鑄造工藝基礎(chǔ)要點

鑄造工藝根底要點鑄造工藝根底學(xué)問一、鑄造方法常見的鑄造方法有以下幾種：1、砂型鑄造：砂型鑄造是將原砂和粘結(jié)劑、關(guān)心材料按肯定比例混制好以后，用模型造出砂型，澆入液體金屬而形成鑄件的一種方法。砂型鑄造是應(yīng)用最普遍的一種鑄造方法。2、熔模鑄造：熔模鑄造又稱“失蠟鑄造”，通常是在蠟?zāi)Ｍ獗硗可蠑?shù)層耐火材料，待其硬化枯燥后，將其中的蠟?zāi)Ｈ廴ザ瞥尚蜌ぃ俳?jīng)過焙燒，然后進(jìn)展?jié)沧ⅲ@得鑄件的一種方法。由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和外表粗糙度，所以又稱“熔模周密鑄造”。3、金屬型鑄造：金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屬用重力澆注法澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。所以又稱“重力鑄造”。4、低壓鑄造：低壓鑄造是液體金屬在壓力作用下由下而上的充填型腔，以形成鑄件的一種方法。由于所用的壓力較低，所以叫低壓鑄造。5、壓力鑄造：壓力鑄造簡稱壓鑄，是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔，并在壓力作用下凝固而獲得鑄件的一種方法。6、離心鑄造：離心鑄造是將液體金屬澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使液體金屬在離心力的作用下充填鑄型和凝固成形的一種鑄造方法。7、連續(xù)鑄造：連續(xù)鑄造是將熔融的金屬不斷澆入一種叫做結(jié)晶器的特別金屬型中，凝固了的鑄件連續(xù)不斷的從結(jié)晶器的另一端拉出，從而獲得任意長度或特定長度鑄件的一種方法。8、消逝模鑄造：消逝模鑄造是承受泡沫氣化模造型，澆注前不用取出模型，直接往模型上澆注金屬液，模型在高溫下氣化，騰出空間由金屬液充填成型的一種鑄造方法。也叫“實型鑄造”。二、零件構(gòu)造的鑄造工藝性分析零件構(gòu)造的鑄造工藝性通常指的是零件的本身構(gòu)造應(yīng)符合鑄造生產(chǎn)的要求，既便于整個鑄造工藝過程的進(jìn)展，又利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。對產(chǎn)品零件圖進(jìn)展分析有兩方面的作用：第一，審查零件構(gòu)造是否符合鑄造生產(chǎn)的工藝要求。由于零件的設(shè)計者往往不完全了解鑄造工藝。如覺察構(gòu)造設(shè)計有不合理的地方，就要與有關(guān)方面進(jìn)展?fàn)幷?，在不影響使用要求的前提下，予以改進(jìn)。這對簡化工藝過程、保證質(zhì)量及降低本錢均有極大作用。其次，在既定的零件構(gòu)造條件下，考慮在鑄造過程中可能消滅的主要缺陷，在工藝設(shè)計中實行相應(yīng)工藝措施予以避開。〔一〕從避開缺陷方面審查鑄件構(gòu)造的合理性1、鑄件應(yīng)有合理的壁厚每一種合金都有其適宜的壁厚范圍。壁厚太薄，簡潔消滅澆缺乏；太厚，簡潔消滅晶粒粗大，機(jī)械性能降低。2、鑄件收縮時不應(yīng)有嚴(yán)峻阻礙，留意壁厚的過渡和鑄造圓角鑄件厚薄相接、拐彎、交接之處，都應(yīng)實行漸漸過渡和轉(zhuǎn)變的形式，并應(yīng)承受較大圓角相連接，以免造成突然轉(zhuǎn)變以及應(yīng)力集中，引起裂紋等缺陷。對于牌號較高、收縮大的合金鑄件尤其留意，以防止因嚴(yán)峻阻礙鑄件收縮而造成裂紋。