材料液态成型工艺学A1-4-2015.ppt

第六章 铸型工艺方案的确定 6-1 零件结构的铸造工艺性分析 铸造工艺性： 零件的本身结构应符合铸造生产的要求，既便于整个铸造工艺过程的顺利进行，又利于保证产品的质量。 铸造工艺性分析的作用： 1.审查零件结构是否符合铸造生产的工艺要求； 2.在既定的零件结构条件下，考虑在铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中应采取的工艺措施。 零件结构的铸造工艺性分析方法： 一、从避免缺陷方面审查零件结构的合理性 二、从简化铸造工艺过程方面审查零件结构的铸造工艺性 1.铸件应有合理的壁厚 最小壁厚：一定条件下铸造合金能充满铸型的最小壁厚。 铸件的设计壁厚应不小于最小壁厚 。 临界壁厚：当铸件的壁厚超过临界壁厚时，铸件的力学性能并不按比例随铸件厚度的增加而增加，反而是显著地下降。 因此，设计铸件壁需要注意的问题是： 1）为防止出现冷隔和浇不足缺陷，铸件应有一定的壁厚； 2）外形尺寸大、结构复杂、合金流动性差的铸件,铸件壁厚应适当加大； 3）厚壁会增加铸件的重量和金属的消耗，而且容易产生缩孔、缩松等缺陷。另外，厚壁铸件凝固速度慢，会造成晶粒粗大、力学性能降低。最好的方法是采用加强筋； 4）对灰铸铁件，最小壁厚的选择应防止出现白口（考虑浇注条件和孕育条件）。 表6-1 不同合金的临界壁厚 铸件壁连接处形成热节，易造成缩孔、缩松和应力集中。 设计时需注意： 1）壁厚应该力求均匀； 2）铸件壁冷却均匀； 3）铸件壁厚发生变化处应逐渐过渡； 4）筋条应该错开排列。 一、从避免缺陷方面审查零件结构的合理性 3．结构圆角的设计 铸件壁的转角处一般要设计出结构圆角。 铸件壁直角连接容易造成连接处的金属堆积，形成大的热节。而内侧的散热条件差，往往会造成缩孔、缩松； 在载荷的作用下，直角内侧往往产生应力集中，内侧实际承受的应力比平均应力大得多； 若采用直角连接，在一些合金凝固的过程中将形成垂直于铸件表面的柱状晶。因结晶的方向性，在转角的对角线上形成整齐的分界面。由于分界面上杂质、缺陷较多，使转角处成为铸件的薄弱环节，在集中应力作用下很容易产生裂纹。 3. 结构圆角的设计 当铸件壁采用圆角结构时，可以消除应力集中，破坏了柱状晶的分界面，明显提高转角处的力学性能，也防止了缩孔、缩松和裂纹的产生。 圆角结构还有利于造型，浇注时可避免熔融金属对铸型的冲刷，减少砂眼和粘砂缺陷的发生。 3. 结构圆角的设计 4. 内壁厚度应小于外壁 铸件内部的筋和壁，散热条件较差。因此，铸件的结构设计应使内壁比外壁薄一些，以便使整个铸件能均匀地冷却，防止产生内应力和裂纹。 一般地，当铸件外壁、内壁和筋的厚度按1:0.8:0.6设计时，可以保证各部位冷却速度均匀一致。 5. 壁厚应力求均匀 铸件各部位壁厚如果相差太大，厚壁处会产生金属局部积聚形成热节，凝固收缩时在热节处形成缩孔、缩松缺陷。 此外，各部位冷却不均匀，易形成热应力，致使铸件在薄壁和厚壁连接处产生裂纹。 因此，在进行铸件结构设计时应做到壁厚力求均匀。 6. 避免水平大平面 如果铸件有大的水平空腔存在，当液体金属上升到该位置时，由于断面突然扩大，上升速度缓慢，高温金属液较长时间烘烤顶部型面，极易造成夹砂、浇不足等缺陷； 同时也不利于金属夹杂物和气体的排除。 因此，应尽量设计成倾斜壁。 7. 有利于顺序凝固 有的铸件因工作需要，结构设计上造成壁厚不均匀和局部厚度较大，而且合金的体收缩又比较大，这时很容易形成缩孔和缩松缺陷。 因此，应仔细审查零件结构实现顺序凝固的可能性，使之便于安放冒口、冷铁，以避免出现缩孔、缩松缺陷。 8. 铸件结构应能防止热裂和变形 经验表明，某些壁厚均匀的细长铸件、较大面积的平板铸件，及某些壁厚不均匀的长形箱体类铸件，如床身类铸件，都会产生翘曲变形。 细长铸件和平板铸件产生翘曲变形的主要原因是：铸件结构刚度差，铸件各面冷却条件的差别所引起的不大的内应力使其变形。 壁厚不均匀长形箱体类铸件主要是壁厚差别大，厚壁处冷却慢，薄壁处冷却快，引起较大的内应力促使铸件产生变形。 铸件变形可以采用改进铸件结构、设置加强筋提高刚性、人工时效、采用反变形等方法予以解决。 8. 铸件结构应能防止热裂和变形 一、从避免缺陷方面审查零件结构的合理性 应考虑的原则： 1．铸件应有合理的壁厚； 2．铸件壁的连接应逐渐过渡； 3．结构圆角的设计； 4．内壁厚度应小于外壁； 5. 壁厚应力求均匀； 6. 避免水平大平面； 7. 有利于顺序凝固； 8. 铸件结构应能防止热裂和变形。 二、从简化铸造工艺过程方面进行零件结构的铸造工艺性分析 1.铸件结构该应便于起模、简化铸造工