熔模铸造

热节圆直径的求法
b．当量热节法
该方法是根据补缩需要，把铸件热节换算成 一个圆柱体单元，并令该单元与铸件热节具 有相同凝固模数和重量，此单元圆柱体的直 径称为当量热节直径，那么，内浇道尺寸的 大小就以此当量直径为基础，推导出一个计 算公式：
d=k×Dc 式中 d—内浇道尺寸，mm K—重量系数 Dc—当量热节直径，mm 当内浇道为圆截面时，则d即为内浇道直径， 当铸件热节部位的截面形状为长方形断面axb 时，可由图求得当量热节圆直径Dc，K为重量 系数，根据铸件重量W和Dc，由图查出。
最小铸出孔的孔径与深度（单位：mm）
孔的直径 3-5 ＞5~10 ＞10~20 ＞20~40 ＞40~60 ＞60~100 ＞100 最大孔深 通孔 5~10 ＞10~30 ＞30~60 ＞60~120 ＞120~200 ＞200~300 ＞300~350 不通孔 ≈5 ＞5~15 ＞15~25 ＞25~50 ＞50~80 ＞80~100 ＞100~120
1．材料：塑料、金属母模（钢、铝、铜的机械加工件） 2．尺寸精度比铸造压型略低 3．生产周期短、成本低 4．散热性差，制造易熔模时取模困难，生产率低
1．复制工艺制品 2．尺寸精度不高的试验铸件
环氧树脂压型
1．生产批量较小时 2．要求尺寸精度较低的铸件 3．机械加工困难的型腔复杂压型 4．试生产铸件
1.3.2 压型组成
1.3
压型种类及制造方法
1.3.1 压型的种类
压型:用来制造易熔模的模具。
压型腔的尺寸精度、表面粗糙度和 压型结构，直接影响易熔模的生产 效率和压型制造成本。
按压型材料分为： 金属压型和非金属压型。 金属压型又分为： 钢模，铝合金模，易熔合金模压型； 非金属压型分为石膏压型，硅橡胶压型， 环氧树脂压型等。 各种压型的特点及应用范围如表所示。
不合理
5）．减少不通孔
合理
不合理
6）．简化压型加工
合理
不合理
7）．设计必要的工艺筋
A）．防止环形件、框型件变形设计的工艺筋
B）．防止铸件开口部位变形而设计的工艺筋
C）．减少大平面，防止壳形变形
8）．设计必要的工艺孔
A）．防止大平面型壳变形设计工艺孔
B）．减少热节、防止缩孔设计工艺孔
二．铸件结构要素及工艺参数选定
2.0
2.0 2.5 2.5
3.0~4.0
3.0~4.5 3.0~5.0 3.5~5.0
2.5
2.5 3.0 3.0
3.5~5.0
4.0~5.0 4.0~6.0 4.0~6.0
3.0
3.5 3.5 3.5
铝合金
碳钢 高温合金
2.0~2.5
2.0~2.5 0.9~2.0
1.5
1.5 0.6
2.5~4.0
常用压型类型
类型
机械加工压型
特 点
1．材料通常为钢，也有使用铜合金、铝合金 2．尺寸精度可以充分满足设计要求，型腔表面粗糙度 Ra=1.6~0.4цm 3．使用寿命可达10万次以上 4．制造成本高 1．材料：低熔点合金（通常熔点不超过300℃） 2．尺寸精度比机械加工压型低，型腔表面粗糙度 Ra=3.2~0.8цm 3．使用寿命可达几千次以上 4．制造成本较低 1．材料：石膏 2．尺寸精度低，型腔表面粗糙度Ra=6.3~1.6цm 3．母模可用木模，生产周期短，成本低
4．在熔化易熔模时，起液体模料流出的通 道作用，浇注系统应能保证排除模料通畅。
二、浇注系统结构
按浇注系统组成分为： 1）直浇道一内浇道结构形式： 直浇道兼起冒口作用，操作方便，但排渣不利。
2）横浇道一内浇道结构形式： 常用于顶注，有利于顺序凝固。
3）直浇道一横浇道一内浇道结构形式
按合金液注入铸件部位分为： 1）顶注式： 合金液从型腔的顶部注入，铸件自下而上凝固， 合金液易飞溅，排气不畅，适用于高度较低的 铸件。
应用范围
1．生产批量大的铸件 2．要求尺寸精度高、表面粗糙度 值低的铸件
低熔点合金铸造 压型
1．生产批量较大（几千件）的铸 件 2．机械加工困难的、型腔复杂的 压型 3．试生产铸件 1．单件小批生产 2．精度要求较低铸件 3．试生产铸件
石膏压型
硅橡胶压型
1．材料：硅橡胶 2．填充性好，复制性强、周期短 3．精度低，抗拉强度低、寿命短 4．质地较软，使用时外形需要硬质材料衬托
