【正文】 后，隨著合金液面上升，充型的有效壓力頭漸漸變小 2. 型腔內(nèi)氣體的壓力并非恒定 3. 澆注操作不可能保持澆口杯內(nèi)液面的絕對穩(wěn)定 4. 合金液在澆注系統(tǒng)中一般呈紊流狀態(tài) 5. 多相流動 一般合金液總含有某些少量固相雜質(zhì)、液相夾雜和氣泡，在充型過程中還可能析出晶粒及氣體，故充型時合金液屬于多相流動 二、澆口杯（ pouring cup）中的流動 三、直澆道中的流動 直澆道的功用 秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 19 直澆道的形狀 金屬液在直澆道中的流動的特點 盡管非充滿的直澆道有帶氣的缺點，但在特定條件 下也會采用 如階梯式澆注系統(tǒng)中為了實現(xiàn)自下而上地逐層引入金屬的目的而采用 又如用底注包澆注的條件下，為了防止鋼液溢至型外而使用非充滿態(tài)的直澆道 四、直澆道窩 金屬液對直澆道底部有強烈的沖擊作用，并產(chǎn)生渦流和高度紊流區(qū)， 常引起沖砂、渣孔和大量氧化夾雜物等鑄造缺陷。根據(jù)砂芯接合面的大小一般留 1～ 3mm。不留分芯負(fù)數(shù)，就必須用手工磨出間隙量，這將延長工時并惡化勞動條件。所減小的厚度尺寸稱為非加工壁厚的負(fù)余量 十二、分芯負(fù)數(shù) 對于分段制造的長砂芯或分開制造的大砂芯，在接縫處應(yīng)留出分芯間隙量，即在砂芯的分開面處，將砂芯尺寸減 去間隙尺寸，被減去的尺寸，稱為分芯負(fù)數(shù)。 十一、非加工壁厚的負(fù)余量 在手工粘土砂造型、制芯過程中，為了取出木模（如芯盒中的肋板），要進(jìn)行敲模，木模受潮時將發(fā)生膨脹，這些情況均會使型腔尺寸擴大，從而造成非加工壁厚的增加，使鑄件尺寸和重量超過公差要求。為了保證鑄件尺寸準(zhǔn)確，將芯盒的長、寬尺寸減去一定量，這個被減去的尺寸稱為砂芯負(fù)數(shù)。 為了解決撓曲變形問題，在制造模洋時，按鑄件可能產(chǎn)生變形的相反方向作出反變形模樣，使鑄件冷卻后變形的結(jié)果正好將反變形抵消，得到符合設(shè)計要求的鑄件。一般在 ～6mm 之間干砂型、表面烘干型、自硬砂型以及砂箱尺寸超過 2m 以上的濕型才應(yīng)用分型負(fù)數(shù)。為了防止?jié)沧r跑火，合箱前需要在分型面之間墊以石棉繩、泥條或油灰條等，這樣在分型面處明顯地增大了鑄件的尺寸。 因工藝需要在鑄件相應(yīng)非加工面上增加的金屬層厚度稱為工藝補正量。 可用鉆頭加工的受制孔（有中心線位置精度要求）最好不鑄出，鑄出后很難保證鑄孔中心位置準(zhǔn)確，再用鉆頭擴孔也無法糾正中心位置 。 孔、槽比較小，或者鑄件壁很厚，則不宜鑄出孔，直接依靠加工反而更方便 。 六、最小鑄出孔及槽 零件上的孔、槽、 臺階等，是鑄出來好，還是機械加工出來好？ 這應(yīng)從品質(zhì)及經(jīng)濟角度等方面全面考慮。 起模斜度應(yīng)在鑄件上沒有結(jié)構(gòu)斜度的、垂直于分型面（分盒面）的表面上應(yīng)用其大小應(yīng)依模樣的起模高度、表面粗糙度以及造型（芯）方法而定。然后再以實際鑄造收縮率設(shè)計制造金屬模 對于單件、小批量生產(chǎn)的大型鑄件，鑄造收縮率的選取必須有豐富的經(jīng)驗，同時要結(jié)合使用工藝補正量，適當(dāng)放大加工余量等措施來保證鑄件尺寸達(dá)到合格 五、起模斜度 為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免損壞砂型或砂芯。 