鑄造工藝及工裝設計課件

鑄造工藝及工裝設計課件第一章鑄造工藝設計概念第一節(jié)

鑄造工藝設計的概念、設計依據(jù)、內(nèi)容及程序鑄造工藝設計要求根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，技術要求，生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件，確定鑄造方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖，編制工藝卡等技術文件的過程。第一章鑄造工藝設計概念第一節(jié)鑄造工藝設計的概念、設計一、鑄造生產(chǎn)的特點第一節(jié)

鑄造工藝設計的概念、設計依據(jù)、內(nèi)容及程序適應范圍廣可制造各種合金。如鑄鐵、鑄鋼、鑄銅等鑄件尺寸精度高成本低一、鑄造生產(chǎn)的特點第一節(jié)鑄造工藝設計的概念、設計依據(jù)、內(nèi)二設計依據(jù)3考慮經(jīng)濟性第一節(jié)

鑄造工藝設計的概念、設計依據(jù)、內(nèi)容及程序1）鑄件零件圖2）零件的技術要求3）產(chǎn)品數(shù)量級生產(chǎn)期限1）設備能力2）車間原料3)工人技術水平和生產(chǎn)經(jīng)驗4）模具及裝備的加工能力1生產(chǎn)任務2生產(chǎn)條件二設計依據(jù)3考慮經(jīng)濟性第一節(jié)鑄造工藝設計的概念、設計第一節(jié)

鑄造工藝設計的概念、設計依據(jù)、內(nèi)容及程序三設計內(nèi)容和程序1內(nèi)容1）根據(jù)零件圖繪制鑄造工藝圖2）根據(jù)工藝圖繪制鑄件圖3）鑄型裝配圖4）鑄造工藝卡5）鑄件操作工藝規(guī)程6）鑄件模具及工裝的設計圖7）數(shù)值模擬第一節(jié)鑄造工藝設計的概念、設計依據(jù)、內(nèi)容及程序三設計內(nèi)第一節(jié)

