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。
第1章铸造工艺设计基础 § 1-1零件结构的铸造工艺性分析 § 1-2铸造工艺方案的确定 § 1-3铸造工艺参数的确定 § 1-4砂芯设计 铸造生产周期较长，工艺复杂繁多。为了保证铸件质量，铸造工作者应根据铸件特点，技术条件和生产批量等制订正确的工艺方案，编制合理的铸造工艺流程，在确保铸件质量的 前提下，尽可能地降低生产成本和改善生产劳动条件。本章主要介绍铸造工艺设计的基础知 识，使学生掌握设计方法，学会查阅资料，培养分析问题和解决问题的能力。 § 1-1零件结构的铸造工艺性分析 铸造工艺性，是指零件结构既有利于铸造工艺过程的顺利进行，又有利于保证铸件质量。 还可定义为：铸造零件的结构除了应符合机器设备本身的使用性能和机械加工的要求外，还应符合铸造工艺的要求。这种对铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性称为铸件的铸造工艺性。 另定义：铸造工艺性是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化 铸造工艺过程和降低成本。 铸造工艺性不好，不仅给铸造生产带来麻烦，不便于操作，还会造成铸件缺陷。因此，为了简化铸造工艺，确保铸件质量，要求铸件必须具有合理的结构。 一、铸件质量对铸件结构的要求 1 .铸件应有合理的壁厚 某些铸件缺陷的产生，往往是由于铸件结构设计不合理而造成的。采用合理的铸件结构，可防止许多缺陷。 每一种铸造合金，都有一个合适的壁厚范围，选择得当，既可保证铸件性能（机械性能）要求，又便于铸造生产。在确定铸件壁厚时一般应综合考虑以下三个方面：保证铸件达到所需要的强度和刚度；尽可能节约金属；铸造时没有多大困难。 （1 ）壁厚应不小于最小壁厚 在一定的铸造条件下，铸造合金能充满铸型的最小壁厚称为该铸造合金的最小壁厚。为了避免铸件的浇不足和冷隔等缺陷，应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。各种铸造工艺条件下，铸件最小允许壁厚见表7-1?表7-5 表1-1砂型铸造时铸件最小允许壁厚（单位：mm） 合金种类铸件最大轮廓尺寸为下列值时/ mm
铸铁件冒口设计手册 诸葛胜 福士科铸造材料（中国）有限公司
铸铁冒口设计手册 一、概述 冒口是一个个储存金属液的空腔。其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺陷（如图1和图2所示），而这些需要补偿的体积变化可能有： 图1 各种缩孔图2 缩孔生产图a)和冒口的补缩图b) 1—一次缩孔 2—二次缩孔 3—缩松 1—缩孔 2—型腔胀大 3—铸件(虚线以内) 4—显微缩松 5—缩陷（缩凹，外缩孔） （1）铸型的胀大 （2）金属的液态收缩 （3）金属的凝固收缩 补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类的不同而异。此外，冒口还有排气及浮渣和非金属夹杂物的作用。铸件制成后，冒口部分（残留在铸件上的凸块）将从铸件上除去。由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒口应尽可能的小些，以节省金属液，提高铸件成品率。 由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。FOSECO公司的发热保温冒口具有高达35%的补缩效率；因而，具有极高的成品率和极其优越的经济性。在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。另外，高品质发热保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保证。
二、铸铁的特点 铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共同之处）如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。其根本不同之处是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨而发生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有“自补缩的能力”。因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。 灰铸铁在共晶转变过程中析出石墨，并在与枝晶间的液体直接接触的尖端优先长大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行“自补缩”。对于一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝固时的体收缩，故不需要设置冒口，只放排气口。但对高牌号的灰铸铁件，因碳、硅含量较低，石墨化不完全，其产生的体积膨胀量不足以补偿铸件的液态和凝固体收缩，此时必须要设置冒口。 球墨铸铁在共晶转变时石墨的析出同样会产生体积膨胀，但是它产生缩松的倾向性却比灰铸铁大得多。因为球墨铸铁共晶团的石墨核心是在奥氏体包围下长大的，石墨球长大时所产生的体积膨胀要通过奥氏体的膨胀来发生作用，这个膨胀只有一小部分被传递到枝晶间的液体上，而大部分却是作用在相邻的共晶团或初生奥氏体骨架上，正因为如此，导致了球墨铸铁产生缩前膨胀的倾向比灰铸铁大得多。另外，球墨铸铁呈“糊状凝固”，在整个凝固期间它的外壳的坚实程度远远比不上灰铸铁，如果铸型刚性不够，会使石墨化产生的体积膨胀的大部了分消耗于外壳膨胀，结果枝晶间或共晶团之间的内部液体的液态收缩和凝固收缩得不到补偿；同时由于球墨铸铁凝固时析出的石墨共晶团细而多，即使使用冒田进行补缩，当冒口效率不高，保持液态时间不够长或压力不够大时，效果常不理想。因此设计球墨铸铁件冒口比灰铸铁件更具有重要的意义。 三、模数计算： （一）模数的概念 在铸件材质、铸型性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间主要决定于铸件的结构形状和尺寸。而千差万别的铸件形体，对凝固时间的影响主要表现在铸件的体积和表面积的关系上。铸件体积愈大，则金属液愈多，它所包含的热量也愈多，凝固时