加工余量過大，浪費金屬和加工工時 過小，降低刀具壽命，不能完全去除鑄件表面缺陷，缺陷甚至露出鑄件表皮，達(dá)不到設(shè)計要求。 質(zhì)量公差等級和尺寸公差等級相對應(yīng)，由精到粗也分為 16 級，從 MT1～ MT16。 GB/T11351－ 89 規(guī)定了鑄件質(zhì)量公差的數(shù)值、確定方法及檢驗規(guī)則，與 GB6414－ 86《鑄件尺寸公差》配套使用。 公差帶應(yīng)對稱分布，有特殊要求時，也可非對稱分布，并應(yīng)在圖樣上注明或技術(shù)文件中規(guī)定。 第二節(jié) 鑄造工藝設(shè)計參數(shù) 鑄造工藝設(shè)計參數(shù)（簡稱工藝參數(shù)） 通常是指鑄造工藝設(shè)計時需要確定的某些數(shù)據(jù)，這些工藝數(shù)據(jù)一般都與模樣及芯盒尺寸有關(guān)，即與鑄件的精度有密切關(guān)系，同時也與造型、制芯、下芯及合箱的工藝過程有關(guān)。在許可的情況下，附加芯撐，也等于增加了承壓面積。如果實際承壓面積不能滿足上式要求，則說明芯頭尺寸過小，應(yīng)適當(dāng)放大芯頭。 對芯頭的要求 定位和固定砂芯，使砂芯在鑄造中有準(zhǔn) 確的位 置，并能承受砂芯重力及澆注時液體金屬對砂芯的浮力，使之不破壞 芯頭應(yīng)能及時排出澆注后砂芯所產(chǎn)生的氣體至型外 上下芯頭及芯號容易識別，不致下錯方向或芯號 下芯、合型方便，芯頭應(yīng)有適當(dāng)斜度和間隙 芯頭可分為垂直芯頭和水平芯頭 （包括懸臂式芯頭）兩大類 （一）芯頭的組成 典型的芯頭的結(jié)構(gòu)如右圖所示。 除上述的原則外，還應(yīng)使沒塊砂芯有足夠的斷面，保證有一定的強度和剛度，并能順利排出砂芯中的氣體；使芯盒結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和使用等。 （六）砂芯形狀適應(yīng)造型、制芯方法 秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 12 高速造型線限制下芯時間，對一型多鑄的小鑄件，不允許逐個下芯，因此，劃分砂芯形狀時，常把幾個到十幾個小砂芯連成一個大砂芯，以便節(jié)約下芯、制芯時間，以適應(yīng)機器造型節(jié)拍的要求。 在手工造型時，遇到難于出模的地方，一般盡量用模樣 “ 活塊 ” ，即用 “ 活塊 ”取代砂芯。在劃分砂芯時要防止液體金屬鉆入砂芯分割面的縫隙，堵塞 砂芯通氣道。 （二）保證操作方便 復(fù)雜的大砂芯、細(xì)而長的砂芯可分為幾個小而簡單砂芯。 秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 11 第三章 砂芯設(shè)計及鑄造工藝設(shè)計參數(shù) 第一節(jié) 砂芯設(shè)計 1. 砂芯的功用 形成鑄件的內(nèi)腔、孔和鑄件外形不能出砂的部位 砂型局部要求特殊性能的部分，有時也用砂芯 2. 砂芯應(yīng)滿足以下要求 具有足夠的強度和剛度 在鑄件形成過程中砂芯所產(chǎn)生的氣體能及時排出型外 鑄件收縮時阻力小，容易清 砂 一、確定砂芯形狀（分塊）幾分盒面選擇的基本原則 總原則 使造芯到下芯的整個過程方便 不致造成氣孔等缺陷 鑄件內(nèi)腔尺寸精確 使芯盒結(jié)構(gòu)簡單 （一）保證鑄件內(nèi)腔尺寸精確 凡是鑄件內(nèi)腔尺寸要求較嚴(yán)的部分應(yīng)由同一半砂芯形成，避免被分盒面所分割，更不宜化分為幾個砂芯。 6. 