鑄造工藝設計的概念、設計依據(jù)、內(nèi)容及程序三設計內(nèi)容和程序2程序1）零件的技術條件及結(jié)構(gòu)工藝性分析2）選擇鑄造及造型方法3）確定澆注位置及分型面4）選擇工藝參數(shù)5）設計澆冒系統(tǒng)以及冷鐵，鑄肋6）砂芯設計7）在完成工藝圖基礎上，繪制鑄件圖8）在完成砂箱圖基礎上繪制鑄型裝配圖9）編制工藝卡10）在工藝圖基礎上設計模具圖與模具裝配圖第一節(jié)鑄造工藝設計的概念、設計依據(jù)、內(nèi)容及程序三設計內(nèi)第二節(jié)鑄造工藝設計經(jīng)濟指標和環(huán)境保護的關系第二節(jié)鑄造工藝設計經(jīng)濟指標和環(huán)境保護的關系第二章鑄造工藝方案的確定第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性1功用設計2依據(jù)鑄造經(jīng)驗修改和簡化設計3熔化設計4經(jīng)濟效益零件結(jié)構(gòu)應符合鑄造生產(chǎn)的要求，易于保證鑄件品質(zhì)，簡化鑄造工藝過程和降低成本零件設計步驟第二章鑄造工藝方案的確定第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性零件結(jié)1審查零件結(jié)構(gòu)是否符合鑄造工藝的要求2分析鑄造過程中可能出現(xiàn)的主要缺陷，在工藝設計中采取措施加以防止審查、分析零件圖的作用第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性審查的主要方面一從避免缺陷方面審核鑄件結(jié)構(gòu)二從簡化鑄造工藝改進零件結(jié)構(gòu)三加工基準和某些技術條件的合理性1審查零件結(jié)構(gòu)是否符合鑄造工藝的要求審查、分析零件圖的作用從避免缺陷方面審核鑄件結(jié)構(gòu)1鑄件應有適宜的壁厚，2鑄件壁的連接應逐漸過渡（避免熱節(jié)）3鑄件的內(nèi)壁薄于鑄件外壁（內(nèi)外散熱有別）4壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止出現(xiàn)熱節(jié)5有利于補縮，和實現(xiàn)順序凝固6防止鑄件翹曲變形7避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性從避免缺陷方面審核鑄件結(jié)構(gòu)1鑄件應有適宜的壁厚，第一節(jié)零1鑄件應有適宜的壁厚主要原因：1）避免冷隔和澆不足2）合金成分3）澆注溫度4）鑄件尺寸大小5）鑄型本身的冷卻能力第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性1鑄件應有適宜的壁厚主要原因：第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性兩壁成直角連接就形成熱節(jié)，收縮時一旦受阻，就易形成裂紋，為此壁與壁之間應以圓角過渡。2鑄件壁的連接應逐漸過渡（避免熱節(jié)）第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性兩壁成直角連接就形成熱節(jié)，收縮時一旦受阻，就易形成裂紋，為此第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性由于散熱條件的差異，避免產(chǎn)生較大的應力。3鑄件的內(nèi)壁薄于鑄件外壁（內(nèi)外散熱有別）4壁厚力求均勻，減少肥厚部分，防止出現(xiàn)熱節(jié)第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性由于散熱條件的差異，避免產(chǎn)生較大5有利于補縮，和實現(xiàn)順序凝固凝固——收縮——體積虧損（孔松）——補給（重力壓力）——液體在頂端第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性5有利于補縮，和實現(xiàn)順序凝固第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性6防止鑄件翹曲變形（上表面散熱快，上表面邊緣先結(jié)殼）7避免澆注位置上有水平的大平面結(jié)構(gòu)第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性6防止鑄件翹曲變形（上表面散熱二從簡化鑄造工藝改進零件結(jié)構(gòu)第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性1改進妨礙起模的凸臺，凸緣和肋板的結(jié)構(gòu)2取消鑄件的外表側(cè)凹3改進鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)以減少砂芯4減少和簡化分型面二從簡化鑄造工藝改進零件結(jié)構(gòu)第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性11改進妨礙起模的凸臺，凸緣和肋板的結(jié)構(gòu)2取消鑄件的外表側(cè)凹第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性1改進妨礙起模的凸臺，凸緣和肋板的結(jié)構(gòu)2取消鑄件的外表側(cè)凹5有利于芯子的排氣和固定3改進鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)以減少砂芯4減少和簡化分型面第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性5有利于芯子的排氣和固定3改進鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)以減少砂芯46減少清理鑄件的工作量7簡化模具的制造第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性6減少清理鑄件的工作量7簡化模具的制造第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的8大型復雜件分體鑄造和簡單小件聯(lián)合鑄造第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性8大型復雜件分體鑄造和簡單小件聯(lián)合鑄造第一節(jié)零件結(jié)構(gòu)的鑄第二節(jié)造型、造芯方法的選擇一造型方法的選擇1優(yōu)先選用濕型2造型及造芯方法的選擇應與實際生產(chǎn)相適應3造型方法應適合工藝條件4要兼顧成本第二節(jié)造型、造芯方法的選擇一造型方法的選擇1優(yōu)先選用濕應用濕型注意的問題(1）鑄件過高，金屬靜壓力超過濕型的抗壓強度時，考慮干型等(2）鑄件上部有較大的水平壁(3）造型過程長或需長時間等待澆注的砂型(4）型內(nèi)防止冷鐵較多時，應避免使?jié)裥停砀尚偷暮娓缮疃纫话阍?5~80mm1）手工造型，一般選用普通粘土2）機器造型，一般膨潤土，造型3）干、濕鑄型的比較第二節(jié)造型、造芯方法的選擇應用濕型注意的問題(1）鑄件過高，金屬靜壓力超過濕型的抗壓強A干鑄型比濕鑄型強度高高度較高，輪廓較大的鑄型用干型大平面鑄件用干型B干比濕抗壓能力強C干比濕耐高溫能力強D干型內(nèi)腔空氣潤濕度高E金屬凝固時間長用于干型干型（表面干型，鑄型表面20~30mm，全干型）第二節(jié)造型、造芯方法的選擇干、濕鑄型的比較A干鑄型比濕鑄型強度高第二節(jié)造型、造芯方法的選擇干、濕鑄第三節(jié)澆注位置的確定鑄件在澆注時在型內(nèi)所處的位置與狀態(tài)一、澆注位置1、找出鑄件三大重要部位2、考慮如何避免缺陷3、控制凝固1）重要的機械加工面2）重要的受力面3）重要的承壓面1）厚大部分容易出現(xiàn)收縮缺陷2）薄壁部分易出現(xiàn)澆不足，冷隔，3）大平面易出現(xiàn)鼠尾夾砂4）壁厚差距大部分易出現(xiàn)應力集中，裂紋第三節(jié)澆注位置的確定鑄件在澆注時在型內(nèi)所處的位置與狀態(tài)一第三節(jié)澆注位置的確定二澆注位置的確定原則1鑄件的中重要部分應盡量置于下部2重要加工面應朝下或呈直立狀態(tài)3使鑄件的大平面朝下，避免夾砂結(jié)疤類缺陷4應保證鑄件能充滿5有利于鑄件的補縮6要注意保證砂芯在鑄型中的穩(wěn)定，排氣順暢，下芯檢驗方便第三節(jié)澆注位置的確定二澆注位置的確定原則1鑄件的中重要1鑄件的中重要部分應盡量置于下部。下部分在靜壓力作用下凝固并得到補縮，組織致密2重要加工面應朝下或呈直立狀態(tài)第三節(jié)澆注位置的確定1鑄件的中重要部分應盡量置于下部。2重要加工面應朝下或呈第三節(jié)澆注位置的確定3使鑄件的大平面朝下，避免夾砂結(jié)疤類缺陷4應保證鑄件能充滿第三節(jié)澆注位置的確定3使鑄件的大平面朝下，避免夾砂結(jié)疤類5有利于鑄件的補縮（要補的東西置于上面）順序凝固條件，要便于安放冒口和發(fā)揮冒口的補縮6要注意保證砂芯在鑄型中的穩(wěn)定，排氣順暢，下芯檢驗方便5有利于鑄件的補縮（要補的東西置于上面）6要注意保證砂芯第四節(jié)分型面的選擇鑄型相互接觸的表面，就叫分型面目的：建造一個較為完整的鑄型工藝：選擇分型面與：生產(chǎn)批量、造型方法，選用材料有關一概念第四節(jié)分型面的選擇鑄型相互接觸的表面，就叫分型面一概念第四節(jié)分型面的選擇分型面的選擇并非是唯一的。它是根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)及質(zhì)量要求以及生產(chǎn)條件和生產(chǎn)批量包括其經(jīng)濟性而定的。只要充分分析測算總能找出最優(yōu)方案。第四節(jié)分型面的選擇分型面的選擇并非是唯一的。它是根據(jù)鑄件的二分型面選擇原則第四節(jié)分型面的選擇1應使鑄件全部或大部置于同一半型內(nèi)2應盡量減少分型面的數(shù)目和活塊的數(shù)目3分型面應盡量選擇平面4便于下芯，合程和檢查，型腔尺寸5不使砂箱過高6受力件的分型面的選擇不應削弱鑄件結(jié)構(gòu)強度7注意減輕鑄件清理和機械加工量二分型面選擇原則第四節(jié)分型面的選擇1應使鑄件全部或大部1應使鑄件全部或大部置于同一半型內(nèi)。這一條的目的就是防止錯位引起的尺寸偏差，即使鑄件不能全部置于同一半型內(nèi)，也應將加工面和加工基準放在同一鑄型內(nèi)。分型面給鑄件質(zhì)量帶來的影響A合型對準誤差引起的錯型B合型不嚴引起的鑄件尺寸增加最小為0.38mmC增加了鑄件的坡逢第四節(jié)分型面的選擇1應使鑄件全部或大部置于同一半型內(nèi)。第四節(jié)分型面的選擇2應盡量減少分型面的數(shù)目和活塊的數(shù)目。第四節(jié)分型面的選擇2應盡量減少分型面的數(shù)目和活塊的數(shù)目。第四節(jié)分型面的選擇3分型面應盡量選擇平面4便于下芯，合程和檢查，型腔尺寸第四節(jié)分型面的選擇3分型面應盡量選擇平面4便于下芯，合程和檢查，型腔尺寸第5不使砂箱過高6受力件的分型面的選擇不應削弱鑄件結(jié)構(gòu)強度第四節(jié)分型面的選擇5不使砂箱過高第四節(jié)分型面的選擇第三章砂芯設計及鑄造工藝設計參數(shù)第一節(jié)砂芯設計1）確定砂芯的形狀、個數(shù)和下芯順序2）設計芯頭結(jié)構(gòu)和核算芯頭大小3）砂芯的通氣和加強一概念1砂芯的功用用來形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位和砂型局部要求特殊性能的部分2砂芯應滿足的要求符合鑄件要求具有足夠高的強度和剛度，砂芯產(chǎn)生的氣體及時排出型外，鑄件收縮時，阻力小和容易清砂。3砂芯的設計內(nèi)容第三章砂芯設計及鑄造工藝設計參數(shù)1）確定砂芯的形狀、個數(shù)和第一節(jié)砂芯設計二砂芯分塊及分盒面選擇的基本原則1保證鑄件內(nèi)腔尺寸精度2保證芯盒的活塊量最小，以保證操作方便3砂芯分塊是，要注意砂芯的強度，并盡可能保證定位準確，支撐穩(wěn)固，排氣順暢。4應盡量減少砂芯的數(shù)目5保證鑄件壁厚均勻，即起模、斜度和模樣一致6填砂面應寬敞，烘干支撐面是平面7砂芯形狀適應造型，制芯方法第一節(jié)砂芯設計二砂芯分塊及分盒面選擇的基本原則1保證鑄1保證鑄件內(nèi)腔尺寸精度凡鑄件內(nèi)腔尺寸要求較嚴的部分，應由同一半砂芯形成，避免為分盒所分割，更不易劃分為幾個砂芯第一節(jié)砂芯設計1保證鑄件內(nèi)腔尺寸精度第一節(jié)砂芯設計2保證芯盒的活塊量最小，以保證操作方便3砂芯分塊是，要注意砂芯的強度，并盡可能保證定位準確，支撐穩(wěn)固，排氣順暢。4應盡量減少砂芯的數(shù)目第一節(jié)砂芯設計2保證芯盒的活塊量最小，以保證操作方便第一節(jié)砂芯設計5保證鑄件壁厚均勻，即起模、斜度和模樣一致6填砂面應寬敞，烘干支撐面是平面第一節(jié)砂芯設計7砂芯形狀適應造型，制芯方法5保證鑄件壁厚均勻，即起模、斜度和模樣一致6填砂面應寬敞第一節(jié)砂芯設計二芯頭設計定義：指伸出鑄件以外不與金屬接觸的砂芯的部分作用：支撐、定位、排氣組成：長度，斜度，間隙，壓環(huán)，防壓環(huán)和積砂槽等第一節(jié)砂芯設計二芯頭設計定義：指伸出鑄件以外不與金屬接觸1長度：指的是砂芯伸入鑄型部分的長度，垂直芯頭的長度通常稱為芯頭的高度壓環(huán)：為了不讓金屬液鉆入芯頭而在芯頭根部制出一個凸，一般r=1.5～6mm防壓環(huán)：在芯頭根部制出一個高0.5～2mm，寬5～12mm的凹槽。以防下芯時將砂芯碰壞。需注意：1）對于細而高的砂芯：上下應均留有芯頭2）對于粗而矮的砂芯：常不用上芯頭，以方便合程3）對于截面的或上下對稱的砂芯，上下芯頭可設計相同的高度和斜度4）壓環(huán)和防壓環(huán)第一節(jié)砂芯設計1長度：壓環(huán)：為了不讓金屬液鉆入芯頭而在芯頭根部制出一個凸為下芯方便通常在芯頭和芯座之間要留有間隙，這些取決于鑄型種類、砂芯尺寸、精度及芯座本身的精度，一般為0.2～6mm。注意：當砂芯上有多個芯頭時，應當只設兩個作為空位，甚至只作支撐或引縫，可放大間隙。第一節(jié)砂芯設計2砂芯斜度上型部分斜度要大于下型部分3芯頭間隙為下芯方便通常在芯頭和芯座之間要留有間隙，這些取決于鑄型種類

