精密铸造铸件工艺及浇冒口系统设计
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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。
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。
铸造缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施一、多肉类缺陷的防止措施总结1、飞翅缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征产生在分型面、分芯面、芯头、活块及型与芯结合面等处,通常垂直于铸件表面的厚度不均匀的薄片状金属凸起物,又称为飞边或披缝。
(2)鉴别方法肉眼外观检查。
飞翅出现在型—型、型—芯、芯—芯结合面上,成连片状,系结合面间隙过大所致。
(3)形成原因①②③④⑤⑥⑦(4)防止方法①②③④⑤⑥⑦(5)补救措施2、毛刺缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法肉眼外观检查。
(3)形成原因①②③④⑤⑥⑦(4)防止方法①②③④⑤⑥⑦(5)补救措施3、冲砂缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法肉眼外观检查。
(3)形成原因①②③④⑤⑥⑦(4)防止方法①②③④⑤⑥⑦(5)补救措施4、胀砂缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法肉眼外观检查。
(3)形成原因①②③④⑤⑥⑦(4)防止方法①②③④⑤⑥⑦(5)补救措施5、抬型/抬箱缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法肉眼外观检查。
(3)形成原因(4)防止方法①②③④⑤(5)补救措施①②6、外渗物/外渗豆缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法肉眼外观检查。
(3)形成原因①②③(4)防止方法①②③④⑤⑥(5)补救措施7、掉砂缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法肉眼外观检查。
(3)形成原因①②③④⑤⑥⑦(4)防止方法①②③④⑤⑥⑦(5)补救措施二、孔洞类1、反应气孔缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法(3)形成原因①②③(4)防止方法①②③(5)补救措施2、卷入气孔缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法(3)形成原因①②③(4)防止方法①②③④(5)补救措施①②③3、侵入气孔缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法(3)形成原因①②③④(4)防止方法①②③④(5)补救措施①②③4、析出气孔缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法(3)形成原因①②③(4)防止方法(5)补救措施①②③5、疏松(显微缩松)缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法(3)形成原因①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩(4)防止方法①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩(5)补救措施①②③④6、缩孔缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法(3)形成原因①②③④⑤⑥⑦(4)防止方法①②③④⑤⑥⑦⑧(5)补救措施7、缩松缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法(3)形成原因①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩(4)防止方法①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩(5)补救措施①②③④三、裂纹、冷隔类1、白点(发裂)缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法(3)形成原因①②(4)防止方法①②③④(5)补救措施2、冷隔缺陷的特征、鉴别方法、成因及防治措施(1)定义和特征(2)鉴别方法肉眼外观检查。
熔模精密铸造工艺熔模精密铸造,又称失蜡铸造,是用易熔材料(例如蜡料或塑料)职称科容次那个模型(简称熔模或模型),在其上涂覆若干层特制的耐火涂料,经过干燥和硬化形成一个整体型壳后,再用蒸汽或热水从型壳中用熔掉模型,然后把型壳置于砂箱中,在其四周填充干砂造型,最后将铸型放入焙烧炉中经过高温焙烧(如采用高强度型壳时,可不必造型而将脱模后的型壳直接焙烧),铸型或型壳经焙烧后,于其中浇注熔融金属而得到铸件。
熔模精密铸造获得的产品精密、复杂,接近于零件最后形状,可不加工或很少加工就直接使用,是一种近净形成形的先进工艺,是铸造行业中一项优异的工艺技术,其应用非常广泛。
它不仅是用于各种类型各种合金的铸造,而且生产出的铸件尺寸精密、表面质量比其它铸造方法要高,甚至其他铸造方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件,均可采用熔模精密铸造铸得。
基于生产者的要求不同,熔模精铸生产方法基本分为两种类型。
第一种是一般工艺,基本上是采用手工及手动装置和简单机械化,生产成本低。
第二种是当前大多数专业化工厂采用的生产方式,即在车间内部装有悬链输送器及机械化制壳流水线。
这种生产布置的优点是:工艺及其配套的机械化适合生产快速调整,不受特设的辅机相互制约,可充分有效的利用时间,虽然成本要高一些,但其生产率高。