3．铸造斜度
为了便于取模，抽芯，在拔模面应设有铸造 斜度，铸造斜度的取值如下。 熔模铸件的铸造斜度
铸造斜度面高 h/mm 非加工面斜度 外表面 内表面
≤20 取值 >20-50 >50-100
>100
0º 20´ 0º 15´ 0º 10´
0º 10´
1º 0º 30´ 0º 30´
0º 15´
4．最小铸出孔
3）、合金材料不受限制. 钢铁、铜、铝、钛、 镁等。熔点高的镍基高温合金；锌、锡等低熔 点金属。
4）、熔模铸造存在一定局限性。工艺流程 烦琐，生产周期长、铸件尺寸不宜太大。
熔模铸造典型产品应用实例
1.2 熔模铸件工艺设计
1.2.1 铸件结构设计
目的就是对于一些零件图做必要修改，得到适 合熔模铸造特点的最合理的铸件结构。
铅锡合金
1.0~1.5
1.5~2.0
2.0~3.0
2.5~3.5
3.0~4.0
锌合金
铸铁 铜合金 镁合金
1.5~2.0
1.5~2.0 2.0~2.5 2.0~2.5
1.0
1.0 1.5 1.5
2.0~3.0
2.0~3.5 2.5~4.0 2.5~4.0
1.5
1.5 2.0 2.0
2.5~3.5
2.5~4.0 3.0~4.0 3.0~4.0
4．强度 为保证生产过程中不损坏，熔模需要有一定强 度，模料强度多以抗弯强度表示，一般模料抗 弯强度应不低于2.0MPa，最好为5.0~8.0MPa。 5．硬度 为保持熔模表面质量，模料应有足够的硬度， 以防表面损伤。模料硬度常以针入度表示，常 为4~6度（1度=10-1mm）
6．粘度和流动性 为便于脱模和模料回收，模料粘度不能太 大，在90℃附近的粘度应为3×10-3~3×102Pa.S 。为得到清晰的熔模，模料应具有良 好的流动性。
1.2.2 熔模铸造浇注系统设计
一、浇注系统作用 1．把液体金属引入型腔 注意充型平稳，避免金属液氧化和卷入气体， 保证不产生冷隔和浇不足缺陷。 2．补充液体金属凝固时体积收缩 浇注系统应能保证补缩时通道畅通，并保证 能提供给铸件必要的补缩金属液，避免铸件 产生缩孔、疏松。
3．在组焊与制壳时起支撑易熔模和型壳作 用。要求有足够强度，防止制壳过程中易熔 模脱落。
组装模组
型壳制造、 脱蜡、焙烧
填砂、浇注
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熔模铸造的特点
1）、铸件尺寸精度高（CT4-CT7）；表面 粗糙度低（Ra1.6-6.3μm）。减少了铸件的 切削加工余量，甚至可实现近净型铸造。
2）、能生产形状复杂的薄壁铸件。如前机 匣（由内、外环和14件叶片组成）。如发动 机叶片，叶型的最小壁厚可达0.7mm。
一、铸件结构的合理性 铸件结构是否合理，对于铸件质量、生产工 艺的可行性和简易性以及生产成本等影响很大， 根据生产实际，总结出铸件结构合理性的几条 基本原则。
1）．易于从压型中取模
合理
不合理
合理
不合理
2）．易于抽芯
合理
不合理
合理
不合理
3）．壁厚均匀，减少热节
合理
不合理
4）．避免大平面
合理
此法依据铸件上热节圆直径或热节圆截面积，由下式确定 内浇道直径或内浇道截面积。 D内=（0.6~1.0）D节 S内=（0.4~0.9）S节 式中： D内—内浇道直径，mm D节—铸件上热节圆直径，mm S内—内浇道截面积，mm2 S节—铸件上热节圆截面积，mm2 这种方法简单，但精度差，因为比例系数取值范围较大。
2.5~4.0 1.5~3.0
2.0
2.0 0.8
3.0~5.0
3. 0~5.0 2.0~4.0
2.5
2.5 1.0
3.5~6.0
3.5~6.0 —
3.0
3.0 —
4.0~7.0
4.0~7.0 —
3.5
4.0 —
2．圆角
一般情况下铸件上各转角处都设计成圆角， 否则容易产生裂纹、缩松。铸件上内圆角和 外圆角按下式计算 r=(d+δ)/k R=r+ (d+δ)/2 r——转角内圆角mm；R——转角外圆角mm d, δ——连接壁的壁厚；k——转角的圆角 系数，根据角度大小接图选取。
5．加工余量
熔模铸件单面加工余量（单位 mm）