3、內(nèi)壁厚度應(yīng)小于外壁厚度鑄件內(nèi)部的筋和壁等，散熱條件較差，因此應(yīng)比外壁薄些，以便使整個鑄件的外壁和內(nèi)壁能均勻的冷卻，防止產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋。4、壁厚力求均勻，削減厚大局部，防止形成熱節(jié)假設(shè)壁厚不均勻，鑄件冷卻也不均勻，在交接處易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、易于形成縮松、縮孔和裂紋。5、有利于補(bǔ)縮和實現(xiàn)挨次凝固對于厚大件，應(yīng)依據(jù)零件特點，設(shè)置冒口，進(jìn)展補(bǔ)縮。6、留意防止鑄件的翹曲變形對于瘦長件、大的平板件，在鑄件收縮時，由于冷卻不全都，很簡潔引起翹曲變形。應(yīng)多布置加強(qiáng)筋，防止此類變形。7、避開水平方向消滅較大的平面在澆注時，水平大平面液流上升速度很慢，較長時間烘烤鑄型頂面，極易造成夾砂、澆缺乏等缺陷，也不利于金屬夾雜物和氣體的排出。〔二〕從簡化鑄造工藝過程角度審查零件構(gòu)造的工藝性1、改進(jìn)阻礙起模的凸臺、凸緣、筋板的構(gòu)造鑄件側(cè)壁上的凸臺〔搭子〕、凸緣、筋板等，常常阻礙起模，不得不增加砂芯。所以，盡量改進(jìn)，以簡化鑄造模具。2、盡量取消鑄件外表側(cè)凹鑄件側(cè)壁上如有凹入局部，常常阻礙起模，不得不增加砂芯。所以，盡量改進(jìn)，以簡化鑄造模具。3、改進(jìn)鑄件內(nèi)腔構(gòu)造，削減砂芯數(shù)量4、削減和簡化分型面盡量承受平直分型面，削減曲面分型。5、有利于砂芯的固定和排氣底面有利于砂芯固定，頂面有利于砂芯排氣。6、去除不必要的圓角有些外圓角對鑄件質(zhì)量影響不大，但卻對造型和制芯等工藝過程有不良效果，應(yīng)予以去除。三、造型、制芯方法產(chǎn)品零件設(shè)計完畢后，應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品構(gòu)造及鑄造廠的實際狀況，確定合理的造型、制芯方式。以下簡潔介紹當(dāng)前廣泛應(yīng)用的各種造型、制芯方式?！惨弧吃煨头椒?、手工造型〔手工粘土砂、手工樹脂砂〕手工造型適宜于簡潔、小批量多品種鑄件。砂型硬度低，外表粗糙度、尺寸精度差，效率低。2、一般機(jī)器造型〔Z145、Z148、Z1410〕一般機(jī)器造型適宜于批量較大、產(chǎn)品要求較高的鑄件。砂型硬度中等，外表粗糙度、尺寸精度較好，效率較高。3、高壓造型〔平壓頭、成型壓頭、多觸頭〕高壓造型適宜于批量不大、尺寸較大的鑄件。砂型硬度高、外表粗糙度、尺寸精度較好，效率較高。4、水平分型流水線造型〔靜壓線、KW〕水平分型流水線造型適宜于大批量、簡單鑄件。砂型硬度很高、外表粗糙度、尺寸精度很好，效率很高。5、垂直分型流水線造型〔DISA線〕垂直分型流水線造型適宜于大批量、尺寸中等及較小的鑄件，尤其適宜于球鐵件。砂型硬度很高、外表粗糙度、尺寸精度很好，效率很高?！捕持菩痉椒?、手工制芯〔粘土砂、合脂油、樹脂砂〕手工制芯適宜于簡潔、小批量鑄件。外表粗糙度、尺寸精度差，效率低。2、熱芯盒制芯〔6kg、12kg、25kg、40kg、100kg〕熱芯盒制芯是將混制好的熱芯砂〔或覆膜砂〕通過熱芯盒射芯機(jī)射入熱芯盒模具內(nèi)，在220-260℃下保溫一段時間，然后開模取出成品砂芯的一種制芯方式。熱芯盒制芯目前應(yīng)用廣泛，它的適用范圍很廣，幾乎全部砂芯都可以用它制作。砂芯強(qiáng)度很高，外表粗糙度、尺寸精度很好，效率很高。