4芯頭承壓面積的核算計算的最大浮芯力鑄型的許用應力；安全系數(shù)k=1.3—1.5；芯頭承壓面積一般濕型=40～60MPa

活化膨潤土濕型=60～100MPa干型=0.6～0.8MPa第一節(jié)砂芯設計4芯頭承壓面積的核算計5特殊定位芯頭第一節(jié)砂芯設計5特殊定位芯頭第一節(jié)砂芯設計第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)工藝參數(shù)鑄型工藝設計時需要確定的某些數(shù)據(jù)統(tǒng)稱為工藝參數(shù)。如鑄件收縮率，機械加工余量，起模斜度，最小鑄出孔尺寸，工藝補正量，分型負數(shù)，反變形量，非加工壁厚的負裕量，砂芯負數(shù)及分型負數(shù)等第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)工藝參數(shù)鑄型工藝設計時需要確定的某些一、鑄件的尺寸公差指的是鑄件各部分尺寸允許的極限偏差。它是設計和檢驗鑄件尺寸的依據(jù)。規(guī)定了各種造型方法下的鑄件尺寸公差。公差由精到粗分16級，命名為CT1—CT16一般壁厚公差可降低圖紙尺寸公差一個等級執(zhí)行。第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)一、鑄件的尺寸公差指的是鑄件各部分尺寸允許的極限偏差。它是設二、鑄件質(zhì)量公差鑄件質(zhì)量公差指的是占鑄件公稱質(zhì)量的百分率為單位鑄件質(zhì)量變動的允許值。公稱質(zhì)量——包括加工余量和其它工藝余量在內(nèi)的鑄件質(zhì)量。公稱質(zhì)量一般是通過雙方抽定的不少于10件鑄件質(zhì)量的平均值。鑄件質(zhì)量等級按尺寸公差等級同等要求，第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)二、鑄件質(zhì)量公差鑄件質(zhì)量公差指的是占鑄件公稱質(zhì)量的百分率為單三、加工余量1）GB/T11350—89，規(guī)定了加工余量的數(shù)值、確定方法、檢驗及評定規(guī)則，并與?鑄件尺寸公差?配合使用。2）加工余量分9級，A—H。3）加工余量標注方法：GB/T11350CTxx—MAx/x級4)上表面、孔降一級設計，底、側(cè)同級設計。鑄件工藝設計時預先增加的，在機械加工時又被切去的金屬層厚度。第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)三、加工余量1）GB/T11350—89，規(guī)定了加工余量的數(shù)鑄造收縮率K定義為：

