金属型浇铸模具理论

1、 用砂芯形成浇冒口系统局部采用砂芯防止铸件开裂121一砂芯2金属型用砂芯形成浇冒口系统局部采用砂芯防止铸件开裂121一砂芯2金属型砂芯芯头、芯座间的斜度与间隙（3）活块设计当金属型分型取出铸件受到阻碍时，对阻碍分型取出铸件的部分可以设计成活块。采用活块虽然会使铸件方便地从铸型中取出，但会使分型面增加、金属型结构复杂、操作麻烦，导致产品尺寸精度不高生产效率低。因此，设计金属型时应尽量少用或不用活块。（4）金属型的排气系统1）排气孔一般在型腔最后充满处开直径为l5mm的圆形排气孔。2）排气槽一般设置在金属型的分型面上以及活块、镶件的结合面上。3）排气塞（通气塞）。金属型分型面上的排气槽排气槽尺寸排

2、气塞型式装配在金属型上的排气塞3金属型操纵机构设计（1）锁紧机构（2）抽芯机构铸件顶出机构金属型型体与传动机构的连接锁紧机构摩擦锁楔销锁偏心锁摩擦锁紧机构651一左半型2销子3摩擦固第手把4一右半型灵-茲立楔销锁紧机构偏心锁紧机构|J4-凸耳2楔销3手柄J（2）抽芯机构撬杆抽芯机构齿条-齿轮抽芯机构螺杆抽芯机构偏心轴抽芯机构撬杆抽芯机构撬杆抽芯机构结构简单，适用于起模斜度大、长度较短的简单1一型芯2撬杆齿条-齿轮抽芯机构I金属型2齿条3型芯4一齿轮齿条-齿轮抽芯机构应用较为广泛，抽芯平稳，抽芯距离大,省力，但结构较为复杂，一般用于抽拔金属型底部或侧面的型芯。螺杆抽芯机构螺杆抽芯机构结构简单、省

3、力、操作方便。偏心轴抽芯机构偏心轴抽芯机构结构简单，使用方便，适合于抽拔位于金属型底部的型芯。1螺母2礫杆3支架4一型苦11螺母2礫杆3支架4一型苦1一型芯2轻头3嵋心粕4一手把顶杆位置的选择应使铸件均匀顶出，防止铸件产生变形及其他一些缺陷，应注意：1）顶杆应布置在铸件受夹紧力最大的地方2）顶杆的数量应足够多，并且分布合理；3）顶杆与铸件接触面积应足够大，防止铸件发生局部变形和在铸件表面产生压痕；4）顶杆应尽可能地布置在浇冒口上或铸件需机加工的部位；5）当铸件结构不宜布置顶杆时，可设置专门的工艺凸台。单个顶杆机构3顶杆板组合顶杆机构1金属型2顶杆单个顶杆机构3顶杆板两半型中不同的铸造斜度1頂杆

4、2金属型金属型型体与传动机构的连接金属型型体与传动机构的连接方式有多种，如用螺纹、插销和T型槽连接等。插销连接更换金属型方便，但结构较复杂，并要求插销应有足够的抗剪强度；T形槽连接结构简单，抗剪能力强，便于制造。这些方式也可用在金属型动型板与传动机构的连接。金属型加热和冷却(1)金属型加热装置(2)金属型冷却装置金属型加热装置及特点箱式电阻炉加热采用台车炉，将金属型放入电炉中加热。金属型结构简单，成本低，型温均匀，加热效果好，但生产过程中加热困难，型温不易控制。适用于多品种、中小型金属型加热。固定式电加热器加热在金属型铸造机的安装板上设计电加热器，金属型安装在铸造机上加热。金属型结构简单，成本

5、低，加热方便，在生产过程中容易补充加热，型温容易控制，但效率低，不安全。适用于中小型金属型加热。移动式电加热器加热加热器放在两半型之间通电加热，金属型结构简单，成本低，加热方便、安全，但热效率低，型温不均匀，补充加热时必须停止浇注。适用于单一分型面的各种尺寸的金属型。直接式电加热器加热金属型中设置电加热元件，通电对金属型直接加热。热效率高，使用方便，型温容易控制，但金属型体积增大，成本高，不安全。适用于大量生产的大型金属型。煤气加热用煤气或液化气对金属型加热。使用方便、快捷、经济，但型温不易控制。移动式加热器用于各种尺寸的金属型；固定式加热器用于大型金属型。用熔融金属加热用熔融金属液连续浇注一

