鑄造工藝學(xué)重點(diǎn)

鑄造工藝學(xué)重點(diǎn)一、鑄造工藝設(shè)計(jì)依據(jù)〔鑄造工藝設(shè)計(jì)就是依據(jù)鑄造零件的構(gòu)造特點(diǎn)、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄造方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖，編制工藝卡等技術(shù)文件的過程〕〔一〕生產(chǎn)任務(wù)鑄造零件圖樣供給的圖樣必需清楚無誤，有完整的尺寸和各種標(biāo)記零件的技術(shù)要求金屬材質(zhì)牌號(hào)、金相組織、力學(xué)性能要求、鑄件尺寸及重量公差及其它的特別性能要求產(chǎn)品數(shù)量及生產(chǎn)期限產(chǎn)品數(shù)量是指批量大小，生產(chǎn)期限是指交貨日期的長(zhǎng)短。數(shù)量大的實(shí)行先進(jìn)技術(shù)，應(yīng)急單件產(chǎn)品應(yīng)考慮使生產(chǎn)設(shè)備盡可能簡(jiǎn)潔〔二〕生產(chǎn)條件1〕設(shè)備力量2〕車間原材料的應(yīng)用狀況和供給狀況3〕工人技術(shù)水平和生產(chǎn)閱歷4〕模具等工藝裝備制造車間的加工力量和生產(chǎn)閱歷〔三〕考慮經(jīng)濟(jì)性二、設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)內(nèi)容：鑄造工藝圖、鑄件〔毛坯〕圖、鑄型裝配圖〔合箱圖〕、工藝卡及操作工藝規(guī)程設(shè)計(jì)程序：1〕零件的技術(shù)條件和構(gòu)造工藝性分析2〕選擇鑄造及造型方法3〕確定澆注位置和分型面4〕選用工藝參數(shù)5〕設(shè)計(jì)澆冒口、冷鐵和鑄肋6〕砂芯設(shè)計(jì)7〕在完成鑄造工藝圖的根底上，畫出鑄件圖8〕通常在完成砂箱設(shè)計(jì)后，畫出鑄型裝配圖9〕綜合整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容制鑄造工藝卡三、鑄件構(gòu)造審查作用：一〕審查零件構(gòu)造是否符合鑄造工藝的要求。二〕在既定的零件構(gòu)造條件下，考慮鑄造過程中可能消滅的主要缺陷，在工藝設(shè)計(jì)中實(shí)行措施予以防止。〔一〕從避開缺陷方面審查鑄件構(gòu)造。1)鑄件應(yīng)有適宜的壁厚2〕鑄件構(gòu)造不應(yīng)造成嚴(yán)峻的收縮阻礙，留意壁厚過渡和圓角3〕鑄件內(nèi)壁應(yīng)薄于外壁4〕壁厚力求均勻，削減肥厚局部，防止形成熱節(jié)5〕利于補(bǔ)縮和實(shí)現(xiàn)挨次凝固6〕防止鑄件翹曲變形7〕避開澆注位置上有水平的大平面構(gòu)造〔二〕從簡(jiǎn)化鑄造工藝方面改進(jìn)零件構(gòu)造1〕改進(jìn)阻礙起模的凸臺(tái)、凸緣和肋板的構(gòu)造2〕取消鑄件外表側(cè)凹3〕改進(jìn)鑄件內(nèi)腔構(gòu)造以削減砂芯4〕削減和簡(jiǎn)化分型面5〕有利于砂芯的固定和排氣6〕削減清理鑄件的工作量7〕簡(jiǎn)化模具的制造8〕大型簡(jiǎn)單件的分體鑄造和簡(jiǎn)潔小件的聯(lián)合鑄造四、澆注位置確實(shí)定〔澆注位置是指澆注時(shí)鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置〕1〕鑄件的重要局部應(yīng)盡量置于下部2〕重要加工面應(yīng)朝下或呈直立狀態(tài)3〕使鑄件的大平面朝下，避開夾砂結(jié)疤類缺陷4〕應(yīng)保證鑄件能布滿5〕應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮6〕避開用