四、鑄造收縮率—模樣尺寸一般鑄鐵0.8～1.0%鑄鋼1.5～2.0%有色1.5%—鑄件尺寸第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)鑄造收縮率K定義為：四、鑄造收縮率—模樣尺寸一般鑄鐵0.五、起模斜度（拔模斜度）1、概念：為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一空斜度，以免損壞砂型或砂芯。這個斜度稱為起模斜度。第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)五、起模斜度（拔模斜度）1、概念：為了方便起模，在模樣、芯盒2、計注意事項1）起模斜度應在鑄件設有結(jié)構(gòu)斜度的、垂直于分型面（分盒面）的表面上應用。2）起模斜度應小于或等于產(chǎn)品圖上所規(guī)定的起模斜度值。3）外模斜度和芯盒斜度應取值相同且方向一致。4）在加工面上應采用增加加工余量的方法，在非加工表面上按鑄件允許尺寸公差采用增加或減小鑄件尺寸的方法。5）鑄模手工造型時，起模斜度應標注毫米數(shù)，機器加工時，應標注角度。第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)2、計注意事項第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)3、圖紙標注方式第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)3、圖紙標注方式第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)如何選擇應注意以下幾點：1）根據(jù)手冊有關數(shù)據(jù)參數(shù)決定；如書P—245表3-3-82）芯子的強度及空位是否合適；3)是否影響位置公差；4)是否影響機加工，同時考慮經(jīng)濟性。六、最小鑄出孔及槽第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)如何選擇應注意以下幾點：六、最小鑄出孔及槽第二節(jié)鑄造工藝設概念：因工藝需要在鑄件相應非加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補正量加工面上采用增大加工余量的方法來解決。注意事項：工藝補正量只適用在單件小批量生產(chǎn)中使用大批或成批生產(chǎn)時可調(diào)整模具的位置來解決工藝補正量只是各經(jīng)驗數(shù)據(jù)，使用時應謹慎七、工藝補正量第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)概念：因工藝需要在鑄件相應非加工面上增加的金屬厚度稱為工藝補八、分型負數(shù)1、概念：為了保證鑄件尺寸精度，在制訂工藝時，為抵消鑄件在分型面部位增厚（在垂直分型面的方向上尺寸增大），在摸樣上相應減去的尺寸，叫分型負數(shù)。2、注意事項1）用干型、表干型制造鑄件時，一定要考慮分型負數(shù)。2）大型濕型如有防跑火材料也應適當考慮，一般鑄型不予考慮3、標注方式：用紅筆虛線或?qū)懨鞯诙?jié)鑄造工藝設計參數(shù)八、分型負數(shù)1、概念：為了保證鑄件尺寸精度，在制訂工藝時，為九、反變形量由于鑄件冷卻時，冷卻較緩慢的一側(cè)必定受拉應力，而產(chǎn)生內(nèi)凹變形，冷卻較快的一側(cè)必定受壓應力而發(fā)生外凸變形。此數(shù)據(jù)屬經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可根據(jù)本廠經(jīng)驗和鑄型特點選用，一般為1～2.5mm，加工面可用加大加工余量解決。第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)九、反變形量由于鑄件冷卻時，冷卻較緩慢的一側(cè)必定受拉應力，十、砂芯負數(shù)概念：為保證鑄件尺寸準確，將芯盒尺寸減去一定量，這個量就叫砂芯負數(shù)。十一、非加工壁厚的負余量為保證鑄件尺寸，凡形成非加工壁厚的木?；蛐竞袃?nèi)的肋板厚度尺寸應小于圖紙尺寸，所減小的尺寸稱為非加工壁厚的負余量十二、分芯負數(shù)由于砂芯的分割制造在接縫處留有分芯間隙，所以在工藝中將砂芯尺寸小于圖紙尺寸，這個被減去的尺寸稱為分芯負數(shù)第二節(jié)鑄造工藝設計參數(shù)十、砂芯負數(shù)概念：為保證鑄件尺寸準確，將芯盒尺寸減去一定量，第四章澆注系統(tǒng)設計2、澆注系統(tǒng)的組成:澆杯口、直澆道、直澆道窩、橫澆道、內(nèi)澆道。一、概念1.什么是澆注系統(tǒng)：引導金屬液進入鑄型型腔的一系列通道的總稱。例如：引水灌溉一樣，有主、分管道，在澆注系統(tǒng)中同樣存在這樣的形式第四章澆注系統(tǒng)設計2、澆注系統(tǒng)的組成:澆杯口、直澆道、直澆1.金屬液在澆注系統(tǒng)中的紊流流動

當Re≤2300時為層流，反之為紊流實驗證明：金屬液在鑄型澆注系統(tǒng)中的Re>2300.即為紊流流動，這樣不利于液體中的雜質(zhì)有序分離上浮。二澆注系統(tǒng)對鑄件質(zhì)量的影響用雷諾數(shù)V—為流體的速D—為管道直徑—流體的運動粘度1.金屬液在澆注系統(tǒng)中的紊流流動2、金屬液的填充熱度3、金屬液對型芯的沖擊4、均勻鑄件（鑄型）溫度場大量的金屬液從一個位置引入易引起局部過熱，引起倒抽、粘砂、縮孔、縮松。5、系統(tǒng)中的氣體易形成低壓區(qū)域，引起系統(tǒng)吸氣。2、金屬液的填充熱度三、對澆注系統(tǒng)基本要求1）所確定的內(nèi)澆道的位置、方向和個數(shù)應符合鑄件的凝固原則或補縮方法；2）在規(guī)定的澆注時間內(nèi)充滿型腔3）提供必要的充型壓力頭，保證鑄件輪廓、棱角清晰；4）使金屬液流的平穩(wěn)，避免嚴重的紊流。防止卷入、吸收氣體和使金屬過渡氧化5）具有良好的阻渣能力6）金屬液進入型腔時線速度不可過高，避免飛濺，沖刷型壁或砂芯；7）保證型內(nèi)金屬液面有足夠的上升速度，以免形成夾砂結(jié)疤、皺皮、冷隔等缺陷。三、對澆注系統(tǒng)基本要求1）所確定的內(nèi)澆道的位置、方向和個數(shù)應8）不破壞冷鐵和芯撐的作用9）澆注系統(tǒng)的金屬消耗小，并容易清理10）減小砂型體積，造型簡單，模樣制造容易。此外注意，對于較小鑄鐵件外用澆口帶帽口補縮，大批流水線生產(chǎn)的球鐵件可沖設型內(nèi)孕育室。歸納起來可以是下列三個方面：A控制流經(jīng)澆注系統(tǒng)的金屬液充填型腔和形成鑄件的全過程。B澆注系統(tǒng)的布局合理C設計的澆注系統(tǒng)經(jīng)濟8）不破壞冷鐵和芯撐的作用1、砂眼2、夾渣3、氣孔4、冷豆5、未澆滿6、冷隔四、澆注系統(tǒng)可能造成的主要缺陷1、砂眼2、夾渣3、氣孔4、冷豆5、未澆滿6、冷隔四、澆注系第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象一、金屬在型砂中流動的水力學特點1）合金液的運動的邊界條件，即合金液—截面上各點的壓力P大于型壁處氣體壓力Pa時呈充滿流動系統(tǒng)充滿條件的P>Pa2）充型過程中合金液和鑄型之間均伴有激烈的熱作用、機械作用和化學作用沖刷、侵蝕、熱交換、吸氣氧化第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象一、金屬在型砂中流動5）合金液為多相混合流動有氣體、雜質(zhì)、固體粒子等第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象3）澆注過程是不穩(wěn)定流過程。即充型過程中沖型有效壓力在變小、型內(nèi)氣壓非恒定、故決定了沖型液流的不穩(wěn)定4）合金液在澆注系統(tǒng)中一般呈紊流狀態(tài)。雪諾系數(shù)Re當{Re>2320時為紊流而合金液最小也大于6000Re<2320時為層流5）合金液為多相混合流動第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學1）澆口杯的作用：Ⅰ便于承接金屬液

Ⅱ減輕液流對鑄型的沖擊

Ⅲ

分離渣氣

Ⅳ

提高金屬靜壓頭

2）液流形態(tài)由于水平?jīng)_力的存在易使杯內(nèi)的金屬成渦流流動，故澆杯在澆注時應充滿，以使渣氣分離上浮。第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象二、澆注系統(tǒng)1、澆口杯1）澆口杯的作用：第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象二1）作用：引導金屬液自下進入橫、內(nèi)澆道和型腔；保證金屬靜壓頭。2）流動形態(tài)：Ⅰ系統(tǒng)中的流動呈充滿或非充滿狀態(tài)，非充滿易引起“吸氣”

Ⅱ金屬液流的縮徑現(xiàn)象2、直澆道第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象1）作用：引導金屬液自下進入橫、內(nèi)澆道和型腔；保證金屬靜壓頭3直澆道窩

