精密铸造铸件工艺及浇冒口系统设计

铸件工艺设计第一节概述为了生产优质而价廉的包模铸件，做好工艺设计是十分重要的。在做工艺设计之前，首先要考虑选用包模铸造工艺生产时，在质量、工艺和经济方面的几个问题。1.铸件质量的可靠性对于铸件质量上的要求，一般是包括两个方面，一是保证技术要求的尺寸精度、几何精度和表面光洁度，二是保证机械性能和其它工作性能等内在质量方面的要求。包模铸造具有少切削、无切削的突出优点。近年来，由于冶金技术、制模、制壳材料和工艺以及检测技术等方面的发展，包模铸件的外部和内在质量不断提高，所以它的应用范围愈来愈广。不少锻件、焊接件、冲压件和切削加工件，都可以用熔模铸造方法生产。这对于节约机械加工工时和费用，节约金属材料，提高劳动生产率和降低成本都具有很大意义。但是，熔模铸造生产的铸件，由于冶金质量、热型浇注引起的晶粒粗大、表面脱碳以及内部缩松等方面的原因，铸件的机械性能(尤其是塑性)，还存在一些缺陷。对于某些受力大和气密性要求高的铸件，采用包模铸造时，应充分考虑零件在产品上的作用和性能要求，以确保其使用可靠。有些结构件改用包模铸造生产时，必须考虑原用合金的铸造性能是否能满足零件的质量要求，否则就需要更改材质。2.生产工艺上的可能性和简易性熔模铸造虽然可以铸造形状十分复杂的、加工量甚少甚至不加工的零件，但零件的材质、结构形状、尺寸大小和重量等，必须符合熔模铸造本身的工艺要求。如铸件最小壁厚、最大重量、最大平面面积、最小孔槽以及精度和光洁度要求等，都要考虑到工艺上的可能性和简易性。3.经济上的合理性采用包模铸造在经济上是否合理，要从多方面考虑。按每公斤的价格来说，包模铸件与同类型锻件相近甚至还高些，但是由于大幅度减少了加工量，因而零件最终成本还是低的。但也有些零件，可以利用机械化程度较高的方法生产，例如用自动机床高速加工、精密锻造、冷挤压、压力铸造等等，这时，用包模铸造法生产在经济上的优越性就不一定显著，甚至成本还可能高一些，所以在这种情况下，就不一定选用这种方法了。总之，选择包模铸造法生产时，耍从其工艺特点出发，以零件质量为中心，并兼顾生产技术和经济上的要求。在确定用包模铸造方法生产之后，工艺设计的任务就是要确定合理的工艺方案，采取必要的工艺措施以满足零件质量的要求。工艺设计是理论和实践相结合的产物，是技术理论和生产经验的总结性技术资料。还要力求使设计符合实践性、科学性。做好工艺设计要搞好两个方面的调查研究。首先必须对生产任务、产品零件图、材质和技术要求等方面进行深入分析：其次，要对生产条件如原材料、设备、工艺装备加工和制造能力、工人的操作技术水平等方面进行深入的了解。只有做好这两个方面的调查研究，才能使设计符合生产实际情况。工艺设计的好坏也要从质量、工艺和经济这三方面去衡量。一项良好的工艺设计应当能在正常的生产条件下，稳定铸件质量，简化生产工艺，效率高而成本低。熔模铸造工艺设计通常包括下列几项内容,(1).分析铸件结构工艺性,(2)确定工艺方案和工艺参数,(3)设计浇冒口系统,(4)绘制工艺图或铸件图。第二节铸件结构工艺性分析铸件结构工艺性对于零件质量，生产工艺的可能性和简易性以及生产成本等影响很大。结构工艺性不好的铸件，往往孕育着产生缺陷和废品的可能性，也会增加制造成本。所以，做工艺设计时，首先要审查零件图，审查的目的有二：一是审查零件结构设计是否符合包模铸造的生产特点，对于那些设计不合理的部分进行修改。第二个目的是根据已定的零件结构和技术要求，采取相应措施以保证质量。根据熔模铸造生产特点，零件结构工艺性要考虑以下要求。1)经济性在精密铸造的生产中，其蜡型是。在包模铸造上，金属模的目的是在在射蜡机中，利用压力将液态、糊态或半固态的蜡‧挤射入金属模内，生产蜡型或塑料型，这些型是用来生产陶瓷模的，不论是实体模或型壳模。所有的模型都是可逝性的。在制模的关键性问题上，是如何将蜡型或塑料型从模具中取出，以及如何将芯子从模型中取出等。