铸造缺陷判断与工艺优化
凝固模拟最终目的是预测铸造缺陷,优化铸造工艺。如何使用模拟系统来优化工艺是广大用户最为关心的问题。本章主要讨论如何进行缺陷预测，如何更有效地使用模拟分析系统。
8.1 缩孔、缩松
8.1.1 缩孔缩松计算时注意的问题
缩孔缩松是常见的铸造凝固过程产生的缺陷，欲预测缩孔、缩松缺陷需要注意以下问题：
1、进行纯凝固传热计算[第1种计算]（参见本书5.3.1 纯凝固传热计算）或基于耦合的凝固计算[第4种计算]（参见本书5.3.4基于耦合的凝固计算）。选择第1种计算还是第4种计算要看具体情况，第1种计算计算速度非常快；第4种计算最慢但最准
确。华铸CAE系统建议对于新产品可
以先采用第1种计算比较几个铸造工
艺方案选出最优方案，然后再用第4
种计算进行分析。
2、注意设置如图8-1所示的“液
相线”、“固相线”、“临界固相
率”、“相变收缩”、“液态收缩
率”，参见本书5.3.1 纯凝固传热计
算中的“合金属性浏览/设置”。图8-1合金的物性参数特别是“相变收缩”和“液态收缩率”将影响缩孔缩松的大小和严重程度。对于铸钢、铸铝而言“相变收缩”可以取值在0.02-0.04之间, “液态收缩率”可设为0.0001；就铸铁而言“相变收缩”可以取值在0.0001-0.01之间, “液态收缩率”可设为0.00003-0.00008；
3、对于一般的重力铸造，最好选择“重力补缩”功能，系统可以计算出
缩孔、缩松缺陷。
8.1.2 缩孔缩松缺陷的分析步骤
计算完毕后，系统会产生大量的数据。注意涉及到缩孔、缩松的原始数据种类主要是 *.TEM 和 *.DFC两类文件。其中前者是温度文件，后者是重力补缩缺陷文件（如果了选择“重力补缩”功能的话）。
全面合理的缩孔缩松缺陷的分析步骤为：
液相分布—>缩孔形成—>Nyma缩松。
第一步：液相分布
主要是观察铸件凝固期间液态分布情况，尤其是补缩通道的畅通情况，孤立液态区的状况等，以此来判断铸造的凝固收缩缺陷可能发生的部位。操作步骤如下：
1）在后处理菜单的“数值画面”中选择“液相分布”；
2）在“液相分布”的对话框中选择凝固计算的第一个TEM文件，如凝固200000.TEM。确定后系统会显示该凝固时刻的液相分布图。
3）在后处理的工具栏上选择“Gr”按钮进入新型图形显示系统。利用如图8-2所示的工具条中的各种显示功能显示铸件的凝固进程。系统建议采用“—>”按钮（后一个文件）一步一步地显示。找到某一部位刚刚产生液态孤立区的时刻。在屏幕的左下角会有该时刻的具体时间显示。此时选择菜单“判断”中的“判断连通性”。系统会显
示如图8-3的孤立液相区图，并为每
一个液相孤立区编上一个号。进一步
选择菜单“判断”中的“查看孤立区
信息”即可得到每个孤立区的体积
（网格数），如图8-4所示。图8-2 新型图形显示系统的工具条
图8-3 孤立液相区图图8-4 孤立区的体积
孤立液相区会进一步冷却凝固，最后有可能产生缩孔缩松缺陷。因此比较同一铸件的不同铸造工艺，如果从孤立液相分布来判断工艺的优劣，应遵循以下三条原则：
1）对于同一部位出现的孤立区而言，出现的时间晚比早好。晚意味着补缩通道断开的迟，补缩效果较好。
2）对于同一部位出现的孤立区而言，孤立区体积小比大好。
3）对于同一部位出现的孤立区而言，孤立区分散比集中好。
注意：凝固过程中液相孤立区的变化是动态的，一定要找到某一孤立区刚刚形成的关键时刻，依据上述三条原则比较工艺方案。
第二步：缩孔形成
主要是利用重力补缩原理来预测缩孔/缩松的形成。重力补缩原理如图8-5所示，一液态区域开始时全部为液体，随着温度降低，部分液体变为固体，同时体积会收缩。因为在重力的作用下，该区域的上端会产生孔隙，从而形成缩孔、缩松。
图8-5 重力补缩原理图
对于一般的重力铸造，在规划计算时如选择了“重力补缩”功能，系统可以计算出缩孔、缩松缺陷。显示缺陷的步骤是：
1）在后处理菜单的“数值画面”中选择“缩孔形成”，弹出如图8-6所示的对话框：
2）在对话框上端选择DFC文件，因为缺陷在记录时是累加的，因此可以选择最后一个DFC文件，当然也可以选择第一个，然后逐一向下显示。注意，如果没有DFC文件，说明您在计算时没有选择“重力补缩”功能。
3）设置好显示临界（默认为4%，即0.04）以及孔松临界（默认为9%，即0.09）。所谓显示临界就是当某一缺陷的孔隙率小于该临界值时不予显示，认为问题不严重，可以忽略不计。因此显示临界可以看作是一个质量要求的尺度（或是探伤级别），此值越小，对质量的要求越高。所谓孔松临界是指判断某一缺陷是孔还是松的一个标尺。当一缺陷的孔隙率大于该临界值时就认为是缩
孔，否则为缩松。显而易见，同一计算结果，此临界值越小，缩孔越多，反之缩松越多。建议值为50%。从某种意义上来讲，只有设为100%才反映出缩孔的
图8-6 缩孔形成及分布对话框
情况，小于100%都夸大了缩孔缺陷。对于铸铁请注意阅读后续的相关章节。
4）按确认后，系统就会
显示如图8-7所示的铸造缺陷。
用户也可按“Gr”进入新型图
形显示区，动态显示缺陷形成
过程。
本图形画面用黑色表现缩
孔，紫色表现缩松，黄色表现
液相。
图8-7 缩孔形成及分布
第三步：Nyma缩松
根据著名的Niyama教授提出的判据来判断缩松，对于铸钢件来说非常有效。操作步骤如
下：
1）在后处理
菜单的“数值画
面”中选择“凝固
排序”，弹出如图
8-8所示的对话
框。选择所有的
TEM文件，进行
“序化”，得到
NYM文件。
2）在后处理
菜单的“数值画
面”中选择“Nyma
缩松”，弹出如图
8-9所示的对话框。图8-8 凝固排序
输入合适的判
据值，默认为400
（最大值为
1000）。一般说来
判据值越大，显示
的缩松缺陷越多。
按确认即可显
示缩松区域。
用户也可按
“Gr”进入新型图
形显示区，动态显
示缺陷形成过程。
图8-9 Nyma缩松
实践中，使用效果也存在差异，有效果非常显著的，也有效果不甚显著的。建议用户在进行预测和决策时，将本功能与上述的“缩孔形成”功能互相参考，避免单一地迷信Niyama 判据。
8.1.3 对铸铁件缺陷预测的思考
铸铁件生产因其凝固方式的特殊性以及众多的影响因素而使模拟仿真变得比较困难。合金成分、石墨化膨胀、铸型刚度、结晶形核等都影响着铸件的最终质量，因而欲准确模拟铸铁件的生产过程，除了宏观充型流动及凝固传热等模拟外，还应考虑结晶、组织、石墨化膨胀、铸型刚度等因素，进行微观的仿真模拟。
铸造微观模拟技术的发展已有近20年的历史，许多学者在不同领域进行了大量的研究探索，相当一部分研究集中在铸铁方面，包括结晶形核、组织演变和石墨化过程。但遗憾的是到目前为止绝大部分研究仅停留于理论研究阶段，离实际应用还有很长的路要走。
实际上即便有了微观模拟手段，如果需要输入铸型刚度系数、石墨化膨胀系数，绝大部分用户还是无法确定。那么，在目前条件下如何使用好铸铁件的模拟系统？我们的建议是：
1）多方案的比较；
2）与实际生产经验相结合。