1）作用Ⅰ

緩沖作用

Ⅱ縮短直—橫拐彎處的高度紊流區(qū)（速度高的直橫入口處壓力較低）

Ⅲ改善內(nèi)澆道的流量分布

Ⅳ減小直—橫拐彎處的液流阻力

Ⅴ浮出金屬液中的氣泡第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象3直澆道窩第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象2）直澆道窩的大?。褐苯坏栏C直徑為直交道下端直徑的1.4～2倍，高度為橫澆道高度的2倍，側(cè)壁在能順利拔模條件下盡量垂直，底部做成平面，轉(zhuǎn)角處避尖角。第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象2）直澆道窩的大?。褐苯坏栏C直徑為直交道下端直徑的1.4～21）作用：Ⅰ引導足夠量的金屬液平衡、潔凈的流入內(nèi)澆道

Ⅱ阻渣2）流態(tài)基本為平穩(wěn)流動，在系統(tǒng)內(nèi)半徑大的渣團有利于上浮，渣團應上浮離開內(nèi)澆道吸動區(qū)，要有足夠上浮時間。3）橫澆道發(fā)揮阻渣作用應具備的條件。Ⅰ橫澆道應呈充滿流態(tài)Ⅱ流速應可能低Ⅲ內(nèi)澆道的位置關系要正確位置正確的內(nèi)澆道

a內(nèi)澆道距直交道應足夠遠（超過吸動區(qū)）

b有正確的橫澆道末端延長區(qū)（容納低溫金屬液和含氣及渣污的金屬液）。末端延長的長度應在75～150mm。4、橫澆道第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象1）作用：Ⅰ引導足夠量的金屬液平衡、潔凈的流入內(nèi)澆道4、橫澆3）封閉式澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道應位于橫澆道的下部，且和橫澆道具有同一底面。開放式澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道應重疊在橫澆道之上。且搭接面積要小，但應大于內(nèi)澆道的截面積，靠橫澆道頂面末端區(qū)粘附和儲存渣滓。4）封閉式澆注系統(tǒng)的橫澆道應高而窄，大小一般取（高度/寬度）=2內(nèi)澆道應扁而薄以降低其吸動區(qū)。第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象3）封閉式澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道應位于橫澆道的下部，且和橫澆道具有5）內(nèi)澆道應遠離橫澆道的彎道：應盡量使用直的橫澆道，內(nèi)澆道同橫澆道的連接一般應為直角，當需環(huán)形切線引入時，內(nèi)澆道應向后開設（呈鈍角）強化橫澆道阻渣的措施

Ⅰ設置篩網(wǎng)芯的澆注系統(tǒng)

Ⅱ

設置集渣色的澆注系統(tǒng)橫澆道上局部加高加大的部分將為集渣區(qū)注意幾點：Ⅰ篩網(wǎng)安放的目的是下部粘附渣團，而不是過濾，孔徑為Φ4～8mm的錐孔，安放時孔眼呈上小下大狀態(tài)，Ⅱ以過濾為目的的濾網(wǎng)孔徑為Φ2～4mm用玻璃纖維或鋼絲陶瓷等制成，安放在直橫澆道或橫澆道上第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象5）內(nèi)澆道應遠離橫澆道的彎道：應盡量使用直的橫澆道，內(nèi)澆道同第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象5內(nèi)澆道1）作用：Ⅰ控制充型速度和方向Ⅱ分配金屬調(diào)解鑄件各部位溫度和凝固順序2）流態(tài)的影響因素Ⅰ交口杯的影響

Ⅱ內(nèi)澆道流量的不均勻性3）遠離直交道的內(nèi)澆道的流量大且先得到金屬液，液體首先在末端充滿，形成末端高壓而靠近直澆道低壓的態(tài)勢，形成流量分布不均勻4）當總壓頭小，橫澆道長時，金屬液在橫澆道沿途的阻力大，也會出現(xiàn)近處內(nèi)澆道先得金屬液的現(xiàn)象第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象5內(nèi)澆道1）作用：2Ⅰ

內(nèi)澆道在鑄件上的位置和數(shù)目應服從既定的原則。對同時凝固，內(nèi)應開在鑄件薄壁處、宜數(shù)量多，分散布置，以均勻溫度場。對于順序凝固，應開在厚壁處，且與冒口關聯(lián)，金屬液經(jīng)過冒口進入型腔，以提高冒口補縮效率。6、內(nèi)澆道設計原則第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象Ⅰ內(nèi)澆道在鑄件上的位置和數(shù)目應服從既定的原則。6、內(nèi)澆道設6、內(nèi)澆道設計原則Ⅱ

不得沖擊細小砂芯、型壁、冷鐵和芯撐又要對切線引入，但要注意引起轉(zhuǎn)運動Ⅲ

內(nèi)澆道與鑄件接觸的界面盡量利于阻渣、利于清理Ⅳ

對簿壁鑄件可用多設內(nèi)澆道的系統(tǒng)實現(xiàn)補縮Ⅴ

鑄件盡量要求高的部位避免設內(nèi)澆道Ⅵ

內(nèi)澆道方向應力求一般，以防金屬液在型內(nèi)碰撞，混流、有利于充型平穩(wěn)、排氣、排渣Ⅶ

為制造方便，內(nèi)澆道盡量設在分型面上Ⅷ

內(nèi)澆道的設置不得妨礙鑄件的補縮第一節(jié)澆注系統(tǒng)各組織的作用及水力學現(xiàn)象6、內(nèi)澆道設計原則Ⅱ不得沖擊細小砂芯、型壁、冷鐵和芯撐又假設：液態(tài)金屬為理想的流體，且全部阻力為零，在P〉則系統(tǒng)為充滿狀態(tài)。但實際過程中，阻力是不容忽視的第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇一、澆注系統(tǒng)的充滿理論第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇假設：液態(tài)金屬為理想的流體，且全部阻力為零，在P〉1、按系統(tǒng)各組分截面積比例分1）封閉式澆注系統(tǒng)：正常澆注條件下，所有組元能為金屬液充滿的澆注系統(tǒng)。也成為充滿式澆注系統(tǒng)。即二、澆注系統(tǒng)的分類優(yōu)點1、阻渣能力高

2、防止金屬液卷入氣體3、消耗金屬少4、清理方便缺點1、充型速度高，易產(chǎn)生噴濺和充砂，使金屬氧化

2、金屬液面上升不平穩(wěn)適宜范圍鑄鐵小件生產(chǎn)第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇1、按系統(tǒng)各組分截面積比例分二、澆注系統(tǒng)的分類優(yōu)點1、阻渣能2）開放式澆注系統(tǒng)：在正常澆注條件下，金屬液不能充滿所有組元的澆注系統(tǒng)。即優(yōu)點1、充型速度低，充型平穩(wěn)