当前采用熔模精铸得尺寸精确、表面光洁、强度适中的零件及整体件,不用(或少用)加工以及由于成分等关系不能加工或难以加工的零件,是熔模精铸生产工艺技术发展的集中趋势。
此外,从适应零件形状、大小、尺寸精度及材料品种的广泛性而言,在各种精密铸造方法(压铸、陶瓷铸、熔模)中,熔模精铸是最富有灵活性的特种铸造方法。
因为除常规合金可用此法生产外,所有高强度合金几乎均可用此法生产。
熔模铸件尺寸精度较高,一般可达CT4-6(砂型铸造为CT10~13,压铸为CT5~7),当然由于熔模铸造的工艺过程复杂,影响铸件尺寸精度的因素较多,例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等,所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高,但其一致性仍需提高(采用中、高温蜡料的铸件尺寸一致性要提高很多)。
精密铸造工艺规程编制:审核:批准:日期:1 / 23文件目录2 / 23蜡型工艺规程一、工艺参数1.蜡料的配置(﹪)2.蜡料使用的温度3.压缩空气工作压力0.25—0.4 MPa4.搅料用碎蜡块加入量占蜡液的30%(碎蜡块30%蜡液70%)5.新蜡与硬脂酸的比例1∶16.作业环境温度0-30℃3 / 231.按配比称料、加温熔化。
2.在蜡液中加碎蜡块,搅拌成糊状(碎蜡块只许一次加成)。
3.装料调整好水温、压蜡。
4.冷凝、折模、蜡模水冷。
5.清理型腔、涂分型剂。
6.合型锁紧、重复压蜡。
7.修刮飞边、毛刺、修补缺陷。
8.用洗涤剂洗涤油迹,并用清水清洗一遍。
9.擦干水迹,分类入库。
4 / 23浇口棒蜡模工艺规程1.清擦模具,涂分型剂。
2.自由浇注蜡液。
3.将木棒擦入半凝固蜡液中,木棒擦入深度距离底部不能少于5-10㎜。
4.冷却取出,清擦合模。
5.修刮飞边毛刺,修补少量缺陷的蜡模。
5 / 23蜡模组焊工艺规程一、工艺参数二、操作规程1.将合格的蜡模依次焊上。
2.修刮蜡豆,插入车上。
3.组焊后应吹净蜡屑。
6 / 23制壳工艺规程一、配涂料用水玻璃的技术要求二、涂料配比7 / 23四、制壳工艺规范参数(比重氯化镁1.24-1.28,PH值5.5-5.6)五、操作规程1.按照工艺参数,配制好各种生产用料;2.每班检查涂料粘度、氯化镁浓度、氯化铵浓度;3.涂挂表面层涂料撒砂硬化干燥2遍;4.涂挂过度层涂料撒砂硬化干燥1遍;5.涂挂加强层涂料撒砂硬化干燥4-9遍;6.其余各层可直接硬化;7.铸件重量大于20kg,加强层不少于7.5层;8 / 239.若需铁丝加固,需在第3层硬化后,采用18#铁丝;10.铸件重量小于0.05kg,表面层2遍,加强层3遍;11.粘度计采用容量100ml,出口径φ6mm,蒸馏水标准4±0.5秒。
脱蜡工艺规程一、工艺参数1、脱蜡水氯化铵浓度4-8%。
2、水温大于95摄氏度。
3、热水脱蜡时间小于1小时,随着铸件重量的增加,可适当延长时间。
制造工艺详解-—铸造铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。
中国约在公元前1700~前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期,工艺上已达到相当高的水平。
一、铸造的定义和分类铸造的定义:是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中,待其冷却凝固后,获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法。
常见的铸造方法有砂型铸造和精密铸造,详细的分类方法如下表所示。
砂型铸造:砂型铸造—-在砂型中生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得,铸型制造简便,对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应,长期以来,一直是铸造生产中的基本工艺。
精密铸造:精密铸造是用精密的造型方法获得精确铸件工艺的总称.它的产品精密、复杂、接近于零件最后形状,可不加工或很少加工就直接使用,是一种近净形成形的先进工艺.铸造方法分类二、常用的铸造方法及其优缺点1。
普通砂型铸造制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。
最常用的铸造砂是硅质砂,硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。
应用最广的型砂粘结剂是粘土,也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。
砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种.砂型铸造用的是最流行和最简单类型的铸件已延用几个世纪。
砂型铸造是用来制造大型部件,如灰铸铁,球墨铸铁,不锈钢和其它类型钢材等工序的砂型铸造。
其中主要步骤包括绘画,模具,制芯,造型,熔化及浇注,清洁等.工艺参数的选择加工余量:所谓加工余量,就是铸件上需要切削加工的表面,应预先留出一定的加工余量,其大小取决于铸造合金的种类、造型方法、铸件大小及加工面在铸型中的位置等诸多因素。
起模斜度:为了使模样便于从铸型中取出,垂直于分型面的立壁上所加的斜度称为起模斜度.铸造圆角:为了防止铸件在壁的连接和拐角处产生应力和裂纹,防止铸型的尖角损坏和产生砂眼,在设计铸件时,铸件壁的连接和拐角部分应设计成圆角。
铸造生产的工艺流程铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程,它包括以下主要工序:1)生产工艺准备,根据要生产的零件图、生产批量和交货期限,制定生产工艺方案和工艺文件,绘制铸造工艺图;2)生产准备,包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备;3)造型与制芯;4)熔化与浇注;5)落砂清理与铸件检验等主要工序。