对于一个新产品一定不要模拟了一个方案就对该方案盖棺定论：有问题还是没问题。实际上科学的使用铸铁件模拟系统的方式是：在多个方案中选出最优方案。
CAE技术很大好处是在实际生产之前对铸造过程进行虚拟仿真，具有极大的灵活性和经济性。它允许使用者在很短的时间内对多个方案进行模拟、分析、比较，从中选出最优的工艺来。由于技术发展水平的制约，目前对于铸铁件的模拟应特别注意通过多方案比较来优化工艺。
铸铁件的缩孔缩松缺陷分析步骤与本章“8.1.2 缩孔缩松缺陷的分析步骤”基本一致。但应注意以下问题：
1）更重视“液相分布”的液相孤立区的观察、对比。注意比较多个工艺方案，对于同一部位出现的孤立区而言，孤立区体积小比大好、孤立区分散比集中好、出现的时间晚比早好。
2）注意铸件各孤立区最后的凝固部位，是铸件的热节，也往往是铸件容易出现缩孔、缩松的部位。
3) 对于过共晶铸铁，同一铸件同一液态孤立区中心比边缘危险。原因在于孤立区边缘先凝固，析出的初生石墨相会产生石墨化膨胀抵消收缩，同时也会使剩余的液相含碳量降低，从而使剩余液相凝固产生的收缩缺陷比前面已凝固的外围大。
4）对于过共晶铸铁，同一铸件不同液态孤立区之间的比较：过早出现的孤立区较危险，因为在较早出现的孤立区部位，冷却速度较快，该部位的凝固
有可能按介稳定系来进行，初生石墨不能充分析出，故较危险。特别是如过凝固过快，出现麻口甚至白口，则该孤立区出现的收缩缺陷的可能性更大。
5）对于一个液相孤立区最终是否出现收缩缺陷，影响因素很多，包括合金、浇注温度、孕育、球化、铸型刚度等等。如前所述，一孤立区最后凝固的部位是最危险的部位。模拟出现孤立区了，实际上不一定会出现铸造缺陷（要看实际生产条件），但一旦出现铸造收缩缺陷基本可以肯定会出现在孤立区的最危险部位。实际上就是不出现铸造缺陷，如果实际测试孤立区的最危险部位也会发现这些部位硬度偏低，枝晶粗大。
因此通过比较液相孤立区可以从多个方案中选出最优的铸造方案，也可以判定可能出现收缩缺陷的部位。
实际上不管影响因素多么复杂，对于同一铸件的不同工艺方案，同一部位的液态孤立区越大，对自补缩条件的要求越高，出现缺陷的可能性越大。而较小的、分散的孤立区对自补缩条件要求的不是很高，出现缺陷的可能性越小。
6）可以比较不同方案的“缩孔形成”，但因缩孔形成采用的是重力补缩原理（参见图8-5），在铸铁，特别是球铁的缩孔的预测中会存在误差。一般说来，利用重力补缩预测的缺陷，比实际发生的缺陷的位置偏高。
如图8-10所示，某一孤立液相区形状如图（1），利用重力补缩预测的缺陷如（2）所示，位置偏高。而实际可能存在的缺陷会位于两个热节处，参见图（3）。而通过观察“液相分布”可以知晓该孤立区的热节（最后凝固部位）所在位置。因此，建议将“缩孔形成”与“液相分布”结合起来来判断。但更主要是依据上述的液相分布方法来优化工艺。
7）“Nyma缩松”判断对铸铁的效果不如铸钢，故仅供用户参考。
（1）某液相孤立区（2）重力补缩预测的缺陷（3）实际可能存在的缺陷
图8-10 重力补缩可能产生的误差（铸铁）
8）就目前而言（华铸CAE9.0）,反映碳当量、合金成分、铸型刚度等对铸造收缩缺陷的影响；但孕育、球化还没有充分考虑。因此特别强调孤立液相区的判断、强调多方案的比较优化。实际上对于孕育、球化、铸型刚度永远都不可能做到定量描述。
华铸CAE9.0版本能够反映合金元素（C 、Si 、Mn 、S 、P 、Cr 、Ni 等） 、初生石墨、初生奥氏体、共晶石墨、共晶奥氏体、冷却速度等对铸件收缩缺陷的影响。并定性考虑铸型刚度的影响。但依然要强调液态孤立区的判断、强调多方案的优化比较。
8.1.4 工艺优化实例
实例一：某厂生产的球墨铸铁曲轴，模拟了多个方案，通过比较“液相分布”，找到优化方案，根据模拟方案投入生产，取得良好效果。
方案1 方案2
图8-11 多方案比较实例一
模拟发现方案4的液相孤立区出现的时间晚、体积小、比较分散，所以第4种方案最好。 方案3 方案4
实例二：某厂生产的球墨铸铁件，模拟了横浇和立浇两个方案，通过比较“液相分布”，横浇液相孤立区出现的时间晚、体积小、比较分散，故认为横浇比立浇好。
（1）横浇方案
（2）立浇方案
图8-12 多方案比较实例二
8.2 卷气、夹杂
华铸CAE有三种计算方式均可以得到预测卷气、夹杂的数据，包括：
1）纯充型流动计算[第2种计算]，参见本书5.3.2 纯充型流动计算。
2）充型与传热耦合计算[第3种计算]，参见本书5.3.3 充型与传热耦合计算。
3）基于耦合的凝固计算[第4种计算]，参见本书5.3.4基于耦合的凝固计算。
与卷气夹杂有很大关系的参数包括合金的粘度以及浇注速度。就铁合金而言粘度取值范围可设为0.06-0.1;铸铝合金为0.01-0.05，参见本章图8-1合金的物性参数。
显示卷气、夹杂缺陷的操作如下：
1）在后处理菜单的“数值画面”中选择“压力分布”，弹出如图8-13所示的对话框。
2）在对话框上端选择FLD文件，在对话右下角选择“确定压力限”以及“负压”选项。
3）合成压力分布动画，观察动画。
图8-13 压力分布对话框
4）如果某部位出现过多的负压带（红色报警区域），则说明此处充型紊流比较严重，不平稳，容易出现卷气、夹杂缺陷，应引起注意，参见图8-14。
负压带
图8-14 卷气夹杂缺陷预测
另外通过后处理“数值画面”中的“体积填充”、“色温填充”以及“充型速度”也可以观察到卷气夹杂的危险部位。
8.3 浇不足、冷隔
华铸CAE有两种计算方式可以得到预测浇不足、冷隔的数据，包括：
1）充型与传热耦合计算[第3种计算]，参见本书5.3.3 充型与传热耦合计算。
2）基于耦合的凝固计算[第4种计算]，参见本书5.3.4基于耦合的凝固计算。
与浇不足、冷隔有很大关系的参数包括合金的粘度、浇注速度、浇注温度、合金及铸型的热容、导热系数等。
显示浇不足、冷隔缺陷的操作如下：
1）在后处理菜单的“数值画面”中选择“充型固相”，弹出如图8-15所示的对话框。
2）在对话框上端选择FLD文件，在对话右下角输入“临界固相”。所谓“临界固相”就是停止流动的临界固相率，此值越大说明合金的流动性越好。一般合金的“临界固相”取值范围在0.65—0.75之间,系统默认为0.7(70%)。
3）合成固相分布动画，观察动画。
4）如果某部位出现过多的固相带（红色报警区域），则说明此处充型过程中降温幅度过大，容易出现浇不足、冷隔缺陷，应引起注意，参见图8-16。
另外通过后处理“数值画面”中的“色温填充”也可以得到充型过程中降温状态，观察容易出现浇不足、冷隔缺陷的危险部位。
图8-15 固相分布对话框
图8-16 浇不足、冷隔缺陷预测
冷隔危险部位
铸造过程计算机辅助分析模拟综合实验题目：座体铸造工艺设计及其模拟优化 学院：机械工程学院 专业：材料成形及控制工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2014年3月10日 1 / 20
