产品设计铸造工艺性分析

工艺特点: 工艺简单,清理效果好,但效率低,能耗高， 对长孔\细 孔\弯孔的残余粘砂效果好,要求铸件残留砂不能多,并且应 尽快使作,以防再次生锈.生产中应作为机加工的第一道工 序进行。
4.人工时效\自然时效及铸铁件料硬的处理: 铸件在凝固和冷却过程中,由于收缩受阻\各部位冷却速度 不同以及组织转变引起体积变化等原因,不可避免的会在 铸件内产生内应力,这会收起变形\裂纹.最常用的消除方法 是人工时效和自然时效.
1. 形状尺寸精确的毛坯以提高机加率。 2. 提高牌号以降低铸件重量。 3. 以铸代锻以铸代铸以铸代焊以降低制造成本。 4. 提高铸造工艺水平以保证公司产品升级换代的要求， 如阀体。
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模型
b造型:
铸型一般由耐火度较高的硅砂及粘接材料构成，生产时 将砂箱放置于安装有模样的型板上,填入型砂并紧实后,起 型而得到所需要的铸型.它一般形成铸件的外型。
造型生产线（翻转起模机和造型机）
造型全景
c制芯：砂芯形成内腔及特殊的外表面。
下芯
d合箱: e熔炼:铸钢熔炼用电炉，包括电弧炉、工频炉和中频炉， 冶金行业用转炉。最常用的是中频炉，1000HZ.。 铸铁用冲天炉熔炼，也用冲天炉加电炉双联熔炼，目 前铸铁分厂用此方式。由于焦炭及生铁价格和环保方面 的要求，现在铸铁用中频电炉熔炼已成趋势。
a自然时效：是将铸件平稳地放置放在空地上,一般放 置6---18个月,最好经过夏季和冬季,因周期长占地大,只在 机床床身等大型铸件上采用. b人工时效：是进行消除内应力退火.即将铸件加热到 塑性变形温度范围保持一段时间,使铸件各部位温度均匀 化,从而释放内应力,铸件尺寸得到稳定,然后使铸件在炉内 缓慢冷却到弹性变形温度范围内出炉空冷. 铸铁件:580---660度保温3---6小时,冷却至350度以下可空 冷，铸钢件：640-660度体温4—6小时.由于铸钢件铸造时 易产生严重的枝晶偏析,所得组织极不均匀,典型的是魏氏 组织,所以一般采用全退火工艺,缓慢加热至840—880度保 温2—3小时,随炉冷却.
三、铸件结构设计： 铸件设计对铸造人员来说也是个难点，在满足使用要求 的前提下，既要考虑金属的凝固特性，又要考虑铸造的 工艺特点，以便更经济更稳定地达到图纸。常见的要求 一般手册上都有，下面只结合公司产品件的一些情况并 结合我个人的经验作一个介绍：
1、与金属的凝固特性有关的工艺性设计： a壁厚设计:在保证铸件浇注成型和强度要求的前提下宜薄 不宜厚,且内薄外厚,强度不够靠结构. 在常规条件下,超过一定壁厚,铸件的力学性能并不能按比 例随着铸件壁厚的增加而增加,反而会显著下降,如铸钢的 轴线缩孔和缩松及球铁的球化衰退等. 由于铸件内部散热比外部条件差,铸铁件内部应减少1020%,铸钢件应减少20-30%. 下面是主机一些关键铸件的壁厚:可作为我们设计较大工 装件的参考：
碱性熔液为85% NaoH+15%NaCl，碱液温度460—500度. 时间1.5-2小时 ，承装铸件的料筐接负极 承装熔融碱液的 电解槽接正极。在直流电场的作用下,从NaoH和NaCl中游 离出来的钠离子向负极运动,在负极俘获电子,成为金属钠, 而钠化学活性强,具有强烈的还原作用,使铸件表面的氧化 物(砂子和铁锈)被还原 Si02(FeO)+4Na=Na2O+Si(Fe) 电解作用使铸件表面的氧化物被还原,既清除了粘砂 又对 掉了铁锈,铸件表面呈灰白色.