3、殼芯盒制芯殼芯盒制芯是將成品覆膜砂通過殼芯機(jī)射入殼芯盒模具內(nèi)，待周邊形成8mm左右硬殼后，旋轉(zhuǎn)，倒出剩余余砂，在220-260℃下保溫一段時間，然后開模取出成品砂芯的一種制芯方式。殼芯盒制芯應(yīng)用范圍也很廣泛，主要應(yīng)用于簡潔、圓周類砂芯。砂芯強(qiáng)度很高，外表粗糙度、尺寸精度很好，效率很高。4、冷芯盒制芯冷芯盒制芯是將混制好的冷芯砂通過冷芯盒射芯機(jī)射入冷芯盒內(nèi)，然后吹入氣體〔三乙胺或二氧化硫〕固化的一種制芯方式，由于它在常溫下固化，所以叫冷芯盒制芯。冷芯盒制芯是目前應(yīng)用最廣泛的一種制芯方式，幾乎全部砂芯都可以用它制作。砂芯強(qiáng)度很高，外表粗糙度、尺寸精度很好，效率很高。砂芯發(fā)氣量低、潰散性好。四、砂型鑄造鑄件澆注位置確實定鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在型內(nèi)所處的位置。澆注位置的確定是鑄造工藝設(shè)計中重要的一環(huán)，關(guān)系到鑄件的質(zhì)量能否得到保證，也涉及鑄件尺寸精度以及造型工藝過程。1、鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或呈側(cè)立面這是由于氣孔、非金屬夾雜物等簡潔消滅在上外表，鑄件向下的底面和側(cè)立面通常比較光滑，消滅缺陷的可能性小，而且底面組織致密。2、盡可能使鑄件的大平面朝下，以避開形成夾砂和夾雜缺陷對于大的平板類鑄件，必要時可承受傾斜澆注，以增加液體金屬的上升速度，防止夾砂缺陷。3、應(yīng)保證鑄件能布滿鑄件很薄的局部應(yīng)朝下。4、應(yīng)有利于實現(xiàn)挨次凝固對厚薄不均、易于形成縮孔、縮松或質(zhì)量要求較高的鑄件，澆注位置的選擇應(yīng)有利于實現(xiàn)挨次凝固。5、應(yīng)盡可能避開使用吊砂、吊芯或懸臂式砂芯6、應(yīng)使合箱位置、澆注位置和鑄件的冷卻位置相全都針對手工生產(chǎn)，與機(jī)器造型及流水線造型無關(guān)。五、分型面的選擇分型面是指兩半鑄型相互接觸的外表。除了實型鑄造法以外，都要選擇分型面。有時是平面，有時是曲面。1、應(yīng)盡量使鑄件全部或大部置于同一半型內(nèi)兩半型鑄件總是或多或少有一些錯移，影響鑄件尺寸精度。2、應(yīng)盡量削減分型面的數(shù)目此指手工多箱造型。3、便于下芯、合箱及檢查型腔尺寸因此，應(yīng)盡量把主要砂芯放在下半砂箱中。4、應(yīng)留意減輕落砂、清理和機(jī)械加工的工作量應(yīng)盡量減小分型面飛邊、披縫。六、砂芯設(shè)計砂芯設(shè)計在鑄造工藝中很關(guān)鍵，它直接影響著鑄件的尺寸精度以及相互關(guān)聯(lián)尺寸。1、涂料層厚度應(yīng)依據(jù)每個廠家的具體狀況、涂料種類，確定相應(yīng)的涂料層厚度。在模具設(shè)計中予以增加涂料層厚度。2、芯頭間隙應(yīng)依據(jù)芯頭大小和具體構(gòu)造，選擇合理的芯頭間隙。一般掌握在0.1-0.5mm3、芯頭斜度為便利合箱，砂芯芯頭要設(shè)計拔模斜度。一般上芯頭斜度大，下芯頭斜度小。4、特別定位芯頭對于有方向要求的圓芯頭，必需設(shè)計缺口定位，以保證產(chǎn)品內(nèi)部外形方向準(zhǔn)確。5、壓環(huán)設(shè)計為保證砂型能緊緊壓住砂芯，常常在上模樣芯頭頂面設(shè)計一圈半圓凹溝，造型后在上模型形成一凸起環(huán)形砂，合箱后能緊緊壓住砂芯，芯頭定位結(jié)實。6、防壓環(huán)設(shè)計在模樣水平芯頭靠近模樣的根部，設(shè)計凸起圓環(huán)，高度為0.5-1mm，寬度為5-10mm。