目录 第一章.零件简介 (2) 1.1 零件基本信息 (2) 1.2技术要求 (5) 第二章.基于UG零件的三维造型 (6) 2.1软件简介 (6) 2.2 零件的三维造型图 (6) 第三章.铸造工艺方案的拟定 (7) 3.1工艺方案的确定 (7) 3.2型（芯）砂配比 (7) 3.3混砂工艺 (8) 3.4 铸造用涂料、分型剂及胶补剂 (8) 3.5熔炼设备及熔炼工艺 (9) 3.6分型面的选择 (6) 3.7 砂箱大小及砂箱中铸件数目的确定 (7) 3.8铸造工艺参数的确定 (7) 第四章.砂芯设计及排气 (8) 4.1芯头的基本尺寸 (8) 4.2砂芯设计尺寸见下工艺图 (9) 第五章.浇注系统设计.................... 错误!未定义书签。 5.1浇注系统的类型及选择 ............... 错误!未定义书签。
5.2浇注位置的选择..................... 错误!未定义书签。 5.3浇注系统各部分尺寸的计算 ........... 错误!未定义书签。 5.4合金铸造性能分析 ................... 错误!未定义书签。 5.5 设计计算步骤....................... 错误!未定义书签。 5.6出气孔 (14) 5.7铸件工艺出品率 (14) 第六章.模拟仿真部分 (15) 6.1充型模拟 (15) 6.2凝固模拟 (15) 第七章.结论及优化方案 (16) 第八章.小结 (16) 主要参考文献： (19) 摘要 本文通过对座体零件图的深入分析，根据零件的形状、尺寸、材料等特点，采用传统设计方法与计算机辅助设计相结合的方式对零件的铸造工艺进行设计。 分析并确定采用卧式造型合箱，底注式浇注的砂型铸造工艺方案；确定了铸铁件的凝固原则、浇注位置和分型面等；确定了座体铸铁件的铸造工艺参数并计算了其体积和重量；设计并计算了箱盖砂型铸造的浇注系统；绘制了座体砂型铸造工艺图、UG III / 20
“玉柴杯”铸造工技能竞赛理论试题题库及答案 一、填空题（35题，每题1分） 1.在浇注温度和铸型工艺因素等条件正常的情况下,铸件愈简单,壁厚愈厚,则对金属液流动的阻力___ __。 2.金属的性质对铸件的残余应力影响很大,金属的弹性模量越大,合金材料线收缩系数越大,合金的导热性能越差,铸件的残余应力也___ __。 3.在铸型中固定砂芯的主要方法有:___ ___和芯卡固定两种。 4.在选择砂箱造型的砂箱尺寸时,最主要考虑,箱带与砂箱四周的___ __。 5.铸钢件,球墨铸铁件和高大灰铸铁件,在一般情况下采用__ _浇注系统。 6.工艺出品率又叫铸件收得率或铸造回收率。它是铸件毛重与比值的百分数。 7.活块造型是将有阻碍起模部分的砂型制成可以搬运的砂块,便于起模。活砂是构成砂型的一部分,而不是。 8. 影响铸件尺寸精度的主要因素有工艺方案、工艺参数、_ 。 9.目前,修补铸件用得最广的方法是_ 。 10.模底板与砂箱之间用__ 定位。 11.当铸件时,合金温度降低越快,愈不容易浇满。 12.合金的流动性对铸件质量有重要影响,主要表现在能获得健全铸件,对铸件有利。 13．金属液从浇入铸型冷却凝固至室温的整个过程中发生的体积和尺寸减小的现象称。 14．从直浇道到内浇道的截面积逐渐扩大的浇注系统称。 15．封闭式浇注系统，内浇道截面积，它具有较好的挡渣能力。 16．铸铁件浇注系统的计算，首先应确定，然后根据比例，确定其它部分截面积。 17．铸型浇注时，内浇道至外浇道液面的高度，与内浇道以上铸件高度之差，称为。 18.内浇道在铸件上的位置应符合铸件的或方法。 19．难以锯割的冒口最好使用。 20.冒口应尽量放在铸件的部位,以利于冒口液柱重力进行。 21．芯骨、砂箱、压铁等铸件可选用。 22．对称模样分模造型时，分型负数应分布在。 23.模样的各部分应标号，标志各自的作用和位置，便于应用。 24．铸件质量包括：外观质量，内在质量和三个方面。 25．压力试验主要用于检查铸件的缺陷。 26．的作用是将砂块连同铸件一起从砂箱中捅出，送到落砂机上进行落砂。 27．消除铸铁件铸造应力的常用方法是。 28.采用外冷铁的实质是改变铸型某部分造型材料的蓄热系数，以控制铸件的。 29.铸件热裂表面严重氧化而没有金属光泽；铸钢件裂纹表面近似，铝合金则呈。 30.对于要求较高，单件生产的重要铸件和大量生产的铸件，除了要详细绘制铸造工艺图外，还应绘制铸件图、等。 31.热芯盒的排气方式主要有、间隙排气和排气塞排气三种。 32.每增加1%硅的质量分数，可使共晶点碳的质量分数下降。 33.铸态球墨铸铁首要的任务是避免铸态组织中有残留的自由渗碳体，并强调采用孕育。 34.芯头有定位、支撑和作用，一般分为垂直芯头和水平芯头。 35.ZL110属于铸造铝硅合金，那么ZL201属于铸造合金。 二、判断题（55题，对画√，错画×） 1、根据经验：每吨铸件约需消耗1t的新砂。（）
常见铸件缺陷分析缺陷种类，缺陷名称生产原因 多肉类飞翅（飞边） 1．砂型表面不光洁，分型面不增整 2．合理操作xx准确 3．砂箱未固紧 4．未放压铁，或过早除去压铁 5．芯头与芯座间有空隙 6．压射前机器调整、操作不正确 7．模具镶块、活块已磨损或损坏，锁紧元件失效8．模具强度不够，发生变形 9．铸件投影面积过大，锁模力不够 10．型壳内层有裂隙，涂料层太薄 毛刺 1.合型操作不准确 2.砂箱未固紧 3.芯头与芯座间有空隙 4.分型面加工精度不够 5.参考飞翅内容 抬箱 1．砂箱未固紧
2．压铁质量不够，或过早除去压铁 胀砂 1．砂型紧实度低： 壳型强度低 2．砂型表面硬度低 3．金属液压头过高 冲砂 1．砂型紧实度不够，型壳强度不够 2．浇注系统设计不合理 3．金属流速过快，充型不稳定 4．压射压力过高，压射速度过快 5．金属液头过高 掉砂 1．合型操作不正确 2．型砂紧实度不够 3．型壳强度不够，发生破裂 铸件缺陷分析 缺陷种类缺陷名称产生原因 多肉类外渗物（外渗豆）内渗物（内渗豆） 1．铸型、型号、型芯发气最大，透气性低，排气不畅2．合金液有偏析倾向
3．凝固温度范围宽或凝固速度过慢 xx类气孔、针孔 1．铸件结构设计不正确，热节过多、过大 2．铸型、型壳、型芯、涂料等发气量大，透气性低，排气不畅 3．凝固温度范围宽，凝固速度数低 4．合金液含气量高，氧化夹杂物多 5．凝固时外压低 6．冷铁表面未清理干净，未挂涂料或涂料烘透 7．铜合金脱氧不彻底 8．浇注温度过高，浇注速度过快 缩孔 1．铸件结构设计不合理，壁厚悬殊，过渡外圆角太小： 热节过多、过大 2．浇注系统、冷铁、冒口安放不合理，不利于定向凝固 3．冒口补缩效率低 4．浇注温度过高 5．压射建压时间长，增压不起作用撮终补压压力不足，或压室的充满度不合理 6．比压太小，余料饼术薄，补压不起作用 7．内浇道厚度过小，溢流槽容量不够 8．熔模的模组分布不合理，造成局部散热困难