6、定数量的铸件来提高金属型的工作温度，加热方便，速度快，但不安全，金属型寿命短。适用于生产过程中的补充加热。金属型局部电加热装置金属型冷却装置及特点在金属型背面设置散热片或散热刺冷却散热片及散热刺的数量愈多，散热面积愈大，散热效果愈好一般散热刺平径直径10mm左右，间距3040mm。散热片的厚度，根据金属型的大小，选412mm,片与片的间距为散热片厚度的11.5倍，高度都以不超过金属型外廓尺寸为宜适用于用铸铁制成的金属型对金属型抽气或通压缩空气冷却在金属型背面留出抽气空间，用抽气机抽气，也可以用压缩空气吹气，以达到降低金属型温度的目的。散热效果好，使用安全，不影响金属型使用寿命。对金属型通水冷却

7、在金属型型腔背面钻通水孔，温度升高时，通水冷却，效果最好，但应避免冷却速度太快而降低金属型使用寿命。用于铜合金铸件。设置激冷块冷却对要求局部激冷的金属型，在激冷处安置激冷块，加快该处的冷却速度，以防止产生缩松。激冷块的材料为阴极铜。设置冷却筋与冷却孔冷却对易产生轻微缩松的铸件，可在其局部较厚的部位型面上开设冷却筋或冷却孔。冷却筋为24mm的三角形，冷却孔常设在分型面上，直径为24mm空气冷却金属型水冷金属型I一冷却水套2金厲型金属型用材料及其选用对金属型材料的要求具有足够的高温强度和热稳定性；具有足够的强度和韧性；在高温金属液作用下不致被熔焊；温度急剧变化时产生的热应力要小，不易产生翘曲、变形

8、和裂纹；铸造性能及机械加工性能要好。（2）材料的选择金属型的型体、底板及型芯等广泛采用铸铁和中碳钢。铸铁制的金属型寿命低、修补时没有碳钢方便，所以复杂型面的金属型常用碳钢制造，而小型芯和薄活块，浇注时受金属液包围，工作条件恶劣，宜采用合金钢制造。金属型寿命（1）平均寿命金属型寿命是指金属型在其报废前所能浇注铸件的绝对次数，一般与金属型材料、铸件材料及铸件特性等因素有关。对于非铁合金铸铁金属型，小型铸件可浇注数万至数十万次，中型铸件可浇注数万次。（2）金属型破坏类型及原因热应力的叠加铸铁金属型坯料的内应力没有及时消除而存留在加工后的金属型内，浇注时受金属液的热作用，产生新的热应力，若两种应力符号

9、相同时，将产生叠加，当应力大于材料的强度极限时，金属型就会出现开裂。热疲劳应力每浇注一次，金属型内表面就得经受一次交变应力的作用。长期工作，金属型内表面就得承受无数次交变应力的作用，当这种交变应力超过金属型的疲劳强度极限时，金属型内表面上就会出现微小裂纹。随着浇注次数的增多，裂纹扩展，会在金属型工作表面形成明显的网状裂纹，严重时，金属型会因此报废。金属型受交变热应力示意图iTbi3iTbi3浇注时b）铸件凝曲时S取出铸件石1铸件2金属型壁3温度分布曲线4一应力分布曲线氧气侵蚀金属型高温工作条件下，氧气会进入金属型的热疲劳裂纹中，与金属型发生较剧烈的氧化反应，使裂纹处组织疏松并进一步扩展。金属液

10、冲刷浇注时，金属液对金属型工作表面有剧烈的热冲击作用，使金属型温度迅速升高，强度降低。有时受金属液侵蚀的表面会与铸件粘合在一起，强力取出铸件时会损坏金属型工作表面。铸件的摩擦因金属型无退让性，取出铸件时会与包住铸件的金属型产生较大的表面接触摩擦，引起破坏。对于金属型温度升得较高得表面破坏的可能性较大，如浇注系统、型芯等处，较易磨损。四、铸造工艺金属型的准备金属型的浇注工艺金属型的试铸1金属型的准备（1）金属型的清理（2）金属型的预热（3）涂料及涂敷工艺（1）金属型的清理清理方法可以是手工清理、喷砂或化学清理。（2）金属型的预热金属型在喷刷涂料前需先预热，对于铝、镁合金通常预热到150C200C

11、；喷完涂料还需进一步预热至金属型的工作温度，对于铝合金，一般预热到200C300C，薄壁件预热到300C350C，对于镁合金，一般预热到200C350C，薄壁件预热到300C400C。（3）涂料及涂敷工艺1）喷刷涂料的目的保护金属型，改善型腔中气体的排除条件，避免金属液直接接触金属型型壁，使铸件表面光洁，便于脱型。不同涂料厚度还可以调整凝固顺序，减少铸件缺陷。气体通过涂料层排出1一型壁2涂料层3金属槪流2）对涂料的要求涂料应具备足够的耐热性、化学稳定性和一定的导热性能。使用时流动性要好，发气量要低，在剧烈温度变化时不发生龟裂和剥落。3）涂料的涂敷原则金属型的型腔、型芯及浇冒口部位的型面均应喷刷

