金属工艺学-第篇-热加工工艺基础-铸造-LJH三

金属工艺学主讲教师：李建辉联系电话子信箱：ljh_hit@126.com冶金与材料工程学院LJH@CQUST金属热加工工艺金属液态凝固成形（铸造）金属固态塑性成形（锻压）金属连接成形（焊接）热加工工艺铸件结构工艺性设计原则合金铸造性能（铸件质量）对铸件结构工艺性的要求砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求当采用砂型铸造来生产零件毛坯或直接成形时，除进行形状和尺寸设计以外，还必须进行结构设计。

铸件结构工艺性设计目的，就是在结构设计上不仅能保证铸件的质量，满足使用要求，同时可以满足铸造工艺简单，生产率高等要求。

第三节铸件的结构工艺性缺陷分析：结论：合理的铸件壁厚应介于最小壁厚和临界壁厚之间。概念：最小壁厚：在各种工艺条下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。临界壁厚：铸件壁厚超过临界壁厚时，铸件壁的中心冷却慢，会造成晶粒粗大、缩孔、缩松等缺陷，从而使铸件的力学性能不升反降。各种铸造合金都存在一个临界壁厚，在砂型铸造条件下，各种铸造合金临界壁厚约等于其最小壁厚的3倍。如果所设计铸件的壁厚小于允许的“最小壁厚”，铸件就易产生浇不足、冷隔等缺陷。在铸造厚壁铸件时，容易产生缩孔、缩松、结晶组织粗大等缺陷，使铸件的力学性能下降。一、铸件质量对铸件结构的要求（一）铸件壁厚的设计1.合理设计铸件壁厚合理的铸件壁厚应介于最小壁厚和临界壁厚之间。如果临界壁厚不能达到强度要求，则可通过采用加强筋或合理截面设计来满足。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求2.铸件的壁厚应尽可能均匀铸件壁厚力求均匀，避免局部过厚形成热节结构；同时由于内壁散热条件差，冷却速度比外壁慢，为使内外壁同时凝固，减缓应力以防止变形及裂纹等缺陷，内壁尺寸应比外壁薄一些（一般相差10-30%）。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求2.铸件的壁厚应尽可能均匀不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求铸件壁厚力求均匀，避免局部过厚形成热节结构；同时由于内壁散热条件差，冷却速度比外壁慢，为使内外壁同时凝固，减缓应力以防止变形及裂纹等缺陷，内壁尺寸应比外壁薄一些（一般相差10-30%）。铸件的各壁之间应均匀过渡，两个非加工表面所形成的内角应设计成圆角。不合理合理（二）铸件壁的连接一、铸件质量对铸件结构的要求铸件的各壁之间应均匀过渡，两个非加工表面所形成的内角应设计成圆角。（二）铸件壁的连接不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求应尽量使其能自由收缩，以减小应力，避免裂纹。如图所示的弯曲轮辐和奇数轮辐的设计，可使铸件能较好地自由收缩。（三）