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯，便于下芯、合箱及檢驗(yàn)7〕應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件冷卻位置全都五、分型面的選擇〔分型面是指兩半鑄型相互接觸的外表〕1〕應(yīng)使鑄件全部或大局部置于同一半型內(nèi)2〕應(yīng)盡量削減分型面的數(shù)目3〕分型面應(yīng)盡選用平面4〕便于下芯、合箱和檢查型腔尺寸5〕不使砂箱過高6〕受力件的分型面的選擇不應(yīng)減弱鑄件構(gòu)造強(qiáng)度7〕留意減輕鑄件清理和機(jī)械加工量六、砂芯設(shè)計(jì)砂芯的功用：形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位砂芯應(yīng)滿足以下要求：砂芯的外形、尺寸以及在砂型中的位置應(yīng)符合鑄件要求，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，在鑄件形成過程中砂芯所產(chǎn)生的氣體能準(zhǔn)時(shí)排出型外，鑄件收縮時(shí)阻力小和簡(jiǎn)潔清砂確定砂芯外形〔分塊〕及分盒面選擇的根本原則：總原則：使造芯到下芯的整個(gè)過程便利，鑄件內(nèi)腔尺寸準(zhǔn)確，不致造成氣孔等缺陷，使芯盒構(gòu)造簡(jiǎn)潔保證鑄件內(nèi)腔尺寸精度2〕保證操作便利3〕保證鑄件壁厚均勻4〕應(yīng)盡量削減砂芯數(shù)目5〕填砂面應(yīng)寬闊，烘干支撐面是6〕砂芯外形適應(yīng)造型、制芯方法芯頭：伸出鑄件以外不與金屬接觸的砂芯局部。對(duì)芯頭的要求：定位和固定砂芯，使砂芯在鑄型中有準(zhǔn)確的位置，并能承受砂芯重力及澆注時(shí)液體金屬對(duì)砂芯的浮力，使之不致被破壞；芯頭應(yīng)能準(zhǔn)時(shí)排出澆注后砂芯所產(chǎn)生的氣體至型外；上下芯頭及芯號(hào)簡(jiǎn)潔識(shí)別，不致下錯(cuò)方向或芯號(hào)；下芯、合型便利，芯頭應(yīng)有適當(dāng)斜度和間隙。芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭芯頭組成：芯頭長(zhǎng)度、斜度、間隙、壓環(huán)、防壓環(huán)和積砂槽等構(gòu)造作用：固定型芯，避開型芯漂移，將芯子中澆注時(shí)產(chǎn)生的氣體導(dǎo)出設(shè)計(jì)：1、芯頭高度：1〕對(duì)于細(xì)而高的砂芯，上下都應(yīng)留有芯頭，以免在液體金屬?zèng)_擊下發(fā)生偏斜，而且下芯頭應(yīng)取高一些。對(duì)于濕型可不留間隙，以便下芯后能使砂芯保持直立，便于合箱2〕對(duì)于粗而矮的砂芯，常不行用上芯頭〔高度為零〕，這可使造型、合箱便利3〕對(duì)于等截面的或上下對(duì)稱的砂芯，上下芯頭可用一樣的高度和斜度，而對(duì)需要區(qū)分上下芯頭的砂芯，一般應(yīng)使下芯頭高度高于上芯頭的2、芯頭斜度：為合箱便利，避開上下芯頭和鑄型相碰，上芯頭和上芯頭座的斜度應(yīng)大些。對(duì)水平芯頭，假設(shè)造芯時(shí)芯頭不留斜度就能順當(dāng)從芯盒中取出，那么芯頭可不留斜度。芯座—模樣的芯頭總是留有斜度的，至少在斷面上要留有斜度，上箱斜度比下箱的大，以免合箱時(shí)和砂芯相碰3、芯頭間隙：為下芯便利，通常在芯頭和芯座之間留有間隙。機(jī)器造型、制芯時(shí)間隙一般較小，而手工造型、制芯則間隙較大，濕型的間隙小，干砂型、自硬型的間隙大；芯頭尺寸大，間隙大。