成形原理铸造生产是将金属加热熔化,使其具有流动性,然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中,在重力或外力(压力、离心力、电磁力等)的作用下充满型腔,冷却并凝固成铸件(或零件)的一种金属成形方法。
图1 铸造成形过程铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。
但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求,直接作为零件使用。
型砂的性能及组成1、型砂的性能型砂(含芯砂)的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。
2、型砂的组成型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。
铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。
铸造用粘接剂有粘土(普通粘土和膨润土)、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等,分别称为粘土砂,水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。
为了进一步提高型(芯)砂的某些性能,往往要在型(芯)砂中加入一些附加物,如煤份、锯末、纸浆等。
型砂结构,如图2所示。
图2 型砂结构示意图工艺特点铸造是生产零件毛坯的主要方法之一,尤其对于有些脆性金属或合金材料(如各种铸铁件、有色合金铸件等)的零件毛坯,铸造几乎是唯一的加工方法。
与其它加工方法相比,铸造工艺具有以下特点:1)铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。
铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料;铸件可以小至几克,大到数百吨;铸件壁厚可以从0.5毫米到1米左右;铸件长度可以从几毫米到十几米。
2)铸造可以生产各种形状复杂的毛坯,特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯,如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。
镁合金熔模精密铸造技术研究现状摘要:熔模精密铸造是一种高精度铸造技术,主要用于生产复杂形状、精密度高的镁合金零件。
通过优化工艺参数、改进模具材料与结构、引入先进技术和加强质量控制,可以进一步提高铸件质量和生产效率。
本文对镁合金熔模精密铸造技术的研究进行了概述,并探讨了工艺改进与优化的方向。
关键词:熔模精密铸造;镁合金;优化镁合金作为轻量化材料,在汽车、航空航天、电子设备等领域具有广泛应用前景。
熔模精密铸造技术作为制备高精度镁合金零件的重要方法,受到了越来越多的关注和研究。
1、镁合金熔模精密铸造技术1.1 模具设计与制备在镁合金熔模精密铸造工艺中,模具设计与制备是至关重要的一环。
精密铸造要求零件尺寸精确、表面光洁,并能生产复杂形状的零件。
因此,模具的设计与制备必须考虑多方面因素,以确保高质量的铸造成品。
首先,模具材料的选择是模具设计的基础。
在镁合金熔模精密铸造中,通常采用高温耐火材料、陶瓷材料或高温合金作为模具材料。
这些材料能够在高温环境下保持稳定性,抵抗熔融镁合金的侵蚀,并保证模具的寿命和精度。
其次,模具结构设计需要根据零件的形状、尺寸和几何特征进行合理规划。
包括确定分型面、浇口、冒口以及通气系统等。
合理的分型面设计有助于实现铸件的顺利脱模,减少缺陷的产生。
浇口和冒口的位置和形状会影响熔体的充填和凝固行为,需要根据材料特性和零件要求进行优化设计。
同时,通气系统的设计能够有效排除熔体中的气体,减少气孔的形成。
在模具制备工艺方面,精密数控加工技术的应用使得模具制造变得更加精准和高效。
传统的手工制模难以满足高精度铸造的要求,而数控加工可以实现复杂形状的精密加工,确保模具的尺寸和表面质量符合设计要求。
1.2 材料选用与准备材料选用与准备在镁合金熔模精密铸造工艺中是确保铸件性能和质量的关键步骤。
合理的材料选择和精心的准备过程对于获得高品质的镁合金铸件至关重要。
首先,针对不同应用和性能要求,需要仔细选择合适的镁合金材料。
铸造生产的工艺流程铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程,它包括以下主要工序:1)生产工艺准备,根据要生产的零件图、生产批量和交货期限,制定生产工艺方案和工艺文件,绘制铸造工艺图;2)生产准备,包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备;3)造型与制芯;4)熔化与浇注;5)落砂清理与铸件检验等主要工序.成形原理铸造生产是将金属加热熔化,使其具有流动性,然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中,在重力或外力(压力、离心力、电磁力等)的作用下充满型腔,冷却并凝固成铸件(或零件)的一种金属成形方法。
图1 铸造成形过程铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件.但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求,直接作为零件使用。
型砂的性能及组成1、型砂的性能型砂(含芯砂)的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。
2、型砂的组成型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。
铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。
