铸件设计方面

. . 铸件结构工艺性基本要求 一． 铸件结构设计方面 1. 铸件壁厚设计 铸件壁厚不能过薄：铸件壁厚过薄，在生产铸件时会出现铸件浇不足和冷隔等缺陷，这是因为过薄的壁厚不能保证铸造合金液具有足够的能力充满铸型。 通常，在一定铸造条件下，每种铸造合金都存在一个能充满铸型的最小壁厚。设计铸件时应使铸件的设计壁厚不小于最小壁厚。这一最小壁厚与铸造合金液的流动性以及铸件的轮廓尺寸有关。 对于采用砂型铸造各种铸造合金铸件的最小壁厚，在设计铸件时应参考表1.1-1至表1.1-5 表1.1-1 砂型铸造铸铁件的最小壁厚 （单位：mm） 铸铁种类 当铸件最大轮廓尺寸为下列值时 ＜200 200～400 400～800 800～1250 1250～2000 ＞2000 灰铸铁 3～4 4～5 5～6 6～8 8～10 10～12 孕育铸铁 5～6 6～8 8～10 10～12 12～16 16～20 球墨铸铁 3～4 4～8 8～10 10～12 - - 含磷较高的铸铁 2

可锻铸铁

当铸件最大轮廓尺寸为下列值时

＜50 50～100 100～200 200～350 350～500 2.5～3.5 3～4 3.5～5.5 4～5.5 5～7

表1.1-2 砂型铸造铸钢件的最小壁厚 （单位：mm） 铸钢种类 当铸件最大轮廓尺寸为下列值时 ＜200 200～400 400～800 800～1250 1250～2000 碳素钢 8 9 11 14 16～18 低合金结构钢 8～9 9～10 12 16 20

高锰钢 8～9 10 12 16 20 不锈钢 8～10 10～12 12～16 16～20 20～25 耐热钢 8～10 10～12 12～16 16～20 20～25 . . 表1.1-3 砂型铸造镁合金和锌合金铸件的最小壁厚 （单位：mm） 合金种类 小件时 中件（≤400 mm） 铸造镁合金 4 6 铸造锌合金 ≥3 -

表1.1-4砂型铸造铝合金铸件的最小壁厚 （单位：mm） 合金种类 当铸件最大轮廓尺寸为下列值时 ＜100 100～200 200～400 400～800 800～1250 铸造铝合金 3 4～5 5～6 6～8 8～12

表1.1-5 砂型铸造铜合金铸件的最小壁厚 （单位：mm）

铸件壁厚不能过厚：铸件壁厚过厚，在生产铸件时会出现铸件疏松等缺陷，铸件壁厚超过一定厚度（俗称铸造合金的临界壁厚）时，铸件的力学性能并不按比例随着铸件厚度的增加而增加，反而是显著地下降。因此设计铸件时，铸件壁厚不能设计的过后，更不能超过铸造合金的临界壁厚。 对于可锻铸铁，为了保证获得白口坯件，其壁厚更不能过厚；对于球墨铸铁件，为防止厚大件易出现球化衰退现象，造成球化不良，使铸件的力学性能显著恶化，其壁厚亦不宜过厚。 通常，砂型铸造各种铸造合金的临界壁厚可按最小壁厚的3倍来考虑。也可按表1.1-6至表1.1-8来确定。对于设计薄壁铸件来说临界壁厚的数值更具有直接的参考价值；对于设计重型铸件亦可参考临界壁厚数值，从选择合理的断面结构形状着手，以尽量避免过分厚实的断面。

合金种类 当铸件最大轮廓尺寸为下列值时 ＜50 50～100 100～250 250～600 锡青铜 3 5 6 8

无锡青铜 ≥6 ≥8 黄铜 ≥6 ≥8

特殊黄铜 硅黄铜 ≥4 其他 ≥6 .

. 表1.1-6 砂型铸造各种铸造合金的临界壁厚 （单位：mm） 合金种类与牌号 当铸件重量（kg）为下列值时 0.1～2.5 2.5～10 ＞10

灰铸铁 HT100、HT150 8～10 10～15 20～25 HT200、HT250 12～15 12～15 12～18 HT300 12～18 15～18 25 HT350 15～20 15～20 25

可锻铸铁 KTH300-06、KTH330-8 6～10 10～12 - KTH350-10、KTH370-12 6～10 10～12 -

球墨铸铁 QT400-15、QT450-10 10 15～20 50 QT500-7、QT600-3 14～18 18～20 60

碳素铸钢 ZG200-400、ZG230-450 18 25 - ZG279-500、ZG310-570、ZG340-640 15 20 -

铝合金 6～10 6～12 10～14 镁合金 10～14 12～18 锡青铜 - 6～8 -

表1.1-7碳素钢铸件砂型铸造的临界壁厚 （单位：mm） 碳含量（质量份数）（%） 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 临界壁厚/ mm 11 13.5 18.5 27 39

