零件结构的铸造工艺性分析Word文档格式.docx
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9
11
14
16〜18
20
低合金钢
8-9
9-10
12
16
25
咼锰钢
10
不锈钢、耐热钢
8-11
10-12
12-16
16-20
20-25
-
灰铸铁
3-4
4-5
5-6
6-8
8-10
孕育铸铁
(HT300以上)
4-8
12-14
14-16
球墨铸铁
合金种类
铸件最大轮廓为卜列值时mm
铸造铝合金
V100
100-200
200-400
400-800
800-1250
3
8-12
表1-2熔模铸件的最小壁厚(单位:
铸件尺寸最小壁厚/伽
mm
碳钢
咼温合金
铝合金
铜合金
10~50
1.5~2.0
0.6~1.0
50~100
2.0~2.5
0.8~1.5
100~200
2.5~3.0
1.0~2.0
200~350
3.0~3.5
——
>
350
4.0~5.0
3.5~4.0
表1-3金属型铸件的最小壁厚(单位:
铝硅合金
铝镁合金、镁合金
铸钢
50X50
2.2
2.5
5
100X100
225X225
4
3.5
350X350
表1-4压铸件的最小壁厚(单位:
压铸件面积锌合金铝合金镁合金铜合金
2
cm
<
25
0.7~1.0
0.8~1.2
25~100
1.0~1.6
1.2~1.8
100~400
1.6~2.0
400
(2)铸件的临界壁厚
在铸件结构设计时,为了充分发挥金属的潜力,节约金属,必须考虑铸造合金的力学性能对铸件壁厚的敏感性。
厚壁铸件容易产生缩孔、缩松、晶粒粗大、偏析和松软等缺陷,从而使铸件的力学性能下降。
从这个方面考虑,各种铸造合金都存在一个临界壁厚。
铸件的壁厚超过临界壁厚后,铸件的力学性能并不按比例地随着铸件壁厚的增加而增加,而是显著下降。
因此,铸件的结构设计应科学
地选择壁厚,以节约金属和减轻铸件重量。
在砂型铸造工艺条件下,各种合金铸
件的临界壁厚可按最小壁厚的3倍来考虑。
铸件壁厚应随铸件尺寸增大而相应增
大,在适宜壁厚的条件下,既方便铸造又能充分发挥材料的力学性能。
表1-5,
表1-6给出砂型铸造各种铸造合金的临界壁厚。
表1-5砂型铸造各种铸造合金的临界壁厚(单位:
当铸件重量(kg)为下列值时
合金种类与牌号
0.1~2.5
2.5~10
10
HT100,HT150
8~10
10~15
20~25
HT200,HT250
12~15
12~18
HT300
15~18
HT350
15~20
可锻铸铁
KTH300-06KTH390-8
6~10
12~12
--
KTH350-10KTH370-2
10~12
QT400-15QT450-10
50
QT500-7QT230-3
14~18
18~20
60
ZG200-400ZG230-450
18
ZG270-500ZG310-570
15
ZG340-640
6~12
10~14
镁合金
锡合金
6~8
表1-6碳素铸钢件砂型铸造的临界壁厚(单位:
mm)
含碳里
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
临界壁厚
13.5
18.5
39
(3)铸件的内壁厚度
砂型铸造时,铸件内壁散热条件差,即使内壁厚度与外壁厚度相等,但由于它比外壁的凝固速度慢,力学性能往往要比外壁低,同时在铸造过程中易在内、外壁交接处产生热应力致使铸件产生裂纹。
对于凝固收
缩大的铸造合金还易产生缩孔和缩松,因此铸件的内壁厚度应比外壁厚
度薄一些
图1-1铸件内壁的合理结构a,b)不合理c)合理
表1-7砂型铸造各种铸造合金件内、外壁厚相差值
合金类别
铸铁
铸铝
铸铜
铸件内壁比外壁厚度应
减少的相对值%
10~20
20~30
注:
铸件内腔尺寸大的取下限
对于锻钢制造的轴类零件来说,增大直径便可提高承载能力。
