態(tài)收縮液態(tài)收縮（）（）澆注溫度澆注溫度（ ）碳含量碳含量（）（） 合合 金金 種種 類類典型合金的收縮率典型合金的收縮率V V q 鑄造缺陷鑄造

22、缺陷縮孔是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄縮孔是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容積較大的孔洞。件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容積較大的孔洞。先先凝固區(qū)域堵住液凝固區(qū)域堵住液體流動的通道，體流動的通道，后凝固區(qū)域收縮后凝固區(qū)域收縮所縮減的容積得所縮減的容積得不到補(bǔ)充。不到補(bǔ)充。 疏松是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄件疏松是指金屬液在鑄模中冷卻和凝固時，在鑄件的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。當(dāng)合金的結(jié)晶溫度范圍很寬或鑄件斷面溫當(dāng)合金的結(jié)晶溫度范圍很寬或鑄件斷面溫度梯度較小時，凝固過程中有

23、較寬的糊狀凝固兩相并存度梯度較小時，凝固過程中有較寬的糊狀凝固兩相并存的區(qū)域。隨著樹枝晶長大，該區(qū)域被分割成許多孤立的小的區(qū)域。隨著樹枝晶長大，該區(qū)域被分割成許多孤立的小熔池，各部分熔池內(nèi)剩余液態(tài)合金的收縮得不到補(bǔ)充，最熔池，各部分熔池內(nèi)剩余液態(tài)合金的收縮得不到補(bǔ)充，最后形成了形狀不一的分散性孔洞后形成了形狀不一的分散性孔洞即縮松即縮松。 另外，疏松還可能由凝固時被截留在鑄件內(nèi)的氣體無另外，疏松還可能由凝固時被截留在鑄件內(nèi)的氣體無法排除所致。不過，疏松內(nèi)表面應(yīng)該是光滑，近似球狀。法排除所致。不過，疏松內(nèi)表面應(yīng)該是光滑，近似球狀。顯著降低鑄件的機(jī)械性能，造成鑄件滲漏等。顯著降低鑄件的機(jī)械性能，造

24、成鑄件滲漏等。采取順序凝固的辦法避免縮孔、疏松的出現(xiàn)。采取順序凝固的辦法避免縮孔、疏松的出現(xiàn)。順序凝固示意圖順序凝固示意圖安裝冒口或放置冷鐵等工安裝冒口或放置冷鐵等工藝措施，使鑄件上遠(yuǎn)離冒藝措施，使鑄件上遠(yuǎn)離冒口的部位先凝固口的部位先凝固（圖中（圖中），爾后在靠近冒口的，爾后在靠近冒口的部位凝固部位凝固（圖中（圖中、），最后是冒口本身凝固。最后是冒口本身凝固。是指通過在鑄件上可能出現(xiàn)疏松的后大部位是指通過在鑄件上可能出現(xiàn)疏松的后大部位內(nèi)置冷鐵法內(nèi)置冷鐵法外置冷鐵法外置冷鐵法 設(shè)置冒口法設(shè)置冒口法 冒口、冷鐵共用法冒口、冷鐵共用法 在鑄件的固態(tài)收縮階段會引起鑄造應(yīng)力。在鑄件的固態(tài)收縮階段會引起鑄

25、造應(yīng)力。鑄造應(yīng)力鑄造應(yīng)力相變應(yīng)力相變應(yīng)力熱應(yīng)力熱應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力機(jī)械應(yīng)力 鑄件特殊位置的裂紋示意圖鑄件特殊位置的裂紋示意圖以有利于釋放鑄造應(yīng)力為原則；以有利于釋放鑄造應(yīng)力為原則；1 1、采用正確的鑄造工藝（、采用正確的鑄造工藝（正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、補(bǔ)縮系統(tǒng)等）；正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、補(bǔ)縮系統(tǒng)等）；2 2、鑄件形狀設(shè)計(jì)要求簡單、對稱和厚薄均勻；、鑄件形狀設(shè)計(jì)要求簡單、對稱和厚薄均勻；3 3、對鑄件進(jìn)行熱處理。、對鑄件進(jìn)行熱處理。 鼓鼓 泡泡 滲滲 漏漏 冷冷 隔隔 未未 注注 滿滿鑄造生產(chǎn)必須先完成工藝設(shè)計(jì)，形成鑄造工藝圖。它是表示鑄型分型面、澆冒口系統(tǒng)、澆注位置、型芯結(jié)構(gòu)尺寸、控制凝固措施（冷鐵、保溫襯