12、涂料。型腔、型芯所用涂料应保证铸件表面光洁，浇冒口应采用保温涂料。铸件壁越厚，涂料层应减薄；反之，铸件壁越薄，涂料层应增厚。但冒口至需要补缩部位的涂料层厚度可逐渐减薄，以利于冒口的充分补缩。开型困难及易拉伤铸件的部位，应喷刷润滑性好的石墨涂料。涂敷涂料的顺序是先喷刷浇冒口系统，后喷刷需要涂料层厚的型腔表面，最后喷刷需要涂料层薄的型腔表面。4）涂料配方涂料一般由粉状耐火材料（如氧化锌、白垩粉等）、粘结剂（如水玻璃）、载体（如水）和其他附加物（如石墨粉、滑石粉等）组成。铝合金铸件用涂料配方（质量分数）成分配方用途氧化锌911中小型及表面要求光洁水玻璃68的铸件型腔工作面水其余氧化锌6表面要求光洁的

13、铸件型白垩粉4腔工作面二氧化钛3水玻璃6水其余氧化锌或白垩粉4大型及厚壁铸件及表面石墨粉9容易拉铝的型腔工作面二氧化钛9水玻璃7水其余成分配方用途石墨粉1015用于斜度小的型芯及水玻璃6厚壁铸件型腔工作面水其余氧化锌6薄壁铸件的型腔工作面二氧化钛12石棉粉12水玻璃10水其余石棉粉1012浇冒口系统涂料氧化锌1012水玻璃1018水其余石墨粉5用于金属型摩擦部位钙基润滑脂952金属型的浇注工艺（1）合金的浇注温度（2）浇注工艺（3）铸件在金属型中的保持时间（1）合金的浇注温度1）形状复杂及壁薄的铸件，浇注温度应偏高些；形状简单、壁厚及重量大的铸件，浇注温度可适当降低。2）金属型预热温度低时，应

14、提高合金的浇注温度。为了充满铸件的薄断面，提高合金的浇注温度比提高金属型的温度效果要好。3）浇注速度快时，可适当降低浇注温度；需缓慢浇注的铸件，浇注温度应适当提高。4）顶注式浇注系统可采用较低的浇注温度；底注式浇注系统要求较高的浇注温度。5）当金属型中有很大的砂芯时，可适当降低合金的浇注温度。铝合金：铝硅合金680C740C铝铜合金700C750C镁合金：720C780C（2）浇注工艺1）常规浇注浇注一定要平稳，不可中断液流，应尽量使金属液沿浇道壁流入型腔；按照先慢、后快、再慢的浇注原则；浇包嘴应尽可能靠近浇口杯。2）倾斜浇注（比较好的方式）开始浇注时将金属型倾斜一个角度（一般为45），然后随

15、浇注过程而逐渐放平。3）振动浇注振动浇注可以细化晶粒，提高铸件力学性能，减少铸造缺陷。（3）铸件在金属型中的保持时间铸件在金属型中的保持时间取决于铸件壁厚、铸件材质及金属型的工作温度。一般希望金属液在铸型中凝固后立即抽芯脱型，因此时铸件收缩小，产生的内应力小，形成裂缝的可能性小。脱型时间太晚，铸件对金属型的包紧力增加，会造成金属型分不开和型芯抽拔困难。3金属型的试铸金属型的试铸是金属型设计、制造、验收的重要阶段，它直接关系着批量生产中铸件质量的稳定性。试铸工作分为尺寸定型、冶金定型两个阶段进行。尺寸定型是使铸件满足产品图样尺寸要求；冶金定型是保证铸件内部质量符合铸件技术条件要求。五、金属型铸造

16、机六、铸件常见缺陷及防止方法金属型铸造常见的缺陷主要有：气孔、缩孔及缩松、裂纹、冷隔气孔形成原因：（1）金属型预热温度低，充型快。（2）金属型排气不畅。（3）涂料不好，挥发或分解出气体。（4）金属型表面锈蚀且未清理干净。防止方法：（1）金属型和金属芯喷涂料或补涂料后要彻底烘烤。（2）涂料粉粒组成不可太细，应注意涂料本身透气性（3）涂料喷刷后绝对不应抹光，脱落后应立即补喷。（4）采用倾斜浇注法浇注。缩孔及缩松形成原因：（1）金属型工作温度控制未达到顺序凝固要求。（2）涂料选择不当，不同部位涂料层厚度控制不好。（3）铸件在金属型中的位置设计不当。（4）浇冒口设置未能达到充分补缩的作用。（5）浇注温度过低。防止方法：（1）提高金属型工作温度。（2）调整涂料层厚度。（3）局部加热金属型。（4）热节处镶铜块，对局部进行激冷。（5）选择适宜的浇注温度。裂纹形成原因：（1）铸件结构设计不合理。（2）涂料太薄。（3）铸造斜度小或有反斜度。（4）开型过早或过晚