至于其它的制模问题，用于砂模铸造的原理同样适用于包模铸造图2铸件内角的重设计(2)在图1中，一个包模铸件因为内图1铸件内角的重设计(1)部有一圆角，而且需要用两个抽芯，A及B两个芯子进出的方向如图1(a)所示，要想将有倒钩的芯子抽出而又不伤损工件是根本不可能。于是，重新设计工件，如图1(b)，将内圆角取消，以避开这种芯子有倒钩无法抽出的困绕。倘若要生产原设计有内圆角的工件，惟有舍弃金属抽芯，而用成本较高的水溶性芯子，随同蜡型一起自模中取出，再用酸蚀及水溶法将芯子自蜡型中除去，如此可保持工件的内圆角而又不会损伤蜡型。图2系一个有弧形通道的工件，同样如图2(a)的设计也无法用金属抽芯来制模，若改为图2(b)的设计，将内圆角改为尖角，则可以用两支抽芯做出弧形通道的内孔。图3刀具余隙的再设计为了后继的加工，往往在工件设计时，一般为避免撞机的困绕，预先留有一个让出刀具到位时的间隙，如图3(a)所示，但无法抽出金属芯子，若改为图3(b)的设计，就可以用金属抽芯直接做出刀具余隙。另外如图4（a）之原始设计虽然内孔通道很圆滑，但必须要用较昂贵的水溶性芯子或陶瓷芯子，而且，在铸造后，清除孔道中陶瓷材料非常困难，若改为（b）的设计，可直接由六个金属抽芯来射制蜡型，另在一图4内孔通道的再设计个多出的孔洞则可在铸件完成后再设法塞上或焊死。可大幅度提高生产效率及降低成本。2).现实性精密铸造与其它的制造方法一样，有其一定的极限，因此，在铸件精度的考虑上，应面对现实，设计可以达得到的标准，否则，良品率太低，就丧失了用精密铸造降低生产成本，提高生产效率的目的了。当铸件芯子部位因受炽热的金属围绕，内外部份的散热状况不一致，内部陶瓷受高温而膨胀，但外部因有金属包覆又无法自由伸展，陶瓷材料因而有强烈的弯曲变形的应力，此时，外部热的不均匀分布，芯部自然向高温部分扭曲变形，便使铸件的壁厚产生了不均匀的结果。其变化差异如下画内孔毯的长池度洗木in大.纪壁厚土的公姑差坡冤in禾.废＜耗2故2极～响4污＞逗4值±0氏.0惠05咳±0登.0疫10盘±0放.0狡12有孔空心包模铸造件根据可能的精度其设计通则：紧漂惹3)鼻铸造改性烘a)个迫壁薄功的包列模铸块件葵包模灶铸造充工艺代几乎发制造艺任何顷金属略的复叙杂铸耽件，租也可查以在锈小零胞件的崭设计易及生武产上诞，有带助于税达到毫轻薄世短小西的目秋的，滨获得铺最大群的强遥度重朝量比妄值。呜在设婶计最热小壁遣厚时能，金布属熔歇液的讯流动致性是隆一个盗非常胶重要托的考疯虑因就素，熟因为倍它直济接影舱响到集金属毅液对耻模穴闪充填莲的能建力。栋几乎昂同等户重要奸的另崖一要椅素，史是熔丧液在颂充填处模穴垮时，屈金属姓液的反浇注析补充色距离弃，以籍及铸院件表狗面积先之大送小，拜金属屋的凝市固状奖况，职固、醒液相扛线的鹅差异软度，奸都归于纳于努铸造您性中泻，尤丹其对兔薄壁顾铸件纸特别芝重要棉。式金属秘最小母壁厚链捏in拦.桥碳钢葬0.铃06营0锡30讽0醋系不惯锈钢粥0.咳05筒0水40开0枕系不路锈钢鱼0.久06过5想铝合袜金须0.肿05歼0匙镁合掏金贩0.赛05君0蕉铝青生铜阳(1摇0%亏Al屋)舱0.确06筑0难铍铜烈0.李04溉0工钴水-幅铬合杀金迫0.危05钱0荡表龙2蝇1宇in阶.侨长管我件对划各种妄金属责之最辫小壁控厚棵可铸昆出的该最小帮壁厚誓与合锻金种第类、娱浇注锻工艺烘方法哀、以寇及铸仰件的刑轮廓低尺寸壳等因咽素有碗关。悉表且2怀肢列举孙的是佛1兄in奸.发长管蛇件对斑各种宣金属丰包模吧铸件扬之最悼小壁农厚。膝其实讯这些浪数值导并不辞是真盼正的秩最小嗽壁厚朗，诚初如前漫述，敏金属刷液的鹅浇注荡过热讲温度库、浇变注速鞭率、遣壳模镜预热拖温度炮、铸仔件的必形状智及薄宅壁部没分的隔表面驴积等筐都会萌影响罩最小突壁厚左的尺能寸，剧这个同表中式之建本议值会为工岩业生亭产上晴的经冲验值劲。在蜘这个煌标准文下生股产，茄良品示率最筝好，脏亦即康浇不午足及棚微缩披孔的卖现象才最少穿。拘在叔Fi胁g.产7贱满的上阅图表剩显示件一个派在最尊小厚缺度与桂最大扰长度价的相蚊互关富系，谦而下烘图表汽则显字示在鞭铸件代有通笑孔或使盲孔康时，例孔径根与孔石深的常关系简。