2、沖力小，不易氧化缺點1、阻渣性能差

2、消耗金屬高

3、易“吸氣”適宜范圍有色金屬，球鐵件第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇2）開放式澆注系統(tǒng)：在正常澆注條件下，金屬液不能充滿所有組閉式澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道應位于橫澆道的下部，且與封橫澆道具有同一底面。使先入的冷卻金屬液靠慣性流到內(nèi)澆道，納入橫澆道末端區(qū)。開放式澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道應重迭在橫澆道之上，且搭接面積要小，但應大于內(nèi)澆道截面積3）內(nèi)澆道的設置第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇閉式澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道應位于橫澆道的下部，且與封橫澆道具有同一4）、半封閉半開放式系統(tǒng)：即在橫澆道上設阻流截面的系統(tǒng)如<第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇4）、半封閉半開放式系統(tǒng)：如<第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選

2、按澆注系統(tǒng)在鑄件澆注時的位置分類1）、頂注式澆注系統(tǒng)。即：內(nèi)澆口設在鑄件頂部優(yōu)點1、有利于形成自下而上的溫度梯度，實現(xiàn)順序凝固2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，金屬消耗少3、清理方便缺點1、沖擊力大，充型不平穩(wěn)2、易氧化，吸氣第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇2、按澆注系統(tǒng)在鑄件澆注時的位置分類1）、頂注式澆注系統(tǒng)。2）底注式澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道設在型腔的底側(cè)成底下的澆注系統(tǒng)1、溫度場的速度不利于順序凝固和冒口補縮

2、澆口部位局部過熱易引起縮孔、縮松

3、對高大的薄壁鑄件易產(chǎn)生澆不足現(xiàn)象1、充型平穩(wěn)2、無論澆口比如何，橫澆道基本處于充滿狀態(tài)，利于阻渣3、型腔內(nèi)氣體有序排出優(yōu)點缺點第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇2）底注式澆注系統(tǒng)1、溫度場的速度不利于順序凝固和冒口補縮13）中注式澆注系統(tǒng)從鑄件中間某一高度面上開設內(nèi)澆道的成為中間注入式澆注系統(tǒng)。4）階梯式澆注系統(tǒng)在鑄件不同高度上開設多層內(nèi)澆道的成為階梯式澆注系統(tǒng)。第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇3）中注式澆注系統(tǒng)4）階梯式澆注系統(tǒng)第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本1、選擇澆注系統(tǒng)的類型

2、確定內(nèi)澆道在鑄件上的位置，數(shù)目和引入方向

3、決定直澆道的位置和高度

4、計算澆注時間并核算金屬上升速度

5、計算阻流截面積

6、確定澆口比并計算各組元截面積

7、繪出澆注系統(tǒng)圖形第三節(jié)澆注系統(tǒng)的計算一、澆注系統(tǒng)的設計步驟1、選擇澆注系統(tǒng)的類型第三節(jié)澆注系統(tǒng)的計算一、澆注系統(tǒng)的設二、計算阻流截面的水力學公式1、奧贊公式1）把澆注系統(tǒng)視為充滿流動的金屬液通道2）型腔內(nèi)氣體壓力等于大氣壓力，且壓力不變則：假設二、計算阻流截面的水力學公式1、奧贊公式1）把澆注系統(tǒng)視為充2、Hp的均定2、Hp的均定3、澆注時間a、對金屬型沖擊大b、易造成脹砂、抬箱c、澆注系統(tǒng)大，工藝出品率低1）快澆優(yōu)點a、易充滿鑄型（溫度損失?。゜、減少皮下氣孔傾向c、較少夾砂結(jié)疤缺陷d、對于HT、QT充分利用共晶膨脹消除縮孔、縮松缺陷缺點適應于：薄壁的復雜件，鑄型上半部有薄壁的鑄件，大平面鑄件，底注但有頂冒口鑄件，易氧化的合金鑄件3、澆注時間a、對金屬型沖擊大1）快澆優(yōu)點a、易充滿鑄型（溫適應于：型內(nèi)芯子多，頂住法澆注體收縮大的合金2）慢澆優(yōu)點a、金屬對型壁的沖刷作用輕b、可防止脹砂、抬箱c、澆注系統(tǒng)消耗金屬少缺點a、澆注期間易形成夾砂結(jié)疤和粘砂等缺陷b、易出現(xiàn)冷隔、澆不到及鑄件表皮皺紋c、降低造型流水線的生產(chǎn)率適應于：型內(nèi)芯子多，頂住法澆注體收縮大的合金2）慢澆優(yōu)點a、3）t的確定可根據(jù)手冊中的經(jīng)驗公式確定不同合金不同重量下的澆注時間。

也可用經(jīng)驗公式

k：為與壁厚有關的經(jīng)驗系數(shù)

m：澆注質(zhì)量（kg）3）t的確定可根據(jù)手冊中的經(jīng)驗公式確定不同合金不同重量下的澆正常流量系數(shù)指的是阻流斷面的流量系數(shù).一般通過水力學模擬式和經(jīng)驗確定：下面推薦鑄鐵件的μ值。各合金可查手冊獲得4、流量系數(shù)μ的確定正常流量系數(shù)指的是阻流斷面的流量系數(shù).4、流量系數(shù)μ的確定具體幾種情況μ值要修正具體幾種情況μ值要修正5、金屬液在型內(nèi)的上升速度c——鑄件高度t——澆注時間6、直澆道的高度（即最小剩余壓力頭）5、金屬液在型內(nèi)的上升速度c——鑄件高度6、直澆道的高度（1）開放式澆注系統(tǒng)S阻=S直2）封閉式澆注系統(tǒng)S阻=S內(nèi)3）半封閉半開放澆注系統(tǒng)橫澆道上單設S阻7、確定S阻根據(jù)手冊選定，然后在試驗修正8、確定澆口比及組元截面積9、鑄件錳量的估算1）開放式澆注系統(tǒng)S阻=S直7、確定S第五章冒口、冷鐵和鑄肋設置冒口、冷鐵和鑄肋是常用的工藝措施，主要因素防止縮孔、縮松、裂紋和變形等缺陷的產(chǎn)生。第五章冒口、冷鐵和鑄肋設置冒口、冷鐵和鑄肋是常用的工藝措施第一節(jié)冒口的種類及補縮原理1、在鑄件形成過程中提供由于體積變化而需要補償?shù)慕饘僖阂苑乐乖阼T件中出現(xiàn)收縮類缺陷。2、排氣和集渣、溢流一、冒口定義二、冒口的作用是鑄型內(nèi)用以儲存金屬液的空腔第一節(jié)冒口的種類及補縮原理1、在鑄件形成過程中提供由于體三、冒口的種類三、冒口的種類通用冒口適用于各種合金鑄件，遵守順序凝固的基本條件四、通用冒口補縮原理1）冒口凝固時間大于或等于逐漸（被補縮部分）的凝固時間。2）有足夠的金屬液補充鑄件的液態(tài)補縮和凝固收縮，補償澆注后型腔擴大的體積。3）在凝固期間，冒口和被補縮部位之間存在補縮通道，擴張角向著冒口。注意：冒口的補縮距離是有足夠，冒口位置的選擇比較關鍵。1、冒口補縮的基本條件通用冒口適用于各種合金鑄件，遵守順序凝固的基本條件四、通用冒2、選擇冒口位置的原則1）冒口應就近設在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁。2）冒口應盡量設在鑄件的最高最厚的部位（對低處的熱節(jié)增設補貼或使用冷鐵，建立補縮的有利條件）2、選擇冒口位置的原則1）冒口應就近設在鑄件熱節(jié)的上方或側(cè)旁2、選擇冒口位置的原則3）冒口不應設在鑄件重要的，受力大的部位。以防組織粗大降低強度4）冒口位置不要選在鑄造應力集中處，應注意減輕對鑄件收縮的阻礙，以免引起裂紋。5）盡量用一個冒口同時補縮幾個熱節(jié)或鑄件2、選擇冒口位置的原則3）冒口不應設在鑄件重要的，受力大的部6）冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時，零件外觀好。7）不同高度上的冒口，應用冷鐵使各個冒口的補縮范圍隔開。2、選擇冒口位置的原則6）冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時，零件外觀好。2、3、冒口的有效補縮距離的確定即：冒口作用區(qū)與末端區(qū)之和冒口自身能補給的范圍叫冒口區(qū)3、冒口的有效補縮距離的確定即：冒口作用區(qū)與末端區(qū)之和3、冒口的有效補縮距離的確定各種簡單幾何體的冒口有效補縮距離手冊中均有經(jīng)驗核算公式，但應注意幾點