铸造缺陷-----气孔的概述以及分析 一、术语含义：金属液在凝固过程中陷入金属中的气泡，在铸件中形成的孔洞，称为气孔。还有气眼、气泡、呛火、呛等非正规名称，是孔壁光滑的孔洞类铸造缺陷。 二、目视特征：是指肉眼看到的铸件缺陷的形态特征，是区分气孔、缩孔、砂眼、加渣及确定气孔种类性质的依据。 1、形状：一般为球形或近似于球形、泪滴形、梨形、蠕虫状、长针形等气孔孔洞。 2、表面面貌：在肉眼观察下，气孔孔壁是平滑的，表面颜色有的发亮，有的金属本色，有的发蓝，灰铸铁孔洞表面有的附着一层碳膜。 3、尺寸：由于形成气孔原因复杂，尺寸变动是无规律的，有的大到10至20几毫米，有的小到不到1毫米。 4、部位：是指孔洞在铸件截面中的位置，一般可分为表面气孔，一落砂就可发现，内部气孔只有在机加工后才能显示出来，有的皮下气孔在喷砂后或机加工去除表面硬皮后才能发现。多出现在浇注位置的上面。 5、危害性：气孔是铸件常见和多发性缺陷，一般情况下，气孔使铸件报废数量约占铸件废品率的25%-80%。 6、气孔种类：从气孔形成原因、形成过程、形成机理来分类，气孔可分为5种，及侵入气孔、裹挟气孔、析出气孔和内外反应气孔。 下面先说一说最常见、发生最多的侵入型气孔。 一、从浇注到铸件凝固成壳期间，砂型、砂芯发生的气体侵入金属液
时产生的气孔称为侵入性气孔。 1、它的形状特征：团球形、梨形、泪滴形，小头所指是气体来源的方向。 2、表面面貌：孔壁平滑，铸件侵入气体主要成分是CO时，孔壁呈蓝色；是氢气时，孔壁是金属色，发亮；是水蒸气时，孔壁是氧化色，孔壁发暗，灰色。 3、一般尺寸较大，在几毫米以上。 4、部位：按浇注位置来说，常处于铸件上表面，去掉浇冒口或气针后可看到，有的粗加工后表现出来。 5、分布：大多情况下是单个或几个聚集的尺寸较大的气孔，很少成为弥散性气孔或针孔。 二、形成机理： 1、砂型：砂型中的气体侵入金属液，分为两种：①不润湿型：组成砂型型砂粒度细、强度高、紧实度大（硬），如静压线造型。高温铁水遇到湿砂型，表面水分极度气化膨胀，在砂型毛细管内形成较高压力，一部分向外透过砂型排入大气，一部分因压力大，超过铁水静压力，克服表面张力，便进入铁水中，关系式为：P A>P o+P M+P N P A——表示气体侵入压力 P o——型腔中气体压力，即标准大气压 P M——金属液静压力 P N——金属液表面阻力（表面张力和粘度）
?铸造工艺模拟技术在铝合金铸件工艺设计及优化中的应用?发布时间:2011-6-17 10:03:54 来源：中国铸造网文字【大中小】浏览人数：183 ?摘要：利用北京北方恒利科技发展有限公司开发的铸造模拟软件CAStsoft/CAE对铝合金铸件的凝固过程和充型过程进行模拟。通过对凝固过程的温度场和铸造缺陷的分析，依据分析结果对工艺进行改进,最后设计出合理的铸造工艺。铸造过程计算机模拟可以减少或取消新产品的工艺实验，能够有效地避免可能出现的铸造缺陷，保证工艺的可靠性，缩短新产品的试制周期。 关键词：铸造模拟凝固过程温度场铝合金前罩铸件 传统的铸造工艺设计方法往往依赖于直觉经验，在铸件结构较为简单和铸造类似铸件时，经验可能起到一定的作用；在浇铸大型、复杂铸件且无相关经验时，只能通过反复工艺实验来确定工艺；当工艺存在重大失误时，可能使得工艺方案被彻底推翻。通过工艺反复实验来确定工艺的方法，可能导致先前制作的模具报废，对于大型铸件来说模具费用会相当高，这会造成重大经济损失，同时严重影响新产品的试制，延长新产品的试制周期。近年来铸造过程计算机模拟技术得到飞速发展，使得通过铸造模拟来确定铸造工艺成为可能，铸造过程计算机模拟可以减少或取消新产品的工艺实验，能够有效地避免可能出现的铸造缺陷，保证工艺的可靠性，缩短新产品的试制周期。本次分析采用的软件是北京北方恒利科技发展有限公司的CASTSOFT/CAE软件。通过模拟分析发现工艺存在的问题，采取工艺改进措施后再次进行模拟，直到铸造工艺趋向合理。 1. 铸造工艺方案设计 1．1铸造工艺方法的选择： 由于前罩（材料：ALSi10Mg）属于中大型薄壁铝合金铸件，结构虽然比较简单，但厚薄不均，热节位置较多，铸件最薄的地方为4mm,最厚大的地方为80×110×120，外轮廓尺寸为618×346×618，此零件表面质量和内部质量要求比较高。用砂型重力铸造难以保证顺利充满和厚大部位不产生疏松，特别是法兰处的质量，同时可能形成气孔和渣孔，表面质量较差，难以通过压力测试和质量要求；考虑前罩质量、批量的要求和低压铸造工艺具有金属液充型平稳、铸件在压力下结晶，生产的铸件缩松、气孔、夹杂少的优点，结合我厂铸造现场生产能力，最后选用金属型低压铸造的工艺方案。模具选用：QT60-2，型芯选用：45#钢，模具温度：300℃，型芯温度：300℃，浇注温度：720℃。 1．2浇注系统位置的选择： 前罩（材料：ALSi10Mg）前罩法兰较小一端径向和法向都比较厚和方便开模，且整体组织要求高，不允许有缩松、气孔等铸造缺陷，为了使得铸件实现顺序凝固且保证法兰处的力学性能，在法兰较小一端开设入流内浇口和横浇口，在法兰处共
铸造工艺课程设计课程教学改革研究 结合《铸造工艺课程设计》实践教学的实际教学中存在的问题，采取及时更新工艺设计题目、增设工艺设计方案验证环节、引入任务驱动型自主学习模式、强化教师实践教学能力以及改善考核方法等一系列措施，从而有效提高学生的工程实践能力和自主学习能力，以适应铸造行业对人才的需求。《铸造工艺课程设计》作为材料成型及控制工程专业的重要实践教学环节，其教学目标是能够运用所学铸造理论及工艺设计知识比较系统地学习掌握铸造工艺及工装设计方法，使学生能够制定出比较合理的铸造工艺，并设计出结构合理的工装模具；同时通过课程设计，也使学生进一步提高设计绘图能力、查阅工艺设计资料的基本技能以及分析解决铸造工程实际问题的能力，以满足铸造行业用人需求。然而在《铸造工艺课程设计》实践教学过程中还存在一些不足之处。（1）课程设计题目陈旧且数量较少现有题目陈旧，缺乏时效性，与铸造生产实际脱节，致使学生的专业素质很难达到铸造行业的需求。图纸数量较少，难以满足1人1题，甚至需要多人共用1题或每年重复使用，这就导致存在学生之间相互抄袭或抄袭往届学生作品的现象，不利于培养学生具备独立自主从事铸造工艺设计工作的能力。（2）缺乏工艺验证环节课程设计通常只包括工艺设计、工装设计以及设计说明书的撰写等内容，而不进行实际生产验证，这就导致学生无法判断工艺设计方案的合理性及可行性。（3）教师指导不足通常1名老师指导1个班级的课程设计工作，人数在40人左右，这就导致指导教师无法详细指导每位学生。（4）考核评价机制不够全
