铸件模数计算

关于铸件模数计算第1页，课件共43页，创作于2023年2月一、模数的概念

1.模数的定义铸件的凝固时间，取决于其体积与表面积的比，这一比值称为“凝固模数”，简称“模数”。用公式表示：M=V/AM：模数，cmV：铸件体积，cm3A：铸件散热面积，cm2第2页，课件共43页，创作于2023年2月2.模数的意义各种形状、重量、用途不同的铸件，不论铸件的形状如何，只要模数相等，其凝固时间就相等或相近。模数小的铸件凝固时间短，模数大的铸件凝固时间长。铸件中缩孔缩松的位置在铸件最后凝固的部位，铸件各个部位的凝固时间取决于该处的模数。第3页，课件共43页，创作于2023年2月二、模数的计算1.简单立体的模数计算平板：长杆：铸件结构有的简单，有的复杂。复杂铸件总是有简单的几何体与其交节点构成。所以，只要掌握简单几何体和其交节点的模数计算方法，对任何复杂铸件均可应用模数法计算出冒口尺寸。V=1cm2Xδ，A=2cm2V=aXbX1cm3，A=2(aX1+bX1)cm2第4页，课件共43页，创作于2023年2月立方体及其内切圆柱体，或内切球体：第5页，课件共43页，创作于2023年2月长方体：圆柱体：当h≥2.5b时，就成为圆杆：第6页，课件共43页，创作于2023年2月环形体和空心圆柱体：当b<5a时，将其视为展开的长杆体：当b≥5a时，将其视为展开的板：第7页，课件共43页，创作于2023年2月2.接头部分的模数计算杆（环形体）——板（大法兰）连接：设Dm=na，则V=Dmabπ=a2bnπA=2a2nπ+aπ(n+1)(b-c)+aπ(n-1)b=aπ(2an-2bn-cn-c)第8页，课件共43页，创作于2023年2月杆——板连接的L形接头：杆——板连接的L形接头：当Dm∞

，环形体变为杆，则第9页，课件共43页，创作于2023年2月板上凸起：特殊情况：n=1,杆——板连接：特殊情况：第10页，课件共43页，创作于2023年2月T形、十字形及L形板接头：T形板接头十字形板接头L形板接头当a=b时，则有M≈r第11页，课件共43页，创作于2023年2月T形、十字形及L形板接头——模数求解方法用“一倍厚度法”求热节模数。如图所示，温度测定试验表明，离热节处一倍壁厚以外的温度，基本与壁体的温度相同。板件相交，可按照长杆计算模数：断面积散热面周长当a=b时，则有M≈rT形板接头第12页，课件共43页，创作于2023年2月十字形板接头断面积散热面周长当a=b时，则有M≈r第13页，课件共43页，创作于2023年2月L形板接头第14页，课件共43页，创作于2023年2月十字形、T形及L形杆的复合体：十字形杆接头T字形杆接头L字形杆接头这三种杆接头的模数均为：M=（1～1.125）M主式中：M主为模数最大的一根杆的模数，当两杆模数相等，且宽度等于厚度2倍的杆状复合体的模数最大，它等于杆状体模数的1.125倍。a≤5b，a1≤5b1第15页，课件共43页，创作于2023年2月十字形、T形及L形杆的复合体——模数计算方法：十字形杆复合体可按照长杆计算模数：断面积散热面周长第16页，课件共43页，创作于2023年2月当a=a1，b=b1，a=2b时，一根杆的模数为：第17页，课件共43页，创作于2023年2月T形杆复合体断面积散热面周长L形杆复合体第18页，课件共43页，创作于2023年2月T形、十字形及L形杆接头：T形杆接头当b=b1=a时，则M=1.066M杆当b=b1，a=2b时，则M=1.091M杆当b=b1，a=3b时，则M=1.103M杆当b=b1，a=4b时，则M=1.111M杆当0.5b1≤b≤1.236b1，则M=（1～1.111）M主第19页，课件共43页，创作于2023年2月十字形杆接头当b=b1=a时，则M=1.111M杆当b=b1，a=2b时，则M=1.154M杆当b=b1，a=3b时，则M=1.176M杆当b=b1，a=4b时，则M=1.191M杆当0.5b1≤b≤2b1，则M=（1～1.191）M主第20页，课件共43页，创作于2023年2月L形杆接头第21页，课件共43页，创作于2023年2月T形、十字形及L形杆接头——模数计算方法用一倍厚度法，求体积和散热面积杆接头体积杆接头散热面积T形杆接头第22页，课件共43页，创作于2023年2月十字形杆接头杆接头体积杆接头散热面积第23页，课件共43页，创作于2023年2月

三、各种热节点的模数计算方法：

1）测定热节点中心和平板中心的凝固时间设铸件平板厚度为T，凝固时间为τ，热节点中心处凝固时间为τj，则热节点模数可依Chvorinov公式算出：在拟订工艺之前，要进行浇注试验测定其凝固时间，故应用较少。第24页，课件共43页，创作于2023年2月

2）热节园当量板（或杆）法①板件相交a.用1:1比例绘出相交节点的图形。b.板壁相交处圆角半径取壁厚的1/3已足够，即r=a/3或r=b/3c.考虑砂尖角对凝固时间的影响时，作图时让热节圆的圆周线通过r的中心，量出热节圆半径R把热节部位看作热节园直径为厚度的板或杆。热节点模数：第25页，课件共43页，创作于2023年2月②杆件相交a.用1:1比例绘出相交节点的图形。b.板壁相交处圆角半径取壁厚的1/3已足够，即r=a/3或r=b/3c.考虑砂尖角对凝固时间的影响时，作图时让热节圆的圆周线通过r的中心，量出热节圆半径Drd.将热节处看作厚度为Dr的杆件热节点模数：第26页，课件共43页，创作于2023年2月③管与法兰相交a.用1:1比例绘出相交节点的图形。b.板壁相交处圆角半径取壁厚的1/3已足够，即r=a/3或r=b/3c.考虑砂尖角对凝固时间的影响时，作图时让热节圆的圆周线通过r的中心，量出热节圆半径Drd.将法兰看作厚度为Dr的角形杆，用扣除非散热面法计算热节模数：第27页，课件共43页，创作于2023年2月3）用“一倍厚度法”求热节模数第28页，课件共43页，创作于2023年2月

