【正文】 高度恐怕不足80rnrn,第四層的澆滿率達(dá)90%，第五層及第六層為100%，第七層為85%。自然伴隨著凝固延緩而致結(jié)晶粗大的缺點(diǎn)。僅可澆到數(shù)mm長(zhǎng)。薄片的尾端均可澆到。當(dāng)金屬液的溫度提高，表面張力值隨之而降，其壓頭高度之需求亦隨之而降。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。
金屬液在模穴中的充填工作，共分為四個(gè)階段。因此，薄件比厚件難以澆滿。
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。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(guān)，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(rùn)濕性有關(guān)。:圖l 金屬液在模穴中其自由表面的形狀(l)把液體金屬引入型腔 因此對(duì)于易氧化的合金應(yīng)盡量要求充填平穩(wěn)，不產(chǎn)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。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(guān)系,所以它對(duì)鑄件質(zhì)量的影響很大。包模鑄造的澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)包模鑄造是一種復(fù)雜的多因素交互作用的生產(chǎn)過(guò)程。實(shí)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(wú)法承受金屬在型殼中凝固冷縮而造成的應(yīng)力，而冷裂與扭曲變形則可能肇因于鑄件厚薄不勻，產(chǎn)生應(yīng)力增大及集中，使薄壁處在持續(xù)冷卻過(guò)程中，超過(guò)負(fù)荷而發(fā)生 ，雖然很少有機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)完全均勻厚度的鑄件，但是厚度的急變卻應(yīng)盡量避免。實(shí)例3 圖是一個(gè)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(shè)計(jì)的條件下，雖然用了6個(gè)澆口及兩條小的連接肋，但鑄件的結(jié)果并不理想。這個(gè)鑄件系由三個(gè)凸出部分當(dāng)澆口，當(dāng)其中兩個(gè)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(xiàn)象，加大凸出部分體積，同時(shí)也加大凸出部分傳給型殼的熱，因此可以延長(zhǎng)鋼水在薄壁處的凝固時(shí)間，還使原先被阻隔開(kāi)的厚壁處有較長(zhǎng)時(shí)間的補(bǔ)縮，亦因而消除了這部分的縮孔問(wèn)題。圖6描述如何對(duì)鑄件用一點(diǎn)簡(jiǎn)單的小修正來(lái)克服上述的問(wèn)題。圖67所示為鑄鋁殼體零件局部鑲有黃銅套，改為整鑄件時(shí)，可將加工好的銅芯(即鑲件2)放入壓型c)實(shí)例實(shí)例1 在圖中可見(jiàn)到，當(dāng)澆口前有一孔，金屬進(jìn)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(dāng)金屬液流到最遠(yuǎn)程僅有厚度的地方，液流溫度己降到無(wú)法將兩股液流融合一起的地步，而產(chǎn)生了澆不足的廢品，倘若，將澆口前的孔舍棄不做出來(lái)，待鑄造后再加工，則澆不足的缺點(diǎn)完全克服了，不再有澆不足的缺陷。例如 圖66所示的車床手柄原由三個(gè)機(jī)械加工件組成，改為整體熔模鑄件后，且節(jié)約了許多金屬材料。沖壓件和焊接件壁薄而平面大，結(jié)構(gòu)剛度小，改為熔模鑄件時(shí)要適當(dāng)增加壁厚，合理布置加強(qiáng)筋和工藝孔，減少平面面積，提高結(jié)構(gòu)剛度。圖64所示為黑色金腐熔模鑄件鑄槽深度的尺寸。過(guò)窄過(guò)深的鑄槽涂料層過(guò)薄，強(qiáng)度不夠，清砂也比較困難。, 零件上要力求避免盲孔。故從工藝性角度考慮，孔腔形狀不宜過(guò)于復(fù)雜，數(shù)量要少。對(duì)于鑄鋼件，～。后將平面A改成凸面作為熔模預(yù)變形(2毫米)，并增設(shè)圓環(huán)形工藝筋2，B平面做出工藝槽1，C平面做出二個(gè)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(jìn)行生產(chǎn)。圖63所示零件在A、B、C處均有大平面,C處有盲孔。圖62所示為鑄件壁的幾種常用連接形式及其相關(guān)尺寸。修改后鑄件壁厚均勻。ψ9D及ψ17Do兩孔鑄出以消除該處熱節(jié)。后改成b圖所示，即將上述五處壁厚減薄，形39。鑄件壁厚設(shè)計(jì)要力求均勻,減少熱節(jié)。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，我們常常為了減弱兩壁相接處的熱點(diǎn)效應(yīng)，任意加大該處內(nèi)圓角(Fillet)的r，熱點(diǎn)問(wèn)題是解決了，但相對(duì)的增大熱截圖的直徑，使縮孔移向鑄件的內(nèi)部，嚴(yán)重時(shí)甚至于會(huì)產(chǎn)生表面凹陷的現(xiàn)象。