金屬工藝學(xué)-第篇-熱加工工藝基礎(chǔ)-鑄造-LJH三

金屬工藝學(xué)主講教師：李建輝聯(lián)系電話子信箱：ljh_hit@126.com冶金與材料工程學(xué)院LJH@CQUST金屬熱加工工藝金屬液態(tài)凝固成形（鑄造）金屬固態(tài)塑性成形（鍛壓）金屬連接成形（焊接）熱加工工藝鑄件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)原則合金鑄造性能（鑄件質(zhì)量）對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求砂型鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求當(dāng)采用砂型鑄造來(lái)生產(chǎn)零件毛坯或直接成形時(shí)，除進(jìn)行形狀和尺寸設(shè)計(jì)以外，還必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

鑄件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)目的，就是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不僅能保證鑄件的質(zhì)量，滿(mǎn)足使用要求，同時(shí)可以滿(mǎn)足鑄造工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高等要求。

第三節(jié)鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性缺陷分析：結(jié)論：合理的鑄件壁厚應(yīng)介于最小壁厚和臨界壁厚之間。概念：最小壁厚：在各種工藝條下，鑄造合金能充滿(mǎn)型腔的最小厚度。主要取決于合金的種類(lèi)、鑄件的大小及形狀等因素。臨界壁厚：鑄件壁厚超過(guò)臨界壁厚時(shí)，鑄件壁的中心冷卻慢，會(huì)造成晶粒粗大、縮孔、縮松等缺陷，從而使鑄件的力學(xué)性能不升反降。各種鑄造合金都存在一個(gè)臨界壁厚，在砂型鑄造條件下，各種鑄造合金臨界壁厚約等于其最小壁厚的3倍。如果所設(shè)計(jì)鑄件的壁厚小于允許的“最小壁厚”，鑄件就易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。在鑄造厚壁鑄件時(shí)，容易產(chǎn)生縮孔、縮松、結(jié)晶組織粗大等缺陷，使鑄件的力學(xué)性能下降。一、鑄件質(zhì)量對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求（一）鑄件壁厚的設(shè)計(jì)1.合理設(shè)計(jì)鑄件壁厚合理的鑄件壁厚應(yīng)介于最小壁厚和臨界壁厚之間。如果臨界壁厚不能達(dá)到強(qiáng)度要求，則可通過(guò)采用加強(qiáng)筋或合理截面設(shè)計(jì)來(lái)滿(mǎn)足。不合理合理一、鑄件質(zhì)量對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求2.鑄件的壁厚應(yīng)盡可能均勻鑄件壁厚力求均勻，避免局部過(guò)厚形成熱節(jié)結(jié)構(gòu)；同時(shí)由于內(nèi)壁散熱條件差，冷卻速度比外壁慢，為使內(nèi)外壁同時(shí)凝固，減緩應(yīng)力以防止變形及裂紋等缺陷，內(nèi)壁尺寸應(yīng)比外壁薄一些（一般相差10-30%）。不合理合理一、鑄件質(zhì)量對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求2.鑄件的壁厚應(yīng)盡可能均勻不合理合理一、鑄件質(zhì)量對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件壁厚力求均勻，避免局部過(guò)厚形成熱節(jié)結(jié)構(gòu)；同時(shí)由于內(nèi)壁散熱條件差，冷卻速度比外壁慢，為使內(nèi)外壁同時(shí)凝固，減緩應(yīng)力以防止變形及裂紋等缺陷，內(nèi)壁尺寸應(yīng)比外壁薄一些（一般相差10-30%）。鑄件的各壁之間應(yīng)均勻過(guò)渡，兩個(gè)非加工表面所形成的內(nèi)角應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。不合理合理（二）鑄件壁的連接一、鑄件質(zhì)量對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件的各壁之間應(yīng)均勻過(guò)渡，兩個(gè)非加工表面所形成的內(nèi)角應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。（二）鑄件壁的連接不合理合理一、鑄件質(zhì)量對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求應(yīng)盡量使其能自由收縮，以減小應(yīng)力，避免裂紋。如圖所示的彎曲輪輻和奇數(shù)輪輻的設(shè)計(jì)，可使鑄件能較好地自由收縮。（三）

輪輻和筋的設(shè)計(jì)

