【正文】 約1400℃），結果，澆不足的情況有明顯的改善，但微縮孔一堆及因型殼超溫軟化變形而鑄件厚度大于蠟件厚度的情況層出不窮，筆者在改正澆道系統(tǒng)，增大澆注速率，縮短澆注補充距離后，鋼水溫度降低了 100℃，型殼預熱溫度保持在 1150℃（低于硅氧膠的軟化點），同樣可鑄滿，而又不會有微縮孔及變形增加厚度的缺陷。 b)壁的連接 當兩壁相接便會產生圖中所示的熱截圓的變化， d 大于 a， b， c，換言之，就是 d 處熱儲量最大，凝固最慢，因此，在 d 處自然在沒有冒口補充的情況下，非常容易產生縮 孔。 在實際生產時，我們常常為了減弱兩壁相接處的熱點效應，任意加大該處內圓角 (Fillet)的 r，熱點問題是解決了，但相對的增大熱截圖的直徑，使縮孔移向鑄件的內部，嚴重時甚至于會產生表面凹陷的現象。 如今將在生產上常會碰到的兩壁相交的情況列舉于圖中，并提出改正的設計建議。 鑄件壁厚設計要力求均勻 ,減少熱節(jié)。圖 61 所示為重 公斤的殼體鑄件，原設計如 a 圖所示，在 A、 B、 C、 D、 E、 F 五處壁過厚，易形成各種鑄造缺陷。后改成 b 圖所示，即將上述五處壁厚減薄，形 39。成 6～ 7mm壁厚的箱形結構。ψ 9D及ψ 17Do兩 孔鑄出以消除該處熱節(jié)。 F 孔不鑄，澆口設在此處。修改后鑄件壁厚均勻，重量減輕至 。 壁的交接處要做出圓角，不同壁厚間要均勻過渡，這是防止熔模和鑄件產生變形和裂紋的重要條件。圖 62 所示為鑄件壁的幾種常用連接形式及其相關尺寸。 二、平面 熔模鑄件要盡可能避免大的平面，因為大平，干面上極易產生夾砂、凹陷、桔皮、蠕蟲狀鐵刺等表面缺陷，所以鑄件上的平面一般應小于 200 200mm 有大平面的鑄件最好設計成曲面或階梯形平面 ,或在平面上開設工藝槽、工藝筋、工藝孔等，以防止涂料堆積和型殼的分層、鼓脹。 圖 63 所示 零件在 A、 B、 C 處均有大平面 ,C 處有盲孔。在制殼流水在線生產時，幾個平面均易產生缺陷，而且肓孔處在上涂料、撒砂和硬化時均感不便 ,鑄件廢品率較高 .。后將平面 A 改成凸面作為熔模預變形 (2 毫米 )，并增設圓環(huán)形工藝筋2， B 平面做出工藝槽 1， C 平面做出二個工藝孔 3，變盲孔為通孔，在工藝條件相同的情況下，鑄件廢品率由 20～ 50％降至 5%以下，并能穩(wěn)定地進行生產。 三、孔 和 糟 熔模鑄造可鑄出比其它任何精密鑄造法都復雜的孔型和內腔，從而可以大大節(jié)約加工工時和金屬，并可減輕零件重量。 對于鑄鋼件，可鑄出直徑 ～ 的小孔。但是，孔和內腔的存在 ,往往使工藝復雜化，增加生產成本。故從工藝性角度考慮，孔腔形狀不宜過于復雜，數量要少。有內腔的鑄件，要有兩個或更多的通孔，以便于上涂料和撒砂，并使內外型殼能牢固地連接在一起保證焙燒和澆注時內部型殼 (即型芯 )位置穩(wěn)定，也便于內腔的清砂。 , 零件上要力求避免盲孔。有鑄槽的零件，鑄槽的寬度和深度要有一定限制。過窄過深的鑄槽涂料層過薄，強度不夠，清砂也比較困難。表 62 和 39。圖 64 所示為黑色金腐熔模鑄件鑄槽深度的尺寸。 四、鍛件沖壓件和切削加工件改為熔模鑄件時的結構要求 由鍛件和切削加工件改為熔模鑄件時，在滿足零件結構強度和剛度前提下，要力求減薄壁厚，并使之均勻，減少熱節(jié)，如圖 65 所示。 沖壓件和焊接件壁薄而平面大，結構剛度小，改為熔模鑄件時要適當增加壁厚，合理布置加強筋和工藝孔，減少平面面積，提高結構剛度。從簡化生產考慮，有時將幾個零件合并成整體件，以節(jié)約原來的加工和裝配工時。例如 圖 66 所示的車床手柄原由三個機械加工件組成，改為整體熔模鑄件后，加工工時由原來88 分鐘減少到 分鐘，且節(jié)約了許多金屬材料。整體鑄件也可以是不同合金材料制成的零件，此種結構稱做鑲合鑄件 。圖 67 所示為鑄鋁殼體零件局部鑲有黃銅套，改為整鑄件時，可將加工好的銅芯 (即鑲件 2)放入壓型 c)實例 實例 1 在圖中可見到，當澆口前有一孔，金屬進入模穴后，首先沖擊該孔洞的陶殼，水流分成二股，減緩了流速，當金屬液流到最遠程僅有 ? 厚度的地方，液流溫度己降到無法將兩股液流融合一起的地步，而產生了澆不足的廢品，倘若，將澆口前的孔舍棄不做出來，待鑄造后再加工，則澆不足的缺點完全克服了，不再有澆不足的缺陷。 實例 2 在實際生產的情況下，往往是鑄件壁厚的區(qū)域， 被薄壁分割，會造成澆滿及凝固補縮的困繞。圖 6描述如何對鑄件用一點簡單的小修正來克服上述的問題。