重力铸造基础理论

重力铸造基础理论第1页/共45页什么是重力铸造？

用铁、钢或其它金属型材料作铸型，在重力作用下，将熔融的金属注入铸型而获得铸件的工艺方法称之为重力铸造。第2页/共45页重力铸造常见的缺陷

1、浇不满

2、气孔

3、沙眼、掉砂

4、渣孔

5、缩料

6、裂纹

7、歪模、胀模

8、变形

9、碰伤、切伤

10、冷隔、接痕

11、砂芯不良

12、排气不良

13、其他第3页/共45页一、浇不满（鹏威铸造M01003-01立栓龙头）2007-7-5（鹏威铸造M0402-01立栓龙头）2007-7-5

（鹏威铸造M5203-01立栓龙头）2007-7-5

（鹏威铸造M5207-01立栓龙头）2007-7-5第4页/共45页原因分析：

1、浇铸温度过低

2、操作技能不熟练

3、铜材晶体组织结构粗大，流动性差

4、铜材成份控制不达标，某些元素偏高或偏低

5、模具温度偏低、铸件壁厚太薄，铜液过早凝固

第5页/共45页解决方法：1、提高浇铸温度（控制在1000℃—1030℃之间）；2、增加进浇口横截面；3、平稳流注，严禁中途中断4、改善铜材晶体结构组织（高温熔炼，作精炼细化处理）5、适当调整铜材成份结构（注意控制Cu

58.5％-61.0％、Zn

37％-39％、Al0.6％-0.7％等含量）6、提高或控制模具温度（350-450℃之间）第6页/共45页二、气孔第7页/共45页在金属流注时1.占据型腔的空间，型腔的气体要排出

2.卷入的气体要排出3.高温作用下，燃烧的气体（树脂、固化剂、添加剂以及水分）要排出1、设置专门的排气塞、道、孔来进行排气2、利用砂芯进行排气3、高温搅拌金属液，静止一段时间让气体析出4、控制砂芯沾结成份的配比，减少燃烧时发气量4.金属自身含有的气体要析出气孔是怎么产生的呢？5、砂芯通过烘干处理，避免过多的水分侵入第8页/共45页三、砂眼、掉砂(铸造过程中大面积或孤立掉至重力模型腔的型砂或杂物)

哪些因素会影响砂眼、掉砂？1、砂芯强度不够，投芯合模过程中受震动自表面开始剥落的型砂2、砂芯强度不够，投芯合模后在金属液（铜水）高温冲击作用下自表面开始剥落的型砂3、投芯过程中未彻底清除型砂残留在型腔内4、砂芯与重力模间隙配合不当，在合模过程中因碰撞、摩擦而引起的掉砂（砂芯定位尺寸大于重力模定位尺寸）5、在高温作用挥发下，因浸涂液不纯含有杂质（砂粒、氧化渣在模具型腔而聚结的附着物第9页/共45页这些问题要怎样去解决呢?选择适中粒度的型砂,适当加大树枝及固化剂用量,提高砂芯强度

提高砂芯强度,合理设计浇到进浇口截面及位置,调整模具倾斜角度,避免金属液直接冲击砂芯彻底清除重力模型腔的残余型砂及其它残留物合理设计砂芯与重力模定位配合间隙,避免合模过程中对砂芯的碰撞与摩擦调整模具浸涂时间,控制模具浸液温度,清除浸涂液杂质,避免高温作用下残留物聚结于重力模型腔第10页/共45页砂眼、掉砂所产生的产品缺陷它影响到铸造自身不良、抛光不良及加工缺料、漏水第11页/共45页4、渣孔

（被金属液卷入的液渣或在浇铸过程中急剧氧化在重力模型腔内的液渣所造成的凹坑，一般聚结与铸件表面）1、在浇铸过程中，金属液的浮渣随从液体一起卷入重力模型腔2、在浇铸过程中，金属液在高温作用下与空气产生化学反应的氧化物被金属液体封裹

第12页/共45页由模具设计与铸造工艺而引起的缺陷

合理设计流道及进浇口截面，使之有较佳的挡渣功能及金属液流注平稳避免直接冲击砂芯或重力模型腔合理设计浇口及其它排气系统，有利于气体排出合理调整砂芯成分配比，尽量减小砂芯燃烧时发气量，控制各种混杂气体在高温作用下发生氧化反应合理调整模具倾斜角度，尽量控制金属液流注时对砂芯或重力模直接冲击解决方法：