七、鑄造工藝設(shè)計(jì)參數(shù)鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差是指鑄件各局部尺寸允許的極限偏差，取決于鑄造工藝方法等多種因素機(jī)械加工余量為保證鑄件的加工面尺寸和零件精度，應(yīng)有加工余量，即在鑄件工藝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先增加的，而后在機(jī)械加工時(shí)又被切去的金屬層厚度，成為機(jī)械加工余量，簡(jiǎn)稱加工余量。鑄造收縮率K=[〔Lm-Lj〕/Lj]*100%Lm—模樣〔或芯盒〕Lj—鑄件尺寸起模斜度為了便利起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定的斜度，以免損壞砂型或砂芯，這個(gè)斜度成為起模斜度。八、澆注系統(tǒng)的組成及各局部的作用〔澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道的總稱〕澆口杯：承受來自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注；減輕液流對(duì)型腔的沖擊；分別渣滓和氣泡，阻擋其進(jìn)入型腔；增加充型的壓力頭直澆道：從澆口杯引導(dǎo)金屬向下，進(jìn)入橫澆道、內(nèi)澆道或直澆道導(dǎo)入型腔。供給足夠的壓力頭，使金屬液在重力作用下能抑制各種流淌阻力，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)布滿型腔直澆道窩：緩沖作用；縮短直—橫拐彎處的高度紊流區(qū)；改善內(nèi)澆道的流量分布；減小直—橫澆道拐彎處的局部阻力系數(shù)和水頭損失；浮出金屬液中的氣泡橫澆道：向內(nèi)澆道安排干凈的金屬液；儲(chǔ)留最初澆入的含氣和渣污的低溫金屬液并阻留渣滓；使金屬液流平穩(wěn)和削減產(chǎn)生氧化夾渣物內(nèi)澆道：掌握充型速度和方向，安排金屬，調(diào)整鑄件各部位的溫度和凝固挨次，澆注系統(tǒng)的金屬液通過內(nèi)澆道對(duì)鑄件有肯定的補(bǔ)縮作用九、澆注系統(tǒng)的分類及其優(yōu)缺點(diǎn)按阻流斷面位置分為封閉式澆注系統(tǒng)和開放式澆注系統(tǒng)〔一〕封閉式澆注系統(tǒng)正常澆注條件下，全部組元能為金屬液布滿的澆注系統(tǒng)〔用于不易氧化的各種鑄鐵件〕優(yōu)點(diǎn)：有較好的阻渣力量，可防止金屬液卷入氣體，消耗金屬少，清理便利缺點(diǎn)：進(jìn)入型腔的金屬液流速度高，易產(chǎn)生噴濺和沖砂，使金屬氧化，使型內(nèi)金屬液發(fā)生擾動(dòng)、渦流和不安靜〔二〕開放式澆注系統(tǒng)在正常澆注條件下，金屬液不能布滿全部組元的澆注系統(tǒng)〔適用于輕合金鑄件和球鐵件等〕優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)入型腔時(shí)金屬液流速度小，充型平穩(wěn)，沖刷力小，金屬氧化輕缺點(diǎn)：阻渣效果稍差，內(nèi)澆道較大，金屬消耗略多按內(nèi)澆道在鑄件上的位置分類〔一〕頂注式澆注系統(tǒng)以澆注位置為基準(zhǔn)，內(nèi)澆道設(shè)在鑄件頂部的〔簡(jiǎn)潔式，楔形式，壓邊式，雨淋式，搭邊式〕優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)潔充型，可削減薄壁件澆不到、冷隔方面的缺陷；充型后上部溫度高于底部，有利于鑄件自下而上的挨次凝固和冒口的補(bǔ)縮；冒口尺寸小，節(jié)約金屬；內(nèi)澆道四周受熱較輕；構(gòu)造簡(jiǎn)潔，易于去除缺點(diǎn)：易造成沖砂缺陷；金屬液下落過程中接觸空氣，消滅激濺、氧化、卷入空氣等現(xiàn)象，使充型不平穩(wěn)；易產(chǎn)生砂孔、鐵豆、氣孔和氧化夾雜物缺陷；大局部澆注時(shí)間，內(nèi)澆道工作在非漂浮狀態(tài)，相對(duì)地說，橫澆道阻渣條件較差〔二〕底注式澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