—減緩肋、輻收縮的阻礙a不合理，b、c合理一、鑄件質(zhì)量對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求交叉接頭因因交叉處熱熱節(jié)較大，，內(nèi)應(yīng)力難難以松弛，，較易產(chǎn)生生裂紋。交交錯(cuò)接頭和和環(huán)狀接頭頭熱節(jié)較小小，且都可可通過(guò)微量量變形緩解解內(nèi)應(yīng)力，，抗裂性能能較好。a、c不合理，b、d合理abcd一、鑄件質(zhì)質(zhì)量對(duì)鑄件件結(jié)構(gòu)的要要求（三）輪輻和筋的的設(shè)計(jì)—減緩肋、輻輻收縮的阻阻礙易裂處增設(shè)設(shè)肋板以防防熱裂，厚厚度一般為為連接壁厚厚的1/4-1/3。不合理合理一、鑄件質(zhì)質(zhì)量對(duì)鑄件件結(jié)構(gòu)的要要求（三）輪輻和筋的的設(shè)計(jì)—減緩肋、輻輻收縮的阻阻礙避免鑄件產(chǎn)產(chǎn)生翹曲變變形。（四）防止止變形的設(shè)設(shè)計(jì)不合理合理一、鑄件質(zhì)質(zhì)量對(duì)鑄件件結(jié)構(gòu)的要要求不合理合理避免鑄件產(chǎn)產(chǎn)生翹曲變變形。一、鑄件質(zhì)質(zhì)量對(duì)鑄件件結(jié)構(gòu)的要要求（四）防止止變形的設(shè)設(shè)計(jì)（五）盡量量避免過(guò)大大的水平面面或采用傾傾斜的表面面不合理合理避免鑄件水水平方向出出現(xiàn)較大平平面而產(chǎn)生生夾砂、澆澆不足等缺缺陷。一、鑄件質(zhì)質(zhì)量對(duì)鑄件件結(jié)構(gòu)的要要求鑄造工藝對(duì)對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求原原則在滿(mǎn)足使用用要求的前前提下，盡盡可能使制制模、造型型、造芯、、合箱和清清理等過(guò)程程簡(jiǎn)化。二、鑄造工藝對(duì)對(duì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求鑄件結(jié)構(gòu)工工藝性分析析符合鑄造生生產(chǎn)的工藝藝要求技術(shù)經(jīng)濟(jì)合合理（一）避免鑄件起起模方向存存在外部側(cè)側(cè)凹不合理合理鑄件整體結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)能選選出合適的的分型面，，其數(shù)量應(yīng)應(yīng)少，鑄件件外形應(yīng)便便于取出模模樣。二、鑄造工藝對(duì)對(duì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求（二）盡量量使分型面面為平面不合理合理平直的分型型面可避免免操作費(fèi)時(shí)時(shí)的挖砂造造型或假箱箱造型；同同時(shí)，鑄件件的毛邊少少，便于清清理。二、鑄造工藝對(duì)對(duì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求（三）凸臺(tái)臺(tái)和筋條結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)便于于起模合理設(shè)計(jì)凸凸臺(tái)和避免免側(cè)壁具有有防礙拔模模的局部凹凹陷結(jié)構(gòu)。。不合理合理二、鑄造工藝對(duì)對(duì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求合理設(shè)計(jì)凸凸臺(tái)和避免免側(cè)壁具有有防礙拔模模的局部凹凹陷結(jié)構(gòu)。。不合理合理二、鑄造工藝對(duì)對(duì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求（三）凸臺(tái)臺(tái)和筋條結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)便于于起模設(shè)計(jì)鑄件應(yīng)應(yīng)合理確定定其結(jié)構(gòu)斜斜度。不合理合理起模斜度是是造型過(guò)程程中為便于于起模而額額外加的斜斜度，如果果是加工面面，鑄后必必須通過(guò)機(jī)機(jī)械加工切切除；結(jié)構(gòu)構(gòu)斜度是設(shè)設(shè)計(jì)鑄件結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)直接接帶的，這這樣可以不不必再特意意設(shè)置拔模模斜度，鑄鑄完不用切切除。二、鑄造工藝對(duì)對(duì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求（四）垂直分型面面的非加工工表面應(yīng)設(shè)設(shè)計(jì)一定的的斜度（稱(chēng)為結(jié)構(gòu)構(gòu)斜度）（五）盡量量不用和少少用型芯以以簡(jiǎn)化工藝藝不用或少用用型芯可以以節(jié)省制造造芯盒、造造芯和烘干干等工序的的工具和材材料，可避避免型芯在在制造過(guò)程程中的變形形、合箱中中的偏差，，從而提高高鑄件精度度。不合理合理二、鑄造工藝對(duì)對(duì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求不用或少用用型芯可以以節(jié)省制造造芯盒、造造芯和烘干干等工序的的工具和材材料，可避避免型芯在在制造過(guò)程程中的變形形、合箱中中的偏差，，從而提高高鑄件精度度。不合理合理二、鑄造工藝對(duì)對(duì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求（五）盡量量不用和少少用型芯以以簡(jiǎn)化工藝藝（六）鑄件內(nèi)腔結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)有利利于型芯的的固定、排排氣和清理理鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)有利于型型芯的固定定、排氣和和清理。不合理合理二、鑄造工藝對(duì)對(duì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)有利于型型芯的固定定、排氣和和清理。