三角皮带轮铸造工艺设计 目录 摘要 (3) 1零件概述 (3) 1.1零件基本信息 (3) 1.2 零件结构特征及作用 (4)
1.3 零件结构审查 (4) 1.4 零件技术要求 (5) 2 铸造工艺方案设计 (5) 2.1 造型、造芯材料及方法 (5) 2.2 浇注位置的确定 (6) 2.3 分型面的选择 (7) 2.4 砂芯设计 (8) 2.5 铸造工艺设计参数 (11) 3 浇注系统 (15) 3.1 浇注系统类型选择 (15) 3.2 浇注系统结构设计 (15) 3.3 内浇口位置及数量的确定 (15) 3.4 浇注系统尺寸计算 (16) 3.5 浇注系统各单元结构及尺寸 (17) 4. 冒口的设计 (19) 5冷铁的设计 (20) 5.1冷铁放置位置的确定 (20) 5.2冷铁尺寸的确定 (21) 5.3设计冷铁时注意事项 (21) 6 出气孔的设计 (22) 参考文献 (22)
摘要 皮带轮是带传动结构重要的零件之一，相比较传统汽车乘用车发动机减震皮带轮,轻型柴油乘用车发动机减震皮带轮既可满足家用轿车发动机上,又可适用大型客车,大型货车,农用车上的发动机上,具有回收循环使用、重量轻、增强发动机的动力、降低油耗等优点。本文依照铸造工艺设计的一般程序对三角带轮进行了分析，从技术条件和结构着手，参考有关铸造手册和分析相关实例，确定了合理的铸造工艺方案，最终完成了其铸造工艺设计，这为我们今后设计铸造工艺奠定了理论和实践基础。 1 零件概述 1.1 零件基本信息 零件名称：三角皮带轮 零件材料：QT450-10 产品生产纲领：大批量生产 砂箱高度：250
球磨铸铁浇冒口设计的关键 第一部分 浇流道系统设计 1.0浇流道系统设计 1.1要求 快速浇铸：使充型过程中温度损失最小 使冶金学性能衰减最小 使氧化物最少 清洁浇铸：避免浇铸过程中产生炉渣（浮渣） 设计的经济性：使铸件产量最大化 1.2关键组成： 所示的所有组成部分要求炉渣缺陷最小化 1.3规划 考虑设计基本设计：优化对铸件的空间利用；冒口设计方法的选择；设置分型面以最小化对模芯的需求；铸件设置在上模中；平稳填充；简单对称的设计系统；同一铸件使用相同的浇冒口；可能的话，在多个铸件上使用一个冒口；在分型面上给浇冒口系统留下足够的空间； 具体设计如下： 1.4阻流阀的作用 定义：阻流阀是浇道系统中一块横截面积，它决定充型时间 有两个正确的位置设置阻流阀，因此有两个基本的浇道系统： 在简单的浇注系统中，1）阻流阀位于流道和浇口的连接处。 2）阻流阀位于直浇道与横浇道的连接处。 1.5 选择浇流系统类型 在浇口-横浇道系统中，铸件分别被一个或多个阻流阀或浇口阻挡。在直浇道-横浇道系统中，很可能几个铸件共用一个阻流阀。
使用直浇道-横浇道系统在一个模具里生产大量小型件，这是不切实际的对每个铸件分别设置阻流阀（阻流阀尺寸非常小），极大的依赖于模具技术及浇注温度 大部分情况下是使用浇口-横浇道系统 浇口-横浇道系统与直浇道-横浇道系统特点的结合形成混合系统。这通常用在要求运输铁水到复杂的铸件型腔的流道系统中。 1.6摩擦 并非直浇道顶部所有铁水的潜能都可以转换为铸造型腔中的机械能 随着铁水与型腔内壁的撞击和铁水之间的撞击，一些潜能损失在摩擦上 由于摩擦造成的损失，延长了模型填充时间，必须考虑何时计算阻流阀截面积和浇铸时间。选择fr，摩擦损失因子，作为能量损失的估计值 对于薄壁平板：fr—0.2 对于厚重立方体：fr---0.8 1.7浇铸时间 尽可能快的符合人们的能力及生产例程 推荐的浇注时间： 非常近似的指导，铸件质量+冒口质量
铸造工艺设计： 就是根据铸造零件的结构特点,技术要求,生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程.设计依据： 在进行铸造工艺设计前,设计者应掌握生产任务和要求,熟悉工厂和车间的生产条件,这些是铸造工艺设计的基本依据.设计内容： 铸造工艺设计内容的繁简程度,主要决定于批量的大小,生产要求和生产条件.一般包括下列内容： 铸造工艺图,铸件(毛坯)图,铸型装配图(合箱图),工艺卡及操作工艺规程.设计程序： 1零件的技术条件和结构工艺性分析;2选择铸造及造型方法;3确定浇注位置和分型面;4选用工艺参数;5设计浇冒口,冷铁和铸肋;6砂芯设计;7在完成铸造工艺图的基础上,画出铸件图;8通常在完成砂箱设计后画出;9综合整个设计内容.铸造工艺方案的内容： 造型,造芯方法和铸型种类的选择,浇注位置及分型面的确定等.铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置.分型面是指两半铸型相互接触的表面.确定砂芯形状及分盒面选择的基本原则,总的原则是： 使造芯到下芯的整个过程方便,铸件内腔尺寸精确,不至造成气孔等缺陷,使芯盒结构简单.1保证铸件内腔尺寸精度;2保证操作方便;3保证铸件壁厚均匀;4应尽量减少砂芯数目;5填砂面应宽敞,烘干支撑面是平面;6砂芯形状适应造型,制型方法.铸造工艺参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据.1铸件尺寸公差： 是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差,它取决于铸造工艺方法等多种因素.2主见重量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值.3机械加工余量： 铸件为保证其加工面尺寸和零件精度,应有加工余量,即在铸件工艺设计时预先增加的,而后在机械加工时又被切去的金属层厚度,称为机械加工余量,简称加工余量.代号用MA，由精到粗分为ABCDEFGH和J9个等级。
