[小学教育]2铸造工艺设计要点.ppt

1、铸造工艺设计的一般内容及程序 2、浇注系统设计要点 （3）浇注系统设计的理论基础 （4）浇注系统的类型　　1）按金属液充满浇注系统所有单元与否，分为：封闭与开放浇注系统。　 a.封闭浇注系统：有较好的阻渣能力，可防止金属液中卷入气体，消耗金属少，清理方便；但金属液流速高，易产生冲砂、金属氧化，型内金属液发生扰动、涡流和不平静。主要用于不易氧化的各种铸铁件。　 b.开放浇注系统：流型速度小、流动平稳、冲刷力小、金属氧化轻；但阻渣效果差、内浇道较大、金属消耗略多。适用于轻合金铸件、球铁件等易氧化金属零件。 2）按内浇道在铸件上的位置，分为：顶注式、底注式、中间注入式、阶梯式浇注系统。 a. 顶注式：容易充满，可减少薄壁件浇不到、冷隔缺陷，有利于铸件自上至下顺序凝固和冒口补缩等；但易造成冲砂缺陷，金属液下落卷入空气使充型不平稳，易产生砂孔、铁豆、气孔和氧化夹杂物等。适用于中小型铸铁件。 b. 底注式：充型平稳，可避免金属液发生激溅，有利于阻渣，气体排出容易；但不利于顺序凝固和冒口补缩，内浇口附近容易过热，导致缩孔缩松组织粗大缺陷，薄壁件充型较难。适用于易氧化的非铁合金铸件、形状复杂的要求高的黑色铸件。 c. 中间注入式：兼有顶注式和底注式浇注系统的优缺点，适用于高度不大的中型铸件。 d. 阶梯式浇注系统：金属液由底层浇道、自下向上顺序流经各层内浇道，有利气体排出，顺序凝固补缩，可避免缩孔缩松组织粗大等缺陷；但造型复杂要求浇注系统尺寸正确，以免金属液“乱流”。适用于高度大的中大型铸件。 3）铝镁合金铸件浇注系统特点 　铝镁合金密度小、熔点低、热容量小、热导率大，化学性质活泼，极易氧化和吸气。常见缺陷有：非金属夹杂物、浇不到和冷隔、气孔、缩孔、缩松及裂纹，变形等。 　适合采用开放式的底注浇注系统。浇口比如下： 　　小于20kg的铸件，S直：S横：S内＝1：2：（2~4） 　　20~50kg铸件，S直：S横：S内＝1：3：（4~5） 　　大于50kg铸件，S直：S横：S内＝1：4：（5~6） 3、冒口、冷铁 　　冒口是铸型内用于储存金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。 （3）冒口的计算 最常用的有模数法。 铸件的模数M定义为：体积Ｖ与散热表面积Ｓ之比： 　　　　　　　　　　　Ｍ＝Ｖ／Ｓ 1） 基本原理 遵守顺序凝固的基本条件。冒口的凝固时间τr应大于铸件被补缩部位的凝固时间τC。对于普通冒口： Mr＝fMc，　f≥1 Mr、Mc分别为冒口模数和铸件模数，f为冒口的安全系数。 一般取：f=1.1~1.2 2）冒口的设计步骤 a. 把铸件划分为几个补缩区，计算各区铸件模数Mc； b. 计算冒口及颈的模数； c. 确定冒口形状和尺寸（尽量采用标准尺寸冒口）； d. 检查顺序凝固条件（补缩通道、补缩距离等）； e. 校核冒口补缩能力 3）铸件模数的计算（可以查手册、工具书） 有几种常见的计算方法（热节点的模数）。 a. 测定热节中心和平板中心的凝固时间。 热节模数M为： T――铸件平板壁厚，τ――凝固时间、τj――热节中心处凝固时间 b. 热节圆当量板（或杆）法。把热节视为以热节圆直径为厚度的板或杆件。 （2）冷铁 为了增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的金属块称为冷铁。 冷铁分类为内冷铁、外冷铁两大类。 冷铁的作用有：在冒口难于补缩的部位防止缩孔缩松；防止壁厚交叉部位及急剧变化部位产生裂纹；与冒口配合使用，加强冒口补缩范围、减少冒口数量及体积；改善铸件组织能力等。 　　冷铁大小的具体计算，可查照有关手册。 “17027”铸件铸造工艺模拟优化 低压铸造工艺方案 工艺参数 1） 工艺图纸未注明铝合金牌号，模拟采用A356铝合金，主要合金成分为：7.0%Si，0.3%Mg； 2） 设置1#冷铁（下冷铁）和2#冷铁（上冷铁）。1#冷铁内、外半径分别为490、636 mm，厚20mm；2#冷铁内、外半径分别为410、530mm，厚20mm。将图纸标注采用的分块冷铁简化成圆环形，对模拟结果影响不大。 3）浇注温度为710℃，砂型初始温度为20℃； 4）充型升压工艺参数如下表图。 充型过程模拟（各方案相似） 铸造缺陷预测 方案（1）：设置上、下两个冷铁 方案（2）：设置上冷铁 方案（3）：未设置冷铁 方案（4）：上环放置4个暗冒口 　方案（5）：　　　上环放置4个暗冒口、下环放置2个暗冒口 模拟分析结论： 上、下环处分别设置暗冒口时，上、下环处的热节补缩较好，缩孔缩松缺陷移向冒口，铸件中的缩孔基本消除。 因此，在实际浇注时，建议去掉冷铁，同时设置暗冒口，即能得到质量较好的铸件。 * * II. 铸造工艺设计要点 1、铸造工艺设计的一