道設(shè)在鑄件底部的優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)澆道根本上在漂浮狀態(tài)下工作，充型平穩(wěn)；可避開金屬液發(fā)生激濺、氧化及由此而形成的鑄件缺陷；無論澆口比是多大，橫澆道根本工作在布滿狀態(tài)下，有利于阻渣；型腔內(nèi)的氣體簡(jiǎn)潔挨次排出缺點(diǎn)：充型后金屬的溫度分布不利于挨次凝固和冒口補(bǔ)縮；內(nèi)澆道四周簡(jiǎn)潔過熱，導(dǎo)致縮孔、縮松和結(jié)晶粗大等缺陷；金屬液面在上升中簡(jiǎn)潔結(jié)皮，難于保證高大的薄壁鑄件布滿，易產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷；金屬消耗較大措施：承受快澆和分散的多內(nèi)澆道，大的S內(nèi)/S阻比值，使用冷鐵和安放冒口或用高溫金屬補(bǔ)澆冒口〔三〕中間注入式澆注系統(tǒng)從鑄件中間某一高度上開設(shè)內(nèi)澆道的對(duì)內(nèi)澆道以下的型腔局部為頂注式；對(duì)內(nèi)澆道以上的型腔局部相當(dāng)于底注式。兼有頂注式和底注式的優(yōu)缺點(diǎn)?！菜摹畴A梯式澆注系統(tǒng)在鑄件不同高度上開設(shè)多層內(nèi)澆道的優(yōu)點(diǎn)：金屬液首先由底層內(nèi)澆道充型，隨著型內(nèi)液面上升，自下而上地、挨次地流經(jīng)各層內(nèi)澆道。因而充型平穩(wěn)，型腔內(nèi)氣體排出順當(dāng)。充型后，上部金屬液溫度高于下部，有利于挨次凝固和冒口的補(bǔ)縮，鑄件組織致密。易避開縮松、縮孔、冷隔及澆不到等鑄造缺陷。利用多內(nèi)澆道，可減輕內(nèi)澆道四周的局部過熱現(xiàn)象缺點(diǎn)：造型簡(jiǎn)單，有時(shí)要求幾個(gè)水平分型面，要求正確的計(jì)算和構(gòu)造設(shè)計(jì)，否則，簡(jiǎn)潔消滅上下各層內(nèi)澆道同時(shí)進(jìn)入金屬液的“亂澆”現(xiàn)象，或底層進(jìn)入金屬液過多，形成下部溫度高的不抱負(fù)的溫度分布九、冒口、冷鐵和鑄肋設(shè)置冒口、冷鐵和鑄肋主要用于防止縮孔、縮松、裂紋和變形〔一〕冒口〔圓柱形、球頂圓柱形、長(zhǎng)〔腰〕圓柱形、球形及扁球形〕1.作用：冒口是鑄型內(nèi)用以儲(chǔ)存金屬液的空腔，在鑄件形成時(shí)補(bǔ)給金屬，有防止縮松、縮孔、排氣和集渣的作用。2.種類：3.通用冒口補(bǔ)縮原理1〕根本條件a)冒口凝固時(shí)間大于或等于鑄件〔被補(bǔ)縮局部〕的凝固時(shí)間b)有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮，補(bǔ)償澆注后型腔擴(kuò)大的面積c)在凝固期間，冒口和被補(bǔ)縮局部之間存在補(bǔ)縮通道，擴(kuò)張角向著冒口選擇冒口位置的原則a〕冒口應(yīng)就近設(shè)在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁b〕冒口應(yīng)盡量設(shè)在鑄件最高、最厚的部位。對(duì)低處的熱節(jié)增設(shè)補(bǔ)貼或使用冷鐵，造成補(bǔ)縮的有利條件c〕冒口不應(yīng)設(shè)在鑄件重要的、受力大的部位，以防止組織粗大降低強(qiáng)度d〕冒口位置不要選在鑄造應(yīng)力集中處，應(yīng)留意減輕對(duì)鑄件的收縮阻礙，以免引起裂紋e〕盡量用一個(gè)冒口同時(shí)補(bǔ)縮幾個(gè)熱節(jié)或鑄件f〕冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時(shí)，零件外觀好g〕不同