不合理合理二、鑄造工藝對(duì)對(duì)零件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求（六）鑄件內(nèi)腔結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)有利利于型芯的的固定、排排氣和清理理三、不同鑄鑄造合金對(duì)對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求（（表11-7）薄而大的平平板，收縮縮易發(fā)生翹翹曲變形，，加上幾條條筋之后便便可避免，，如下圖所所示。鑄件壁較厚厚，容易產(chǎn)產(chǎn)生縮孔。。將壁厚減減薄，采用用加強(qiáng)筋，，可防止縮縮孔。習(xí)題一、判斷題題1.砂型鑄造是是鑄造生產(chǎn)產(chǎn)中唯一的的鑄造方法法。（））2.砂型鑄造時(shí)時(shí)，木模尺尺寸應(yīng)與鑄鑄件尺寸完完全相同。。（））3.鑄件的重要要受力面、、主要加工工面，澆注注時(shí)應(yīng)朝上上。（））4.圓角是鑄件件結(jié)構(gòu)的基基本特征。。（））5.機(jī)器造型生生產(chǎn)率高，，鑄件精度度較高，因因此應(yīng)用廣廣泛。（））二、選擇題題1.鑄件的重要要加工面，，應(yīng)盡量放放在鑄型的的（））a.側(cè)面b.下面c.上面2.造型方法按按其手段的的不同，可可分為（））a.分模造型和和挖砂造型型b.整模造型和和刮板造型型c.手工造型和和機(jī)器造型型3.機(jī)器造型要要求操作技技術(shù)不高，，適合于（（）a.二箱造型b.活塊造型c.三箱造型4.分型面應(yīng)選選擇在（））a.受力面的上上面b.加工面上c.鑄件的最大大截面處5.普通車(chē)床床床身澆注時(shí)時(shí)，導(dǎo)軌面面應(yīng)（））a.朝左側(cè)b.朝右側(cè)c.朝下d.朝上三、填空題題1.鑄造方法可可基本分為為_(kāi)______鑄造和_______鑄造兩大類(lèi)類(lèi)。2.造型方法可可分為_(kāi)_______造型和________造型兩大類(lèi)類(lèi)。3.拔模斜度是是為了便于于_______，或從芯盒盒中取出_______。4、鑄造工藝藝中，由于于冷卻不均均勻，薄壁壁部位的熱熱應(yīng)力狀態(tài)態(tài)是_____，其對(duì)應(yīng)變變形趨勢(shì)是是_______________。四、改錯(cuò)題題：圖示鑄件的的結(jié)構(gòu)有何何缺點(diǎn)，應(yīng)應(yīng)如何改進(jìn)進(jìn)？9、靜夜夜四無(wú)無(wú)鄰，，荒居居舊業(yè)業(yè)貧。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黃黃葉樹(shù)，，燈下白白頭人。。。21:54:0921:54:0921:5412/29/20229:54:09PM11、以我獨(dú)沈久久，愧君相見(jiàn)見(jiàn)頻。。12月-2221:54:0921:54Dec-2229-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。21:54:1021:54:1021:54Thursday,December29,202213、乍見(jiàn)翻翻疑夢(mèng)，，相悲各各問(wèn)年。。。12月-2212月-2221:54:1021:54:10December29,202214、他鄉(xiāng)生白白發(fā)，舊國(guó)國(guó)見(jiàn)青山。。。29十二二月20229:54:10下下午21:54:1012月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月229:54下下午12月-2221:54December29,202216、行動(dòng)出成果果，工作出財(cái)財(cái)富。。2022/12/2921:54:1021:54:1029December202217、做前，，能夠環(huán)環(huán)視四周周；做時(shí)時(shí)，你只只能或者者最好沿沿著以腳腳為起點(diǎn)點(diǎn)的射線線向前。。。9:54:10下午午9:54下午午21:54:1012月-229、沒(méi)沒(méi)有有失失敗敗，，只只有有暫暫時(shí)時(shí)停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有結(jié)果，但是是不努力卻什什么改變也沒(méi)沒(méi)有。。21:54:1021:54:1021:5412/29/20229:54:10PM11、成功就就是日復(fù)復(fù)一日那那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努努力的積積累。。。12月-2221:54:1021:54Dec-2229-Dec-2212、世間成事事，不求其其絕對(duì)圓滿(mǎn)滿(mǎn)，留一份份不足，可可得無(wú)限完完美。。21:54:1021:54:1021:54Thursday,December29,202213、不知知香積積寺，，數(shù)里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2221:54:1021:54:10December29,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉捏。29十二月月20229:54:10下午21:54:1012月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荊門(mén)門(mén)九派派通。。。。十二月月229:54下下午午12月月-2221:54December29,202216、少年十十五二十十時(shí)，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/2921:54:1021:54:1029December202217、空空山山新新雨雨后后，，天天氣氣晚晚來(lái)來(lái)秋秋。。。。9:54:10下下午午9:54下下午午21:54:1012月月-229、楊柳散和和風(fēng)，青山山澹吾慮。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、閱讀一切好好書(shū)如同和過(guò)過(guò)去最杰出的的人談話。21:54:1021:54:1021:5412/29/20229:54:10PM11、越是是沒(méi)有有本領(lǐng)領(lǐng)的就就越加加自命命不凡凡。12月月-2221:54:1021:54Dec-2229-Dec-2212、越越是是無(wú)無(wú)能能的的人人，，越越喜喜歡歡挑挑剔剔別別人人的的錯(cuò)錯(cuò)兒兒。。21:54:1021:54:1021:54Thursday,December29,202213、知人人者智智