特种铸造课件金属型铸造

3、金属型铸造缺点：
（1）金属型的激冷作用大，充型能力差，易出现 冷隔、浇不足。
（2）金属型本身无退让性，铸件容易产生铸造应 力，发生变形或开裂。
（3）金属型没有透气性，容易卷气。
（4）金属型制作成本较高，不适合单件小批生 产。。
为了防止浇注时金属液流动过程中形成紊流，减 少氧化、夹杂及卷气等缺陷，广泛采用倾转式浇注， 见图2.1
2.3.1金属型的铸造工艺方案设计
金属型的铸造工艺方案是决定金属型铸件质量的最本质 因素。确定铸造工艺方案时应注意以下几点。
（1）浇注系统的设计应尽可能简单，设置直浇道、横 浇道等时应避免产生紊流。近年来，为了防止浇注时金属 液流动过程中形成紊流，可采用倾转式浇注(图2-1b)。
（2）铸件应力求避免壁厚的突然变化，厚壁与薄壁之 间应平滑过渡。因为壁厚的剧烈变化易引起金属液流动时 形成紊流及凝固时产生热节，增加卷气或缩孔、缩松之类 的缺陷。
4、金属型应用
金属型铸造主要应用于铝镁等轻有色合金中小型 铸件的生产中，也可用于黑色金属铸件，如磨球、 铸锭等。
金属型铸造在汽车、摩托车、航空航天、农业等 工业领域获得了广泛的应用。
金属型没有透气性，金属液在充型过程中，如果 型腔中的气体排不出去，在型腔中的凹入的死角或金 属液的汇合处形成憋气，阻碍金属液流动充型，或被 金属液卷入进入金属液中形成气孔缺陷，如图2.2所示。
特种铸造
湖南大学
材料科学与工程学院
第一章 金属型铸造
2.1、前言
1、金属型铸造（Gravity Die Casting）： 液态金属在重力作用下填充铸型并在铸型中冷 却凝固而获得铸件的成形方法。 由于金属型寿命可达数万次，所以金属型铸造亦 叫永久型铸造（Permanent Mold）.
2、与砂型铸造相比，金属型铸造优点：
铸件2若采用图2-7（c）的分型方案，须改变铸 件外形，即增加一个铸造斜度，以利取出铸件。同 时毛刺也留在平面上，影响铸件表面质量。
而采用图2-7(d)所示的分型方案则无上述缺点。
在选择分型方案时，须从多方面比较，而找出最合 理的方案。 选择分型面的墓本原则：
（1）对于形状简单的铸件，分型面应尽量选在铸件 的最大端面上，同时铸件最好都布置在一个半型内或 大部分分布在半型内。
除上述示例外，还百度文库注意对金属型铸件的最小壁厚有
所限制，若铸件璧厚太小，易产生冷隔或浇不足缺陷。 对铸件非加工面的精度和粗糙度应要求适当，要求过高 会增加生产本。
（3）为保证金属液完全充满型腔，对于易形成密闭空 间的部位(如拐角、凹坑等〕应设置排气塞或排气道来 强化排气。
（4）确保顺序凝固。合理设置冒口或补缩通道。
（5）为了保证铸件质量和提高生产效率，应考虑设置 模具的冷却结构。
2. 3. 1.1铸件在金属型中的位置
铸件在金属型中的位置直接关系到型芯和分型面 的数量、液体金属的导入位置、冒口的补缩效果、排 气的通畅程度以及金属型的复杂程度等。铸件在金属 型中位置的设计原则如下。
（1）金属型的热导率和热容量大，对液态金属的冷却 速度快，铸件组织致密，力学性能高。如铝合金的抗拉 强度可增加10-20%，延伸率提高1倍。
（2）铸件尺寸精度较高，表面质量好，减少了加工余 量。
（3）由于可使用砂芯和其他非金属型芯，金属型铸造 可生产复杂内腔结构的铸件，如发动机缸体和缸盖等。
（4）易于实现机械化和自动化，生产效率高。
2.3.1.3铸件的工艺性设计
金属型铸件结构工艺性的合理设计是保证铸件质 量，发挥金属型铸造成形优点的先决条件。
铸件工艺性设计应在尽量满足产晶结构要求的前 提下，通过调整机械加工余量、增大铸件拔模斜度、 增加工艺筋和工艺凸台等方法，使铸件结构更加合 理，从而获得优质铸件。铸件工艺性设计原则见表27。
a 采用了底注式浇注，金属液自下而上充型，流动平稳， 排气良好。。
b 砂芯位于下方，放置方便，牢固。 c 壁厚部位位于上端，冒口补缩容易。
因此图2-6（b）正好克服了图2-6（a）的缺点。
由此可见铸件在金属型中的位置决定了工艺方 案的优劣，所以在确定铸件位置时，应多方比较， 综合考虑，以选择最佳的位置方案。
图2-6（a）所示的方案不太合理。原因如下:
a 浇注时金属液通过浇口4直接冲击到砂芯3，导致金属液流紊乱，容 易进渣和卷气。
b 金属型芯2处的厚壁远离冒口，不易得到补缩，易产生缩孔、缩松;
c 上方的冒口偏大，切割工作量大； d 因为有金属型芯2，不设顶出机构或抽芯机构，无法取出铸件。
图2-6（b）所示的方案比较合理。原因如下：
2.3.1.2分型面的选择
铸件的分型面一般有垂直、水平和综合分型(垂 直、水平混合分型或曲面分型)三种形式，一般应根 据铸件结构和铸造成形方法进行确定。
一个铸件经常有几种分型的可能，如图2-7所示。
采用图2-7（a）所示分型方案在铸件1大圆柱面 外围会留下飞边或毛刺，影响表面质量及精度。
若采用图2-7（b）所示分型方案则效果比较好。
（2）矮的盘形和筒形铸件，分型面应尽量不选在铸 件的轴心上。
（3）分型面应尽可能地选在同一个平面上，尽量避 免曲面分型。
（4）应保证铸件分型方便，尽量减少或不用活块。
（5）分型面应尽量不选在铸件的基准面上，也不要 选在精度要求较高的表面上。
（6）分型面的位置应尽量避免设计铸造斜度，而且 取件容易。
2.2 金属型铸造工艺
1、工艺流程
2.2.2金属型的准备
新金属型或长期未用的金属型，应先启封，除 油，并在200-300℃烘烤，除净油污。
对于经过了一个生产周期，需要清理的金属型， 要重点清除型腔、型芯、活块、排气塞等工作表面 上的锈迹、涂黏附的金属屑等杂物。
2. 3金属型(模具)设计与制作
（1）浇注系统易于安放，保证金属液平稳地充满 金属型，排气方便，避免金属液流卷气和氧化。
（2）铸件最厚大部位应放置在金属型的上端，便于 设置冒口补缩。如盖子或盘形铸件的厚大法兰面应向 上，便于设置冒口补缩。
（3）应使金属型结构简单，型芯数量少，安装方便， 定位牢固可靠。
（4）应保证便于分型取出铸件，防止铸件被拉裂或变 形。