造型后，相應(yīng)部位形成一下凹的環(huán)狀縫隙。下芯、合箱時，它可防止此處砂型被壓塌，因而可防止掉砂缺陷。7、擠砂槽設(shè)計在下模樣芯頭邊緣設(shè)計一道凸起圓環(huán)，深度約2-5mm。造型后，在砂型內(nèi)形成一環(huán)凹槽，用來存放個別散落砂粒。七、鑄造工藝參數(shù)設(shè)計1、鑄造收縮率影響鑄造收縮率的因素很多，如：合金的種類及成分，鑄件冷卻、收縮時受到阻力的大小，冷卻條件的差異等。每個鑄造廠家，應(yīng)依據(jù)自己的生產(chǎn)條件，確定適宜的鑄造收縮率。一般，鑄鐵取1℅。2、機(jī)械加工余量在鑄件加工外表上留出的、預(yù)備切去的金屬層厚度，稱為機(jī)械加工余量。機(jī)械加工余量應(yīng)依據(jù)鑄件大小、造型方式所到達(dá)的鑄件精度、加工外表所處的澆注位置、鑄件構(gòu)造而確定。3、拔模斜度影響拔模斜度的因素也很多。如：鑄件大小、模樣高度、模樣的30′-3°。4、最小鑄出孔及槽應(yīng)依據(jù)模具外表粗糙度、拔模斜度、孔的深度等，來確定最小鑄出孔及槽。鑄鐵件流水線造型能鑄出12-15mm的最小孔及槽。5、工藝補(bǔ)正量對于需加工孔的圓凸臺、棋子，設(shè)計圖紙尺寸往往偏小，鑄造時需人為加大尺寸，此即工藝補(bǔ)正量。6、分型負(fù)數(shù)對于干模及樹脂砂生產(chǎn)的大鑄件，在合箱時為了防止跑火，在分型面處常常用石棉繩或其它東西密封，簡潔墊高砂型，影響鑄件尺寸。所以設(shè)計模樣時，往往在分型面處人為減小模樣尺寸，此即分型負(fù)數(shù)。7、反變形量在鑄造較大平板類、床身類鑄件時，由于冷卻速度的不均勻性，鑄件冷卻后常消滅變形。在制造模樣時，按鑄件可能產(chǎn)生變形的相反方向做出反變形模樣，使鑄件冷卻后變形的結(jié)果正好將反變形抵消。此予變形量即反變形量。8、砂芯負(fù)數(shù)大芯盒制芯時，由于分盒面接觸面積太大，制出的砂芯總是或多或少有肯定披縫，砂芯尺寸比模具尺寸大。所以，設(shè)計芯盒時，人為減小肯定尺寸，此即砂芯負(fù)數(shù)。射芯機(jī)制芯一般取0.2-0.3mm。八、澆注系統(tǒng)設(shè)計1、澆口杯設(shè)計澆口杯外形澆口杯外形分為漏斗形和池形兩大類。漏斗形簡潔，擋渣作用小，主要用于小型鑄鐵件及鑄鋼件。池形澆口杯擋渣作用較好，主要用于中、大型鑄鐵件。澆口杯作用a便于承受來自澆包的金屬液流并引入直澆道，防止過澆而溢出。b避開流股直沖直澆道，減小液流對鑄型的沖擊。c有肯定的擋渣作用。d當(dāng)砂箱高度低壓頭不夠時，又可以增加金屬液的靜壓頭。2、直澆道設(shè)計直澆道外形直澆道一般為上大下小或上小下大的錐形，底部設(shè)計澆口窩，用以緩沖液流沖擊。與澆口杯、橫澆道、澆口窩用圓角連接。直澆道作用a從澆口杯向下引導(dǎo)金屬夜進(jìn)入澆注系統(tǒng)其它組元或直接導(dǎo)入型腔。b供給足夠的壓力頭。3、橫澆道設(shè)計〔1〕橫澆道外形橫澆道有梯形、圓頂梯形、圓形三種。鑄鐵件用前兩種?！?〕橫澆道作用a安排液流。b擋渣。要充分利用橫澆道的擋渣作用，設(shè)計各種構(gòu)造的阻流斷面，滿足不同鑄件構(gòu)造要求。4、內(nèi)澆道設(shè)計內(nèi)澆道外形對砂型鑄造鑄鐵件，多承受扁平梯形。對鐵模覆砂球鐵件，多承受圓形。內(nèi)澆道作用內(nèi)澆道的作用是引導(dǎo)金屬夜進(jìn)入型腔。5、澆注系統(tǒng)類型〔1〕按阻流斷面位置分a封閉式澆注系統(tǒng)封閉式澆注系統(tǒng)是指從澆口杯底孔到內(nèi)澆道的斷面積漸漸縮小，內(nèi)澆道為阻流斷面，即∑F內(nèi)<∑F橫<F直<F杯孔。