《铸件浇冒口系统智能化设计》软件的开发与应用 邵建东 (无锡环宇精密铸造有限公司 在熔模精密铸件的过程中,浇冒口系统设计得科学合理是确保铸件质量的一项核心技术。浇冒口系统尺寸设计合理与否,将直接影响铸件内在质量的优劣。尺寸偏小,影响顺序凝固及钢液补给能力,铸件会产生缩孔和疏松,特别是承压零件会产生泄露而报废;尺寸过大,会使企业导致铸造成本增加,能源大量浪费,使企业经济效益下降而失去竞争力。因此科学合理的设计浇冒口系统,优化铸件内浇口及冒口尺寸,是制约我们每个铸造企业发展的一个重要因素,这个因素也客观反映了一个企业乃至一个国家对铸造工艺技术水平的高低。特别是在当今铸造材料价格大幅度上涨的情况下,这个问题将尤为重要。 那么如何来提高浇冒口的设计水平,确保企业在激烈竞争的市场经济中占领先地位,使企业立于不败之地呢?针对这个问题,本公司科技人员潜心研究,反复探讨,实践、论证,向传统的铸造浇冒口设计方法挑战,攻克了一个又一个的技术难关,使铸造理论知识与多年来的实践经验,科学地、有机地结合在一起,直至2004年3月份成功开发了《铸件浇冒口系统智能化设计》软件,经过近几年来的应用实践,取得了十分显著的效果,越来越感觉到科学技术的能量和威力。该软件的特点和作用如下: 一.特点: 1.改变传统方法,创新铸件浇冒口设计: 在铸件浇冒口系统设计过程中,最常用的方法是热节圆比例法,这种方法也是最传统最简单的方法(俗称经验估计法。这种方法的出发点是以铸件上热节圆截面或直径作为确定内浇口截面尺寸大小的主要依据,如:设计铸件热节圆直径为D节,内浇口直径为d 则:
d=K×D节(式中K为比例系数,取值为0.4—0.9. 这种方法对于<1kg以下的小铸件以及铸件几何形状相对比较简单的零件相对成功率较高,但对单件十几公斤,几十公斤或是上百公斤的大铸件,以及形状复杂有交叉壁厚的铸件而言,用这种传统的方法设计浇冒口,则成功率很低。另外,这种热节圆比例法只能用于铸件内浇口尺寸的确定,对冒口的截面尺寸只能用经验估计方法来完成,然而经验丰富的科技人员成功率相对高一些,反之则低一些。因此这种方法设计铸件浇冒口系统有较大的局限性和不可靠性,只能通过反复改进来摸索,最后趋于合理,满足铸件质量 要求,这样导致新品开发成本高、周期长、竞争力弱。而《铸件浇冒口系统智能化设计》将根本上改变了这种传统内浇口确定的方法,比较科学、正确、系统地将铸件内浇口尺寸及冒口尺寸完整地显示出来,从而大大提高了铸件浇冒口系统的设计精度,其正确率一般铸件可达100%,大大缩短铸件开发周期,提高企业市场竞争力和客户对企业的信任度。 2. 使用方便,可操作性强: 本《铸件浇冒口系统智能化设计》软件,只需在软件对话格中输入5个数据,它就会弹出内浇口截面尺寸和冒口截面尺寸,能自动控制调节铸件、内浇口、冒口的顺序凝固件。 铸件内浇口、冒口智能化设计 注:表中a 为铸件法兰热节处的厚度(输入数据 ;b 为铸件法兰热节处的宽度(输入数据;c 为铸件法兰交叉壁厚(输入数据;内浇口长(输入数据; 内浇口宽(自动弹出; 冒口长(输入数据; 冒口宽(自动弹出。 铸件 (cm 内浇口截面 尺寸(cm 冒口截面尺寸(cm 序号零件名称
球铁冒口根部缩孔分析 球墨铸铁大多数是共晶或过共晶成分，在凝固过程中受石墨膨胀及过冷的影响促使收缩值增大所以在凝固过程中就形成了缩孔缩松缺陷的产生，在球铁件铸造中除了利用石墨化膨胀进行自补缩之外必须进行外部补缩，无冒口铸造实际上是利用浇注系统进行补缩。由于浇注系统的补缩能力往往不如冒口，因而无冒口铸造对铸型条件以及其他工艺条件的要求远远高于采用冒口补缩。由于这个缘故，冒口补缩工艺仍然是目前球铁件的主要生产工艺。然而，冒口补缩工艺在实际应用中遭遇失败的实例也甚多，致使不少铸造人员往往轻易认为某些球铁件不能采用冒口补缩工艺，只能采用无冒口工艺，实际上冒口补缩失败的原因往往是由于所采用的工艺不恰当所致。因此，对引起冒口补缩失败的原因进行分析，将有助于认识球铁的工艺特性和正确掌握球铁件的铸造工艺。根据笔者的实践，除铸型刚度、化学成分、原材料和铁水熔炼处理方面的因素之外，造成球铁件冒口补缩失败的铸型工艺因素 （１）采用明冒口，导致石墨化膨胀压力松驰，使膨胀不能用于补缩。（２）铁水先进入铸件型腔，加热型腔、温度降低后，再由铸件型腔进入冒口，因而后者温度始终低于铸件，故称为“冷冒口”；这种冒口由于其铁水先加热型腔，使型腔过热，冒口本身早于铸件凝固，不但不能起补缩作用，反而从铸件抽吸铁水，使铸件产生缩松、缩孔。不少人企图通过加大冷冒口的尺寸希望能使其冷速减慢，起到补缩作用，结果是：冷冒口越大，铸件排放的冷铁水越多，型腔铁水流过量越大，过热也就越严重，“上冷下热”温差越大，缩孔、缩松越严重。即使浇注后往冷冒口冲注热铁水，由于冲入铁水量有限，并不能扭转情况。 铁水经由冒口进入铸件，冒口温度高于铸件，故称为“热冒口”，冒口迟于铸件凝固，使轮毂部位直接得到补缩，而从轮毂流出的铁水在向周围的轮辐扩散、流入轮缘过程中，由于轮辐散热面积大，铁水温度迅速降低，