表1.1-8铸钢件的合理壁厚 （单位：mm） 铸件轮廓的最大尺寸

当铸件轮廓的次大尺寸为下列值时

≤350 351～700 701～1500 1501～3500 3501～5500 5501～7000 ＞7000 ≤1500 15～20 20～25 25～30 — — — — 1501～3500 20～25 25～30 30～35 35～40 — — — 3501～5500 25～30 30～35 35～40 40～45 45～50 — — 5501～7000 — 35～40 40～45 45～50 50～55 55～60 — ＞7000 — — ＞50 ＞55 ＞60 ＞65 ＞70

2. 壁厚不得有急剧变化 如果设计铸件时，铸件各个部分的壁厚设计得相差悬殊，并有急剧变化，那么在生产铸件时，薄壁部分冷却快，合金液会先凝固；而厚壁部分冷却慢，易形成热节，在凝固收缩时因合金液补缩不足会使铸件产生缩孔、缩松和内. . 应力。这种内应力，是铸件产生开裂的原因，壁厚变化越急剧危险性越大。因此设计铸件时不允许设计成壁厚有急剧变化的结构形式。 3. 结构上不得有粗大实体 为了避免因厚大截面所出现的缺陷而导致铸件性能下降，切忌设计具有粗大实体部分的铸件。为满足铸件强度、刚度要求，可根据载荷的性质和大小，选择合理的截面形状，如T型、工字形、槽形、箱形等截面来代替实心截面，或用加强筋的办法来减小壁厚。 4. 铸件的内壁厚度设计的比外壁厚度薄一些 砂型铸造时，铸件内壁散热条件差，凝固速度慢，如国内、外壁厚度设计成相等，易在内、外壁交接处形成热节，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，将铸件的内壁厚度设计的得比外壁厚度薄一点是合理的。通常，砂型铸造各种铸造合金铸件其外壁约为内壁厚度的1.1～1.4倍，铸件内腔尺寸大的取下限。 5. 设计铸造斜度 设计铸件时，忘记设计铸造斜度，会造成模样（或型芯）难以从铸型（或芯盒）中取出。通常，凡垂直于分型面的力壁（包括内、外两侧），沿着起模方向应该设计出适当的铸造斜度，此斜度对于铸件的非加工面称为结构斜度，对于铸件的加工表面称为拔模斜度， 6. 铸件壁间的转角处不得有尖角 设计铸件时，铸件壁间的转角若设计成尖角直角，会使铸件在转角处容易产生缩孔、裂纹、粘砂等缺陷。此外，在使用时，尖角处还引起应力集中。因此，铸件壁的转角应设计成圆角结构，这样可减少或消除因直角形成的热. . 节，使应力集中现象大为缓和，不易产生裂纹，并消除结晶方向性。铸造圆角还有利于造型、出砂，并使铸件外形美观。 7. 设计铸件时，铸孔设计得不宜太小 铸件上直接铸出孔一般都采用型芯制作，型芯由于受到周围高温金属液的包围，工作条件比铸型恶劣，很容易由于过热而产生表面粘砂、缩孔或缩松等缺陷。而且由于型芯受到金属液的浮力作用很容易变形，甚至断裂。对于铸造盲孔，由于型芯只能从一头支承固定，比铸造通孔更困难。因此，在铸造工艺上有最小铸孔的限制，在设计铸件时，铸孔设计应不得小于这一最小的限制。参见下表 表1.1-9铸钢件和铸铁件砂型铸造的最小铸孔尺寸 （单位：mm） 材料 孔壁厚度 ＜25 26～50 51～75 76～100 101～150 151～100 201～300 ≥301

孔深度 最小孔径 碳钢与一般合金钢 ≤100 55 55 70 80 100 120 140 160 101～200 55 70 80 90 120 140 160 190 201～400 80 90 100 110 140 170 190 230

401～600 100 110 120 140 170 200 230 270 601～1000 120 150 150 170 200 230 270 310

高锰钢 孔壁厚度 ＜50 51～100 ＞101 最小孔径 20 30 40 灰铸铁 大量生产：12～15，成批生产：15～30，单件、小批生产：30～50

表1.1-10有色合金铸件砂型铸造的最小铸孔直径 （单位：mm） 铸件壁厚 4～6 6～8 8～10 10～12 12～14 14～16 16～18 18～20 最小铸孔直径 8 10 12 14 16 18 20 22

注意：上述两个表最小孔径都是对通孔而言，盲孔的最小孔径比表中值大20%，矩形或方形孔其短边要大于表中值的20%，而矩形或方形盲孔则要