铸造用粘接剂有粘土(普通粘土和膨润土)、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等,分别称为粘土砂,水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等.为了进一步提高型(芯)砂的某些性能,往往要在型(芯)砂中加入一些附加物,如煤份、锯末、纸浆等。
型砂结构,如图2所示。
图2 型砂结构示意图工艺特点铸造是生产零件毛坯的主要方法之一,尤其对于有些脆性金属或合金材料(如各种铸铁件、有色合金铸件等)的零件毛坯,铸造几乎是唯一的加工方法。
与其它加工方法相比,铸造工艺具有以下特点: 1)铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制.铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料;铸件可以小至几克,大到数百吨;铸件壁厚可以从0.5毫米到1米左右;铸件长度可以从几毫米到十几米.2)铸造可以生产各种形状复杂的毛坯,特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯,如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。
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, (4)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,用于砂模铸造的原理同样适用于包模铸造图2 铸件内角的重设计(2)在图1中,一个包模铸件因为内图1 铸件内角的重设计(1) 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,若改为图2(b) 的设计,将内圆角改为尖角,则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 图4内孔通道的再设计 个多出的孔洞则可在铸件完成后再设法塞上或焊死。
可大幅度提高生产效率及降低成本。
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。
其变其设计通则: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。
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121in.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。
内孔的长度 in. 壁厚的公差 in.<22~4 >4±0.005 ±0.010 ±0.012 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%Al) 0.060 铍铜 0.040 钴-铬合金 0.050表2 121in.长管件对各种金属之最小壁厚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,先行凝固。
当有高的面积与厚度比值时,会促使金属液快速冷却及凝固,不论如何,金属液在充满模穴的过程中,所需行进的距离必须要特别注意,虽然在同样的面积与厚度比值,且厚度相同时,若要完全注满1/2in. 宽、2in. 长的模穴,自然比注满2in. 宽、1/2in. 长的模穴要难得多。
浇注温度在某一特定厚度铸件及金属上,往往选择可能状况下以较低的温度,以期避免诸如气孔,夹渣、模壁反应及其它因温度过高而产生的铸疵。
不过在浇注薄件时,为求延长金属液在注满模穴的过程中开始凝固的时间,往往还是以提高模温及金属液温来达到目的。
通常, 较低的模温因为可以加速金属液的凝固,可以减少模壁反应,而有较好的表面光洁度,在薄壁铸件生产时,则为了能使金属液充分浇满型壳,祇有牺牲表面质量,而提高模温。
在生产高尔夫球之不锈钢金属木杆头(metal-wood)时因表面积很大且厚度绝大部分仅有0.030 in.,许多厂家在没有改变浇道系统的设计情况下,为了避免浇不足,而一味的提高钢水温度(超出熔点约300℃)及型壳的预热温度(约1400℃),结果,浇不足的情况有明显的改善,但微缩孔一堆及因型壳超温软化变形而铸件厚度大于蜡件厚度的情况层出不穷,笔者在改正浇道系统,增大浇注速率,缩短浇注补充距离后,钢水温度降低了100℃,型壳预热温度保持在1150℃(低于硅氧胶的软化点),同样可铸满,而又不会有微缩孔及变形增加厚度的缺陷。
b)壁的连接当两壁相接便会产生图中所示的热截圆的变化,d大于a,b,c,换言之,就是d处热储量最大,凝固最慢,因此,在d处自然在没有冒口补充的情况下,非常容易产生缩孔。
在实际生产时,我们常常为了减弱两壁相接处的热点效应,任意加大该处内圆角(Fillet)的r,热点问题是解决了,但相对的增大热截图的直径,使缩孔移向铸件的内部,严重时甚至于会产生表面凹陷的现象。
如今将在生产上常会碰到的两壁相交的情况列举于图中,并提出改正的设计建议。
铸件壁厚设计要力求均匀,减少热节。
图6-1所示为重7.5公斤的壳体铸件,原设计如a图所示,在A、B、C、D、E、F五处壁过厚,易形成各种铸造缺陷。
后改成b图所示,即将上述五处壁厚减薄,形'成6~7mm壁厚的箱形结构。
ψ9D 及ψ17D o两孔铸出以消除该处热节。
F孔不铸,浇口设在此处。
修改后铸件壁厚均匀,重量减轻至2.3kg。
壁的交接处要做出圆角,不同壁厚间要均匀过渡,这是防止熔模和铸件产生变形和裂纹的重要条件。
图6-2所示为铸件壁的几种常用连接形式及其相关尺寸。
二、平面熔模铸件要尽可能避免大的平面,因为大平,干面上极易产生夹砂、凹陷、桔皮、蠕虫状铁刺等表面缺陷,所以铸件上的平面一般应小于200×200mm有大平面的铸件最好设计成曲面或阶梯形平面,或在平面上开设工艺槽、工艺筋、工艺孔等,以防止涂料堆积和型壳的分层、鼓胀。
图6-3所示零件在A、B、C处均有大平面,C处有盲孔。
在制壳流水在线生产时,几个平面均易产生缺陷,而且肓孔处在上涂料、撒砂和硬化时均感不便,铸件废品率较高.。