轮辐和筋的设计

—减缓肋、辐收缩的阻碍a不合理，b、c合理一、铸件质量对铸件结构的要求交叉接头因因交叉处热热节较大，，内应力难难以松弛，，较易产生生裂纹。交交错接头和和环状接头头热节较小小，且都可可通过微量量变形缓解解内应力，，抗裂性能能较好。a、c不合理，b、d合理abcd一、铸件质质量对铸件件结构的要要求（三）轮辐和筋的的设计—减缓肋、辐辐收缩的阻阻碍易裂处增设设肋板以防防热裂，厚厚度一般为为连接壁厚厚的1/4-1/3。不合理合理一、铸件质质量对铸件件结构的要要求（三）轮辐和筋的的设计—减缓肋、辐辐收缩的阻阻碍避免铸件产产生翘曲变变形。（四）防止止变形的设设计不合理合理一、铸件质质量对铸件件结构的要要求不合理合理避免铸件产产生翘曲变变形。一、铸件质质量对铸件件结构的要要求（四）防止止变形的设设计（五）尽量量避免过大大的水平面面或采用倾倾斜的表面面不合理合理避免铸件水水平方向出出现较大平平面而产生生夹砂、浇浇不足等缺缺陷。一、铸件质质量对铸件件结构的要要求铸造工艺对对铸件结构构的要求原原则在满足使用用要求的前前提下，尽尽可能使制制模、造型型、造芯、、合箱和清清理等过程程简化。二、铸造工艺对对零件结构构的要求铸件结构工工艺性分析析符合铸造生生产的工艺艺要求技术经济合合理（一）避免铸件起起模方向存存在外部侧侧凹不合理合理铸件整体结结构应能选选出合适的的分型面，，其数量应应少，铸件件外形应便便于取出模模样。二、铸造工艺对对零件结构构的要求（二）尽量量使分型面面为平面不合理合理平直的分型型面可避免免操作费时时的挖砂造造型或假箱箱造型；同同时，铸件件的毛边少少，便于清清理。二、铸造工艺对对零件结构构的要求（三）凸台台和筋条结结构应便于于起模合理设计凸凸台和避免免侧壁具有有防碍拔模模的局部凹凹陷结构。。不合理合理二、铸造工艺对对零件结构构的要求合理设计凸凸台和避免免侧壁具有有防碍拔模模的局部凹凹陷结构。。不合理合理二、铸造工艺对对零件结构构的要求（三）凸台台和筋条结结构应便于于起模设计铸件应应合理确定定其结构斜斜度。不合理合理起模斜度是是造型过程程中为便于于起模而额额外加的斜斜度，如果果是加工面面，铸后必必须通过机机械加工切切除；结构构斜度是设设计铸件结结构时直接接带的，这这样可以不不必再特意意设置拔模模斜度，铸铸完不用切切除。二、铸造工艺对对零件结构构的要求（四）垂直分型面面的非加工工表面应设设计一定的的斜度（称为结构构斜度）（五）尽量量不用和少少用型芯以以简化工艺艺不用或少用用型芯可以以节省制造造芯盒、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过程程中的变形形、合箱中中的偏差，，从而提高高铸件精度度。不合理合理二、铸造工艺对对零件结构构的要求不用或少用用型芯可以以节省制造造芯盒、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过程程中的变形形、合箱中中的偏差，，从而提高高铸件精度度。不合理合理二、铸造工艺对对零件结构构的要求（五）尽量量不用和少少用型芯以以简化工艺艺（六）铸件内腔结结构应有利利于型芯的的固定、排排气和清理理铸件结构应应有利于型型芯的固定定、排气和和清理。不合理合理二、铸造工艺对对零件结构构的要求铸件结构应应有利于型型芯的固定定、排气和和清理。不合理合理二、铸造工艺对对零件结构构的要求（六）铸件内腔结结构应有利利于型芯的的固定、排排气和清理理三、不同铸铸造合金对对铸件结构构的要求（（表11-7）薄而大的平平板，收缩缩易发生翘翘曲变形，，加上几条条筋之后便便可避免，，如下图所所示。铸件壁较厚厚，容易产产生缩孔。。将壁厚减减薄，采用用加强筋，，可防止缩缩孔。习题一、判断题题1.砂型铸造是是铸造生产产中唯一的的铸造方法法。（））2.砂型铸造时时，木模尺尺寸应与铸铸件尺寸完完全相同。。（））3.铸件的重要要受力面、、主要加工工面，浇注注时应朝上上。（））4.圆角是铸件件结构的基基本特征。。（））5.机器造型生生产率高，，铸件精度度较高，因因此应用广广泛。（））二、选择题题1.铸件的重要要加工面，，应尽量放放在铸型的的（））a.侧面b.下面c.上面2.造型方法按按其手段的的不同，可可分为（））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.手工造型和和机器造型型3.机器造型要要求操作技技术不高，，适合于（（）a.二箱造型b.活块造型c.三箱造型4.分型面应选选择在（））a.受力面的上上面b.加工面上c.铸件的最大大截面处5.普通车床床床身浇注时时，导轨面面应（））a.朝左侧b.朝右侧c.朝下d.朝上三、填空题题1.铸造方法可可基本分为为_______铸造和_______铸造两大类类。2.造型方法可可分为________造型和________造型两大类类。3.拔模斜度是是为了便于于_______，或从芯盒盒中取出_______。4、铸造工艺艺中，由于于冷却不均均匀，薄壁壁部位的热热应力状态态是_____，其对应变变形趋势是是_______________。四、改错题题：图示铸件的的结构有何何缺点，应应如何改进进？9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黄黄叶树，，灯下白白头人。。。21:54:0921:54:0921:5412/29/20229:54:09PM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。12月-2221:54:0921:54Dec-2229-Dec-2212、故人江海别别，几度隔山山川。。21:54:1021:54:1021:54Thursday,December29,202213、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。12月-2212月-2221:54:1021:54:10December29,202214、他乡生白白发，旧国国见青山。。。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、行动出成果果，工作出财财富。。2022/12/2921:54:1021:54:1029December202217、做前，，能够环环视四周周；做时时，你只只能或者者最好沿沿着以脚脚为起点点的射线线向前。。。9:54:10下午午9:54下午午21:54:1012月-229、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。21:54:1021:54:1021:5412/29/20229:54:10PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2221:54:1021:54Dec-2229-Dec-2212、世间成事事，不求其其绝对圆满满，留一份份不足，可可得无限完完美。。21:54:1021:54:1021:54Thursday,December29,202213、不知知香积积寺，，数里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2221:54:1021:54:10December29,202214、意志坚强的的人能把世界界放在手中像像泥块一样任任意揉捏。29十二月月20229:54:10下午21:54:1012月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荆门门九派派通。。。。十二月月229:54下下午午12月月-2221:54December29,202216、少年十十五二十十时，步步行夺得得胡马骑骑。。2022/12/2921:54:1021:54:1029December202217、空空山山新新雨雨后后，，天天气气晚晚来来秋秋。。。。9:54:10下下午午9:54下下午午21:54:1012月月-229、杨柳散和和风，青山山澹吾虑。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、阅读一切好好书如同和过过去最杰出的的人谈话。21:54:1021:54:1021:5412/29/20229:54:10PM11、越是是没有有本领领的就就越加加自命命不凡凡。12月月-2221:54:1021:54Dec-2229-Dec-2212、越越是是无无能能的的人人，，越越喜喜欢欢挑挑剔剔别别人人的的错错儿儿。。21:54:1021:54:1021:54Thursday,December29,202213、知人人者智智