冷铁设计 冷铁分为内冷铁和外冷铁。 内冷铁：将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位，使合金激冷并同铸件熔为一体，这种金属激冷物称为内冷铁，内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。 使用内冷铁的注意事项是： 1）使用前，内冷铁要喷丸或喷砂处理，去除表面锈蚀和油污，常镀锌或镀锡防氧化。 2）砂型内放置内冷铁后应在3h—4h内浇注，防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。 3）承受高温、高压和质量要求很高的铸件，不宜放内冷铁。 4）放内冷铁的铸型上方应有出气孔，如上方是暗冒口，冒口上也应有较大的出气孔。 5）采用栅状内冷铁时，单根冷铁的直径不大于30mm。 6）内冷铁在铸件加工后不得暴露，以免影响铸件的力学性能。 外冷铁：外冷铁又分为直接外冷铁和间接外冷铁两类。 1）直接外冷铁是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物，实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。 2）间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔，故又称隔砂冷铁、暗冷铁。间接外冷铁激冷作用弱，应用较少。 使用外冷铁的注意事项为： 1外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁，除去锈污等各种脏物，有时要刷涂料。 2 对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件，使用外冷铁时应带有一定的斜度（如45°），以免型砂和冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。应做成图1中（b），（c）的形式。对铸铁和一般铸铜件，（a）、（b）、（c）均适用。 冷铁的作用 1.与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序。 2.加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。 3.减小冒口尺寸，提高工艺出品率。 冷铁材料的选择 可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属和非金属材料均可选用。生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨和铜合金等，各种冷铁材料的热物理系数见下表1。 冷铁安放位置的确定 冷铁能否充分发挥作用，关键在于安放的位置是否合理。确定冷铁在铸型中的位置，主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状，同时还需要考虑冒口和浇注系统的位置。 （1）要求冷铁所起作用的分析: （2）铸件结构的分析: （3）与冒口配合使用 （4）浇注系统及引入位置的影响: 冷铁形状的确定 冷铁的形状取决于使用冷铁部位铸件的形状和冷铁所应起的作用.常用冷铁分为成型冷铁和平面冷铁两类，其形状如图2所示。在铸件理论型面及转角处一般使角成型冷铁，冷铁
几种类型的冒口设计 1.1.冒口类型的选择 1.2.普通冒口设计方法 以下摘自《西班牙汽车铸铁件浇冒口系统的设计及其特点》 1.2.1.缩管法
1.2.2.缩管法冒口设计程序 1.2.2.1.考虑铸件材质和重量 1.2.2.2.找出关键几何热节，按下表计算热节处模数W（有文献标为“Ms”，称为有效模数，不散热面不能计入。）Mr = km x Ms Ms 是铸件的关键模数, Mr 是补缩冒口的模数，km 是常数，灰铸铁与球铁不一样。? 亚共晶灰铸铁为0.6-1.0；? 球墨铸铁为0.8-1.1；? 可锻铸铁为1.2-1.4；? 钢为1.2-1.4；? 铜合金为1.2-1.4；? 铝合金为0.8-1.1。 1.2.2.3.通过W值计算出冒口补缩距离Ld=0.32W2(mm)，又有补缩距离最大为10Mn(冒口颈模数) 1.2.2.4.冒口的计算 z Dp的计算和Hp的预定，Dp=85（Cw/Hp）1/2(mm)。一般Hp/ Dp=2~2.5 Cw—需冒口补缩的铸件重量之和（Kg），假想缩管重量Q=0.04 Cw（Kg）。 z冒口顶端直径1.1Dp≥直浇道下端直径 z冒口颈高宽比 0.75W:1.25W=1:1.67 z冒口颈长度 18mm，并愈短愈好。 以下摘自《DUCTILE IRON-The essentials of gating-中文版》，适用于球铁。 1.3.控制压力冒口 当铸型强度不够且铸件的模数远大于0.16 英寸（4mm）时，运用控制压力冒口。 大部分的湿型砂和覆膜砂选用该种方法。 1.3.1.控制压力冒口设计步骤： 1.3.1.1.标准冒口形状见下图67 1.3.1. 2.确定铸件特征（关键）模数Ms（上文为“W”）
球铁冒口根部缩孔分析 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
球铁冒口根部缩孔分析 球墨铸铁大多数是共晶或过共晶成分，在凝固过程中受石墨膨胀及过冷的影响促使收缩值增大所以在凝固过程中就形成了缩孔缩松缺陷的产生，在球铁件铸造中除了利用石墨化膨胀进行自补缩之外必须进行外部补缩，无冒口铸造实际上是利用浇注系统进行补缩。由于浇注系统的补缩能力往往不如冒口，因而无冒口铸造对铸型条件以及其他工艺条件的要求远远高于采用冒口补缩。由于这个缘故，冒口补缩工艺仍然是目前球铁件的主要生产工艺。然而，冒口补缩工艺在实际应用中遭遇失败的实例也甚多，致使不少铸造人员往往轻易认为某些球铁件不能采用冒口补缩工艺，只能采用无冒口工艺，实际上冒口补缩失败的原因往往是由于所采用的工艺不恰当所致。因此，对引起冒口补缩失败的原因进行分析，将有助于认识球铁的工艺特性和正确掌握球铁件的铸造工艺。根据笔者的实践，除铸型刚度、化学成分、原材料和铁水熔炼处理方面的因素之外，造成球铁件冒口补缩失败的铸型工艺因素 （１）采用明冒口，导致石墨化膨胀压力松驰，使膨胀不能用于补缩。 （２）铁水先进入铸件型腔，加热型腔、温度降低后，再由铸件型腔进入冒口，因而后者温度始终低于铸件，故称为“冷冒口”；这种冒口由于其铁水先加热型腔，使型腔过热，冒口本身早于铸件凝固，不但不能起补缩作用，反而从铸件抽吸铁水，使铸件产生缩松、缩孔。不少人企图通过加大冷冒口的尺寸希望能使其冷速减慢，起到补缩作用，结果是：冷冒口越大，铸件排放的冷铁水越多，型腔铁水流过量越大，过热也就越严重，“上冷下热”温差越大，缩孔、缩松越严重。即使浇注后往冷冒口冲注热铁水，由于冲入铁水量有限，并不能扭转情况。 铁水经由冒口进入铸件，冒口温度高于铸件，故称为“热冒口”，冒口迟于铸件凝固，使轮毂部位直接得到补缩，而从轮毂流出的铁水在向周围