受力件的分型面的選擇不應(yīng)削弱鑄件 結(jié)構(gòu)強度 7. 注意減輕鑄件清理和機械加工量 以上簡要介紹了選擇分型面的原則，這些原則有的相互矛盾和制約。 幾乎所有的造型機都對砂箱高度有限制 。 5. 不使砂箱過高 分型面通常選在鑄件最大截面上，以使砂箱不至于過高。為此，應(yīng)盡量把主要砂芯放在下半型中。因此，手工造型中有時采用挖砂造型形成的不平分型面。因為只有上、下模底板表面曲度精確一致時才能合箱嚴(yán)密，不規(guī)則曲面會給模底板的加工帶來困難。 但在下列情況下，往往采用多分型面的劈箱造型 1） 鑄件高大而復(fù)雜，采用單分型面會使模樣很高，起模斜度會使鑄件形狀有較大的改變 2） 砂箱很深，造型不方便 3） 砂芯多而型腔深且窄，下芯困難 我們選擇分型面時總的原則是應(yīng)該盡量減少分型 面，但針對具體條件，有時采用多分型面也是有利的。但這不是絕對的。 1） 箱對準(zhǔn)時的誤差會使鑄件產(chǎn)生錯偏 2） 箱不嚴(yán)，會使鑄件在垂直分型面方向上的尺寸增加因此，為了保證鑄件精度，如果做不到 上述要求，也應(yīng)盡可能把鑄件的加工面和加工基準(zhǔn)面放在同一半型內(nèi)。 除了地面軟床造型、明澆的小件、實型鑄造法及熔模鑄造以外，都要選擇分型面。而當(dāng)大批大量生產(chǎn)時，則應(yīng)采用造型、合箱、澆注和冷卻位置一致的臥澆、臥冷方案。 此外，應(yīng)注意澆注位置、冷卻位置與生產(chǎn)批量密切相關(guān)。于澆注后將鑄型豎起來，讓冒口在最上端進(jìn)行補縮。翻轉(zhuǎn)鑄型不僅勞動量大，而且易引起砂芯移動、掉砂、甚至跑火等缺陷。此 外，要照顧到下芯、合箱和檢驗的方便。向上半型上安放吊芯很不方便。雙排鏈輪鑄鋼件的正確澆注位置如圖所示。 應(yīng)保證鑄件能充滿 對 具有薄壁部分的鑄件，應(yīng)把薄壁部分放在下半部或置于內(nèi)澆道以下，以免出現(xiàn)澆不到、冷隔等缺陷。 使鑄件的大平面位置朝下，避免夾砂結(jié)疤類缺陷 對于大的平板類鑄件，可采用傾斜澆注，以便增大金屬液面的上升速度，防止夾砂結(jié)疤類缺陷。因此，盡管導(dǎo)軌面比較肥厚，對于灰鑄鐵件而言，床身的最佳澆注位置是導(dǎo)軌面朝下。個別加工表面必須朝上時，應(yīng)適當(dāng)放大加工余量，以保證加工后不出現(xiàn)缺陷。 根據(jù)對合金凝固理論的研究和生產(chǎn)經(jīng)驗，確定澆注位置時應(yīng)考慮以下原則： 鑄件的重要部位應(yīng)盡量置于下部 鑄件下部金屬在上部金屬的靜壓力下凝固并得到補縮，組織致密。這時，如秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 8 果鑄件有局部肥厚部位，可置于澆注位置的底部，利用冷鐵或其它激冷措施，實現(xiàn)同時凝固。鑄件內(nèi)部可能有縮孔或軸線縮松存在。實現(xiàn)順序凝固的鑄件，可消除縮孔、縮松，保證獲得致密的鑄件。這樣在確定澆注位置時，就應(yīng)使重要部位處于有利的狀態(tài)，并針對容易出現(xiàn)的缺陷，采取相應(yīng)的工藝措施予以防止。薄壁部位容易發(fā)生澆不到、冷隔。結(jié)合生產(chǎn)條件估計主要廢品傾向和容易發(fā)生缺陷的部位（如厚大部位容易出現(xiàn)收縮缺陷。 澆注位置一般于選擇造型方法之后確定。澆注位置與造型（合箱）位置、鑄件冷卻位置可以不同。 第三節(jié) 澆注位置的確定 鑄件的澆注位置是指澆注時鑄件在型內(nèi)所處的狀態(tài)和位置。因此，要做到多、快、好、省，就應(yīng)當(dāng)兼顧到各個方面。 