因多为铸拨造过优程尚饲有许势多参洋数会皆影响牙其最塌大值迹与最纯小值市，但职此数烟值仍估有其尘参考碑价值朽。袭虽然夫熔融挺金属且液是亚浇注省入已溉预热极的型送壳，孩但是搜它仍疾然可蔬能如葵同其炮它的盐铸造适工艺宝一样诱，在瓣金属闹充满研薄壁宪部分仍之前持，先跳行凝集固。炼当有梢高的政面积蓝与厚锈度比械值时伍，会叉促使紧金属挥液快记速冷问却及榜凝固感，不字论如尘何，汤金属药液在院充满即模穴菠的过怖程中菌，所丹需行精进的喇距离盘必须争要特偿别注候意，腹虽然兴在同驳样的朋面积堂与厚刷度比谁值，盖且厚芽度相论同时员，若冒要完嫩全注住满突1/些2i奔n悠.换宽、决2i仰n瘦.爹长的污模穴纪，自杠然比式注满记2i紧n日.简宽、泪1/种2i宣n崖.涉长的活模穴伶要难株得多搭。插浇注醉温度醒在某智一特歪定厚震度铸班件及歪金属呼上，立往往颜选择拾可能强状况嫌下以固较低养的温前度，群以期瓶避免哲诸如键气孔构，夹垒渣、摩模壁受反应绳及其疤它因晓温度咐过高情而产妻生的菜铸疵威。不蔑过在努浇注内薄件订时，形为求励延长甘金属路液在值注满趁模穴刮的过输程中殖开始堵凝固羞的时泽间，边往往居还是照以提辞高模耀温及缺金属业液温赢来达尤到目也的。神通常喜,填较低的的模荡温因仁为可守以加盏速金圆属液翻的凝损固，尾可以顽减少少模壁煌反应服，而旷有较鸽好的也表面古光洁刻度，桑在薄洪壁铸描件生范产时刷，则张为了廊能使驾金属剩液充慎分浇泄满型遭壳，地祇有筐牺牲谋表面陷质量炼，而农提高洽模温营。志在生菜产高钥尔夫盯球之甚不锈仍钢金来属木梳杆头持（要me君ta堪l-烛wo鸣od森）时渣因表仆面积纸很大哲且厚佣度绝羽大部炊分仅扶有暑0.惩03槐0匙in婚.芳，许粘多厂斑家在交没有缴改变史浇道挡系统并的设督计情吐况下嚼，为界了避堤免浇辫不足服，而雷一味胆的提裁高钢港水温饱度（帖超出隙熔点伸约禁30擦0盖℃辨）及袜型壳照的预典热温肢度（拼约姿14乞00掏℃就），抬结果锁，浇恒不足哗的情窑况有虫明显描的改迟善，负但微结缩孔亏一堆闭及因世型壳另超温朱软化巡变形纲而铸声件厚趋度大聚于蜡匪件厚乎度的藏情况施层出泰不穷异，笔其者在陡改正垫浇道创系统午，增喜大浇创注速查率，瞒缩短宴浇注磨补充师距离值后，再钢水续温度就降低影了慰10你0扁℃禁，型约壳预璃热温焰度保倚持在怠11葡50摇℃弟（低间于硅鸦氧胶亮的软徒化点佳），系同样赴可铸朴满，权而又炮不会伴有微脖缩孔馒及变宋形增刊加厚毛度的僚缺陷棋。铺b)谜壁的煎连接故当两喉壁相格接便筑会产堵生图恳中所交示的走热截帝圆的批变化揭，剑d妙大于衣a庭，努b耽，怕c家，换疫言之浊，就迟是陈d锡处热抢储量绍最大号，凝郑固最午慢，汁因此培，在粱d盆处自逼然在鞠没有悟冒口铲补充飘的情潮况下著，非恩常容倒易产疯生缩犯孔。剖在实乐际生朴产时陆，我询们常强常为潮了减裤弱两长壁相苍接处摇的热挠点效涛应，疤任意厦加大躬该处隔内圆泉角初(F浅il窑le沸t)坊的释r恶，热盼点问有题是亏解决骂了，铸但相划对的河增大侄热截娇图的历直径史，使另缩孔抢移向掌铸件赚的内浓部，砖严重至时甚快至于带会产成生表绸面凹毕陷的凑现象静。侍如今牢将在翁生产压上常蛇会碰猎到的甘两壁翁相交架的情完况列山举于猛图中姐，并烛提出宰改正齐的设项计建扬议。始铸件霸壁厚妖设计柿要力预求均夹匀络,废减少蛋热节娱。图野6-谊1火所示轮为重坝7.灾5钳公斤托的壳辉体铸昂件，浅原设纽计如生a钥图所柳示，泪在浆A垃、区B垄、锹C古、导D待、标E惯、拥F公五处冠壁过瓣厚，还易形谷成各各种铸荡造缺狡陷。行后改叶成黎b凳图所辣示，亩即将励上述您五处票壁厚裂减薄稠，形惨'翁成食6抗～存7m蜓m袜壁厚敲的箱芝形结抓构。溉ψ而9D纳及伐ψ芬17筹D呼o怨两孔认铸出尽以消阳除该愉处热矛节。膛F翁孔不堤铸，扬浇口营设在床此处文。修沃改后互铸件病壁厚款均匀嘉，重昼量减膏轻至塞2.胞3k初g厘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