铸件的结构设计应注意哪些要点?
一、要便于制造模型、芯盒和造型: 1) 铸件的外形应力求简单,以便于起模,应尽量使铸造分型面为平面,且数目最小; 2) 铸件的内腔应力求铸造时不用或少用型芯,当采用型芯时,应方便其支撑、固定及排气出砂,必要时应设有足够的工艺孔; 3) 对于铸件内外侧面及加强肋等结构,压铸应在起模方向设有一定的结构斜度; 4) 铸件上的凸台部分与铸件本体不应相差过大,最好取同一高度,同一面上的距离较近的几个凸台,最好连成整体的凸起部分。 二、要减少产生铸造缺陷的倾向: 1) 铸件的壁厚应力求均匀,以防止缩孔、热裂,当需保证顺序凝固条件时,应尽量使其具有朝一个方向变化的壁厚,当需保证同时凝固条件时,应尽量使其具有等断面壁厚; 2) 铸件壁与壁之间的连接应严防尖角和金属集聚,压铸厚壁与薄壁之间应逐渐过渡,严防突变,以免造成热节和应力集中,形成热裂、缩松等; 3) 铸件的局部厚断面,应尽可能采用挖空或铸孔结构,压铸并以加强肋适当加固; 4) 铸件平面壁上的铸孔,应用凸边加固,以减少壁厚; 5) 铸件结构应尽可能使其冷却时能无阻碍地收缩; 6) 应尽量避免铸件内具有大的水平面; 7) 铸件内水路、气路等大面积的夹层腔,应有若干连接柱。 三、要确保铸件有良好的成形性,压铸控制铸件的最小壁厚不低于允许值。
铸件结构设计原则(1) 设计铸件壁厚时应考虑到合金的流动性;流动性越好的合金,充型能力越强,铸造时就不容易产生浇不足、冷隔等缺陷,因此,能铸出的铸件最小壁厚尺寸也就越小。(2)铸型型腔的形状与尺寸大小是根据铸件的形状与尺寸决定的。不同的型腔形状和尺寸对液态金属的流动的阻力,散热情况是不同的,从而会导致液态金属在型腔内的流动与填充情况不同。因此,铸件结构上应尽量避免突变性的转变、壁厚急剧的变化、细长结构、大的水平面、高度较大的凸台等。(3)一个铸件在生产过程中是否出现缩孔、缩松、变形、热裂、冷裂等收缩类铸造缺陷,出现在哪个部位、严重程度如何,都与铸件结构密切相关。由此可以得出指导铸件结构设计的原则:1) 对凝固收缩大,容易产生集中缩孔的合金,如铸钢、球墨铸铁、可锻铸铁、黄铜、无锡青铜、铝硅共晶合金等,倾向于采用顺序凝固方式铸造。这时在进行铸件结构设计时,应使铸件结构形式有利于顺序凝固。2) 对溶液产生缩松的合金,如锡青铜、磷青铜等采用冒口补缩效果不大,常采用同时凝固方式来使缩松更分散些;对收缩较小的合金,如铸铁更倾向于采用同时凝固方式铸造。这时铸件的结构应是壁厚均匀,尽量减少金属的聚集与消除热节。对于一些结构形状复杂的大铸件,也可将其各部分按顺序或同时凝固方式设计。3) 尽量使铸件结构有利于自由收缩,如尽量减少铸件的轮廓尺寸,减少突出部分,必要时可将一个铸件分成几个小铸件,然后用焊接或螺栓连接起来。4) 尽量避免产生应力集中的形状,如不应有尖角、不同壁厚之间的连接要平缓。 5) 应考虑到各种铸造方法的工艺过程、凝固特点、铸型和型芯的特点。尤其市使用金属铸型和型芯的铸造方法。如金属型铸造、压力铸造,应便于铸件的抽芯和出芯。
2、 铸件的内腔必须力求简单、尽量少用型芯,尽量少用或不用型芯型芯在铸型中必须支撑牢固和便于排气、固定、定位和清理(图中A处需放置型芯撑)为了固定型芯,以及便于清理型芯,应增加型芯头或工艺孔。
答:砂型造型铸件设计,不仅要考虑工作功能和力学性能的要求,还必须考虑合金铸造性能、铸造工艺对铸件结构的要求。铸件结构设计是否合理,对铸件质量、生产率和制造成本都有很大影响。铸件的结构,假如不能满意合金铸造性能的要求,将可能产生浇不到、冷隔、缩孔、缩松、气孔、裂纹和变形等缺陷。
流动性好的合金,充型能力强,铸造时就不易产生浇不到、冷隔等缺陷,而且能铸出铸件的最小壁厚也小。不同的合金,在一定的铸造条件下能铸出的最小壁厚也不同。设计铸件的壁厚时,一定要大寸:该合金的“最小答应壁厚”,以保证铸件质量。铸件的“最小允许壁厚“主要取决于合金种类、铸造方法和铸件的大小等。表5-1为铸件最小允许壁厚值。但是,铸件壁也不宜太厚。厚壁铸件晶粒粗大,组织疏松,易产生缩孔和缩松,力学性能下降。铸件艰载能力并不是随截面积增大成比例地增加。设计过厚的铸件壁,将会造成金属浪费。为了提高铸件承载能力而不增加壁厚,铸件的结构设计应选用合理的截面形状。
此外,铸件内部的筋或壁,散热条件比外壁差,冷却速度慢。为防止内壁的晶粒变粗和产生内应力,一般内壁的厚度应小于外壁。表5-2为铸铁件外壁、内壁和加强筋的最大临界壁厚。铸件各部分壁厚若相差过大,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易形成缩孔、缩松等缺陷。此外,各部分冷却速度不同,易形成热应力,致使铸件薄壁与厚壁连接处产生裂纹。因此在设计铸件时,应尽可能使壁厚均匀,以防止上述缺陷产生。
检查铸件壁厚是否均匀时,应将铸件的加工余量考虑在内。如果零件图上各处壁厚是均匀的,加上加工余量后,加工面上的铸造厚度将增加,铸件热节却很大。
2.避免铸件结构产生铸造缺陷
3.根据铸造材料的合金特性考虑铸件合理结构
4.根据铸造方法设计铸件结构
5.从铸造工艺性设计铸件结构