圖中為 8630 中碳鎳鉻鉬低合金鋼之包模鑄件，此鑄件系由薄壁部分連結兩端的厚壁部分，這種狀況經常造成澆不足及補縮不良的疵病。 這個鑄件系由三個凸出部分當澆口，當其中兩個澆口處加寬，使其能直接與桁架支柱 A 連接，使鋼水直接流入厚壁部分以消除冷接現象，加大凸出部分體積，同時也加大凸出部分傳給型殼的熱，因此可以延長鋼水在薄壁處的凝固時間，還使原先被阻隔開的厚壁處有較長時間的補縮，亦因而消除了這部分的縮孔問題。至于第三個凸出部 分雖然同樣加大，但因沒有與桁架柱支 A 連接，不產生質量改良的效果，僅是為了三個凸出部分一致而已。 實例 3 圖是一個兩端及中間部份都是厚而卻被厚度僅 ? 的薄壁部份連接的 8620 低合金鋼鑄件，在原設計的條件下，雖然用了 6 個澆口及兩條小的連接肋，但鑄件的結果并不理想。經過檢討，將原設計僅 高， 寬的連接肋，改為 高， 寬后，使連接肋變成補縮肋，僅用 2 個澆口便可鑄出良好的鑄件。 實例 4 熱裂 (Hot tearing)及冷裂( cold cracking)也可能在精密包模的薄壁件上發(fā)生，熱裂可能在鑄件壁厚無法承受金屬在型殼中凝固冷縮而造成的應力，而冷裂與扭曲變形 則可能肇因于鑄件厚薄不勻，產生應力增大及集中，使薄壁處在持續(xù)冷卻過程中，超過負荷而發(fā)生 ，雖然很少有機會設計完全均勻厚度的鑄件，但是厚度的急變卻應盡量避免。 如圖所示，為一由 17– 22AS 不銹鋼制造的支撐圈，其直徑為 28 吋，內及外砝藍均為 吋厚，鑄造后再用車床加工至 吋厚，而中間連接的腹板 (web)僅有 吋厚，在生產時，澆不足及熱裂 (hot tearing)的現象非常嚴重，甚至在熱處理時，經常有發(fā)絲狀裂紋 (hairline crack)出現，雖然將中間腹板的厚度增加到 吋，就可解法這種疵病，但受重量的限制而不可行，最后，鑄造工桯師用了 56 個冒口才解決這個問題。 包模鑄造的澆冒口系統(tǒng)設計 包模鑄造是一種復雜的多因素交互作用的生產過程。在這個過程中 ,澆冒口系統(tǒng)不僅起著充填金屬的作用 ,而且影響著鑄件的凝固、收縮和冷卻時的溫度梯度。許多鑄造缺陷如縮孔、疏松、氣孔、夾渣、熱裂和變形等 ,都與澆冒口系統(tǒng)有密切關系 ,所以它對鑄件質量的影響很大。 設計澆冒口要考 慮多方面的因素，如鑄件質量的要求 (致密度、結晶粒度等 )，鑄件結構特點 (尺寸、重量、壁厚和形狀復雜程度等 )、合金種類，制殼工藝特點等等；此外，各廠各地不同的習慣、傳統(tǒng)和生產經驗也要充分重視，所以澆冒口設計也是一項綜合性的技術間題。 一 .澆注系統(tǒng)的作用和要求如下 : (l)把液體金屬引入型腔 因此對于易氧化的合金應盡量要求充填平穩(wěn)，不產生噴射、飛濺和渦流以及因之而引起的卷入氣體、夾雜物和合金二次氧化等缺陷。對于薄壁鑄件應盡量保證充填良好，不產生冷接 (cold shut)、澆不足 (misrun)現象。 金屬液在模穴中其自由表面的形狀 (如圖 l.)，與一般液體在容器的形狀完全一樣，表面水平部分系與澆注系統(tǒng)金屬液重力平衡有關，而模壁部分則隨金屬液的表面張力，以及金屬液與陶瓷模壁的潤濕性有關。形成半徑 Rm的凸出面和與陶瓷模壁產生θ的接觸角 ,在厚件中 cta ＞ 2Rm ? ???180COS 式中 cta ——— 鑄件肉厚 Rm——— 自由表面與模壁之間的圓弧 半徑 θ ——— 金屬液與陶瓷模壁的接觸角，對鋼液而言，模壁的潤濕性約為θ~180。 金屬液在模穴中的充填工作，僅需考慮自由表面隨金屬液重力平衡的上升速度 ,因此，比較容易澆足模穴。 在薄件中 cta ≦ 2Rm ? ???180COS 金屬液在模穴中的充填工作，其重力必須突破金屬液的表面張力，才能順利充填模穴。因此，薄件比厚件難以澆滿。對鋼液而言， 3mm 以上為厚件，3mm以下為薄件考慮。 金屬液在模穴中的充填工作，共 分為四個階段，圖 中流動狀況。第一階段金屬液流入模穴，因表面張力而形成的凸緣弧線，隨著液面的上升而增加，當金屬液的壓力超出表面張力之阻抗，就進入第二階段 ,快速充填模穴，在連續(xù)充填的過程中，進入第三階段，先進入模穴之金屬液隨著溫度降低，開始在金屬液的前端形成凝固膜，使金屬液的流速降低，甚至在完全兗滿 圖 l 金屬液在模穴中其自由表面的形狀 前，因凝固膜加厚而阻止金屬液繼續(xù)流動，第四階段是金屬液的壓力超出前端凝固膜之阻抗，突破凝固膜之阻抗，產生二次金屬液流繼續(xù)充填工作，再度經歷前四階段過程。假如金屬液有足夠的超溫 ,可能在第二階段以 前 ,便完全充滿模穴。 金屬液的