铝合金车轮低压铸造工艺 目录 铝合金车轮低压铸造工艺 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计 1.5 铝轮低压铸造工艺过程 1. 模具检查 2. 模具喷砂 3. 模具的准备 4. 模具涂料 5. 涂料性能和配比 6. 涂料的选择 7. 模具的预热和喷涂 1.6 开机前的准备工作 1. 保温炉的准备 2. 陶瓷升液管的准备 3. 设备和工艺工装的准备
1.7 铝车轮低压铸造液面加压规范 1. 加压规范的几种类型 2. 铝车轮低压铸造加压规范的设定 3. 设计铝轮低铸加压曲线的步骤 4. 铝轮低铸工艺曲线实例 1.8 铸件缺陷分析，原因及解决办法 1. 疏松（缩松）的形成与防止 2. 缩孔的形成与防止 3. 气孔的形成与防止 4. 针孔的形成与防止 5. 轮毂的变形原因及防止 6. 漏气的产生原因及防止 7. 冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止 8. 凹（缩凹，缩陷）的形成与防止 铝合金车轮低压铸造工艺 铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的 是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中
铸钢件冒口的设计规范 钢水从液态冷却到常温的过程中，体积发生收缩。在液态和凝固状态下，钢水的体积收缩可导致铸件产生缩孔、缩松。冒口的作用就是补缩铸件，消除缩孔、缩松缺陷。另外，冒口还具有出气和集渣的作用。 1、冒口设计的原则和位置 1.1冒口设计的原则 1.1.1、冒口的凝固时间要大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。 1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和。 1.1.3、冒口和铸件需要补缩部分在整个补缩的过程中应存在通道。 1.1.4、冒口体内要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象区域，以克服流动阻力，保证铸件在凝固的过程中一直处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残余金属液高度。 1.1.5、在放置冒口时，尽量不要增大铸件的接触热节。 1.2、冒口位置的设置 1.2.1、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。 1.2.2、冒口不可设置在阻碍收缩以及铸造应力集中的地方。 1.2.3、要尽量把冒口设置在铸件的加工面或容易清除的部位。 1.2.4、对于厚大件一般采用大冒口集中补缩，对于薄壁件一般采用小冒口分散补缩。 1.2.5、应根据铸件的技术要求、结构和使用情况，合理的设置冒口。
1.2.6、对于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或缩脖型冒口。 2、设置冒口的步骤与方法 冒口的大小、位置及数量对于铸钢件的质量至关重要。对于大型铸钢件来说，必须把握技术标准及使用情况，充分了解设计意图，分清主次部位，集中解决关键部位的补缩。以模数法为例，冒口设计的步骤如下：2.1、对于大、中型铸钢件，分型面确定之后，首先要根据铸件的结构划分补缩范围，并计算铸件的模数（或铸件被补缩部分的模数）M铸。 2.2、根据铸件（或铸件被补缩部分）的模数M铸，确定冒口模数M冒。 2.3、计算铸件的体收缩ε。 2.4、确定冒口的具体形状和尺寸。 2.5、根据冒口的补缩距离，校核冒口的数量。 2.6、根据铸件结构，为了提高补缩距离，减少冒口的数量，或者使冒口的补缩通道畅通，综合设置内外冷铁及冒口增肉。 2.7、校核冒口的补缩能力，要求ε（V冒+V件）≤V冒η。 3、设计冒口尺寸的方法 3.1、模数法 在铸件的材料、铸型的性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间决定于铸件的模数。 模数M=V/A（厘米），V—体积（厘米3）；A—散热面积（厘米2）。 随着办公条件的改善，计算机的普及，模数可以用计算机进行计算。方法是：用SolidWorks软件画出铸件（或铸件被补缩部分）的立体图，计