1）b隨a的增大而增大

2）垂直補縮距離至少等于水平補縮距離

3）桿件比板件補縮距離小

4）鑄鐵高牌號比低牌號小因高牌號共晶度低，結(jié)晶溫度范圍寬，共晶轉(zhuǎn)變前析出奧氏體阻礙補縮。冷鐵的安放增加了激冷端，擴大了冒口末端區(qū)。4、外冷鐵對冒口作用的影響3、冒口的有效補縮距離的確定各種簡單幾何體的冒口有效補縮距為實現(xiàn)順序凝固和增強補縮效果，在靠近冒口的鑄件壁厚上補加的傾斜的金屬塊稱為補貼增加補縮距離，保證補縮通道，在加工時去除在鑄鋼件上多數(shù)采用，特別是垂直外鐵的應用5、補貼補貼種類為實現(xiàn)順序凝固和增強補縮效果，在靠近冒口的鑄件壁厚上補加的傾補貼厚度=壁厚×補償系數(shù)5、補貼也可用滾圓法：1）提高冒口中氣漏性的補縮壓力。如：大氣壓力冒口

2）延長冒口中金屬性的保持時間。如：保溫、發(fā)熱冒口7.提高冒口補縮效率的措施補貼厚度=壁厚×補償系數(shù)5、補貼也可用滾圓法：1）提高冒口中第二節(jié)鑄鋼件冒口上的設計與計量一、冒口設計的內(nèi)容：第二節(jié)鑄鋼件冒口上的設計與計量一、冒口設計二、模數(shù)法（鑄鋼件的冒口設計）設τr為冒口冷卻時間，τc為鑄件冷卻時間，τn為冒口勁冷卻時間則：τr>τn>τc

因為τ=(M/K）2故（Mr/Kr)2>(Mn/Kn)2>(Mc/Kc)2K為凝固系數(shù)，Kr=Kn=Kc冒口補縮的條件為Mr>Mn>Mc且Mr=fMn(f為冒口安全系數(shù)，且f≥1例如：對于碳鋼、低合金鋼，其模數(shù)比例關系為側(cè)冒口：Mc:Mn:Mr=1:1.1:1.2內(nèi)澆道通過冒口：Mc:Mn:Mr=1:(1～1.03):1.2頂冒口Mr=（1.2～1)Mc二、模數(shù)法（鑄鋼件的冒口設計）設τr為冒口冷卻時間，τc為鑄1模數(shù)的計量模數(shù):冷凝物體的體積和散熱面積的比(V:體積，

A:散熱表面積）

各種簡單體熱節(jié)的模數(shù)計量可查手冊，如表1模數(shù)的計量模數(shù):冷凝物體的體積和散熱面積的比(V:體積，2驗證冒口的補縮能力為保證鑄件補縮通道暢通應滿足以下條件各種冒口的補縮效率值見表2驗證冒口的補縮能力為保證鑄件補縮通道暢通應滿足以下條件各種3冒口設計步驟1）規(guī)劃鑄件的幾個補縮區(qū)，計其各區(qū)的鑄件模數(shù)Mc2）以Mc按規(guī)定的比例確定MnMr3）確定冒口形狀和尺寸4）驗證冒口補縮能力5）根據(jù)補縮區(qū)范圍確定冒口種類、系數(shù)二、比例法，也成為熱節(jié)元法是最為普通的應用方法，各工廠在不同的生產(chǎn)條件下比例也不同，所以應用時應參照執(zhí)行3冒口設計步驟1）規(guī)劃鑄件的幾個補縮區(qū)，計其各區(qū)的鑄件模數(shù)M三、均衡凝固技術及鑄鐵件冒口鑄鐵件在整個冷卻凝固過程中產(chǎn)生體積收縮，與此同時又析出石墨而發(fā)生石墨化的體積膨脹以球鐵為代表，在凝固完畢前要經(jīng)歷一次液態(tài)收縮，體積膨脹和二次收縮三、均衡凝固技術及鑄鐵件冒口鑄鐵件在整個冷卻凝固過程中產(chǎn)生體1、均衡凝固利用收縮和膨脹的動態(tài)疊加，采取工藝措施，使單位時間內(nèi)的收縮與補縮，收縮與膨脹按比例進行的一種凝固原則2、均衡凝固的工藝原則1）鑄鐵（HT、QT、RQ）件的體積收縮率是不確定的，不僅與化學成分，澆注溫度有關，還和鑄件大小、結(jié)構(gòu)、壁厚、鑄型種類、澆注工藝方案有關。2）越是薄小件越要強調(diào)補縮，厚大件補縮要求低。3）鑄鐵件的冒口不僅晚于鑄件凝固、冒口模數(shù)可以小于鑄件模數(shù)1、均衡凝固利用收縮和膨脹的動態(tài)疊加，采取工藝措施，使單位時2、均衡凝固的工藝原則4）冒口不應放在鑄件熱節(jié)點上，要靠近熱節(jié)點和補縮，又要離開熱節(jié)，以減少冒口對鑄件的熱干擾（這是均衡技術的關鍵）5）開設澆冒口時，要避免在澆冒口和鑄件接觸處形成接觸熱節(jié)6）推薦耳冒口、飛邊冒口等冒口徑短、薄、寬的形式。2、均衡凝固的工藝原則4）冒口不應放在鑄件熱節(jié)點上，要靠近熱7）鑄件的壁厚熱節(jié)應放在澆注位置的下部，當薄厚相差較大時，厚熱節(jié)處應安放外冷鐵，鑄件不可放冒口，如大平面朝上可采用溢流來保證大平面的表面質(zhì)量8）采用冷鐵平衡壁厚差，消除熱節(jié)。不僅能防熱節(jié)的補縮，可使石墨化膨脹提前，減小冒口尺寸，增強自補縮作用。9）優(yōu)先采用頂注工藝。使先注入的鐵流盡快靜止，盡早發(fā)生石墨化膨脹，以提高自補程度2、均衡凝固的工藝原則7）鑄件的壁厚熱節(jié)應放在澆注位置的下部，當薄厚相差較大時，3、均衡凝固與順序凝固的異同均衡凝固是有限的順序凝固，二者均強調(diào)補縮。均衡凝固技術更強調(diào)自補，冒口只補充自補不足，所以冒口不僅晚于鑄件冷卻，冒口不放在熱節(jié)上，冒口補縮有限，順序凝固強調(diào)冒口晚于鑄件凝固，冒口應放在熱節(jié)上。所以均衡凝固冒口尺寸小，冒口根部不易出現(xiàn)補縮，縮松等。3、均衡凝固與順序凝固的異同均衡凝固是有限的順序凝固，二者均4、均衡凝固與同時凝固的異同均衡凝固和同時凝固都強調(diào)澆口或冒口要以鑄件薄壁處引入，使鑄件溫度差縮小，以避免局部過熱；同時凝固強調(diào)減小應力裂紋與變形，不過濾補縮，均衡凝固則從補縮出發(fā)，強調(diào)小件、薄件壁厚均勻件的補縮，且冒口不在熱節(jié)上，所以補縮的同時，本身減小了應力，變形，裂紋的產(chǎn)生4、均衡凝固與同時凝固的異同均衡凝固和同時凝固都強調(diào)澆口或冒（1）冒口模數(shù)：Mr=f1f2f3Mc