对齿轮轮缘和辐板间形成的T形热节所进行的分析计算表明：一般情况下，一倍厚度法所得模数值稍大，热节圆当量杆法所得模数次之，用扣除散热面积法所得模数略小，总的来说，用上述不同方法计算出的模数值相近，皆能满足工艺设计的精度要求。第29页，课件共43页，创作于2023年2月四、圆筒类铸件有效壁厚的修正砂芯直径d，cm5δ4δ3δ2δ1．5δδδ/2系数，k1．281．331．41．51．571．671．8当砂芯直径d小于铸件外径D的27%时，一般将筒形体看作实心圆柱体来计算模数第30页，课件共43页，创作于2023年2月五、举例：求缸体模数缸底：直径Ф400mm，侧面为非冷面，可视为140mm厚的板件，M=14/2=7cm帽状部分：看作板件，厚100mm，M=5cm缸体主壁：看作厚120mm的板，M=6cm上部平板部分：看作厚80mm板件，M=4cmФ220mm孔的四周部分:看作厚80mm的板件，M=4cm热节：缸体主壁与斜壁相交处，热节圆Ф180mm，看作180mm厚的当量板，M=18/2=9cm第31页，课件共43页，创作于2023年2月第32页，课件共43页，创作于2023年2月第33页，课件共43页，创作于2023年2月例二：阀体铸钢件Φ269mm法兰视作杆-板连接的L型接头，考虑砂尖的影响，杆的截面尺寸取为：7.4X（5X1.2)，非冷却面C=2.6cm，则：Φ244mm法兰视作杆-板连接的L型接头，考虑砂尖的影响，杆的截面尺寸取为：8.2X（5.2X1.2)，非冷却面C=2cm，则：14mm壳壁视作板，M=1.4/2=0.7Φ28视作板连接，考虑砂尖影响M=（2.8X1.25）/2=1.75Φ27视作板连接，考虑砂尖的影响，M=(2.7X1.25)/2=1.7壳壁与外肋连接处，画出圆Φ20mm，M=2/2=1阀座部分视作杆-板连接，第34页，课件共43页，创作于2023年2月例三：锅炉阀体φ324mm法兰，视作杆-板连接：3阀座视作杆-板连接，考虑砂芯的影响，86/50=1.72，所以，查表取k=1.55，取杆的截面尺寸5X(5X1.55)=5X7.8，看成方杆，非散热面c=2X2，则:4视作杆-板连接，考虑砂尖热影响2.4X1.25=3cm，杆截面长(20-12.2)/2+2=5.9非散热面c=2X2cmφ364mm法兰杆板连接，考虑砂尖，杆的截面尺寸为：10.7X（6.2X1.2），非散热面C=3.2cm，则：5视作板接头，考虑砂尖影响，热节圆直径3X1.2=3.6cm，M=3.6/2=1.8Φ50视作板上凸起，第35页，课件共43页，创作于2023年2月六、模数的应用1.非补缩通道平板的边缘在X＜2.5a范围内，模数很小，只有x≥2.5a时，模数才等于平板的模数。因此，在平板的边缘X＜2.5a范围内，不能作为补缩通道。方杆和圆杆的端头圆杆方杆第36页，课件共43页，创作于2023年2月在x＜1.25a范围内，端头具有很小的模数，当X＞1.9a时端面激冷效应消失，在x＜1.9a范围不能作为补缩通道矩形杆端头横截面2:1的端头横截面3:1的端头第37页，课件共43页，创作于2023年2月2.补缩通道均匀截面的板或杆在边缘激冷效应消失的部分可以作为补缩通道边长为E的立方体和H=D的圆柱体轴线部位可作为补缩通道构成接头的板或杆，比较其模数，最大的板、杆或接头，可以作为补缩通道板上凸起，凸起处的模数当d>2c时，M>c/2，此时，凸起比板凝固时间长，可作为补缩通道当d<2c时，M<c/2,此时，凸起凝固时间比板短，板可作为补缩通道第38页，课件共43页，创作于2023年2月将③视作有梯形截面的杆，将②视作板，则：3.应用举例例一补缩通道计算凸①视作杆，则：第39页，课件共43页，创作于2023年2月例二补缩工艺计算将①视作板接头，作圆r=45mm，则M=4.5cm将②视作板接头，作圆r=40mm，则M=2cmm将③④⑥视为50mm板，M=2.5cm将⑤视作杆，计算得M=2.7将⑦视作杆，计算得M=2.8将⑧视作杆，计算得M=1.97将⑩视作38mm厚的板，则M=1.9cm将⑨视作36mm的板，则M=1.8cm第40页，课件共43页，创作于2023年2月措施比较模数可知，补缩通道在①②⑤⑦等部位，但都被凝固较早的部分隔开，这些部位易产生缩松或缩孔。分析1.在上部位①设置顶冒口，下部位①设置冷铁，使其模数缩小到M=0.9X4=3.62.在部位⑦设置侧冒口4.在部位⑤设置冷铁，使其模数缩小到M=0.9X2.5=2.253.