在生產(chǎn)高爾夫球之不銹鋼金屬木桿頭（metalwood） in.，許多廠家在沒(méi)有改變澆道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況下，為了避免澆不足，而一味的提高鋼水溫度（超出熔點(diǎn)約300℃）及型殼的預(yù)熱溫度（約1400℃），結(jié)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(bǔ)充距離后，鋼水溫度降低了100℃，型殼預(yù)熱溫度保持在1150℃（低于硅氧膠的軟化點(diǎn)），同樣可鑄滿，而又不會(huì)有微縮孔及變形增加厚度的缺陷。不過(guò)在澆注薄件時(shí)，為求延長(zhǎng)金屬液在注滿模穴的過(guò)程中開(kāi)始凝固的時(shí)間，往往還是以提高模溫及金屬液溫來(lái)達(dá)到目的。當(dāng)有高的面積與厚度比值時(shí)，會(huì)促使金屬液快速冷卻及凝固，不論如何，金屬液在充滿模穴的過(guò)程中，所需行進(jìn)的距離必須要特別注意，雖然在同樣的面積與厚度比值，且厚度相同時(shí)，若要完全注滿1/2in. 寬、2in. 長(zhǎng)的模穴，自然比注滿2in. 寬、1/2in. 長(zhǎng)的模穴要難得多。因?yàn)殍T造過(guò)程尚有許多參數(shù)會(huì)影響其最大值與最小值，但此數(shù)值仍有其參考價(jià)值。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下生產(chǎn)，良品率最好，亦即澆不足及微縮孔的現(xiàn)象最少。表 2 。幾乎同等重要的另一要素，是熔液在充填模穴時(shí)，金屬液的澆注補(bǔ)充距離，以及鑄件表面積之大小，金屬的凝固狀況，固、液相線的差異度，都?xì)w納于鑄造性中，尤其對(duì)薄壁鑄件特別重要。有孔空心包模鑄造件根據(jù)可能的精度其設(shè)計(jì)通則： 3)鑄造性a) 壁薄的包模鑄件包模鑄造工藝幾乎制造任何金屬的復(fù)雜鑄件，也可以在小零件的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)上，有助于達(dá)到輕薄短小的目的，獲得最大的強(qiáng)度重量比值。177。當(dāng)鑄件芯子部位因受熾熱的金屬圍繞，內(nèi)外部份的散熱狀況不一致，內(nèi)部陶瓷受高溫而膨脹，但外部因有金屬包覆又無(wú)法自由伸展，陶瓷材料因而有強(qiáng)烈的彎曲變形的應(yīng)力，此時(shí)，外部熱的不均勻分布，芯部自然向高溫部分扭曲變形，便使鑄件的壁厚產(chǎn)生了不均勻的結(jié)果。可大幅度提高生產(chǎn)效率及降低成本。 圖3刀具余隙的再設(shè)計(jì) 為了后繼的加工，往往在工件設(shè)計(jì)時(shí)，一般為避免撞機(jī)的困繞，預(yù)先留有一個(gè)讓出刀具到位時(shí)的間隙，如圖3(a) 所示，但無(wú)法抽出金屬芯子，若改為圖3(b) 的設(shè)計(jì)，就可以用金屬抽芯直接做出刀具余隙。倘若要生產(chǎn)原設(shè)計(jì)有內(nèi)圓角的工件，惟有舍棄金屬抽芯，而用成本較高的水溶性芯子，隨同蠟型一起自模中取出，再用酸蝕及水溶法將芯子自蠟型中除去，如此可保持工件的內(nèi)圓角而又不會(huì)損傷蠟型。至于其它的制模問(wèn)題，用于砂模鑄造的原理同樣適用于包模鑄造 圖2 鑄件內(nèi)角的重設(shè)計(jì)(2)在圖1中，一個(gè)包模鑄件因?yàn)閮?nèi)圖1 鑄件內(nèi)角的重設(shè)計(jì)(1) 部有一圓角，而且需要用兩個(gè)抽芯，A及B兩個(gè)芯子進(jìn)出的方向如圖1(a) 所示，要想將有倒鉤的芯子抽出而又不傷損工件是根本不可能。所有的模型都是可逝性的。1)經(jīng)濟(jì)性 在精密鑄造的生產(chǎn)中，其蠟型是。第二個(gè)目的是根據(jù)已定的零件結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，采取相應(yīng)措施以保證質(zhì)量。結(jié)構(gòu)工藝性不好的鑄件，往往孕育著產(chǎn)生缺陷和廢品的可能性，也會(huì)增加制造成本。 熔模鑄造工藝設(shè)計(jì)通常包括下列幾項(xiàng)內(nèi)容,(1).分析鑄件結(jié)構(gòu)工藝性, (2)確定工藝方案和工藝參數(shù),(3)設(shè)計(jì)澆冒口系統(tǒng), (4)繪制工藝圖或鑄件圖。 工藝設(shè)計(jì)的好壞也要從質(zhì)量、工藝和經(jīng)濟(jì)這三方面去衡量。首先必須對(duì)生產(chǎn)任務(wù)、產(chǎn)品零件圖、材質(zhì)和技術(shù)要求等方面進(jìn)行深入分析：其次，要對(duì)生產(chǎn)條件如原材料、設(shè)備、工藝裝備 加工和制造能力、工人的操作技術(shù)水平等方面進(jìn)行深入的了解。還要力求使設(shè)計(jì)符合實(shí)踐性、科學(xué)性。 在確定用包模鑄造方法生產(chǎn)之后，工藝設(shè)計(jì)的任務(wù)就是要確定合理的工藝方案，采取必要的工藝措施以滿足零件質(zhì)量的要求。 