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金属型铸造工艺的详细介绍

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文章附图

根据金属型铸造工艺的一些特点,为了保证铸件质量,简化金属型结构,充分发挥它的技术经济效益,首先必须对铸件的结构进行分析,并制订合理的铸件工艺。


一、铸件结构的工艺性分析

    金属型铸造结构工艺性的好坏,是保证铸件质量,发挥金属型铸造优点的先决条件。合理的铸造构应遵循下列原则:

    1)铸造结构不应阻碍出型,防碍收缩;2)厚差不能太大,以免造成各部分温差悬殊,从而引起铸件缩裂和缩松;3)限制金属型铸件的最小壁厚。

    另外,对铸件非加工面的精度和光洁度应要求适当。


二 、铸件在金属型中的浇注位置

    铸件的浇注位置直接关系到型芯和分型面的数量、液体金属的导入位置,冒口的补缩效果,排气的通畅程度以及金属型的复杂程度等。选择浇注位置的原则如下:

1.保证金属液在充型时流功平稳,排气方便,避免液流卷气和金属被氧化;

2. 有利于顺序凝固,补缩良好,以保证获得组织致密的铸件;

3.型芯数目应尽量减少,安放方便、稳定、而且易于出型;

4.有利于金属型结构简化,铸件出型方便等。


三、 铸性分型面的选择


    分型面形式一般有垂直、水平和综合分类(垂直、水平混合分型或曲面分型)三种。选择分型面的原则如下:

1.为简化金属型结构,提高稿件精度,对形状教简单的铸件最好都布置在半型内,或大部分布置在半型内;

2.分型面数目应尽量少,保证铸件外形美观,铸件出型和下芯方便;

3.选择的分型面应保证设置浇冒口方便,金属充型时流动平稳,有利于型腔里的气体排出;

4.分型面不得选在加工基准面上;

5,尽量避免曲面分型,减少拆卸件及活决数量。


四、 浇铸系统设计

    根据金属型铸造的某些特点,在设计浇注系统时须注意以下几点:金属浇注速度大,超过砂型的约20%。其次,在液体金属充型时,型腔里的气体要能顺利排除,其流向应尽可能与液流方向一致,顺利的将气体挤向冒口或出气冒口;此外,应注意使液体金属在充型时流动平稳,不产生涡流,不冲击型壁或型芯,更不可产生飞溅。

    金属型的浇注系统一般分为顶注式、底注式和侧注式三类。

1)顶注式,其热分布较合理,有利于顺序凝固,可减少金属液的消耗,但金属液流动不平稳,易进法,铸件高时,易冲击型胶底部或型芯。若用于浇注铝合金件,一般只适用于铸件高度小于100毫米的简单件;

2)底注式,金属液流动较平稳,有利于排气,但温度分布不合理,不利于铸件顺利凝固;

3)侧注式,兼有上述两者的优点,金属液流动平稳,便于集渣,排气等,但金属液消耗大,浇口清理工作量大。

    金属型浇注系统的结构与砂型铸造基本相似,但由于金属型壁不透气,导热能力强,因此要求浇注系统结构,能有利于降低金属液流速,流动平稳,减少其对型壁的冲刷。除应保证型腔内气体有充裕的时间排除外,还保证在充型过程中不得产生喷溅。

    当用金属型浇注黑色金属时,由于铸件冷速大,液流的粘度急剧增加,因此多采用封闭式浇口,其各部分截面积比例为:F内:F横:F直=1:1.15:1.25


五、 冒口设计

    金属型铸造的冒口和砂型铸造时具有同等的作用:即为补缩、集渣和排气。它的设计原则也与砂型用冒口相同。由于金属型冷却速度大,而冒口又常采用保温涂料或砂层,因此金属型的冒口尺寸可比砂型的冒口小。

    金属型铸件的工艺参数

    由于金属型工艺的特点,其铸件的工艺参数与砂型铸件略有区别。金属型铸件的线收缩率不仅与合金的线收缩有关,还与铸件结构、铸件在金属型中收缩受阻的情况、铸件出型温度,金属型受热后的膨胀及尺寸变化等因素有关,其取值还要考虑在试浇过程中留有修改尺寸的余地。