冷铁设计 冷铁分为内冷铁与外冷铁。 内冷铁:将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位,使合金激冷并同铸件熔为一体,这种金属激冷物称为内冷铁,内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。 使用内冷铁的注意事项就是: 1)使用前,内冷铁要喷丸或喷砂处理,去除表面锈蚀与油污,常镀锌或镀锡防氧化。 2)砂型内放置内冷铁后应在3h—4h内浇注,防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。 3)承受高温、高压与质量要求很高的铸件,不宜放内冷铁。 4)放内冷铁的铸型上方应有出气孔,如上方就是暗冒口,冒口上也应有较大的出气孔。 5)采用栅状内冷铁时,单根冷铁的直径不大于30mm。 6)内冷铁在铸件加工后不得暴露,以免影响铸件的力学性能。 外冷铁:外冷铁又分为直接外冷铁与间接外冷铁两类。 1)直接外冷铁就是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物,实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。 2)间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔,故又称隔砂冷铁、暗冷铁。间接外冷铁激冷作用弱,应用较少。 使用外冷铁的注意事项为: 1外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁,除去锈污等各种脏物,有时要刷涂料。 2 对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件,使用外冷铁时应带有一定的斜度(如45°),以免型砂与冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。应做成图1中(b),(c)的形式。对铸铁与一般铸铜件,(a)、(b)、(c)均适用。 冷铁的作用 1、与浇注系统与冒口配合控制铸件的凝固次序。 2、加速铸件的凝固速度,细化晶粒组织,提高铸件的力学性能。 3、减小冒口尺寸,提高工艺出品率。 冷铁材料的选择 可以制作冷铁的材料很多,凡就是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属与非金属材料均可选用。生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨与铜合金等,各种冷铁材料的热物理系数见下表1。 冷铁安放位置的确定 冷铁能否充分发挥作用,关键在于安放的位置就是否合理。确定冷铁在铸型中的位置,主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状,同时还需要考虑冒口与浇注系统的位置。 (1)要求冷铁所起作用的分析: (2)铸件结构的分析: (3)与冒口配合使用 (4)浇注系统及引入位置的影响: 冷铁形状的确定 冷铁的形状取决于使用冷铁部位铸件的形状与冷铁所应起的作用、常用冷铁分为成型冷铁与平面冷铁两类,其形状如图2所示。在铸件理论型面及转角处一般使角成型冷铁,冷铁的
球墨铸铁的工艺设计 第一节工艺特点 一、球墨铸铁的流动性与浇注工艺 球化处理过程中球化剂的加入，一方面使铁液的温度降低，另一方面镁、稀土等元素在浇包及浇注系统中形成夹渣。因此，经过球化处理后铁液的流动性下降。同时，如果这些夹渣进入型腔，将会造成夹杂、针孔、铸件表面粗糙等铸造缺陷。 为解决上述问题，球墨铸铁在铸造工艺上须注意以下问题： （1）一定要将浇包中铁液表面的浮渣扒干净，?最好使用茶壶嘴浇包。 （2）严格控制镁的残留量，最好在 0.06%以下。 （3）浇注系统要有足够的尺寸，以保证铁液能做尽快充满型腔，并尽可能不出现紊流。 （4）采用半封闭式浇注系统，根据美国铸造学会推荐的数据，直浇道、横浇道与内浇道的比例为4：8：3。 （5）内浇口尽可能开在铸型的底部。 （6）在浇注系统中安放过滤网会有助于排除夹渣。 （7）适当提高浇注温度以提高铁液的充型能力并避免出现碳化物。对于用稀土处理的铁液，其浇注温度可参阅我国有关手册。对于用镁处理的铁液，根据美国铸造学会推荐的数据，当铸件壁厚为25mm时，浇注温度不低于1315℃；当铸件壁厚为6mm时，浇注温度不低于1425℃。 二、球墨铸铁的凝固特性与补缩工艺特点 球墨铸铁与灰铸铁相比在凝固特性上有很大的不同，主要表现在以下方面：
（1）球墨铸铁的共晶凝固范围较宽。灰铸铁共晶凝固时，片状石墨的端部始终与铁液接触，因而共晶凝固过程进行较快。球墨铸铁由于石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢，以至于要求在更大的过冷度下通过在新的石墨异质核心上形成新的石墨晶核来维持共晶凝固的进行。因此，球墨铸铁在凝固过程中在断面上存在较宽的液固共存区域，其凝固方式具有粥状凝固的特性。这使球墨铸铁凝固过程中的补缩变得困难。 （2）球墨铸铁的石墨核心多。经过球化和孕育处理，球墨铸铁的石墨核心较之灰铸铁多很多，因而其共晶团尺寸也比灰铸铁细得多。 （3）球墨铸铁具有较大的共晶膨胀力。由于在球墨铸铁共晶凝固过程中石墨很快被奥氏体壳包围，石墨长大过程中因体积增大所引起的膨胀不能传递到铁液中，从而产生较大的共晶膨胀力。当铸型刚度不高时，由此产生的共晶膨胀将引起缩松缺陷。 （4）在凝固过程中球墨铸铁的体积变化可以分为三个阶段: 铁液浇入铸型后至冷却到共晶温度过程中的液态收缩，共晶凝固过程中由于石墨球的析出引起的体积膨胀，铁液凝固后冷却过程中的体收缩。 由于上述凝固特性，从补缩的角度考虑，球墨铸铁在铸造工艺上有以下特点： （1）铸型要有高的紧实度，以使铸型有足够的刚度以抵抗球墨铸铁共晶凝固时的共晶膨胀力。需要指出的是，此时要特别注意采取适当的措施提高铸型的透气性，同时要尽可能地降低型砂中的水份，以防止出现“呛火”。 （2）合理设置浇冒口。球墨铸铁的冒口与普通钢及白口铁不同，球墨铸铁冒口设置的合理性在于它能够充分补充铁液的液态收缩，而当铁液进入共晶膨胀阶段时，浇注系统和冒口颈及时冷冻，使铸件利用石墨析出的膨胀进行自补缩。 （3）砂箱应有足够的刚度，上箱和下箱之间应有牢固的紧固装置。 第二节冒口设计
