精密铸造铸件工艺与浇冒口系统设计.docx
《精密铸造铸件工艺与浇冒口系统设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《精密铸造铸件工艺与浇冒口系统设计.docx(59页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
精密铸造铸件工艺与浇冒口系统设计
第六章铸件工艺设计
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,⑷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
图1铸件内角的重设计
(1)
原理同样适用于包模铸造
图2铸件内角的重设计⑵在图1中,一个包模铸件因为内部有一圆角,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,改为图2(b)的设计,将内圆角改为尖角,
彌11
⑹改良拥I
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
个多出的孔洞则可在铸件完成后再设法塞上或焊死。
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
内孔的长度in.
壁厚的公差in.
v2
±).005
2〜4
±).010
>4
±).012
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
長度直徑Y.
晨小墜FZ
in.
in.
—般的包橫簾鋼件
0.250
0.125
0.030
0,500
0.250
0.040
0150
0.375
0.050
1.000
0.500
0.060
1.250
0.750
0.060
1,500
1-000
0.060
2.000
1.500
0.060
2.500
1.750
0.060
有孔空心包模铸造件根据可能的精度其设计通则:
鑄胚真圖度
(HR),in.
内輕
A,in.
0.092to0.2500.251to0.5000.501to1.000mlooo.
0.012
0.016
0,020号加03QinJin
鑄胚
A内徑B外徑同心度
in.in.(TIR)(H
0.25005500.008
0^001.0000.010
05501.5000.016
1.0002.0000.020
Adiom
0250
0t8fi
01S8
0.500
0.260
0.250
0750
O.COO
0J12
1.000
0.63&
0J75
1.25Q
0,750
0438
0*15*
1J500
075G
仇500
A1$
2.000
1000
OW
0-15J
2.500
LOGO
0.635
OTF
厂協小孔徑V「
我畫鹽非聲金拔模推拔
in
Y.
inFIb
n
i
V
R
0A25
0.250
0.125
0,250
0.5Q0
1.000
2,000
0.250
0.500
0,750
L000
0,500
0.500
2500
±0.0040125±0.003
土0.0050.250^0.004
土0.0050500^0.005
±0*OQ50,750±0,005
=bQ,0080250±6005±0.0100.250±0.008
*0.0151500±0.010
426666/6/3/1/1/1/1律
111111L
Y.in.
X*
fTmin
0.250
15'
±1'
0.500
30"
±1*
1.000
45*
Xdiam.in.
Y,in.
Z"
af
0.250
0500
15'
士(T30d
O.&OO
0.750
30B
±『30'
0.250
0.500
00°
±ov0.500
0.750
90°
±0*45’
0550
"00
乩更疗
13€*
±(rw
A*in*R*in.
C±IK.
D,
ib.E,in
(lit熾縮陷
「L二二士弋」-t
¥rax
approi
此轴陷弋「°7
0.500
L000
0.250
0.750
0.315
^0.004
0750
L500
0.500
1.000
0.500
±0006
1,000
2.000
0.750
1.500
0.750
±0.00S
L250
2.500
1.000
2.000
1.000
^0.010
L
D
E
Xdiam*4I*
■*—Bdiam—Adiam
3)铸造性
a)壁薄的包模铸件
包模铸造工艺几乎制造任何金属的复杂铸件,也可以在小零件的设计及生产上,有助于达到轻薄短小的目的,获得最大的强度重量比值。
在设计最小壁厚时,金属熔液的流动性是一个非常重要的考虑因素,因为它直接影响到金属液对模穴充填的能力。
几乎同等重要的另一要素,是熔液在充填模穴时,金属液的浇注补充距离,以及铸件表面积之大小,金属的凝固状况,固、液相线的差异度,都归纳于铸造性中,尤其对薄壁铸件特别重要。
金属
最小壁厚in.
碳钢
0.060
300系不锈钢
0.050
400系不锈钢
0.065
铝合金
0.050
镁合金
0.050
铝青铜(10%AI)
0.060
铍铜
0.040
钻-铬合金
0.050
表21%in.长管件对各种金属
之最小壁厚
可铸出的最小壁厚与合金种类、浇注工艺方法、以及铸件的轮廓尺寸等因素有关。
表2
列举的是1、in.长管件对各种金属包模铸件之最小壁厚。
其实这些数值并不是真正的最小壁厚,诚如前述,金属液的浇注过热温度、浇注速率、壳模预热温度、铸件的形状及薄壁部分的表面积等都会影响最小壁厚的尺寸,这个表中之建议值为工业生产上的经验值。
在这个标准下生产,良品率最好,亦即浇不足及微缩孔的现象最少。
在Fig.7的上图表显示一个在最小厚度与
最大长度的相互关系,而下图表则显示在铸件有通孔或盲孔时,孔径与孔深的关系。
因为铸造过程尚有许多参数会影响其最大值与最小值,但此数值仍有其参考价值。
世翌“斗
t'..-'in
虽然熔融金属液是浇注入已预热的型壳,但是它仍然可能如同其它的铸造工艺一样,在金属充满薄壁部分之前,先