封閉式澆注系統(tǒng)主要適用于中小型鑄鐵件。b開放式澆注系統(tǒng)開放式澆注系統(tǒng)是指從澆口杯底孔到內(nèi)澆道的斷面積漸漸加大，澆口杯底孔為阻流斷面，即∑F內(nèi)>∑F橫>F直>F杯孔。開放式澆注系統(tǒng)主要適用于易氧化的有色金屬鑄件、球墨鑄鐵件、使用漏包澆注的鑄鋼件。c半封閉式澆注系統(tǒng)半封閉式澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道為阻流斷面，即∑F橫≥F直≥∑F內(nèi)。半封閉式澆注系統(tǒng)適用于各種鑄鐵件，尤其在球墨鑄鐵件及外表干型中廣泛適用。d封閉-開放式澆注系統(tǒng)封閉-開放式澆注系統(tǒng)的阻流斷面位于直澆道下端，即F杯>F直<∑F橫>∑F內(nèi)。封閉-開放式澆注系統(tǒng)一般用于小型鑄鐵件及鋁合金澆注。(2)按內(nèi)澆道位置的凹凸分a頂注式〔內(nèi)澆道位于鑄件的頂部〕頂注式適用于構(gòu)造比較簡潔且高度不大的薄壁鑄件，補(bǔ)縮作用好。b底注式〔內(nèi)澆道位于鑄件的底部〕底注式適用于高度不大、構(gòu)造簡單的鑄件，補(bǔ)縮作用差，排氣、擋渣好。c中間注入式〔內(nèi)澆道位于鑄件的中間位置〕中間注入式是應(yīng)用最普遍的一種澆注方式。d階梯式〔內(nèi)澆道分多層引入〕階梯式適用于高度大、特別是材質(zhì)液態(tài)體收縮也大的鑄件。九、冒口、冷鐵和鑄筋應(yīng)用冒口、冷鐵和鑄筋以獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，是鑄造生產(chǎn)中常常承受的工藝措施。1、冒口鑄型中能儲存肯定的金屬夜，可對鑄件進(jìn)展補(bǔ)縮，以防止產(chǎn)生縮孔和縮松的特地工藝“空腔”，稱為冒口。冒口的種類按冒口在鑄件上的位置可分為頂冒口和邊冒口兩類；按冒口頂部是否被型砂所掩蓋又可分為明冒口和暗冒口。冒口的外形冒口的外形直接影響它的補(bǔ)縮效果。有球形、球頂圓柱形、圓柱形、腰圓柱形等。球形的外表積最小，散熱最慢，是最抱負(fù)的冒口外形。冒口的作用冒口的主要作用是補(bǔ)縮鑄件，此外，還有出氣和集渣作用。2、冷鐵冷鐵是用來掌握鑄件凝固最常用的一種激冷物。冷鐵的主要作用為：〔1〕與冒口協(xié)作使用，能加強(qiáng)鑄件的挨次凝固，擴(kuò)大冒口的有效補(bǔ)縮距離，提高金屬夜的利用率，防止鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松缺陷?！?〕加快鑄件局部的冷卻速度，實現(xiàn)同時凝固，防止鑄件變形和裂紋。〔3〕加快鑄件特別部位的冷卻，細(xì)化基體組織，提高鑄件外表硬度和耐磨性。3、鑄筋對不能安放冷鐵的造型方式，有時在需要冷卻的部位設(shè)計鑄筋，到達(dá)散熱、冷卻的目的。DISA十、鑄造模具設(shè)計在鑄造生產(chǎn)中，模具是很重要的。我們從前講的各種工藝學(xué)問，最終都要包含到模具中去。而模具本身又有一些特定的要求。1、模具的設(shè)計原則原先傳統(tǒng)的制作模式是：拿到零件圖紙后，先做好鑄造工藝圖，然后設(shè)計出具體的二維構(gòu)造圖紙，依據(jù)二維圖紙去制作模具毛坯木模，然后鑄造模具毛坯。對于簡單的鑄件，還要制作各種各樣的樣板，去檢驗一般機(jī)械加工各部位的準(zhǔn)確性。隨著數(shù)控加工中心的普遍應(yīng)用，模具的設(shè)計也越來越快捷，制造周期大大縮短。拿到產(chǎn)品零件圖紙后，先做好鑄造工藝圖，然后二維、三維同時進(jìn)展設(shè)計。二維