面课程考核更侧重于图纸质量以及设计说明书的规范性，而忽略了对设计过程中学生的自主性、创新性及工程实践应用能力的考核与评价。鉴于此，以《铸造工艺课程设计》核心课程建设为契机，本文归纳总结了铸造工艺课程设计实践教学中所采取的的改革与实践方法。 1.及时更新工艺设计题目 铸造工艺课程设计题目要做到推陈出新，以激发学生的设计热情。为此建立了以企业实际在生产零件为主的课程设计零件图纸库，且图纸数量要多于专业人数，且要保证每年有10%以上的题目更新，以保证课程设计与企业生产实际接轨。图纸库的建立与更新由教研室每年定期审核通过，以保证图纸的规范性及零件结构复杂程度适中。课程设计分配设计任务时，保证1人1题，且指导教师要综合考虑所带学生的设计基础差异问题，题目的选择与分配要有难度区分，并在课程设计任务分配时给出明确说明及评分标准。 2.增设工艺设计方案验证环节 本课程增设了工艺设计方案验证环节，有两种不同方式可供学生自主选择。第一种验证方法是引入Procast及AnyCasting等铸造模拟软件对铸件充型、铸造温度场以及铸造缺陷出现的位置和数量等进行模拟分析，进而优化工艺设计方案。模拟仿真环节的引入有利于学生发现和解决工艺设计中存在的问题，使铸造工艺设计更符合铸造生产实际，同时也提高了学生学习与应用软件的能力。第二种验证方法则是按照其工艺设计方案进行实际铸造生产，铸造生产可直接在校内铸造生产实训中心进行，该中心不仅有砂型铸造所需设备及原材料，且
发动机铸件汽缸体（汽缸盖）缺陷分析 概述 改革开放后近十年来，我国的汽车制造工业得到了飞速发展，许多高端汽车品牌，几乎与发达国家同步推出面世，与之相适应的汽车发运机制造业也得到了迅猛发展，其中发动机铸造的水平也得到了极大的提高，无论铸造产量还是铸件技术要求及铸件质量，都有基本上满足了现代汽车发动机日益提高的要求。 以中小型乘用发动机主要铸件汽缸体（汽缸盖）生产为例，众多汽车发动机铸造企业都有采用了粘土砂高压造型（少数为自硬树脂砂造型），制芯则普遍采用覆膜砂热芯或冷芯工艺，而在熔炼方面大都采用双联熔炼或电炉熔炼，所生产的发动机均为高强度薄壁铁件。许多厂家为满足高强度薄壁铸铁件的工艺要求，纷纷引进先进的工艺技术装备，如高效混砂机，高压造型线，高度自动化的制芯中心，强力抛丸设备，大多采用整体浸涂，烘干，并且自动下芯。在过程质量控制方面，许多企业实现了在线检测与控制，如配备了型砂性能在线检测，热分析法铁水质量检测与判断装置，真空直读光谱议快速检测。清洁度检查的工业内窥镜等。相当一部分企业还在产品开发方面应用了计算机模式拟技术。可以毫不夸张地说，就硬件配件而言，我国发动机铸造水平丝毫不亚于当今世界上工业发达国家，一句话，具备了现代铸造生产条件。（为叙述方便，以下称上述框架内容的生产条件为现代生产条件。）
然而应该承认，在发动机铸造企业的经济效益与产品质量以及铸件所能达到的技术要求方面，我们与世界发达国家还有较大的差距。 提高生产质量，减少废品损失，是缩小与发达国家差距，发挥引进设备效能，提高企业效益的重要途径。本文试图就我国铸造企业在现代铸造条件下，中小型乘用车发动机灰铸铁汽缸体（汽缸盖）铸件生产中常见的铸造缺陷与对策，与广大业界同仁作一交流。 １气孔 气孔通常是汽缸体铸件最常见缺陷，往往占铸件废品的首位。如何防止气孔，是铸造工作者一个永久的课题。 汽缸体的气孔多见于上型面的水套区域对应的外表面（含缸盖面周边），例如出气针底部（这时冒起的气针较短）或凸起的筋条部。以及缸筒加工后的内表面。严重时由于型芯的发气量大而又未能充分排气，使上型面产生呛火现象，导致大面积孔洞与无规律的砂眼。在现代生产条件下，反应性气孔与析出性气孔较为少见，较为多见的是侵入性气孔。现对侵入性气孔分析出如下： 1.1原因 1.1.1 型腔排气不充分,排气系统总载面积偏小。 1.1.2浇注温度较低。 1.1.3浇注速度太慢;,铁液充型不平稳,有气体卷入。 1.1.4型砂水份偏高;砂型内灰分含量高,砂型透气性差。 1.1.5对于干式气缸套结构的发动机,水套砂芯工艺不当(如未设置排气系统或排气系统不完善；或因密封不严，使浇注时铁水钻入排气通
铸件常见缺陷的鉴别、起因、修补及检验----------------------------------------------福联造型，呋喃树脂、酚醛树脂、覆膜砂专家 1.缺陷的分类 铸件常见缺陷分为孔眼、裂纹、表面缺陷、形状及尺寸和重量不合格、成份及组织和性能不合格五大类。(注：主要介绍铸钢件容易造成裂纹的缺陷) 1.1孔眼类缺陷 孔眼类缺陷包括气孔、缩孔、缩松、渣眼、砂眼、铁豆。 1.1.1气孔：别名气眼，气泡、由气体原因造成的孔洞。 铸件气孔的特征是：一般是园形或不规则的孔眼，孔眼内表面光滑，颜色为白色或带一层旧暗色。(如照片) 气孔 照片1 产生的原因是：来源于气体，炉料潮湿或绣蚀、表面不干净、炉气中水蒸气等气体、炉体及浇包等修后未烘干、型腔内的气体、浇注系统不当，浇铸时卷入气体、铸型或泥芯透气性差等。 1.1.2缩孔 缩孔别名缩眼，由收缩造成的孔洞。 缩孔的特征是：形状不规则，孔内粗糙不平、晶粒粗大。
产生的原因是：金属在液体及凝固期间产生收缩引起的，主要有以下几点：铸件结构设计不合理，浇铸系统不适当，冷铁的大小、数量、位置不符实际、铁水化学成份不符合要求，如含磷过高等。浇注温度过高浇注速度过快等。 1.1.3缩松 缩松别名疏松、针孔蜂窝、由收缩耐造成的小而多的孔洞。 缩松的特征是：微小而不连贯的孔，晶粒粗大、各晶粒间存在明显的网状孔眼，水压试验时渗水。(如照片2) 缩松 照片2 产生的原因同以上缩孔。 1.1.4渣眼
渣眼别名夹渣、包渣、脏眼、铁水温度不高、浇注挡渣不当造成。 渣眼的特征是：孔眼形状不规则，不光滑、里面全部或局部充塞着渣。(如照片3) 渣眼 照片3 产生的原因是：铁水纯净度差、除渣不净、浇注时挡渣不好，浇注系统挡渣作用差、浇注时浇口未充满或断流。 1.1.5砂眼 砂眼是夹着砂子的砂眼。 砂眼的特征是：孔眼不规则，孔眼内充塞着型砂或芯砂。 产生的原因是：合箱时型砂损坏脱落，型腔内的散砂或砂块未清除干净、型砂紧实度差、浇注时冲坏型芯、浇注系统设计不当、型芯表面涂料不好等。 1.1.6铁豆 铁豆是夹着铁珠的孔眼、别名铁珠、豆眼、铁豆砂眼等。
铸造生产——指用熔融的液态合金注入预先制备好的铸型中使之 冷却、凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能的毛 坯或零件过程，简称铸造。 2、铸造方法的分类 第一章 造型材料 型（芯）砂是由骨干材料、粘结材料和附加物等原材料按一定比例配制而成。 以粘土为粘结材料的粘土型（芯）砂主要由原砂、粘土、附加物和水配制而成。 常用的附加物：煤粉、渣油、淀粉 、锯末等 新砂和旧砂的处理 1．新砂的处理 新砂的处理常用的方法:筛分、水漂洗、酸浸洗、精选 、烘干等 2．旧砂的处理 拟采取措施：对旧砂进行通风冷却，降低温度；经破碎、磁选、过筛，除去杂物；干法碾搓，除去包覆膜、失效粘土及灰分；按一定比例添加原砂，补加新粘土、煤粉；调整含水分量，达到型砂性能要求。