    为取出金属型芯和铸件,在铸件的出芯和出型方向应取适当斜度,对各种不同合金铸件的铸造斜度参阅有关手册。

    金属型铸件精度一般比砂型铸件高,所以加工裕量可较小,一般在0.5~4mm之间。

    在确定铸件工艺参数之后,就可绘制金属型铸件工艺图,该图与砂型铸件的工艺图基本相同。


六、金属型的设计


    铸件工艺图绘制之后,就可进行金属型设计。设计内容主要包括确定金属型的结构、尺寸、型芯、排气系统和顶杆机构等。

对设计的金属型应力求结构简单,加工方便,选材合理,安全可靠。.金属型的结构形式

1、金属型的结构形式

金属型的结构取决于铸件形状、尺寸大小;分型面数量;合金种类和生产批量等条件。按分型面位置,金属型结构有以下几种形式:

1.整体金属型,铸型无分型面,结构简单,但它只适用于形状简单,无分型面的铸件;

2.水平分型金属型,它适用于薄壁轮状铸件。

3.垂直分型金属型,这类金属型便于开设浇冒口和排气系统,开合型方便,容易实现机械化生产;多用于生产简单的小铸件;

4.综合分型金属型:它由两个或两个以上的分型面组成,甚至由活块组成,一般用于复杂铸件的生产。操作方便,生产中广泛采用。


2、 金属型主体设计

金属型主体系指构成型腔,用于形成铸件外形的部分。主体结构与铸件大小,其在型中的浇注位置,分型面以及合金的种类等有关。在设计时应力求使型腔的尺寸准确;便于开设浇注系统和排气系统,铸件出型方便,有足够的强度和刚度等。


3 、金属型芯的设计

根据铸件的复杂情况和合金的种类可采用不同材料的型芯。一般浇注薄壁复杂件或高熔点合金(如锈钢、铸铁)时,多采用砂芯,而在浇注低熔点合金(如铝、镁合金)时,大多采用金属芯。在同一铸件上也可砂芯和金属芯并用。


4 、金属型的排气

在设计金属型时就必须有排气设施,其排气的方式有以下几种:

1.利用分型面或型腔零件的组合面的间隙进行排气。

2.开排气槽。即在分型面或型腔零件的组合面上,芯座或顶杆表面上做排气槽。

3.设排气孔。排气孔一般开设在金属型的最高处。

4.排气塞是金属型常用的排气设施


5、 顶出铸件机构设计

金属型腔的凹凸部分,对铸件的收缩会有阻碍,铸件出型时就会有阻力,必须采用顶出机构,方可将铸件项出。在设计顶出机构时,须注意下面几点:防止顶伤铸件,即防止铸件被顶变形或在铸件表面顶出凹坑;防止顶杆卡死,首先是顶杆与顶杆孔的配合间隙要适当。如果间隙过大易钻入金属,过小则可能造成卡死的现象。根据经验最好采用D4/dC4级配合。


6、 金属型的定位、导向及锁紧机构


    金属型合型时,要求两半型定位准确,、一般采用两种办法,即定位销定位和“止口”定位。对于上下分型,而分型面为圆形时,可采用“止口”定位,而对于矩形分型面大多采用定位销定位。定位销应设在分型面轮廓之内,当金属型本身尺寸较大,而自身的重量也较大时,要保证开合型定位方便,可采导向形式。


7、 金属型材料的选择

    从金属型的破坏原因分析可以看到,制造金属型的材料,应消足下列要求:耐热性和导热性好,反复受热时不变形,不破坏;应具有一定的强度、韧性及耐磨性,机械加工性好。

铸铁是金属型最常用的材料。其加工性能好,价廉,一般工厂均能自制,并且它又耐热、耐磨,是一种较合适的金属型材料。只是在要求高时,才使用碳钢和低合金钢。

    采用铝合金制造金属型,在国外已引起注意,铝型表面可进行阳极氧化处理,而获得一层由Al2O3及Al2O3·H2O组成的氧化膜,其熔点和硬度都较高,而且耐热、耐磨。据报导这种铝金属型,如采用水冷措施,它不仅可铸造铝件和铜件,同样也可用来浇注黑色金属铸件。

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