26、板）等的圖樣。圖中應(yīng)表示出：鑄件的澆注位置、分型面、型芯的數(shù)量、形狀、尺寸及固定方法、加工余量、起模斜度、澆口、冒口、冷鐵的尺寸和位置。鑄造工藝設(shè)計(jì)一）、鑄造工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟一）、鑄造工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟1. 造型方法選擇（造型方法選擇（Molding Method）依據(jù)：鑄件形狀、尺寸、技術(shù)要求依據(jù)：鑄件形狀、尺寸、技術(shù)要求 批量批量 實(shí)際生產(chǎn)條件實(shí)際生產(chǎn)條件原則：保證質(zhì)量、降低成本、條件可能原則：保證質(zhì)量、降低成本、條件可能2、澆注位置的選擇、澆注位置的選擇 澆注時鑄件在鑄型中所處的空間位置。澆注位置的確定澆注時鑄件在鑄型中所處的空間位置。澆注位置的確定原則是應(yīng)保證鑄件質(zhì)量。也涉及鑄件尺寸

27、精度及造型工藝原則是應(yīng)保證鑄件質(zhì)量。也涉及鑄件尺寸精度及造型工藝過程。過程。澆注位置的選擇應(yīng)考慮以下原則：a）體積收縮大的合金及壁厚差較大的鑄件，應(yīng)按定向凝固的原則，將壁厚較大的部位和鑄件的熱節(jié)部置于上部或側(cè)部，以便設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。b）重要加工面、耐磨表面等質(zhì)量要求較高部位應(yīng)置于下面或側(cè)面。見圖1。圖1 汽缸澆注時的位置c）具有大面積的薄壁鑄件，應(yīng)將薄壁部分放在鑄型的下部，同時要盡量使薄壁部分處于垂直位置或傾斜位置。見圖2。圖2 箱蓋澆注時的位置d）具有大平面的鑄件，應(yīng)將鑄件的大平面朝下。見圖3。 圖3 平板澆注時的位置e）盡量減少型芯的數(shù)目，最好使型芯位于下型以便下芯和檢查，同時應(yīng)保證型芯

28、在鑄型中安放牢靠、排氣通暢。3 3、分型面的選擇、分型面的選擇 （ ）分型面為鑄型組元間的接合面，選擇分型面應(yīng)考慮以下原則： a）分型面應(yīng)盡量采用平面分型，避免曲面分型，并應(yīng)盡量選在最大截面上，以簡化模具制造和造型工藝。見圖4。a) 不正確 b) 正確圖4 分型面應(yīng)選在最大截面處b）盡量將鑄件全部或大部放在同一砂箱以防止錯型、飛翅、毛刺等缺陷，保證鑄件尺寸的精確。見圖5。 a) 不合理 b) 合理圖5 分型面的位置應(yīng)能減少錯型、飛翅c）應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面處于同一砂箱中。見圖6。 a) 不合理 b) 合理 圖6 螺栓塞頭的分型面d）若鑄件的加工面很多，又不可能全部與基準(zhǔn)面放在分型面的同

29、一側(cè)時，則應(yīng)使加工基準(zhǔn)面與大部分加工面處于分型面的同一側(cè)。 e）盡量減少分型面的數(shù)目，最好只有一個分型面。見圖7。 a) 不合理 b) 合理 圖7 分型面數(shù)目的確定f）鑄件的非加工表面上，盡量避免有披縫。見圖8。 a) 不正確 b) 正確 圖8 分型面的位置應(yīng)能避免披縫g）分型面的選擇應(yīng)盡量與鑄型澆注時位置一致。4 4、鑄造工藝參數(shù)的選擇（、鑄造工藝參數(shù)的選擇（ ）（1 1） 加工余量（加工余量（ Machining Allowance） 指為保證鑄指為保證鑄件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時預(yù)先增加件加工面尺寸和零件精度，在鑄件工藝設(shè)計(jì)時預(yù)先增加而在機(jī)械加工時切去的金屬層厚度。零件上需