CO2硬化法——向水玻璃砂制成的砂型（芯）中吹入CO2气体，在短时间内就可以使型（芯）砂硬化； 三、C02-钠水玻璃砂的原材料、配方及混制工艺 (一)C02-钠水玻璃砂的原材料 铸钢件用原砂Si02含量应高。一般采用中等粒度的硅砂 涂料的基本组成 涂料一般由耐火粉料、粘结剂、悬浮剂、载液和助剂组成。 涂料的性能 (1)涂料的工艺性能涂料的工艺性能主要有饱沾性、涂刷性、流淌性、流平性、 渗透性等。 涂刷方法 涂料涂敷的方法有刷、喷、浸三种。 第二章铸型制备 14种造型方法有哪些？ 整模造型、分模造型、挖砂和假箱造型、活块和砂芯造型、活砂造型(抽砂造型)、多箱造型、实物造型、刮板造型、抽心模造型和劈箱造型、脱箱造型(活箱造型)、叠箱造型、模板造型、漏模造型、地坑造型 铸型的紧固方法 生产小型铸件的铸型由于抬箱力小，用压铁直接压在砂型上比较方便。 生产大中型铸件的铸型，一般用卡子、螺栓等紧固。 紧固铸型前需在分箱面的四角用铁片将上下砂箱问的缝隙垫实，以防止铸型紧固时砂芯或砂型被压溃。 地坑造型，一般用压铁压在盖箱上。 第三章浇注系统设计 铸铁件浇注系统的组成：浇口盆、直浇道、横浇道、内浇道。、 为避免水平涡流，应采用浇包低位浇注大流充满，并且使浇口杯中液面高度(h)与直浇道直径(d)保持_定的比值(即h>6d)。
“永冠杯”第二届中国大学生铸造工艺设计大赛 参赛作品 铸件名称：B-十字头 自编代码：AB1990ZP 方案编号：［单击此处键入方案编号］
目录 1零件概述 (1) 1.1零件信息................................................................................... (1) 1.2技术要求 (1) 2铸造工艺方案拟定 (1) 2.1 铸造方法选择............................................................... . (1) 2.2 分型面选择 (1) 2.3浇注位置选择 (2) 3铸造主要参数 (3) 4 浇注系统设计计算 (3) 5 冒口设计 (4) 5.1模数与补缩分析 (4) 5.2冒口尺寸设计 (5) 6模拟与优化 (6) 6.1Procast主要参数设定 (6) 6.2整体思路 (7) 6.3模拟结果及分析 (8)
6.3.1表面状况 (8) 6.3.2内部缩孔情况 (9) 6.4加冒口模拟 (10) 6.5加冷铁模拟 (11) 7砂芯设计 (13) 8模板 (14) 总结 (14) 参考文献............................................................................................ (14) 附图 (14)
1零件概述 1.1零件信息 名称：十字头 材料： QT450-12 外形尺寸：1140×605×256mm 体积: 41.878×103 cm 3 质量: 302kg 生产批量：中小批量生产（自定） 零件三维图如图1.1所示，具体尺寸件附件1。 1.2技术要求 （1）铸件加工后，加工面不得有任何的铸造缺陷，非加工表面不得有明显的夹渣、凹陷， 上下型错模不得大于1mm 。 （2）保证该件受力较大的工作部分的力学性能。 2铸造工艺方案拟定 2.1 铸造方法选择 基于铸件的生产批量、铸件材料、尺寸、精度及技术要求等综合考虑，采用木模，自硬树脂砂，手工造型。 图1.1 零件三维图
常见铸造缺陷产生的原因及防止方法 铸件缺陷种类繁多，产生缺陷的原因也十分复杂。它不仅与铸型工艺有关，而且还与铸造合金的性制、合金的熔炼、造型材料的性能等一系列因素有关。因此，分析铸件缺陷产生的原因时，要从具体情况出发，根据缺陷的特征、位置、采用的工艺和所用型砂等因素，进行综合分析，然后采取相应的技术措施，防止和消除缺陷。 一、浇不到 1、特征 铸件局部有残缺、常出现在薄壁部位、离浇道最远部位或铸件上部。残缺的边角圆滑光亮不粘砂。 2、产生原因 （1）浇注温度低、浇注速度太慢或断续浇注； （2）横浇道、内浇道截面积小； （3）铁水成分中碳、硅含量过低； （4）型砂中水分、煤粉含量过多，发气量大，或含泥量太高，透气性不良；] （5）上砂型高度不够，铁水压力不足。 3、防止方法 （1）提高浇注温度、加快浇注速度，防止断续浇注； （2）加大横浇道和内浇道的截面积； （3）调整炉后配料，适当提高碳、硅含量； （4）铸型中加强排气，减少型砂中的煤粉，有机物加入量； （5）增加上砂箱高度。 二、未浇满 1、特征 铸件上部残缺，直浇道中铁水的水平面与铸件的铁水水平面相平，边部略呈圆形。 2、产生原因 （1）浇包中铁水量不够； （2）浇道狭小，浇注速度又过快，当铁水从浇口杯外溢时，操作者误认为铸型已经充满，停浇过早。
3、防止方法 （1）正确估计浇包中的铁水量； （2）对浇道狭小的铸型，适当放慢浇注速度，保证铸型充满。 三、损伤 1、特征 铸件损伤断缺。 2、产生原因 （1）铸件落砂过于剧烈，或在搬运过程中铸件受到冲撞而损坏； （2）滚筒清理时，铸件装料不当，铸件的薄弱部分在翻滚时被碰断； （3）冒口、冒口颈截面尺寸过大；冒口颈没有做出敲断面（凹槽）。或敲除浇冒口的方法不正确，使铸件本体损伤缺肉。 3、防止方法 （1）铸件在落砂清理和搬运时，注意避免各种形式的过度冲撞、振击，避免不合理的丢放； （2）滚筒清理时严格按工艺规程和要求进行操作； （3）修改冒口和冒口颈尺寸，做出冒口颈敲断面，正确掌握打浇冒口的方向。 四、粘砂和表面粗糙 1、特征 粘砂是一种铸件表面缺陷，表现为铸件表面粘附着难以清除的砂粒；如铸件经清除砂粒后出现凹凸不平的不光滑表面，称表面粗糙。 2、产生原因 （1）砂粒太粗、砂型紧实度不够； （2）型砂中水分太高，使型砂不易紧实； （3）浇注速度太快、压力过大、温度过高； （4）型砂中煤粉太少； （5）模板烘温过高，导致表面型砂干枯；或模板烘温过低，型砂粘附在模板上。 3、防止方法 （1）在透气性足够的情况下，使用较细原砂，并适当提高型砂紧实度；
桥壳铸造工艺设计规范 1 适用范围 本标准适用于铸钢桥壳工装、模具、检具等设计制图及铸造工艺设计工作规范。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括戡误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 6414-1999 《铸件尺寸公差与机械加工余量》 JB/T 5106-1991 《铸件模样型芯头基本尺寸》 GB/T 11351-1989 《铸件重量公差》 3术语和定义 3.1铸件的最小壁厚：在一定的铸造条件下，铸造合金液能充满铸型的最小厚度。 3.2铸件的临界壁厚：当铸件的厚度超过了一定值后，铸件的力学性能并不按比例地随着 铸件厚度的增大而增大，而是显著下降，存在一个临界厚度。 3.3铸钢件相对密度：浇注钢液重量与铸件三个方向最大尺寸的乘积之比。因而往往小于 铸件密度。 3.4吃砂量：模样与砂箱壁、箱顶（底）、和箱带之间的距离。 4铸造工艺设计原则 4.1铸造工艺设计必须满足产品铸件质量和对环保的要求，有利于实现优质、高产、低耗， 改善劳动条件，安全生产，提高生产标准化、通用化、系列化水平； 4.2铸造工艺设计必须能够提供清晰、完整、正确、统一的资料输出：过程流程图、铸造 材料清单、过程潜在失效模式及后果分析（PFMEA）、控制计划、铸造工艺图、铸造工艺卡、作业指导书等。 5铸造工艺设计程序 5.1铸件结构工艺和铸件的先期质量策划 5.1.1 铸造产品的设计阶段，应组成产品设计人员和铸造工艺设计人员的项目小组进行设计潜在失效模式及后果分析，分析的主要内容应包括铸件质量对产品结构的要求，铸造工艺对产品结构的要求及铸造工艺对环保的要求是否全部满足。 5.1.2 铸件质量对产品结构的要求 5.1.2.1 铸件的最小壁厚（见表1）