铸钢件: 左右壳体: 17mm 斜支撑: 10mm---18mm 后桥箱体：20mm 铸铁件: 主壳:10mm 分动箱体:12mm b壁的过渡和联接: 应减少交叉产生的热节
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c:根据D6D的图纸经验：
外圆角大为保证铸件轮廓清晰,内圆角大以保证不产 生尖角效应,并使铸件显得圆润. d筋的设计: 壁厚应小于铸件壁厚,一般为主壁厚的80% e铸件结构应满足补缩要求： 如高架系列典型的支承盘，为后桥部份的重要受力件， 如图：
下面是我公司最常用的铸造材料：
铸钢： ZG230-450（230Mpa是屈服强度，450 Mpa 是抗拉强度。）25＃ ZG270-500 35＃ ZG310-570 45＃ ZG42SiMn 铸铁： HT200 HT250 QT450-10 b.在满足设计要求前提下，材质可能铸造容易达到，这样成本将大 大降低。这里我只讲QT400-18与QT450-10,在一般的使用中两者无太 大的区别，可生产难度却有极大的不同。
支 承 盘 模 型 截 面
由于补缩通道不畅，内部出现缩孔，用户在使用时发生 过断裂。 2、与铸件尺寸精度有关的工艺性设计： a凸台与凹坑的设计： 应充分考虑铸件的公差等级,荐议最小不应低于4mm. 如后排行星架;三个起子高1mm，加工时一旦涮平将影响 行星轮装配。见图:
后 排 行 星 架
又如TY１６５分动箱体四个起子高２mm经过数次调整仍 有涮大平面的． b动平衡要求： 零件不能毛坯面过多，同时能尽可能通过增减材料解 决，否则一是铸造成本太高，二是一旦造成废品，常常 是在最后工序，损失很大。如图行星架：
按成型方法分为：砂型铸造和特种铸造 特种铸造以形成铸件条件分为：熔模铸造、金属型铸造、 离心铸造、压力铸造、消失模铸造等。 按铸造合金分：有铸铁、铸钢、有色 砂型铸造以型砂用粘接剂不同又分为：粘土砂型、水玻 璃砂型、煤粉砂型、呋喃树脂砂型、碱酚酫树脂砂型等。 2铸造车间生产过程:（以北方铸业铸钢车间为例，见图片） 铸造过程是一个连续的系统过程，主要有以下几个工序： a模型生产：
二、我公司铸造现状： a精铸分厂：已解散，但此种工艺方法还在生产我公司铸 件。有必要介绍一下熔模铸造工艺:先将它是在蜡模表面 上涂上数层耐火材料,待其硬化干燥后,将其中的蜡模熔去 而制成型壳,再经过焙烧,然后进行浇注,而得到铸件的一种 特殊铸造方法. 该工艺最大特点是失蜡和热壳浇注,可铸出各种形复杂尺 寸精确的铸件. 我厂用的模料为石蜡—硬脂酸低温模料,型壳采用水玻璃 粘接剂型.
产品设计铸造工艺性分析
一：铸造的基本知识
1概念：铸造是制造机器零件毛坯的一种金 属液态成形方法，铸造过程是将金属熔炼 成具有流动性的液态合金，然后浇入具有 一定几何形状、尺寸大小的型腔中，液态 合金在重力或外力场（压力或离心力等） 的作用下充满型腔，待凝固冷却后就成为 所需要的机器零件或毛坯。用铸造方法制 成的零件或毛坯称为铸件。
进 气 弯 管
四.关心的几个问题 1常见的孔洞类缺陷：在机加工车间最常看到的缺陷 是孔洞类，一般统称为砂眼，口头说还可以，有时甚至 出现在了回用单和质量通报等文件中，不太严格． 砂眼： 缩孔缩松：位置固定有规律。 气孔： 渣孔： 2铸造公差等级：根据原机械部标准：
铸铁件CT１１－１３级，机械化生产最高可达cT８级 铸钢件CT１１－１３级 精铸件ＣＴ５－７级 以最大轮廓尺寸５００mm＼ＣＴ１１级为例：公差为７ mm,也就是４９６．５――５０３．５\错型值１．５mm 对标准的认识应当为:设计时尽量参考标准公差,以减少制 造成本和难度,生产时最大可能满足设计要求而不是标准 要求.
