铸造工艺学第6章课件.pptx
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- 铸造 工艺学 课件
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1、 铸造工艺参数指铸造工艺设计时需要确定的工艺数据。准确、恰当地选择铸造工艺参数,可以保证铸件尺寸及形状准确,生产效率提高,生产成本降低。1.铸件尺寸公差铸件尺寸公差 铸件尺寸公差是指铸件各部分尺寸所允许的极限偏差,铸件生产过程中的很多因素都会影响铸件尺寸公差,同时铸件尺寸公差在一定范围内会对铸件生产成本产生极大影响,因此必须采用科学的标准来协调供需双方的要求。我国的铸件尺寸公差标准GB641486铸件尺寸公差等效采用ISO80621984铸件尺寸公差制。这是铸造工艺设计和检验铸件尺寸的依据,其中具体规定了砂型铸造、金属型铸造、低压铸造、压力铸造、熔模铸造等方法生产的各种铸造金属及合金的铸件尺寸
2、公差,包括铸件基本尺寸公差值、错箱值。所规定的公差是正常生产条件下通常能达到的公差,由精到粗分为16级,命名为CT1到CT16。2.铸件重量公差铸件重量公差 铸件重量公差指以占铸件公称重量的百分率为单位的铸件重量变动的允许值,其中铸件公称重量包括机械加工余量和其它工艺余量,作为衡量被检验铸件轻重的基准重量。GB/T 11351-89标准中规定了铸件重量公差的数值、确定方法及检验规则。铸件重量公差的代号用字母MT表示。共分16级,MT1至MT16。重量公差数值详见国家标准。标准规定:成批和大量生产时,从供需双方共同认定的首批合格铸件中随机抽取不少于10件的铸件,以实称重量的平均值作为公称重量。小
3、批和单件生产时,以计算重量或供需双方共同认定的任一个合格铸件的实称重量作为公称重量。重量公差应与尺寸公差对应选取。3.机械加工余量机械加工余量 为了保证零件加工面尺寸和精度,在铸造工艺设计时,将加工表面上留出的、准备切去的金属层厚度,称为机械加工余量。加工余量过大,浪费金属和机械加工工时,增加铸件和零件成本;过小,则不能完全除去铸件表面的缺陷,甚至露出铸件表皮,达不到零件要求。影响机械加工余量大小的主要因素有:铸造合金种类、铸造工艺方法、生产批量、设备与工装的水平、加工表面所处的浇注位置(顶面、侧面、底面)、铸件基本尺寸的大小和结构等。4.铸造收缩率铸造收缩率 金属在凝固过程中有液态收缩、凝固
4、收缩和固态收缩,其中液态收缩和凝固收缩的结果,使铸件最后凝固的部位产生缩孔、缩松,为消除缩孔、缩松,获取组织致密的铸件,可以采取工艺措施进行补缩。固态收缩的结果,使铸件长度方向尺寸变短,其变短的量即为线收缩量。为了获取尺寸符合要求的铸件,常在制作模样或芯盒时将线收缩量加上,以保证固态收缩后铸件尺寸符合要求。铸造收缩率(生产中称缩尺)可用下式表达:式中,LM为模样(或芯盒)工作面的尺寸;LJ为铸件尺寸。铸造收缩率与合金的种类及成分、铸件冷却收缩时受到阻力的大小、冷却条件的差异等因素有关,因此,要十分准确地给出铸造收缩率是很困难的。对于大量生产的铸件,一般应在试生产过程中,测定铸件各部位的实际收缩
5、率,反复修改木模,直至铸件尺寸符合铸件图纸要求。然后再依实际铸造收缩率设计制造金属模。对于单件、小批生产的大型铸件,铸造收缩率的选取必须有丰富的经验,同时要结合使用工艺补正量,适当放大加工余量等措施来保证铸件尺寸达到合格。5.起模斜度起模斜度 为了方便起出模样或取出砂芯,在模样、芯盒的出模方向留有一定斜度,以免损坏砂型或砂芯。这个斜度,称为起模斜度或拔模斜度。起模斜度应在铸件上没有结构斜度的、垂直于分型面(分盒面)的表面上应用。其大小应依模样的拔模高度、表面粗糙度以及造型(芯)方法而定。关于起模斜度的大小的具体数值详见JB/T5015-91中的规定,数据可参照表6-11。对于起模困难的模样,允