高度上的冒口，應(yīng)用冷鐵使各個(gè)冒口的補(bǔ)縮范圍隔開3〕冒口有效補(bǔ)縮距離確實(shí)定冒口的有效補(bǔ)縮距離為冒口作用區(qū)與末端區(qū)長(zhǎng)度之和鑄鋼件的補(bǔ)縮距離階梯形鑄鋼件的冒口補(bǔ)縮距離比板形件的大；冒口的垂直補(bǔ)縮距離至少等于冒口的水平補(bǔ)縮距離鑄鐵件通用冒口的補(bǔ)縮距離灰鐵中，高牌號(hào)的補(bǔ)縮距離小；球鐵中，只有用濕型或殼型鑄造較厚的球鐵時(shí)，才有必要使用傳統(tǒng)冒口補(bǔ)縮；可鍛鑄鐵冒口的補(bǔ)縮距離為4-4.5倍壁厚c〕有色金屬的冒口補(bǔ)縮距離錫青銅和磷青銅類合金的冒口的補(bǔ)縮距離短，易于消滅分散縮松；無錫青銅和黃銅的冒口補(bǔ)縮距離大；黃銅冒口的補(bǔ)縮距離為5-9倍壁厚；鋁青銅和錳青銅的補(bǔ)縮距離為5-8倍壁厚；共晶型鋁合金的冒口補(bǔ)縮距離為4.5倍壁厚；非共晶型鋁合金的冒口補(bǔ)縮距離為2倍壁厚4〕外冷鐵的影響在兩個(gè)冒口之間安放冷鐵，相當(dāng)于在鑄件中間增加了激冷端，使冷鐵兩端向著兩個(gè)冒口方向的溫度梯度擴(kuò)大，形成兩個(gè)冷鐵末端區(qū)，5〕補(bǔ)貼的應(yīng)用為實(shí)現(xiàn)挨次凝固和增加補(bǔ)縮效果，鑄造工藝人員在靠近冒口的鑄件壁厚上補(bǔ)加的傾斜的金屬塊成為補(bǔ)貼。補(bǔ)貼可造成向冒口的補(bǔ)縮通道，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮；補(bǔ)貼可消退鑄件下部熱節(jié)處的縮孔，還可延長(zhǎng)補(bǔ)縮距4遵循挨次凝固的條件。首先，冒口的凝固時(shí)間應(yīng)大于鑄件被補(bǔ)貼部位的凝固時(shí)間；其次，冒口必需能供給足夠的金屬液，以補(bǔ)償鑄件和冒口在凝固完畢前的體收縮和因型壁移動(dòng)而擴(kuò)大的容積，使縮孔不5讓冒口和冒口頸先于鑄件凝固，利用全部或局部的共晶膨脹量在鑄件內(nèi)部建立壓力，實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮，更有利于抑制縮松缺陷。直接有用冒口的原理：安放冒口是為了補(bǔ)給鑄件的液態(tài)〔一次〕收縮，當(dāng)液態(tài)收縮終止或體積膨脹開頭時(shí)，讓冒口頸準(zhǔn)時(shí)凍結(jié)。在剛性好的高強(qiáng)度鑄型內(nèi)，鑄鐵的共晶膨脹形成內(nèi)壓，迫使液體流向縮孔、縮松形成之處，這樣就可預(yù)防鑄件于凝固期內(nèi)部消滅真空度，從而避開了縮孔、縮松缺陷。這種冒口又稱壓力冒口。掌握壓力冒口的原理：掌握壓力冒口適于在濕型中鑄造Mc<2.5cm的球墨鑄鐵件。安放冒口補(bǔ)給鑄件的液態(tài)收縮，在共晶膨脹初期冒口頸通暢，可使鑄件內(nèi)部鐵液回填冒口以釋放“壓力”。控制回填程度使鑄件內(nèi)建立適中的內(nèi)壓用來抑制二次收縮缺陷——縮松。從而到達(dá)既無縮孔、縮松，又能避開鑄件脹大變形。這種冒口又叫“6a〕提高冒口中金屬液的補(bǔ)縮壓力，如承受大氣壓力冒口等b〕延長(zhǎng)冒口中金屬液的保持時(shí)間，如承受保溫冒口、發(fā)熱冒口等〔二〕冷鐵〔內(nèi)冷鐵和外冷鐵〕為增加鑄件局部冷卻速度，在型腔內(nèi)部及工作外表安放的金屬塊成為冷鐵作用：在冒口難于補(bǔ)縮的部位防止縮松、縮孔；防止壁厚穿插部位及急劇變化部位產(chǎn)生裂紋；與冒口協(xié)作使用，能加強(qiáng)鑄件的挨次凝固條件，擴(kuò)大冒口補(bǔ)縮距離或范圍，削減冒口數(shù)目或體積；用冷鐵加速個(gè)別熱節(jié)的冷卻，使整個(gè)鑄件接近于同時(shí)凝固；改善鑄件局部的金相組織和力學(xué)性能；減輕或防止厚壁鑄件中的偏析內(nèi)冷鐵的熔接過程1〕澆注后，在很短的時(shí)間內(nèi)，冷鐵吸熱