“永冠杯”第三届中国大学生铸造工艺设计大赛 参赛作品 铸件名称：D—上冠 自编代码：［单击此处键入自编代码］ 方案编号：［单击此处键入方案编号］
目录 摘要 (3) 1 零件结构及其技术条件的审查 (3) 1.1铸件结构的工艺性分析 (3) 1.2技术条件的审查 (5) 2 型砂，造型、造芯方法的选择 (5) 2.1型砂 (5) 2.2涂料 (5) 2.3造型方法 (6) 2.4造芯方案 (6) 3 浇注位置的确定 (6) 3.1浇注位置选择示意 (6) 3.2浇注位置方案比较 (7) 4 分型面的确定 (8) 4.1分型面选择方安示意 (8) 4.2分型面选取的方案比较 (9) 5 铸造工艺参数的确定 (10) 5.1铸造收缩率 (10) 5.2机械加工余量 (10) 5.3铸件尺寸公差 (11) 5.4起模斜度的确定 (11) 5.5最小铸出孔和槽的尺寸 (12) 6 砂芯的设计 (12) 6.1芯头的设计 (13) 6.2压环，积砂槽的设计 (14) 7 冒口的设计 (14) 7.1铸件各部分模数的计算 (14) 7.2外冷铁的计算 (16) 7.3冒口尺寸的确定 (17) 7.3.1顶圆柱形明冒口与校核 (17) 7.3.2顶腰圆形明冒口与校核 (19) 1
7.3.3顶环形明冒口与校核 (19) 8 浇注系统的设计 (21) 8.1浇注系统的类型 (21) 8.2确定内浇道在铸件上的位置，数量和金属液引入方向 (21) 8.3包孔直径的选择 (22) 8.4计算浇注时间并核算金属夜上升速度 (22) 8.5浇注系统各组元截面积的计算 (23) 8.6浇口窝的设计 (23) 8.7浇口杯的设计 (24) 9砂箱设计 (24) 9.1砂箱壁的结构形式和尺寸 (24) 9.2砂箱外壁加强肋的布置形式和尺寸 (25) 9.3砂箱箱带的布置形式和尺寸 (26) 9.4砂箱吊运部分的结构和尺寸 (27) 10模底板设计 (29) 11芯盒的设计 (30) 11.1砂芯的修改 (30) 11.2芯骨的设计 (30) 11.3通气孔的设计 (31) 11.4芯盒的设计 (31) 11.5砂芯制作的步骤 (32) 12铸件凝固过程的模拟及分析 (33) 12.1铸件的凝固过程示意图 (34) 12.2铸件凝固完全后缩孔、缩松的分布 (34) 12.3铸件凝固过程的分析 (35) 13工艺调整方案 (36) 14关键环节质量控制 (36) 参考文献 (36) 2
压铸件的缺陷分析及检验 一、流痕 ( 条纹 )( 抛光法去除 )A. 、模温低于 180( 铝合金 )b 、填充速度太高 c 、涂料过量 D 。金属流不同步。对 a 采取措施：调整内浇口面积 二、冷接： A 料温低或模温低， B ，合金成份不符，流动性差。 C ，浇口不合理，流程太长 D 。填充速度低 E 。排气不良。 F 、比压偏低。 三、。擦伤（扣模、粘模、拉痕、拉伤）： A 型芯铸造斜度太小。 B ，型芯型壁有压伤痕。 C ，合金粘附模具。 D ，铸件顶出偏斜，或型芯轴线偏斜。 E ，型壁表面粗糙。 F ，脱模水不够。 G ，铝合金含铁量低于 0 。 6 ％。措施：修模，增加含铁量。 四、凹陷（缩凹，缩陷，憋气，塌边） A ．铸件设计不合理，有局部厚实现象，产生节热。 B ，合金收缩量大。 C ，内浇口面积太小。 D ，比压低。 E ，模温高 五、，气泡（皮下）： A ，模温高。 B ，填充速度高。 C ，脱模水发气量大。 D ，排气不畅。 E ，开模过早。 F ，料温高。 六、气孔： A ，浇口位置和导流形状不当。 B ，浇道形状设计不良。 C ，压室充满度不够。 D ，内浇口速度太高，产生湍流。 E ，排气不畅。 F ，模具型腔位置太深。 G ，脱模水过多。 H ，料不纯。 七、缩孔： A ，料温高。 B ，铸件结构不均匀。 C ，比压太低。 D ，溢口太薄。 E ，局部模温偏高 八、花纹： A ，填充速度快。 B ，脱模水量太多。 C ，模具温度低。 九、裂纹： A ，铸件结构不合理，铸造圆角小等。 B ，抽芯及顶出装置在工作中受力不均匀，偏斜。 C ，模温低。 D ，开模时间长。 E ，合金成份不符。（铅锡镉铁偏高：锌合金，铝合金：锌铜铁高，镁合金：铝硅铁高 十、欠铸 A ，合金流动不良引起。 B ，浇注系统不良 C ，排气条件不良 十一、印痕（镶块或活动块及顶针痕等） 十二、网状毛刺： A ，模具龟裂。 B ，料温高。 C ，模温低。 D ，模腔表面不光滑。 E ，模具材料不当或热处理工艺不当。 F ，注射速度太高。
铸造缺陷 一、孔眼类 气孔，缩松，缩孔，渣（脏）眼，砂眼，铁豆 气孔：在铸件内部、表面或近于表面处有大小不等的光滑孔眼，为白色或带一层暗色 缩松：在铸件内部聚集在一处或多处微小而不连贯的缩孔 缩孔：在铸件厚断面内部，两交界面的内部及厚断面和厚断面交接处的内部或表面，形状不规则，孔内粗糙不平 渣眼：孔眼形状不规则，不光滑、里面全部或局部充塞着渣 砂眼：在铸件内部或表面有充塞着型砂的孔眼 铁豆：是夹着铁珠的孔眼、别名铁珠、豆眼、铁豆砂眼等。铁豆的特征是：孔眼比较规则、孔眼内包含着金属小珠、常发生在铸铁件上。 二、表面缺陷类 夹砂，粘砂，结疤，冷隔 夹砂：在铸件表面上，有一层金属瘤状或片状物。在金属瘤片和铸件之间夹有一层型砂 粘砂：在铸件表面上、全部或部分覆盖着金属(或金属氧化物)与砂(或涂料)的混合物(或化合物)，或一层烧结的型砂·致使铸件表面粗糙 结疤：在铸件表面上，有金属夹杂或包含型砂或渣的片状或瘤状物 冷隔：在铸件上有一种未完全融合的缝隙或洼坑，其交接边缘是圆滑的 三、裂纹类 热裂，冷裂，温裂 热裂：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，呈弯曲形，开裂处表面氧化 冷裂：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，呈直线形，开裂处表面未氧化。 温裂：温裂又称热处理裂纹由切割、焊接或热处理不当引起。特征是：铸件上有穿透或不穿透的裂纹，开裂处金属表面氧化。 四、铸件形状、尺寸和重量不合格类 浇不足，落砂，抬箱，错箱，偏芯，变形，多肉，损伤，形状尺寸不合格 浇不足：由于金属液未完全充满型腔而产生的铸件缺肉 落砂：由于砂型或泥芯大块脱落产生的，铸件产生多肉或缺肉 抬箱：由于金属液的压力，使上下型分离而造成的铸件外形及尺寸与图样不符 错箱：铸件的一部分与另一部分在分型面上错开，发生相对的位移 偏芯：由于泥芯的位置发生了不应有的变化，而引起的铸件形状与尺寸与图样不符 变形：由收缩应力引起的铸件外形和尺寸与图样不符 损伤：在打箱、搬运或清理时，损坏了铸件的完整性 五、铸件成分组织性能不合格类 化学成分不合格，金相不合格，偏析，过硬，物理机械性能不合格 偏析：同一铸件上化学成分、金相组织和性能不一致，多发生在有色金属件和厚壁钢铸件上 过硬：（白口）铸件全部或局部过硬，有时断面呈白色，使铸件难以加工。多发生在铸铁件上 物理机械性能不合格：铸件的物理机械性能如强度、硬度、延伸率、冲击值以及耐热、耐磨、耐蚀等性能不合技术条件