6、许采用较大的起模斜度,但不得超过表6-11中数值的一倍。芯盒的起模斜度可参照表6-11。起模斜度的形式见图6-4。原则上,在铸件上加放起模斜度不应超出铸件的壁厚公差。6.最小铸出孔及槽最小铸出孔及槽 机械零件上的孔、槽和台阶一般应尽可能铸造出来,这样既可节约金属、减少机械加工的工作量、降低成本,又可使铸件的壁厚比较均匀,减少形成缩孔、缩松等铸造缺陷的倾向,提高铸件质量。最小铸出孔或槽的尺寸与铸件的生产产量、合金种类、铸件大小、孔或槽处铸件的壁厚、孔的长度及直径等有关。铸铁件、非铁合金铸件和铸钢件的最小铸出孔或槽的尺寸可分别参考表6-12和表6-13。7.工艺补正量工艺补正量 在单件、小批生产中
7、,由于选用的缩尺与铸件的实际收缩率不符,或由于铸件产生了变形、操作中的不可避免的误差(如工艺上允许的错箱偏差、偏芯误差)等原因,使得加工后的铸件某些部分的厚度小于图纸要求尺寸,严重时会因强度太弱而报废。因工艺需要在铸件相应非加工面上增加的金属层厚度称为工艺补正量。为了防止由于铸造收缩率估计不准而削弱零件强度应采用工艺补正量,应用实例如图6-5所示。8.分型负数分型负数 砂型铸造时,由于起模后的修型和烘干过程中砂型的变形,引起分型面凹凸不平,合型时,上下两个砂型之间不能紧密接触,为了防止浇注时分型面跑铁液,合型时往往要在下箱分型面上垫石棉绳或耐火泥条,这样在分型面处明显地增大了铸件垂直于分型面方
8、向的尺寸。为了保证铸件尺寸精确,在拟订工艺参数时,为抵消铸件在分型面部位的增厚,在模样上相应减去的尺寸,称为分型负数。根据铸造条件,分型负数的选用方法可参照图6-6。确定分型负数,应注意下述几点:1)若模样分成对称的上、下两半,则上、下半模样各取分型负数的一半。2)多箱造型时,每个分型面都要放分型负数。3)自硬砂型和湿型一般不放分型负数,但砂型平面大于1.5m2时,也放分型负数。4)在分型面上的砂芯间隙不能比分型负数小。9.反变形量反变形量 铸件壁厚不均匀,或由于结构原因各部位收缩受阻的情形差别很大,铸件可能产生挠曲变形。制造模样时,可按铸件可能产生变形的相反方向作出反变形量,或在各部位采用不
9、同的缩尺,使铸件在冷却后变形的结果正好将反变形抵消,得到尺寸符合要求的铸件。这种在制造模样时预先做出的变形量称为反变形量。影响铸件变形的因素很多,例如合金性能、铸件结构和尺寸、浇冒口系统的布局、浇注温度和速度、打箱时间、造型方法、砂型刚度等等。图6-7所示,两种不同截面尺寸的T字形梁铸件冷却缓慢的一侧必定受拉应力而产生内凹变形,冷却较快的一侧必定受压应力而产生外凸变形。10.工艺筋工艺筋 为了防止铸件产生热裂和变形,通常所采取的措施是使用工艺肋(有时也和冷铁配合使用),又称铸筋,可分为两种:一种称割筋(也称收缩筋),用于防止铸件热裂,割筋通常要求在清理时去除,只有在不影响铸件使用时才允许保留在
10、铸件上。另一种称拉筋(亦称加强筋),防止铸件变形,而拉筋一般应在铸件热处理之后去除。易产生热裂的铸件典型结构如图6-8所示。断面呈U、V形或半圆环形的铸件,铸出后经常发现变形,其结果使开口尺寸增大。为了防止这类铸件的变形,常设置拉筋,如图6-9所示。11.砂芯负数砂芯负数 大型粘土砂芯,在舂砂力的作用下芯盒向四周涨开、刷涂料以及烘干都会使砂芯发生变形,使砂芯四周尺寸增大。为了保证铸件尺寸准确,将芯盒的长、宽尺寸减去一定量,这个被减去的尺寸称为砂芯负数(或称为砂芯减量)。12.非加工壁厚的负余量非加工壁厚的负余量 在手工造型和制芯时,为了起模和出芯方便,需要震动模样和芯盒内的肋板,以及由于木模和
11、肋板吸潮而引起的膨胀,这些都会造成铸件非加工壁的厚度增加,致使铸件尺寸超差和重量超重。为了保证铸件尺寸准确,对形成铸件非加工面壁厚的木质模样、肋板的尺寸应予以减小,即小于图纸上尺寸,所减少的尺寸称为非加工壁厚的负余量。在确定铸件线收缩率时,如果已经考虑了负余量的因素,就不用另作考虑了。13.分芯负数分芯负数 对于分段制造的长砂芯或分开制造的大砂芯,在接缝处应留出分芯间隙量,即在砂芯的分开面处,将砂芯尺寸减去间隙尺寸,被减去的尺寸,称为分芯负数。分芯负数是为了砂芯拼合及下芯方便而采用的。不留分芯负数,就必须用手工磨出间隙量,这将延长工时并恶化劳动条件。分芯负数可以留在相邻的两个砂芯上,每个砂芯各
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