第13页/共45页上述原因造成的铸件不良现场实例：第14页/共45页5207-02出水管第15页/共45页9506-A单孔：第16页/共45页

五、缩料铸造过程中因收缩而引起的内外表面所形成的孔洞、凹坑、裂纹等缺陷一般情况下，物体由高温降制室温，由液体凝固成固体后体积会变小外、观形状发生变化容易形成孔洞、凹坑等现象在铸造过程中因铸件的壁厚不均或散热方式、凝固条件不同而导致铸件的凝固顺序不会同步进行，后凝固的迫使给先凝固的部分提供补缩，当浇铸终断后，最后凝固的部分无补充来源由自身引起的收缩在特殊情况下，凝固条件受到其它外界因素或客观条件的干涉而改变了凝固顺序所形成的收缩（如气体、模具的局部温差等等第17页/共45页缩料而引起的铸件缺陷图为M9008-B、M5207-02及M0101-01浇道的缩料第18页/共45页处理缩料的基本方法：1、物体因物理反应所产生的自然收缩现象不可避免，只有通过放大预留尺寸从设计的角度上去解决2、通过模具设计或铸造工艺去改变铸件的凝固顺序（在缩料位置加冷铁、抽芯等加速其凝固或将壁厚较厚的位置向下尽可能先凝固）3、设置专门的补缩系统对缩料部位进行补缩（利用浇道、补料桩、冒口进行补缩）4、在铸造过程中，从工艺改善上去延缓、均匀铸件的收缩（譬如砂芯涂料等）5、放大收缩位置的加工余量第19页/共45页

第20页/共45页在铸造过程中，金属液由高温冷却至低温（常温或室温）、由液体凝固后变成固体，体积与外形会收缩，内部组织也发生了变化，收缩时受到阻力或其它外界作用力，这种情况下就会产生裂纹。六、裂纹第21页/共45页产生裂纹的几种原因1、铸件收缩时，受到金属模具及自身结构上的阻碍或限制（如凸台与凸台之间，抽芯与抽芯之间或它们与模具之间以及自身结构的局限性），因为金属无退让性，会形成缩裂、拉裂等等2、在铸造过程中，铸件凝固时体积变小则意味着往里面收缩，会产生向内腔（砂芯）的作用力，而砂芯在高温作用下，体积会膨胀，同时向铸件产生向外的作用力，在两种力的作用下，如果金属液处在浆状体的那一瞬间就会产生裂纹（即金属液对砂芯的作用力小于砂芯对金属液的作用力）3、金属液自身晶体结构分布不均匀、合金组成成分不符合工艺需求，导致凝固时组织不致密受力不均匀而产生裂纹（结构颗粒不均，大小不一、分布无规律）第22页/共45页不同材质的结晶：B级铜材2007年07月05日抽样C级铜材2007年07月05日抽样（2007-7-514：27试样杯，B级铜锭表面光滑细腻、亮丽，均匀分布）（2007-7-508：45试样杯，C级铜锭表面粗糙、暗淡无光、分布不均）C级铜材向B级铜锭过渡对比第23页/共45页处理方法：合理设计产品结构，适当调整拔模斜度，增加凸台、抽芯及产品结构过渡处R角，消除应力集中,利于铸件自由收缩合理设计铸件的壁厚，改善铸件的凝固条件，提高铸件的力学性能及机械性能改善砂芯制作的工艺（参数），降低砂芯的膨胀系数改善金属材料晶体组织结构,对金属液进行细化处理（高温重熔或精炼细化）设置专门的补缩系统，对缩料位置进行补缩

放大收缩余量，迫使缩料位置移位，然后对其进行加工去除第24页/共45页1、由模具设计造成的歪模（概率很小）2、模具往复使用过程中因摩擦导致定位（销、孔）间隙加而造成的歪模3、装配不当而引起的歪模4、重力模上下模之间有较硬的夹杂物而引起的胀模5、模具夹紧力不够而引起的胀模6、高温作用下气体的急剧膨胀发生的胀模7、模具变形分型面不平而产生的尽似胀模