Mr——冒口模數(shù)Mc——鑄件的模數(shù)f1——冒口平衡系數(shù)取f1=1.2f2——收縮模數(shù)系數(shù)f2=0.25～0.85f3——安全系數(shù)f3=1.1～1.55、冒口尺寸的計算（1）冒口模數(shù)：Mr=f1f2f3Mc5、冒口尺寸的計算（2）冒口最小體積5、冒口尺寸的計算（2）冒口最小體積5、冒口尺寸的計算（3）冒口頸模數(shù)5、冒口尺寸的計算（3）冒口頸模數(shù)5、冒口尺寸的計算6、鑄鐵件的比例法冒口直徑口小件D=(1.2～2.0）T

中件D=（1.0～1.2）T

大件D=（0.6～1.0)TT:壁厚或熱節(jié)處直徑7、提高冒口補縮效率的措施1）提高冒口中金屬液的補縮能力，如，大氣壓力冒口2）延長冒口中金屬液的保持時間，如，保溫，發(fā)熱冒口等6、鑄鐵件的比例法冒口直徑口小件D=(1.2～2.0）第三節(jié)冷鐵造型（芯）時放在模樣（芯盒）表面上的金屬激冷塊。冷鐵：加快鑄件局部冷卻速度、在型腔內(nèi)部及工作表面安放的金屬塊內(nèi)冷鐵：放置在型內(nèi)與鑄件熔合為一體的金屬激冷塊。外冷鐵第三節(jié)冷鐵造型（芯）時放在模樣（芯盒）表面上的金屬激冷塊。冷鐵的作用：1）在冒口難于補縮的部位防止縮松、縮孔。2）防止壁厚交叉部位及急劇變化部位產(chǎn)生裂紋。3）與冒口配合使用，擴大冒口補縮和范圍，減小冒口體積。4）加速個別熱節(jié)的冷卻、使整個鑄件近于同時凝固。5）改善鑄件局部金相組織和力學性能（如，細化、提高表面硬度、耐磨性）6）減輕或防止厚壁鑄件中的偏析。冷鐵的作用：1）在冒口難于補縮的部位防止縮松、縮孔。一、外冷鐵1、形狀一、外冷鐵1、形狀2.作用1）開始階段，冷卻能力強、凝固速度大，以后減低。2）冷鐵厚度大、激冷作用大、但達到一定厚度后，效果不明顯。3）外冷鐵處鋼的凝固層的厚度約為砂型處的兩倍。2.作用1）開始階段，冷卻能力強、凝固速度大，以后減低。序號適用條件外冷鐵的厚度序號適用條件外冷鐵的厚度1灰鐵δ=(0.25-0.5)T4鑄鋼δ=(0.3-0.8)T2球鐵δ=(0.3-0.8)T5鋼合金鑄鐵冷鐵δ=(1.0-2.0)T鋼冷鐵δ=(0.6-1.0)T3δ=1.0T6輕合金δ=(0.8-1.0)T外冷鐵厚度（經(jīng)驗法）T——節(jié)熱圓直徑（當T大于2.5壁厚時，需配合冒口）3.使用時注意事項1）外冷鐵的位置和激冷能力的選擇，應強化順序凝固。2）每塊冷鐵勿過大、過長，冷鐵間保有間隙，避免鑄件產(chǎn)生裂紋和因冷鐵受熱膨脹而毀壞鑄型。3）外冷鐵厚度可參照手冊選定。序號適用條件外冷鐵的厚度序號適用條件外冷鐵的厚度1灰鐵δ=(無氣隙冷鐵：鑄件表面緊密接觸的冷鐵，一般設在鑄件底面和內(nèi)側(cè)。有氣隙冷鐵：凝固收縮時鑄件表面分離的冷鐵，一般設在鑄件頂部和外側(cè)。由此可見，無氣隙比有氣隙激冷作用強。實驗表明：無氣隙外冷鐵的激冷效果，相當于在原砂型的散熱表面上凈增兩倍的冷鐵工作面積4.外冷鐵計算：1）工作表面積計算無氣隙外冷鐵的激冷效果有氣隙時相當于增加了一倍無氣隙冷鐵：鑄件表面緊密接觸的冷鐵，一般設在鑄件底面和內(nèi)側(cè)。故：無氣隙外冷鐵工作表面積為有氣隙外冷鐵工作表面積為4.外冷鐵計算：1）工作表面積計算。使用外冷鐵時鑄件凝固時間縮短了，相當于其模量縮小了，即從原來M0減為

M1故：無氣隙外冷鐵工作表面積為有氣隙外冷鐵工作表面積為4.外冷2)外冷鐵重量計算計算原理：鑄件的質(zhì)量為W0，用冷鐵后鑄件模塊M0

減小為M1，對應模數(shù)M1的鑄件，其質(zhì)量為W1，鑄件凝固結(jié)束時外冷鐵最高溫為600℃外冷鐵質(zhì)量Wc=4.外冷鐵計算：2)外冷鐵重量計算計算原理：鑄件的質(zhì)量為W0，用冷鐵后鑄件模二、內(nèi)冷鐵內(nèi)冷鐵激冷作用比外冷鐵強，主要防