带轮铸造工艺设计说明书、工艺分析 1、审阅零件图仔细审阅零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。仔细审查图样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性，有两个方面：（1）审查零件结构是否符合铸造工艺的要求。 （2 ）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施避免。 零件名称：带轮 零件材料：HT150 生产批量：大批量生产 2、零件技术要求铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。 3、选材的合理性铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等，参考常 用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的种类、 牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。 4、审查铸件结构工艺性铸件壁厚不小于最小壁厚5-6 又在临界壁厚20-25 以下。 、工艺方案的确定 1、铸造方法的确定 铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择 （1）造型方法、造芯方法的选择根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型（2）铸造方法的选择根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。 3）铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。 2、浇注位置的确定 根据浇注位置选择的4 条主要规则，选择铸件最大截面，即底面处。
3、分型面的选择 本铸件采用两箱造型，根据分型面的选择原则，分型面取最大截面，即底面 三、工艺参数查询 1、加工余量的确定根据造型方法、材料类型进行查询。查得加工余量等级为 11~13，取加工余量等级为12。 根据零件基本尺寸、加工余量等级进行查询。查得铸件尺寸公差数值为10 根据零件尺寸公差、公差等级进行查询。查得机械加工余量为5.5 。 2、起模斜度的确定 根据所属的表面类型查得测量面高140，起模角度为0度25分（0.42 °） 3、铸造圆角的确定根据铸造方法和材料，查得最小铸造圆角半径为3。 4、铸造收缩率的确定根据铸件种类查得：阻碍收缩率为0.8~1.0 ，自由收缩率为0.9~1.1 。 5、最小铸造孔的选择根据孔的深度、铸件孔的壁厚查得最小铸孔的直径是80mm. 四、浇注系统设计 （一）、浇注位置的确定根据内浇道的位置选择底注式，（二）、浇注系统类型选择 根据各浇注系统的特点及铸件的大小选用封闭式浇注系统 三）、浇注系统尺寸的确定
铸造工艺设计:就是根据铸造零件的结构特点,技术要求,生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程. 设计依据:在进行铸造工艺设计前,设计者应掌握生产任 务和要求,熟悉工厂和车间的生产条件,这些是铸造工艺设计的基本依据. 设计内容:铸造工艺设计内容的繁简程度,主要决定于批量的大小,生产要求和生产条件.一般包括下列内容:铸造工艺图,铸件(毛坯)图,铸型装配图(合箱图),工艺卡及操作工艺规程. 设计程序: 1 零件的技术条件和结构工艺性分析; 2 选择铸造及造型方法; 3 确定浇注位置和分型面; 4 选用工艺参数; 5 设计浇冒口,冷铁和铸肋; 6 砂芯设计; 7 在完成铸造工艺图的基础上,画出铸件图; 8 通常在完成砂箱设计后画出; 9 综合整个设计内容.
铸造工艺方案的内容:造型,造芯方法和铸型种类的选择,浇注位置及分型面的确定等.铸件的浇注位置是指浇注时铸 件在型内所处的状态和位置. 分型面是指两半铸型相互接触的表面. 确定砂芯形状及分盒面选择的基本原则,总的原则是:使造芯到下芯的整个过程方便,铸件内腔尺寸精确,不至造成气孔等缺陷,使芯盒结构简单. 1 保证铸件内腔尺寸精度; 2 保证操作方便; 3 保证铸件壁厚均匀; 4 应尽量减少砂芯数目; 5 填砂面应宽敞,烘干支撑面是平面; 6 砂芯形状适应造型,制型方法. 铸造工艺参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些 数据. 1 铸件尺寸公差:是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差,它取决于铸造工艺方法等多种因素. 2 主见重量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单 位的铸件质量变动的允许值.
冒口系统设计 一﹑冒口设计 1. 冒口设计的基本原则 1）冒口的凝固时间应大于或等于铸件(被补缩部分)的凝固时间。 2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩，补缩浇注后型腔扩大的体积。 3）在铸件整个凝固的过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通，即使扩张角始终向着冒口。对于结晶温度间隔较宽、易于产生分散性缩松的合金铸件，还需要注意将冒口与浇注系统、冷铁、工艺补贴等配合使用，使铸件在较大的温度梯度下，自远离冒口的末端区逐渐向着冒口方向实现明显的顺序凝固 2. 冒口设计的基本内容 1）冒口的种类和形状 （1)冒口的种类 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????顶冒口依位置分侧冒口贴边冒口普通冒口明冒口依顶部覆盖分暗冒口大气压力冒口依加压方式分压缩空气冒口通用冒口（传统）发气压力冒口保温冒口发热冒口特种冒口依加热方式分加氧冒口电弧加热冒口，煤气加热冒口易割冒口直接实用冒口（浇注系统当铸铁件的实用冒口（均衡凝固） ???????????????????????????????????? 冒口）控制压力冒口冒口无补缩 图1 冒口分类 （2）冒口的形状 常用的冒口有球形、圆柱形、长方体形、腰圆柱形等。对于具体铸件，冒口形状的选择主要应考虑以下几方面:
a）球形 b)球顶圆柱形 c）圆柱形 d）腰圆柱形（明） e）腰圆柱形（暗） 图2 常用的冒口形状 ①冒口的补缩效果: 冒口的形状不同，补缩效果也不同，常用冒口模数（M）的大小来评定冒口的补缩效果(M=冒口体积/冒口散热面积)，在冒口体积相同的情况下，球形冒口的散热面积最小，模数最大，凝固时间最长，补缩效果最好，其它形状冒口的补缩效果，依次为圆柱形，长方体形等。 ②铸件被补缩部位的结构情祝: 冒口形状的选泽还要考虑铸件被补缩部位的结构形状和造型工艺是否方便。球形冒口的补缩效果虽好，但是造型起模困难，在铝、镁合金铸造生产中较少采用，而应用最广泛的是圆柱形明冒口，这种冒口的补缩效果较好，造型起模方便。有时由于铸件结构形状的需要，亦采用长方柱体和扇形冒口，只是将其四棱的尖角改为较大的圆角，以防止边角效应影响补缩效果。经改进后的这些冒口就称为椭圆柱体冒口和腰形，冒口。在铸钢件生产中则经常使用球顶圆柱形暗冒口。 2.冒口的补缩原理 1）冒口与铸件间的补缩通道 在铸件凝固过程中，要使冒口中的金属液能够不断地补偿铸件的体收缩，冒口与铸件被补缩部位之间应始终保持着畅通的补缩通道。否则，冒口再大也起不到补缩作用。 2）冒口的有效补缩距离 冒口作用区长度和末端区长度之和称为冒口有效补缩距离。正确确定冒口的有效补缩距离是很重要的工艺间题。 冒口的有效补缩距离与合金种类、铸件结构、几何形状以及铸件凝固方向上的温度梯度有关，也和凝固时析出气体的反压力及冒口的补缩压力有关。详见《铸造工艺学》p255~257 3）工艺补贴的应用 在实际生产中往往有些铸件需补缩的高度超过冒口的有效补缩距离。由于铸件结构或铸造工艺上不便，难以在中部设置暗冒口，此时单靠增加冒口直径和高度，补缩效果很不明显，况且增大冒口会使大量液流经过内浇道，使铸件在内浇道附近和冒口根部因过热而产生疏松。在这种情况下，一般采用在铸件壁板的一侧增加工艺补贻的方法，来增加冒口的有效补缩距离，提高冒口的补缩效率（如下图）
有的方向上，单元的相邻边之比不能超过4∶1。 ②在弯曲裂纹前缘上，单元的大小取决于局部曲率的数值。例如，沿圆环状弯曲裂纹前缘，在15°～30°的角度内至少有一个单元。 ③所有单元的边（包括在裂纹前缘上的）都应该是直线。 参考文献 [1]薛河，刘金依，徐尚龙，等.ANSYS中断裂参量的计算及分析[J].重 型机械，2002（2）:47-49. [2]龚曙光.ANSYS在应力分析设计中的应用[J].化工装备技术 2002,23（1）：29-33. [3]东方人华，祝磊，马赢.ANSYS7.0入门与提高[M].北京：清华大学 出版社，2004. 1概述 对于球铁齿轮这样的铸件，结构严重不均匀，存在轮缘与轮幅交接部位，该部位是较厚大热节，利用传统的过热冒口工艺，往往在该部位产生缩孔缩松，而且缩孔缩松部位较深，往往在齿的根部，导致铸件报废，废品率较高，况且该工艺使用较大的过热冒口，工艺出品率较低，因此，非常有必要对其进行工艺改进。图1所示的齿轮，直径为1500mm，重量约3500kg，是压缩机用飞轮，有灰铁和球铁两种材质，对于灰铁件，由于呈逐层凝固方式，收缩倾向较小，采用传统的过热冒口工艺一般不会产生缩孔缩松；但对于球铁件而言，由于呈糊状凝固，收缩倾向大，很容易在冒口颈处和几何热节部位产生缩孔缩松，因此，着重研究球铁件。 2传统的过热冒口工艺及存在的问题 图2所示的传统的过热冒口工艺，出现缩孔缩松部位是铸件本身的几何热节和冒口径部位，由于铸件本身的几何热节在同样凝固条件下，将晚于其他部位凝固，且该部位散热条件较差，在凝固过程中发生的液态收缩和凝固收缩因没有铁液充分补缩而产生了缩孔。尽管冒口颈的引入不在热节部位，但过热冒口颈的引入使得本来不是热节的部位形成了新的接触热节。由于是过热冒口，必须让冒口对铸件进行充分补缩，冒口要晚于铸件凝固，冒口颈不能过早封闭，况且铁液在充满整个型腔过程中过热时间长，该部位散热条件差，凝固时间增加，收缩时间也增加，均衡点后移，不利于胀缩的早期叠加，使得现行的冒口不能进行有效的补缩，这样在冒口颈所形成的接触热节处留下了缩孔。这种过热冒口往往体积过大,浇注时必须对其进行补浇冒口,否则,还极易产生冒口颈本身缩孔缺陷.故而铁液利用率较低,工艺 图2传统的过热冒口工艺 图1灰铁和球铁齿轮 基准轴1 基准轴1 球铁齿轮的均衡凝固工艺设计 Technology Design for Equilibrium Solidification of Ductile Iron Gear 曹思盛（山东潍坊生建集团铸造厂，山东省潍坊市261011） 摘要：利用均衡凝固理论，将球铁齿轮铸件传统的过热冒口改为顶注雨淋式浇注系统，辅以冷铁激冷、提高铸型刚性等措施，解决了缩孔缩松缺陷，实现了小冒口铸造，提高了工艺出品率，取得了良好的效果。 关键词：球墨铸铁，齿轮，均衡凝固，浇注系统 中图分类号：TG244;文献标识码：A；文章编号：1006－9658（2009）01－1 收稿日期：2008－08－28 文章编号：2008－115 作者简介：曹思盛（1969-），男，高级工程师，主要从事铸造工艺设计 及质量管理工作 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!计算机应用COMPUTER APPLICATION 43 中国铸造装备与技术1／2009 CFMT