7、歪模、胀模第25页/共45页模具变形而引起的胀模第26页/共45页解决方法：

1、模具设计、加工、制作及装配做控制

2、生产时及时检查及时修复

3、提高装配精度

4、作业时及时检查、清除模具中间的夹杂物

5、改善夹紧工具的质量，提高夹紧力度

6、合理设置模具的排气系统，有利于气体的排出

7、对变形模具进行修复

您不可以样样顺利﹐但您可以事事尽心﹔

第27页/共45页1、由模具变形而引起铸件的变形

2、由收缩而引起的变形

3、产品脱模、顶出或夹取引起的变形

4、其它制造过程中导致的变形八、变形第28页/共45页1、在铸造过程中，模具局部或整体在长期高温作用下内部组织发生变化而导致模具变形，因此要对模具进行周期性的修复

2、从模具设计或铸造工艺去改善控制

3、合理调整开模及顶出时间，产品夹取时避免扭曲、碰伤及其它变形

4、生产过程过程控制（机械运动、切伤、碰伤等等）解决方法：第29页/共45页1、铸件取出在高温状态下因夹取不当、跌落、碰撞自表面形成的凹坑

2、因切割、锯割而形成的片、面性的缺料称之为切伤

3、由其它机械运动所产生的外界作用力而引起的变形

九、碰伤、切伤第30页/共45页铸件的切伤与碰伤第31页/共45页369十、冷隔、接痕冷隔、接痕的产生

1、在充型过程中，由于金属液所流注的路程、时间不同，在流注时会散失热量，如果汇溶时温差大，或温度过低，彼此之间互不相融或融接不致密就会产生线条状的接痕与冷隔

2、在流注过程中，因金属液或模具温度过低，流注时金属液热量散失太快，就会在汇溶时产生冷隔、接痕或浇不满等现象

3、在流注时，金属液流注分散不集中，一部分金属液提前凝固被后凝固的金属液所包容，致使铸件形成两部分以上的组合体，提前凝固的那一部分与铸件整体就形成小片状或颗粒性的冷隔

4、因流注时在局部高温部分的周围产生的氧化物隔断了金属液之间的融接而形成片状的冷隔第32页/共45页铸件的冷隔与接痕现场产品的缺陷第33页/共45页解决方法：1、加大进浇口横截面，增加浇铸流量，提高浇铸温度或模具温度、缩短铸件充型时间

2、合理设计铸件壁厚与充型顺序，分阶段充型

3、平稳流注，控制金属液流注集中

4、选择耐高温涂料、增加涂层厚度，控制热结时发生氧化，避免或扩散局部热量过于长时间集中，对金属模进行清涂或特殊处理（热处理）第34页/共45页由砂芯不良而引起的铸件不良十一、砂芯不良1、有砂芯自身的胀模、空洞、缺砂（缺料）、断裂、形变（弯曲）、等等不良而引起的铸件不良（穿孔、流道堵塞、肿瘤等）

2、砂芯的清理不良而导致的铸件不良

3、由砂芯定位间隙不良而引起的铸件不良（如偏芯、上浮、壁厚不均等等）

保证砂芯生产品质，对砂芯的生产过程进行全检，控制不良砂芯流入下道（浇铸）工序

浇铸过程避免砂芯受强烈震动，防止砂芯断裂，偏移

合理设计模具定位间隙第35页/共45页砂芯不良引起铸件的缺陷第36页/共45页

因模具的浇铸系统或排气系统设计不合理导致充型压力不够或气体无法及时排出而导致铸件自表面出现的凹坑、缺料等称为排气不良十二、排气不良

十二、排气不良

因模具的浇铸系统或排气系统设计不合理导致充型压力不够或气体无法及时排出而导致铸件自表面出现的凹坑、缺料等称为排气不良

1、模具没有设置专门的排气系统

2、因浇铸不当导致气体无法在瞬间排出

3、砂芯的透气性差排气不及时

4、砂芯发气量高燃烧是挥发大量的气体增加了排气工作量，阻碍了气体的排出第37页/共45页排气不良造成产品的缺陷第38页/共45页1、设置专门的排气道、排气槽、排气塞液流道或利用分型面、浇道等排气

2、适当调整模具倾斜角度，平稳流注（避免气体卷入）以利于气体的排出

3、选择型砂的粒度、调整配制参数增强砂芯的透气性，利用砂芯进行排气

4、减小或控制型砂的粘结剂用量（树脂、固化剂等