但也有些零件，可以利用機(jī)械化程度較高的方法生產(chǎn)，例如用自動(dòng)機(jī)床高速加工、精密鍛造、冷擠壓、壓力鑄造等等，這時(shí)，用包模鑄造法生產(chǎn)在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性就不一定顯著，甚至成本還可能高一些，所以在這種情況下，就不一定選用這種方法了。 采用包模鑄造在經(jīng)濟(jì)上是否合理，要從多方面考慮。 熔模鑄造雖然可以鑄造形狀十分復(fù)雜的、加工量甚少甚至不加工的零件，但零件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和重量等，必須符合熔模鑄造本身的工藝要求。對(duì)于某些受力大和氣密性要求高的鑄件，采用包模鑄造時(shí)，應(yīng)充分考慮零件在產(chǎn)品上的作用和性能要求，以確保其使用可靠。 這對(duì)于節(jié)約機(jī)械加工工時(shí)和費(fèi)用，節(jié)約金屬材料，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本都具有很大意義。近年來(lái)，由于冶金技術(shù)、制模、制殼材料和工藝以及檢測(cè)技術(shù)等方面的發(fā)展，包模鑄件的外部和內(nèi)在質(zhì)量不斷提高，所以它的應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣。 對(duì)于鑄件質(zhì)量上的要求，一般是包括兩個(gè)方面，一是保證技術(shù)要求的尺寸精度、幾何精度和表面光潔度，二是保證機(jī)械性能和其它工作性能等內(nèi)在質(zhì)量方面的要求。第六章 鑄件工藝設(shè)計(jì)第一節(jié) 概 述 為了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)而價(jià)廉的包模鑄件，做好工藝設(shè)計(jì)是十分重要的。在做工藝設(shè)計(jì)之前，首先要考慮選用包模鑄造工藝生產(chǎn)時(shí)，在質(zhì)量、工藝和經(jīng)濟(jì)方面的幾個(gè)問(wèn)題。 包模鑄造具有少切削、無(wú)切削的突出優(yōu)點(diǎn)。不少鍛件、焊接件、沖壓件和切削加工件，都可以用熔模鑄造方法生產(chǎn)。 但是，熔模鑄造生產(chǎn)的鑄件，由于冶金質(zhì)量、熱型澆注引起的晶粒粗大、表面脫碳以及內(nèi)部縮松等方面的原因，鑄件的機(jī)械性能(尤其是塑性)，還存在一些缺陷。有些結(jié)構(gòu)件改用包模鑄造生產(chǎn)時(shí)，必須考慮原用合金的鑄造性能是否能滿足零件的質(zhì)量要求，否則就需要更改材質(zhì)。如鑄件最小壁厚、最大重量、最大平面面積、最小孔槽以及精度和光潔度要求等，都要考慮到工藝上的可能性和簡(jiǎn)易性。按每公斤的價(jià)格來(lái)說(shuō)，包模鑄件與同類型鍛件相近甚至還高些，但是由于大幅度減少了加工量，因而零件最終成本還是低的。 總之，選擇包模鑄造法生產(chǎn)時(shí)，耍從其工藝特點(diǎn)出發(fā)，以零件質(zhì)量為中心，并兼顧生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的要求。 工藝設(shè)計(jì)是理論和實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，是技術(shù)理論和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)性技術(shù)資料。 做好工藝設(shè)計(jì)要搞好兩個(gè)方面的調(diào)查研究。只有做好這兩個(gè)方面的調(diào)查研究，才能使設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)實(shí)際情況。一項(xiàng)良好的工藝設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能在正常的生產(chǎn)條件下，穩(wěn)定鑄件質(zhì)量，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，效率高而成本低。第二節(jié) 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性對(duì)于零件質(zhì)量，生產(chǎn)工藝的可能性和簡(jiǎn)易性以及生產(chǎn)成本等影響很大。所以，做工藝設(shè)計(jì)時(shí)，首先要審查零件圖，審查的目的有二：一是審查零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合包模鑄造的生產(chǎn)特點(diǎn)，對(duì)于那些設(shè)計(jì)不合理的部分進(jìn)行修改。 根據(jù)熔模鑄造生產(chǎn)特點(diǎn)，零件結(jié)構(gòu)工藝性要考慮以下要求。 在包模鑄造上，金屬模的目的是在在射蠟機(jī)中，利用壓力將液態(tài)、糊態(tài)或半固態(tài)的蠟?擠射入金屬模內(nèi)，生產(chǎn)蠟型或塑料型，這些型是用來(lái)生產(chǎn)陶瓷模的，不論是實(shí)體模或型