4铸件的结构工艺性

下水道井盖
Niagara Falls
结构问题
不加工面的结构斜度 圆角过渡
均匀壁厚
结束
构要求非常严格。由于钢的流动性差、收缩率高， 因此，铸钢件的壁厚不能过薄、热节要小，并便 于通过顺序凝固来补缩；同时，为防止裂纹，筋、 辐的布置要合理。
三个小问题
• 空心球铸造容易吗？
– 操作不易：不易下芯 – 裂纹：型芯阻止收缩
• 下水道的井盖为什么 有网状花纹
– 收缩、强度
• 砂箱箱带的条纹
下水道井盖
注意：结构斜度与拔模斜度的区别：
拔模斜度是在制定铸造工艺时，为了拔模方便而 加上去的，一般要切削掉，斜度值较小。
结构斜度是在设计时考虑加上去的，不会被加工 掉，且斜度值较大。
二、合金的铸造性能对铸件结构的要求
与合金的铸造性能有关的缺陷包括：浇不足、 冷隔、缩孔、缩松、铸造应力、变形和裂纹等。而 采用合理的铸件结构便可消除这些缺陷。
第五节 铸件结构工艺性
一、铸造工艺对铸件结构的要求
铸件结构应尽可能使制模、造型、造芯、合 箱和清理过程简化，并为实现机械化生产创造 条件。见P40-43，表1-13。 (一) 铸件的外形——应便于起模
1. 避免外部侧凹
侧凹需用型芯才能形成，使用型芯将增加生产 工序，增大生产成本。或用三箱造型生产。—— 因此必须避免外部侧凹。
小，对铸件壁厚的均匀性、壁间的过渡、轮辐形式 等要求均没有铸钢严格，但是其壁厚对力学性能的 敏感性大，故以薄壁结构最为适宜；但又要防止极 薄的截面，以防出现白口组织。同时，灰铸铁的牌 号越高，其铸造性能随之变差，铸件的结构要求也 随之增高。但孕育铸铁可设计为较厚的铸件。
3、对于铸钢件，由于其铸造性能差，对铸件的结
2. 对于细长易挠曲变形的铸件应设计为对称截面。 3. 合理设置加强筋，以提高平板铸件的刚度，防止 变形。 4. 设计铸件的筋、辐时，应尽量使其得以自由收缩， 以防产生裂纹——采用弯曲或奇数轮辐。
结论：
1、由于各类合金的铸造性能不同，因而它们的结
构也各有其特点。
2、对于灰口铸铁，由于其缩孔、缩松、热裂倾向
取模方向
C
A
D
B
2. 分型面应尽量平直
弯曲的分 型面 平直的 分型面
左图如果把分型面取在图示位置，则需要挖砂造型， 否则不能起模。
3. 凸台、筋条的设置应便于起模
其解决办法是：将凸台延长至分型面，则可省去 活块或型芯。
图中的筋条和凸台的阴影处妨碍起模。 其解决办法是：将筋条和凸台顺着起模方向布置， 容易起模。
设计原则：
(1) 内壁<外壁；加工余量也应考虑进去；
(2) 收缩率大的合金，需要冒口补缩，则应使铸件结 构便于实现顺序凝固。
便于实现顺序凝固
(二) 铸件壁的联接(或转角)
——避免金属积聚和内应力 1. 铸件的壁的连接处应有结构圆角 ——铸件结构 的基本特征 结构圆角可使铸件壁间的转角处避免热节、减 轻应力集中、改善结晶方向，从而提高转角处的机 械性能。外圆角还可美化铸件外形；内圆角还可防 止金属液冲坏型腔尖角。
图中的凸台妨碍起模， 要么用外部砂芯—— 但增加了砂芯使用；
将凸台顺着起模方向 布置，容易起模，该 方案更合理。
型芯 内凹
a) 原设计
b) 改进后的设计
缸体铸件的设计
凸块
a) 原设计
b) 改进后的设计
箱体铸件的设计
(二) 铸件内腔的设计
1. 尽量节省型芯 —— 减少或不用
图A中采用中空结构，必须用悬臂砂芯和型芯撑加固。
b > 2a
R (1 / 6 ~ 1 / 3)[( a b) / 2] R1 R [( a b) / 2] C 3 b a , h (4 ~ 5)C
4. 尽量采用交错接头和环形接头，避免采用交叉接 头——避免产生缩孔和缩松缺陷
(三) 避免变形和裂纹的结构
1.为防止热裂，可在铸件易裂位置增设防裂筋，且 筋的方向必须与机械应力的方向一致。防裂筋的厚 度为联接壁厚的1/4 ~ 1/3。
12 ~ 20
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铸件壁也不能太厚，以免浪费材料、增加重量。 另外，壁太厚会使铸件冷却速度降低，晶粒粗大，机 械性能下降。 可改变铸件截面形状，如采用丁字形、工字形、 槽形或箱形结构，以提高承载能力。
2. 铸件的壁厚应尽可能均匀 如果铸件各部分的壁厚差别过大，则在厚壁处容易 产生缩孔、缩松缺陷；同时，由于壁厚的差别引起各处 冷却速度的差异，将形成热应力，严重时可使铸件的厚 薄壁连接处产生裂纹。
(一) 铸件的壁厚
1. 壁厚应适当
铸件壁厚应大于最小壁厚，否则易产生浇不足、 冷隔缺陷。
砂型铸造铸件的最小壁厚（mm） 铸件尺寸 铸钢 灰口铸铁 球铁 可铁
< 200
200 ~ 500
5~8
3~5
4~6
3~5
10 ~ 12 4 ~ 10
8 ~ 12 6 ~ 8
> 500
15 ~ 20 10 ~ 15
2. 避免锐角联接 ——减小热节和内应力
如果两壁间的夹角 小于90°，则应采 取过渡形式。
3. 厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡
——减少应力集中
b 2a
1 1 a b R ~ 铸铁 6 3 2
ab 铸钢 R 4
b > 2a
铸铁 L > 4(b-a) 铸钢 L > 5(b-a)
而图B采用开Leabharlann 结构，可省去型芯。型芯自带型芯
D
图a)中的开口处尺寸较小，必须用型芯才能形成内 腔。 图b)中扩大了其开口，在 D>H 时，可用砂垛形成 内腔，从而省去型芯。
H
2. 应使型芯安放稳固、排气通畅、清理方便
(三) 铸件的结构斜度
铸件上垂直于分型面的不加工表面，最好具有 结构斜度。
铸件的外壁具有结构斜度便于取模，内壁具有结构 斜度便于砂垛取代型芯。