铸造铸件常见缺陷分析 铸造工艺过程复杂，影响铸件质量的因素很多，常见的铸件缺陷名称、特征和产生的原因，见表。 常见铸件缺陷及产生原因 .学习帮手.
缺陷名称特征产生的主要原因 气孔 在铸件部或表 面有大小不等 的光滑孔洞①炉料不干或含氧化物、杂质多；②浇注工具或炉前添加剂未烘干；③型砂含水过多或起模和修型时刷水过多；④型芯烘干不充分或型芯通气孔被堵塞；⑤春砂过紧，型砂透气性差；⑥浇注温度过低或浇注速度太快等 缩孔与缩松缩孔多分布在 铸件厚断面 处，形状不规 则，孔粗糙①铸件结构设计不合理，如壁厚相差过大，厚壁处未放冒口或冷铁；②浇注系统和冒口的位置不对； ③浇注温度太高；④合金化学成分不合格，收缩率过大，冒口太小或太少 砂眼在铸件部或表 面有型砂充塞 的孔眼①型砂强度太低或砂型和型芯的紧实度不够，故型砂被金属液冲入型腔；②合箱时砂型局部损坏；③浇注系统不合理，浇口方向不对，金属液冲坏了砂 .学习帮手.
型；④合箱时型腔或浇口散砂未清理干净 粘砂铸件表面粗 糙，粘有一层 砂粒①原砂耐火度低或颗粒度太大；②型砂含泥量过高，耐火度下降；③浇注温度太高；④湿型铸造时型砂中煤粉含量太少；⑤干型铸造时铸型未刷涂斜或涂料太薄 夹砂铸件表面产生 的金属片状突 起物，在金属 片状突起物与 铸件之间夹有 一层型砂①型砂热湿拉强度低，型腔表面受热烘烤而膨胀开裂；②砂型局部紧实度过高，水分过多，水分烘干后型腔表面开裂；③浇注位置选择不当，型腔表面长时间受高温铁水烘烤而膨胀开裂；④浇注温度过高，浇注速度太慢 错型铸件沿分型面 有相对位置错①模样的上半模和下半模未对准；②合箱时，上下砂箱错位；③上下砂箱未夹紧或上箱未加足够压 .学习帮手.
铸造工艺设计模拟优化CASTsoft在核屏蔽箱体铸钢件的生产应用 市沙湾长兴铸钢有限责任公司（614900）罗建君 北方恒利科技发展（100089）宋彬 摘要：本文介绍北方恒利科技开发的铸造工艺设计及模拟优化CASTsoft CAD/CAE在核屏敝箱体铸钢件工艺设计及优化方面的应用，同时介绍了水玻璃七0砂型(石灰石水玻璃砂型)在核屏敝箱体铸钢件上的应用；证明了用先进的科学技术，合理的铸造工艺，控制生产关健环节，采用铬铁矿砂作坭芯面砂能生产出要求较高的探伤核屏敝铸钢件。 关键词：铸造工艺设计 CASTsoft 铸造工艺模拟浇注温度工艺优化核屏蔽铸钢件水玻璃七0砂型漂珠保温冒口套 The casting process simulation and optimization CASTsoft in the nuclear shielding box of steel casting production applications Leshan City, Sandy Bay, Changxing Cast Steel Co., Ltd.（614900）Luo Jianjun Beijing North Fangheng Li Technology Development Co., Ltd. (100089) Song Bin Abstract ：This article describes the casting process design and simulation and optimization of Beijing North the Hengli Technology Co., Ltd. developed CASTsoft CAD / CAE in the design and optimization of the nuclear shielding box for Steel Casting, also introduced water glass 70 sand (limestone water glass sand) on the nuclear shielding box steel castings; proved that advanced science and technology, casting process, production of key aspects of the use of chromite sand Cement core surface sand can produce higherflaw nuclear shielding steel castings. Keywords:Casting Process Design CASTsoft Casting process simulation Pouring temperature Process optimization Nuclear shielding of steel castings Floating Beads
文件编号：TP-AR-L4314 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 挤压铸造原理及缺陷分 析正式样本
挤压铸造原理及缺陷分析正式样本 使用注意：该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 挤压铸造技术与传统金属型重力铸造相比区别较大，对于某些铸件的生产有独特优势，然而实际生产中出现的一些铸造缺陷，成因也不同于传统铸造，本文试图从原理和生产实际出发，分析挤压铸造的原理和流程参数，及其铸造常见缺陷，利用技术上的经验和实践提出改进方法，已达到推进该项铸造技术的推广，减少损失。 挤压铸造原理及特点 1.1.基本原理 挤压铸造又可称为液态模锻，是将金属或合金升温至熔融态，不加处理注入到敞口模具中，立即闭合
模具，让液态金属充分流动以充填模具，初步到达制件外部形状，随后施以高压，使温度下降已凝固的外部金属产生塑性变形，而内部的未凝固金属承受等静压，同步发生高压凝固，最后获得制件或毛坯的方法。由于高压凝固和塑性变形同时存在，制件无缩孔、缩松等缺陷，组织细密，力学性能高于铸造方法，接近或相当锻造方法；无需冒口补缩和最后清理，因而液态金属或合金利用率高，工序简化，为一具有潜在应用前景的新型金属加工工艺。 1.2.挤压铸造的特点 挤压铸造的工艺对铸造设备有特殊的要求，并且目前只对部分铸件有较好的效果。首先，挤压铸造设备，需要提供低速但流量较大的液态金属填充能力，速度约为0.5~3m/s，流量可达1~5kg/s，这样熔融态金属才能平稳地将铸型内气体排出，并填充铸型，随