金属型铸造.ppt

第二章金属型铸造,,金属材料工程教研室,第二章金属型铸造金属型铸造的特点金属型材质的导热系数和热容量很大。容易使铸件产生根大的内应力。金属材料无透气性。金属型铸造是多次重复浇注。利用涂料获得冶金质量更高的铸件。金属型制造复杂，成本高。,2－1金属型铸造工艺一、铸件形成过程的特点1、铸件冷却凝固过程中热交换的特点1金属型工作过程中的传热方式铸件与铸型之间是一个“铸件中间层铸型”的不稳定传热系统。,通过各组元比热流q值用下述三式来表示,将上三式相加，得2影响金属型热流大小的因素1）型壁热阻x2/λ2的影响铸型壁厚x2在这种情况下有两种作用一是增大热阻的作用，减慢对铸件的冷却；二是积蓄热量的作用，增强对铸件的冷却。,2）型壁外表面温度的影响降低如水冷则通过型壁的比热流q增大，即可提高铸件的冷却速度。3）中间层热阻x3／λ3的影响K1、K2是传热准则，将K1、K2结合起来考率有以下四种可能发生的铸件铸型间不同的热交换情况,a表示的是砂型铸造的传热情况。d表示的是蜡模在金属压型中浇注时的传热情况。b表示金属型工作面上有较厚的涂料时。其温度分布如下图a所示。,式c表示当金属型涂料很薄或无涂料时的情况，如上图b所示。,2．金属型铸件的收缩特点铸件从形成连续结晶骨架到出型时的总伸长△为,3、型腔内气体对充填过程的影响金属型在浇注前，其气体压力可由气体状态方程式来表示，即当液体金属进入型腔，如果在排气不良或不能排气，气体受压缩，V值减小，型腔中气体的压力如下图所示,裂纹深处易积聚铁锈，当与高温铁水或钢水接触时，铁锈分解，液体金属进行反应,二、金属型铸造的热规范1、金属型中铸件的凝固特征一般铸件的凝固方式有三种确定铸造温度规范时，应考虑三个因素保证铸件全部表面能得到清晰的外形，没有冷隔和浇不足的现象。保证铸件组织细密，机械性能好。保证铸件变形最小，不发生扭曲裂纹。2、金属型的工作温度金属型必须加热至较高温度才能浇注。,加热的方法有下列几种在箱形电阻炉中加热。其优点是升温乎稳而均匀，适用于中小型金属型的加热；用电阻加热器直接加热。对于大中型金属纵搬运不便，或无法放入炉中加热，可在铸型背面设置固定的电阻加热器，用喷灯或煤气火焰加热。此种方法很简单但金属型温度不均匀。,3、金属型的工作温度的调节（1）风冷,（2）间接水冷,（3）直接水冷,4、合金的浇注温度三、金属型涂料1、金属型涂料的作用保护金属型。调节铸件的冷却速度。可改善充填铸型的能力。减小铸件与型芯间的摩擦。有一定程度的排气作用。,2、对涂料性能的要求涂料要有足够的耐火度，不致被浇注的金属液熔化，并且与金属液是不润湿的；化学稳定性高，不与液态金属及其氧化物形成易熔化合物，也不与型壁起化学作用；涂料的导热性能在较大的范围内调节，有时要求导热性高，有时则要求低。涂料能比较牢固地粘附在型腔表面，并具有一定的强度，不发生龟裂，不易剥落。涂料浆要有足够的流动性，雾化能力强，以便喷涂时在型壁表面形成均匀的薄层。旧涂料层清除时不困难。,2－2金属型铸件的工艺设计一、铸件结构的工艺性分析,合理的铸件结构应遵守下列原则铸件结构不得阻碍出型，防碍收缩。壁厚差不能太大。限制金属型铸件的最小壁厚。对铸件非加工面的精度和光洁度反应要求适当。,二、铸件在金属型中的浇注位置选择浇注位置，应注意以下原则保证金属液在充型时流动平稳，排气方便。有利于顺序凝固，补缩良好。型芯数目应尽量减少。有利于金属型结构简化，铸件出型方便。,三、铸件分型面的选择分型面一般有垂直、水平和综合分型三种。,选择分型面应遵守如下基本原则对形状较简单的铸件最好都布置在半型内，或大部分布置在半型内；分型面数目应尽量少。选择的分型面应保证设置浇冒口方便，金属液充型时流动平稳，有利于型腔里的气体排除；分型面不得选在加工基准面上；尽量避免曲面分型，减少拆卸件及活块数量。,四、浇注系统设计在设计浇注系统时须注意下面几点金属型挠注速度大，超过砂型约20％；在液体金属充型时，型腔中的气体要能顺利排除，其流向应尽可能与液流方向一致，顺利地将气体挤向冒口或出气冒口；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项注式、底注式和侧注式三类。,五、冒口的设计金属型铸造时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。设计冒口须注意以下几点冒口高度不宜过高，当然也不能过小。浇注铝、镁合金对应尽量采用明冒口。应尽量节约金属液，为此，可采用下图所示措施，在冒口中设置砂芯，或与金属芯、冷铁配用，却有明显的效果。,2－3金属型的设计一、金属型的结构设计1、整体金属型2、水平分型金属型,3、垂直分型金属型4、综合分型金属型,二、金属型的主体设计1、型腔尺寸由以下经验公式确定涂料厚度δ，一般在型腔凹处取正值，在凸处取负值，如下图所示。δ值约0.1～0.3毫米。,2、分型面的尺寸,3、金属型壁厚的确定,三、型心的设计1、金属型砂芯,2、金属型心设计时注意两点（1）金属型芯须稳定可靠，取出轻便。芯头直径和定位长度的关系可由下式确定,（2）抽芯力要足够。抽芯机构,四、金属型的排气1、利用分型面或型腔零件的组合面的间隙排气。2、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。如图,3、设排气孔4、设置排气塞,五、铸件顶出机构的设计,在设计顶出铸件机构时，须注意几点1、防止顶伤铸件须遵守下列原则（1）顶杆布置在出型阻力最大的地方，而且布置均匀，以免在顶出铸件时将铸件顶变形。（2）为了避免在铸件上留下较深的顶杆印痕，顶杆与铸件的接触面积应足够大，可增加顶杆数目。（3）尽可能将顶杆布置在浇冒口上，或专门设立的工艺搭子上。,2．防止顶杆卡死六、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，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”定位见图（水平分型金属型）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，其配合公差如图所示,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，可采用图所示的几种导向形示,对手工操作的金属型，合型后，为防止液体金属进入分型面，采用锁紧机构见图,七、金属型破坏的原因1、应力的叠加2、热应力疲劳,3、铸铁的生长4、氧气侵蚀5、金属液的冲刷6、铸件的摩擦,2－4金属型铸造机一、手动金属型铸造机1、螺杆式金属型铸造机,2、齿条式金属型铸造机,3、杠杆式金属型铸造机,二、机动金属型铸造机1、气动金属型铸造机,2、液压金属型铸造机,3、转盘式金属型铸造机,