每個鑄工車間只有很少的幾種造型、造芯方法，所選擇的方法應(yīng)切合現(xiàn)場實際條件。不同的工廠生產(chǎn)條件、生產(chǎn)習(xí)慣、所積累的經(jīng)驗各不一樣。 造型方法應(yīng)適合工廠條件 如有的工廠生產(chǎn)大型機床床身等鑄件，多采用組芯造型法。批量生產(chǎn)或長期生產(chǎn)的定型產(chǎn)品采用多箱秋季學(xué)期 鑄造工藝學(xué)教案 主講教師 榮守范 7 造型、劈箱造型法比較適宜。 單件小批量的重型鑄件，手工造型仍是重要的方法，手工造型能適應(yīng)各種復(fù)雜的要求，比較靈活，不要求很多工藝裝備。為了適應(yīng)快速、高精度造型生產(chǎn)線的要求，造芯方法可選用：冷芯盒、熱芯盒及殼芯等造芯方 法。老式的震擊式或震壓式造型機生產(chǎn)線生產(chǎn)率不高，工人勞動強度大，噪聲大，不適應(yīng)大量生產(chǎn)的要求，應(yīng)逐步加以改造。用樹脂自硬砂可以獲得尺寸精確、表面光潔的鑄件，但成本較高。多用于手工或機器造型的中大件。 認(rèn)為濕型不可靠時，可考慮使用表干砂型，砂型只進(jìn)行表面烘干，根據(jù)鑄件大小及壁厚，烘干深度在 15~18mm。 （ 4）型內(nèi)放置冷鐵較多時，應(yīng)避免使用濕型。如需次日澆注，應(yīng)將造好的上下半型空合箱，防止水分散失 ，于次日澆注前開箱、下芯，再合箱澆注。例如在鑄件復(fù)雜，砂芯多，下芯時間長且鑄件尺寸大等條件下，濕型放置過久會風(fēng)干，使表面強度降低，易出現(xiàn)沖砂缺陷。 （ 2）澆注位置上鑄件有較大水平壁時，用濕型容易引起夾砂缺陷，應(yīng)考慮使用其他砂型。因為在澆注結(jié)束前，金屬靜壓力尚未達(dá)到最高值時，鑄件下部表面上已凝結(jié)一層金屬殼。 要具體分析：如果鑄件壁薄，雖然鑄件很高大，但出現(xiàn)漲砂、粘砂、跑火的傾向小。 2. 考察零件結(jié)構(gòu)鑄造工藝性的依據(jù) 1. 避免缺陷方面 壁厚不能有急劇變化 設(shè)計鑄件時應(yīng)避免出現(xiàn)冷卻時使鑄件收縮受阻的形狀 鑄件應(yīng)避 免設(shè)計成大的水平平面 設(shè)計鑄件窗口時不得削弱鑄件強度 鑄件不要設(shè)計成有清砂困難的形狀 設(shè)計需加工的鑄件時不要忘記設(shè)計 加工時的裝卡部位 設(shè)計有加工面的鑄件時 不要忽視盡量減少加工面積 簡化鑄造工藝方面 設(shè)計重而大的鑄件時 不應(yīng)忘記在鑄件上設(shè)計吊運措施 設(shè)計鑄件時，肋的布置不應(yīng)妨礙起模 設(shè)計鑄件內(nèi)腔肋時不得妨礙清砂 或削弱型芯強度 設(shè)計鑄件凸臺時不得妨礙起模和造型 設(shè)計鑄件時應(yīng)注意盡量不采用多個分型面 設(shè)計鑄件時應(yīng)盡量減少采用型芯 設(shè)計的鑄件應(yīng)盡量避免采用孤懸的型芯 設(shè)計的鑄件不應(yīng)引起型芯支撐不穩(wěn)定 材質(zhì)方面 灰鑄鐵的加強肋不應(yīng)設(shè)在受拉伸側(cè) 球墨鑄鐵件（缸體）結(jié)構(gòu)的合理與不合理 可鍛鑄鐵軸承座 銅合金三通閥閥體鑄件 第二節(jié) 造型、造芯方法的選擇 砂型鑄造的各種造型、造芯方法可參照以下原則選用： 優(yōu)先采用潮型 當(dāng)濕型不能滿足要求時再考慮使用表干砂型、干砂型或其它砂型。對于澆注、落砂等造成的煙氣和高粉塵空氣，也應(yīng)凈化后排放。 為了保護(hù)環(huán)境和維護(hù)工人身體健康，