b砂芯编号:芯头边界用蓝颜色表示,砂芯编号用阿拉伯数 字表示,顺序一般以下芯顺序为依据.其中一\二号芯也有习 惯的表示方法: c活块:将模型影响起模的部位作成活动的部件，在模型整 体出型后，再从铸型中将其取出。这一部位就叫活块。 d工艺夹头:用红色线画出工艺夹头轮廓,并写出工艺夹头 样 e机加工余量:红色 f:缩尺：铸铁1％，铸钢2％。
三.与机加工接口时注意的问题: 只能以生产中发生过的典型问题为例进行讨论： 1应充分注意：分型面对机加工装夹定位的影响分型面 必然带来错型和拨模斜度，生产中最易产生问题的是圆 柱类小件。 2划线时应首先满足毛坯最容易出问题的地方:如活塞 座类的油道，往往是机加工划线的第一参考面。 3空间形状的铸件画线时的问题：不是关键的部位也要 考虑。见图:
C降低铸铁件硬度的高温石墨化退火.为了消除自由渗 碳体,降低硬度,改善机械性能和加工性能,要进行高温退火 处理,使渗碳体在高温加热时会分解成奥氏体加石墨工艺 是900---950度保温4---6小时,再缓慢冷却.普通时效处理不 产生相变,是不能降低硬度的. 五、结束语： 铸件经历了从肥头大耳到尺寸精确、从表面粗糙难看 到表面精致梭角分明美观、从无牌号低牌号到有牌号高 牌号、从需划线加工到直接装夹加工，毛坯的概念已与 过去有了巨大差别。今后公司主机对铸造的要求主要体 现在以下几方面：
行 星 架
3形状的工艺性设计： 一般的铸造方法,均有出模问题,应此要求外型应有利 于起型,内腔有得于分芯。有利于分型就是有一个最大面， 其余各部小于此部份。 4与铸造过程有关的工艺性设计： a在满足设计要求前提下，材质种类尽可能少。否则 很难组织生产，如铸铁一包最少1吨，铸钢一炉最少3吨， 需求少根本无法生产。常常有设计人员问某一种材质能 否铸出，原则上只要有量的要求，标准中的材质原则上 都可以生产，其中包括外协。关键是量.
3电化学清砂:电化学清砂是利用电解过程和化学反应 清除铸件表面粘接砂的清砂工艺,它包括化学和电化学两 个方面.也就是利用化学反应,使铸件表面粘砂层(Si02)与 碱性熔剂(Na0H)生成硅酸钠(Na2O.SiO2)而被清除.
熔融状态
熔融碱液 Si02+2NaoH===Na20.Si02+H20 ,由于在装有 450----500度的熔融碱液的电解槽中, Na20.Sio2下沉到电 解槽底部,水和部份碱液熔剂则挥发到空气中造成污染.而 且该反应较慢,铸件细小孔洞尤其是不通的芯子中的砂子 与碱液接触面积小,化学反应易饱和而中止,必须利用电解 过程才能防止其达到饱和,使化学反应得以继续进行……
电弧炉熔炼
f浇注:引流准、注流稳、收流慢、 g落砂及砂再生:目前自硬砂再生均有成套的专用设备。
砂 再 生 设 备
f铸件去应力退火、清理、喷漆
零 件 打 磨 清 理
2铸造工艺图常识:分甲类和乙类工艺图。甲类工艺图最常 用，介绍如下： a铸造工艺符号: 分型线 分模线 分型负数 不铸出孔 冒口及补贴 浇口
b铸钢分厂：现正准备搬迁,由万丰机械厂投资兴建。新购 设备有3吨中频感应电炉 ，造型工艺为水玻璃---二氧化碳 硬化工艺。生产10Kg—2000Kg含碳量在0.25—0.50%之间 的碳钢和低合金钢铸件.
c铸铁分厂：3吨冲天炉两座，树脂砂造型制芯，生产四 吨以内HT200、250、300及QT400-18、450-10、500-7、 600-3等各种铸件，尤以箱体类为优。并能提供各种高精 度树脂模具和芯盒。现正在进行西山工业园区新车间的 前期工艺调研和方案认证。