但对铸件来说,随着壁厚的增加,中心部分晶粒粗大,承载能力并不随壁厚增加而成比例地增加。
因此,在设计较厚铸件时,不能把增加壁厚当作提高承载能力的唯一办法。
为了节约金属,减轻铸件重量,可以选择合理的截面形状,如承受弯曲载荷的铸件,可选用“T”型或“工”型截采用加强筋也可减小铸件壁厚。
一般筋厚<
内壁厚<
外壁厚。
2.铸件壁应合理连接铸件壁厚不均,厚薄相差悬殊,会造成热量集中,冷却不均,不仅易产生缩孔、缩松,而且易产生应力、变形和裂纹。
所以要求铸件壁厚尽量均匀,如图
1-2(a)所示结构中壁厚不均,在厚的部分易形成缩孔,在厚薄连接处易形成裂纹。
改为1-2(b)结构后,由于壁厚均匀,即可防止上述缺陷产生。
也可用薄壁加加强筋结构。
加强筋的布置应尽量避免或减少交叉,防止习惯年成热节。
例如钳工划线平台,其筋条布置如图1-3所示。
铸件各部分壁厚不均现象有时不可避免,此时应采用逐渐过渡的方式,避免截面突然变化。
接头断面的类型大致可分为L、V、K、T和十字型五种。
在接头处,凝固速度慢,容易产生应力集中、裂纹、变形、缩孔、缩松等缺陷。
在接头形式的选用中,应优选L型接头,以减小与分散热节点及避免交叉连接。
逐渐过渡的形式与尺寸如表1-8所示。
由表可知,壁厚差别不很大时,采用圆弧过渡;
壁厚差别很大时,采用L型过渡,在同等情况下,铸钢件的过渡尺寸比铸铁件要大。
两壁相交,其相交和拐弯处要作成圆角
图1-2均匀壁厚避免形成热节举例
3•结构斜度
进行铸件设计时,
凡顺着拔模方向的不加工表面尽可能带有一定斜度以便于
起模,便于操作,简化工艺。
铸件垂直度越小,斜度越大
S3-HJ0不必要的圆角绘铸造带来固煙*)Q不色理b>
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图3-1-39砂芯的捣砂面相供干支承面⑷
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综合以上所述,为了保证铸件质量,铸件的合理结构为:
1)壁厚力求均匀,减小厚大断面,防止形成热节。
办法是将厚大部位挖去一部
分;
图1-5
2)内壁厚度应小于外壁。
因为内壁冷却慢,适当减薄(图1-6)。
3)应有利于补缩和实现顺序凝固。
有些铸件铸锭厚度较大或厚度不均。
如果该件所用合金的体积收缩较大,则很容易形成缩孔、缩松。
此时应仔细审查零件结构,尽可能采取顺序凝固方式,让薄壁处先凝,厚壁处后凝,使在厚壁处易于安放冒口补缩,以防止缩孔、缩松。
图1-7
4)注意防止发生翘曲变形。
细长杆状铸件,大平板铸件,增加加强筋及改变截面形状
床身一类的铸件,其截面形状不允许变化,为防止其变形可采用反挠度,即在模样上采取反变形量。
如果既不能设加强筋,又不能该变截面形状,只好采用人工失效方法消除应力减少变形。
5)应避免水平方向出现较大平面。
大平面铸件的上部型砂时间受金属液体烘
烤,容易造成夹砂。
解决的办法是倾斜浇注或设计成倾斜壁。
应避免铸件收缩时受到阻碍,否则会造成裂纹,对于收缩大的合金铸件尤其要注意这一点。
4.铸件结构设计原则
(1)设计铸件壁厚时应考虑到合金的流动性;
流动性越好的合金,充型能力越强,铸造时就不容易产生浇不足、冷隔等缺陷,因此,能铸出的铸件最小壁厚尺寸也就越小。
(2)铸型型腔的形状与尺寸大小是根据铸件的形状与尺寸决定的。
不同的型腔形状和尺寸对液态金属的流动的阻力,散热情况是不同的,从而会导致液态金属在型腔内的流动与填充情况不同。
因此,铸件结构上应尽量避免突变性的转变、壁厚急剧的变化、细长结构、大的水平面、高度较大的凸台等。
(3)一个铸件在生产过程中是否出现缩孔、缩松、变形、热裂、冷裂等收缩类铸造缺陷,出现在哪个部位、严重程度如何,都与铸件结构密切相关。
由此可以得出指导铸件结构设计的原则:
1)对凝固收缩大,容易产生集中缩孔的合金,如铸钢、球墨铸铁、可锻铸铁、黄铜、无锡青铜、铝硅共晶合金