第五章鑄件結構設計

第五章鑄件結構設計目的及要求：1.掌握鑄造工藝對鑄件結構的要求；2.了解鑄件結構的合理與否對其質量與成本的影響。3.掌握鑄件壁厚對鑄件質量的影響；4.了解鑄件結構的合理與否對其性能的影響。重點及難點：1.結構與鑄造工藝的關系；2.結構與鑄件性能的關系?！翳T件結構設計時，不僅要保證其力學性能和工作性能要求，還必須考慮鑄造工藝和合金鑄造性能對鑄件結構的要求?！翳T件結構是否合理，對鑄件的質量、生產率及其成本有很大的影響。1）大批量生產：應使所設計的鑄件結構便于采用機器造型；

2）單件、小批：應使設計的鑄件盡可能在現有條件下生產。2/4/2023一、鑄件的外形原則：外形設計應便于起模，簡化造型工藝。1、盡量避免鑄件起模方向存有外部側凹，以便起模。2/4/20231、盡量避免鑄件起模方向存有外部側凹，以便起模。

2/4/20233.凸臺、筋條的設置應便于起模2.分型面應盡量平直-需要挖砂造型，否則不能起模。2/4/2023二、鑄件的結構斜度

◆注意與拔模斜度的區(qū)別：

拔模斜度：是在制定鑄造工藝時，為了拔模方便而加上去的，一般要切削掉。而結構斜度：是在設計時加上去的，不再被加工掉。

鑄件上垂直于分型面的不加工表面，最好具有結構斜度。2/4/2023三、鑄件內腔的設計

原則：減少型芯數量，利于型芯的固定、排氣和清理。作用：防止偏芯、氣孔等缺陷的產生；簡化造型工藝，降低成本。1.盡量節(jié)省型芯，避免不必要的型芯2/4/20232.應使型芯安放穩(wěn)固、排氣通暢、清理方便懸臂型芯需用型芯撐加固，但下芯，合箱和清理費工，對薄壁件、加工面和耐壓鑄件均不宜采用型芯撐。

增加工藝孔，可型芯定位穩(wěn)固，有利于排氣和清理。加工后堵住。2/4/2023

表2-13砂型鑄造鑄件的最小壁厚(mm)

鑄件尺寸

鑄鋼

灰口鑄鐵

球鐵

可鐵<2005~83~54~63~5200~20010~124~108~126~8>50015~2010~1512~20----第二節(jié)鑄件結構與合金鑄造性能的關系鑄件結構不夠合理以及不滿足合金的鑄造性能要求，會發(fā)生鑄造缺陷–縮孔、縮松、變形、裂紋、澆不足、冷隔等。

1、鑄件壁的厚設計原則1：合理設計鑄件壁厚◆最小壁厚：在各種工藝條下，鑄造合金能充滿型腔的最小厚度。主要取決于合金的種類、鑄件的大小及形狀等因素?！襞R界壁厚：各種鑄造合金都存在一個臨界壁厚，在砂型鑄造條件下，各種鑄造合金臨界壁厚約等于其最小壁厚的3倍。2/4/2023◆缺陷分析：1）如果所設計鑄件的壁厚小于允許的“最小壁厚”，鑄件就易產生澆不足、冷隔等缺陷。2）在鑄造厚壁鑄件時，容易產生縮孔、縮松、結晶組織粗大等缺陷，從而使鑄件的力學性能下降。表2-14灰鑄鐵件壁厚參考值?！艚Y論：鑄件壁厚介于臨界壁厚和最小壁厚之間◆措施：1）可改變鑄件截面形狀，保證承載能力，減輕重量，便于型芯固定、排氣和鑄件的清理。2）如采用丁字形、工字形、槽形或箱形結構，脆弱處安加強筋。2/4/2023原則2：鑄件壁后應均勻，避免厚大截面所謂鑄件壁厚的均勻性是使鑄件各壁的冷卻速度相近，并非要求所有的壁厚完全相同?！羧毕莘治觯罕诤癫顒e過大→厚壁處易于產生縮孔、縮松缺陷。壁厚不均勻→冷卻速度不同→收縮不一致→產生熱應力→厚薄連接處產生裂紋。2/4/20232、鑄件壁的連接設計鑄件壁的連接或轉角時，也應盡力避免金屬的積聚和內應力的產生。原則1：（1）鑄件的結構圓角——鑄件結構的基本特征結構圓角可使鑄件壁間的轉角處避免熱節(jié)、減輕應力集中、改善結晶方向，從而提高轉角處的機械性能?！敉鈭A角還可美化鑄件外形；內圓角還可防止金屬液沖壞型腔尖角。鑄造內圓角的大小應與鑄件的壁厚相適應。表2-15。2/4/2023原則2：（2）避免銳角連接—減小熱節(jié)和內應力。◆缺陷分析：銳角連接處易出現熱結合應力，并會導致應力集中，從而產生裂紋、縮孔等缺陷。原則3：厚壁與薄壁間的聯(lián)接要逐步過渡—減少應力集中2/4/2023原則4：減緩肋、輻收縮的阻礙◆缺陷分析：鑄件各部分冷卻速度不同而收縮不一致，形成較大的內應力。當此應力超過合金的強度極限時，鑄件會產生裂紋?！糨嗇棡橹本€、偶數：造型等分簡便，但輪緣、輪輻、輪轂間比例不當，常因收縮不一致，內應力過大，產生裂紋?！糨嗇棡槠鏀祷驈澢嚎赏ㄟ^輪緣或輪輻本身的微量變形自行減緩內應力。實例分析1：2/4/2023◆防裂筋的應用—常用于鑄鋼、鑄鋁等易裂合金。為防止熱裂，可在鑄件易裂處增設防裂筋。防裂筋的厚度為聯(lián)接壁厚的1/4-1/3。實例分析2：改進后的交錯接頭或環(huán)狀接頭，其熱節(jié)均較改進的小，且可通過微量變形來緩解內應力，抗裂性能均較好。

2/4/2023原則5：避免出現過大的水平面◆缺陷分析：薄壁罩殼鑄件，當其殼頂呈水平面時，因薄壁件金屬液散熱冷卻快，渣、氣易滯留在頂面，易產生澆不足、冷隔、氣孔和夾渣缺陷。2/4/2023第二節(jié)不同成型工藝對鑄件結構的要求1.壓鑄件的結構設計原則：應盡量消除側凹和深腔，在無法避免時，至少應便于抽芯，以便壓鑄件能從鑄型中順利取出。實例：2/4/20232.熔模鑄件的結構設計原則：孔、槽不易過小或過深，便于浸漬