≤50 铸件最大尺寸 单面加工余量 浇口面加工余量 0.5 0.5~0.1 1.0~1.5 2.0~4.0 1.5~2.0 2.0~3.0 ＞50 ~120 ＞120 ~250 ＞250 ~400 ＞400 ~630
6．线收缩率
影响熔模铸件尺寸的收缩因素包括合金 的收缩；模料的收缩；型壳的膨胀等， 这几方面综合的影响称为熔模铸件的综 合线收缩率。
S内≤S横≤S直
优点： 1）金属液完全充满浇注系统，可防止金属 液卷入气体。 2）有较好挡渣能力 缺点：进入型腔流速高、产生喷溅和冲砂、 氧化。
开放式浇注系统 S直 ≤S横≤ S内 优点：因为金属液不能充满浇注系统， 金属液流动平稳，充型快；
缺点：挡渣效果差。
2）、内浇道尺寸的确定 a．比例系数法
2．耐热性 模料耐热性是指温度升高时其抗软化变形的能 力，它影响着熔模和铸件的精度。通常用热变 形量来表示，要求35℃温度时模量热变形量 △H35-2≤2mm。
3．收缩率 模料热胀冷缩小，才能提高熔模尺寸精度，也 才能减少脱腊时因模料膨胀引起的型壳胀裂现 象。因此模料的线收缩率是模料重要的性能指 标之一，一般应小于1%。优质模料线收缩率仅 为0.3%~0.5%。
当量热节圆直径Dc的求法
重量系数K的求法
当量热节法计算举例 制动凸轮铸件如图所示，铸件重230g
1）铸件热节部位截面axb：16mm×30mm 2）由图查当量热节直径Dc，用直尺连接a=30mm， b=16mm，两点交Dc线于一点，即得Dc=21mm。
3）根据铸件重量W=230g，Dc=21mm。查图求重 量系数K，用直尺连接W，Dc两点交K线于一点， 该点为K=0.89。 4）根据d=K×Dc，可求得d=0.89×21=18.8mm 5) 当采用矩形内浇道时，先定矩形某一边尺 寸a=16mm，然后返过来应用图，由a=16， d=18.8查得b=23mm，于是内浇道截面尺寸定为 16×23mm
浇注成 料锭
料锭 破碎
重熔 模料
模料 压注
模组检 验标号
模组 组焊
蜡模及浇注 系统除油
蜡模 修补
蜡模 检验
蜡模 校型
1.4.1 模料 一、对模料的基本要求 概括为工作性能要求和工艺性能要求
1．熔化温度和凝固温度区间 兼顾模料耐热性要求并考虑到工艺操作方便， 熔化温度常选在50~80℃之间，凝固温度区间 以5~10℃为宜。
1．最小壁厚 由于熔模铸造的型壳内表面光洁，并且一般 为热型壳浇注，因此熔模铸件壁厚允许设计 得较薄，最小壁厚与合金种类及铸件轮廓尺 寸有关。
熔模铸件的最小壁厚（单位：mm）
铸 件 轮 廓 尺 寸 铸件 材料 ＞10~50 ＞50~100 ＞100~200 铸 件 最 小 壁 厚 推荐值 最 小 值 0.7 推荐值 最 小 值 1.0 推荐值 最 小 值 1.5 推荐值 最 小 值 2.0 推荐值 最 小 值 2.5 ＞200~500 ＞350
2）侧注式： 合金液从型腔侧面注入，铸件补缩好，应用 较广泛。
3）底注式： 合金液型腔底部平稳注入，不易产生夹渣。气 孔。不利于顺序凝固，需增设冒口。
三、浇注系统计算
步骤： 1）确定浇注系统形式：
封闭式或开放式。
2）计算内浇道尺寸。 3）根据浇注系统形式， 计算直浇道、横浇道 的尺寸。
1）浇注系统形式的确定 封闭式或开放式浇注系统是按照直浇道、 横浇道、内浇道的尺寸比例划分的。 封闭式浇注系统
1 熔模铸造
ห้องสมุดไป่ตู้
1.1
概述
定义：用熔模材料（通常为低熔点的 材料如蜡料）制成熔模样件并组成模 组，然后在模组表面上涂料（耐火材 料），待干燥固化后，将模组加热熔 出模料形成中空型壳，经高温烧结后 浇注金属液体，清理后得到铸件。由 于熔模材料通常为蜡基材料，因此又 称“失蜡铸造”。
工艺流程：
压型制造
熔模样件 制造
压型主要由型体、型芯，定位元件、锁紧 机构，抽芯机构，起模机构组成
由底座14，右半 型1，左半型3， 和盖板8四块组成 内腔由型芯2形成。
手工压蜡的压型结构图
1.4 易熔模制造
易熔模简称熔模，熔模的质量影响铸件的尺 寸精度及表面粗糙度，易熔模制造工艺流程 如图所示。
压型准备
原材料 定 量
热机械混 合均匀化