金属工艺学_第2篇_热加工工艺基础_01铸造03_ljh.pptxVIP

金属工艺学主讲教师：李 建 辉联系电话子信箱：ljh_hit@126.com冶金与材料工程学院LJH@CQUST金属热加工工艺 金属连接成形（焊接）热加工工艺 金属固态塑性成形（锻压） 金属液态凝固成形（铸造）第三节 铸件的结构工艺性当采用砂型铸造来生产零件毛坯或直接成形时，除进行形状和尺寸设计以外，还必须进行结构设计。 铸件结构工艺性设计原则 合金铸造性能（铸件质量）对铸件结构工艺性的要求砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求 铸件结构工艺性设计目的，就是在结构设计上不仅能保证铸件的质量，满足使用要求，同时可以满足铸造工艺简单，生产率高等要求。 一、铸件质量对铸件结构的要求（一）铸件壁厚的设计概念： 最小壁厚：在各种工艺条下，铸造合金能充满型腔的最小厚度。主要取决于合金的种类、铸件的大小及形状等因素。 临界壁厚：铸件壁厚超过临界壁厚时，铸件壁的中心冷却慢，会造成晶粒粗大、缩孔、缩松等缺陷，从而使铸件的力学性能不升反降。各种铸造合金都存在一个临界壁厚，在砂型铸造条件下，各种铸造合金临界壁厚约等于其最小壁厚的 3 倍。缺陷分析： 如果所设计铸件的壁厚小于允许的“最小壁厚”，铸件就易产生浇不足、冷隔等缺陷。 在铸造厚壁铸件时，容易产生缩孔、 缩松、结晶组织粗大等缺陷，使铸件的力学性能下降。结论：合理的铸件壁厚应介于最小壁厚和临界壁厚之间。一、铸件质量对铸件结构的要求1. 合理设计铸件壁厚合理的铸件壁厚应介于最小壁厚和临界壁厚之间。如果临界壁厚不能达到强度要求，则可通过采用加强筋或合理截面设计来满足。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求2. 铸件的壁厚应尽可能均匀铸件壁厚力求均匀，避免局部过厚形成热节结构；同时由于内壁散热条件差，冷却速度比外壁慢，为使内外壁同时凝固，减缓应力以防止变形及裂纹等缺陷，内壁尺寸应比外壁薄一些（一般相差10-30%）。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求2. 铸件的壁厚应尽可能均匀铸件壁厚力求均匀，避免局部过厚形成热节结构；同时由于内壁散热条件差，冷却速度比外壁慢，为使内外壁同时凝固，减缓应力以防止变形及裂纹等缺陷，内壁尺寸应比外壁薄一些（一般相差10-30%）。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求（二）铸件壁的连接铸件的各壁之间应均匀过渡，两个非加工表面所形成的内角应设计成圆角。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求（二）铸件壁的连接铸件的各壁之间应均匀过渡，两个非加工表面所形成的内角应设计成圆角。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求（三） 轮辐和筋的设计 — 减缓肋、辐收缩的阻碍应尽量使其能自由收缩，以减小应力，避免裂纹。如图所示的弯曲轮辐和奇数轮辐的设计，可使铸件能较好地自由收缩。a 不合理，b、c 合理一、铸件质量对铸件结构的要求（三） 轮辐和筋的设计 — 减缓肋、辐收缩的阻碍交叉接头因交叉处热节较大，内应力难以松弛，较易产生裂纹。交错接头和环状接头热节较小，且都可通过微量变形缓解内应力，抗裂性能较好。a c b d a、c 不合理，b、d 合理一、铸件质量对铸件结构的要求（三） 轮辐和筋的设计 — 减缓肋、辐收缩的阻碍易裂处增设肋板以防热裂，厚度一般为连接壁厚的1/4-1/3。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求（四）防止变形的设计避免铸件产生翘曲变形。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求（四）防止变形的设计避免铸件产生翘曲变形。不合理合理一、铸件质量对铸件结构的要求（五）尽量避免过大的水平面或采用倾斜的表面避免铸件水平方向出现较大平面而产生夹砂、浇不足等缺陷。不合理合理二、铸造工艺对零件结构的要求铸造工艺对铸件结构的要求原则符合铸造生产的工艺要求铸件结构工艺性分析技术经济合理在满足使用要求的前提下，尽可能使制模、造型、造芯、合箱和清理等过程简化。 二、铸造工艺对零件结构的要求（一） 避免铸件起模方向存在外部侧凹铸件整体结构应能选出合适的分型面，其数量应少，铸件外形应便于取出模样。不合理合理二、铸造工艺对零件结构的要求（二）尽量使分型面为平面平直的分型面可避免操作费时的挖砂造型或假箱造型；同时，铸件的毛边少，便于清理。不合理合理二、铸造工艺对零件结构的要求（三）凸台和筋条结构应便于起模不合理合理设计凸台和避免侧壁具有防碍拔模的局部凹陷结构。合理二、铸造工艺对零件结构的要求（三）凸台和筋条结构应便于起模不合理合理设计凸台和避免侧壁具有防碍拔模的局部凹陷结构。合理二、铸造工艺对零件结构的要求（四）垂直分型面的非加工表面应设计一定的斜度 （称为结构斜度）起模斜度是造型过程中为便于起模而额外加的斜度，如果是加工面，铸后必须通过机械加工切除；结构斜度是设计铸件结构时直接带的，这样可以不必再特意设置拔模斜度，铸完不用切除。设计铸件应合理确定其结构斜度。不合理合理二、铸造工艺对