30、要加工的而在機(jī)械加工時切去的金屬層厚度。零件上需要加工的表面，應(yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。表面，?yīng)需有適當(dāng)?shù)募庸び嗔俊?鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件加工余量的大小取決于鑄件的材料、鑄造方法、鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距鑄件尺寸與復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量、加工面與基準(zhǔn)面的距離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等。灰鑄鐵離及加工面在鑄型中的位置、加工精度要求等?；诣T鐵件較鑄鋼件線收縮率小、熔點(diǎn)低，鑄件表面較光潔、平件較鑄鋼件線收縮率小、熔點(diǎn)低，鑄件表面較光潔、平整，故其加工余量小，鑄鋼件因澆注溫度高、表面粗糙、整，故其加工余量小，鑄鋼件因澆注溫度高、表面粗糙、變形大

31、、其加工余量應(yīng)比鑄鐵件大；變形大、其加工余量應(yīng)比鑄鐵件大；大量生產(chǎn)時，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量可大量生產(chǎn)時，因采用機(jī)器造型，鑄件精度高，故余量可減??；反之，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；此外，澆減?。环粗?，手工造型誤差大，余量應(yīng)加大；此外，澆注時朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機(jī)率大，其加工余量應(yīng)注時朝上的表面，因產(chǎn)生缺陷的機(jī)率大，其加工余量應(yīng)比底面和側(cè)面大。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加工余量比底面和側(cè)面大。加工余量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)加工余量國家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。國家標(biāo)準(zhǔn)和鑄件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)配套使用選取。（2 2）起模斜度（拔模斜度）起模斜度（拔模斜度） 為使模樣容易從鑄型中取為使

32、模樣容易從鑄型中取出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒出或型芯自芯盒中脫出，平行于起模方向在模樣或芯盒壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）壁上的斜度稱為起模斜度。凡垂直于分型面（分盒面）的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，的沒有結(jié)構(gòu)斜度的壁均應(yīng)設(shè)起模斜度。起模斜度的大小，應(yīng)根據(jù)模壁測量面高度、模樣材料及造型方法確定。應(yīng)根據(jù)模壁測量面高度、模樣材料及造型方法確定。（3）最小鑄出孔及槽）最小鑄出孔及槽 零件上的孔、槽、臺階等應(yīng)從鑄件零件上的孔、槽、臺階等應(yīng)從鑄件質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，以便質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)方面考慮。較大的孔、槽等應(yīng)鑄出來，以便節(jié)約

33、金屬和機(jī)構(gòu)加工工時，同時還避免鑄件局部過厚所節(jié)約金屬和機(jī)構(gòu)加工工時，同時還避免鑄件局部過厚所造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，則不宜鑄造成的熱節(jié)，提高鑄件的質(zhì)量，較小的孔槽，則不宜鑄出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且無法實(shí)行機(jī)出，直接加工反而方便；如有特殊要求，且無法實(shí)行機(jī)加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。加工的孔如彎曲孔，則一定要鑄出。 （4）收縮余量）收縮余量 指為了補(bǔ)償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸指為了補(bǔ)償件收縮，模樣比鑄件圖樣尺寸增大的數(shù)值。增大的數(shù)值。（5）工藝補(bǔ)正量）工藝補(bǔ)正量 由于工藝上的原因，在鑄件相應(yīng)部位非由于工藝上的原因，在鑄件相應(yīng)部位非加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補(bǔ)正量。工藝補(bǔ)正量加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補(bǔ)正量。工藝補(bǔ)正量可粗略地按下述經(jīng)驗(yàn)公式來確定，可粗略地按下述經(jīng)驗(yàn)公式來確定， e0.002L， 式中式中e為為工藝補(bǔ)正量（工藝補(bǔ)正量（mm）；）； L為加工面到加工基準(zhǔn)面間的距離為加工面到加工基準(zhǔn)面間的距離（mm）（6 6）分型負(fù)數(shù)）分型負(fù)數(shù) 指為抵消鑄件在分型部位的增厚，在模指為抵消鑄件在分型部位的增厚，在模樣上相應(yīng)減去的尺寸。砂型的分型面一般不可能很