第三章 铸造模具

熔模铸造
低压铸造
2.1熔模铸造
模样材料：蜡基模料、树脂（松香）材料
铸型材料：起粘附作用的涂料和起支撑作用的撒砂材料
在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中 空型壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法。 工艺过程：制蜡模→制型壳→浇注→落砂 特点：
铸件精度高；
适合各种合金； 工序复杂、周期长、成本高。
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
铸件壁厚力
求均匀，避
免局部过厚 形成热节结 构(二)
不合理
合理
4.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
5.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
铸件壁厚力 求均匀，避 免局部过厚 形成热节结
构(三)
不合理
合理
5.铸件结构与合金铸造性能的关系
•不需要起模，精度高。
三.模具设计
1.模具设计前需考量的要点
● ● ● ● ● 加工抛光预留量的考虑 分型面的选择 芯头的设计与布置 铸件收缩的考量 拔模斜度的设定
三.模具设计 2.模具设计原则
● 液流速度平稳 ● 合金滤渣干净 ● 保持足wenku.baidu.com液流压力
● 有效的排气
● 对铸件热节处进行补缩 ● 铸件出品率要尽量高
5.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
铸件结构设计中的 易裂处应用防裂筋
5.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
铸件结构设计应减 缓筋、辐收缩的阻 碍
5.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
铸件结构设计应减 缓筋、辐收缩的阻 碍
3.铸造模具优缺点
优点： （1）适应性广，工艺灵活性大（材料、大小、 形状几乎不受限制） （2）最适合形状复杂的箱体、机架、阀体、 泵体、缸体、缸盖等 （3）成本较低（铸件与最终零件的形状相似、 尺寸相近） 缺点：生产环境噪声大，温度高，易产生 粉尘等颗 粒，污染环境。
4.铸造分类
铸造按原材料可分成黑色铸造和有色铸造两类。
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
铸件壁厚力 求均匀，避 免局部过厚 形成热节结 构(四) 不合理
合理
5.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
铸件壁厚力 求均匀，避 免局部过厚 形成热节结 构(五)
不合理
合理
不合理
合理
5.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
第三章 铸造模具
本章主要内容：
一.铸造模具概述 二.铸造加工工艺特点 三.铸造模具设计 四.铸造件常见缺陷特征及处理方法
一.铸造模具概述
1.什么是铸造模具？ 铸造模具是指为了获得零件 的结构形状，预先用其他容 易成型的材料做成零件的结 构形状，然后再在砂型中放 入模具，于是砂型中就形成 了一个和零件结构尺寸一样 的空腔，再在该空腔中浇注 流动性液体，该液体冷却凝 固之后就能形成和模具形状 结构完全一样的零件了。
砂型铸造
零件中应用砂型铸造工艺的零件主要有有 缸体、曲轴、排气歧管等。
4.2特种铸造
特种铸造：铸型用砂较少或不用砂、采用 特殊工艺装备进行铸造的方法，如金属型 铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、 陶瓷型铸造和实型铸造。 特点：特种铸造具有铸件精度和表面质量 高、铸件内在性能好、原材料消耗低、工 作环境好等优点。但铸件的结构、形状、 尺寸、重量、材料种类往往受到一定限制。
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
合理设计凸台和避免侧壁 具有防碍拔模的局部凹陷 结构 合 理 不 合 理
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
不 合 理
合理设计凸台和避 免侧壁具有防碍拔
模的局部凹陷结构
合 理
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
简化工艺过程的合理结构
合 理
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
不 合 理
铸件结构应尽量减 少型芯数量和避免 不必要的型芯(二)
合 理
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
十和Y型连接分析
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
气孔和缩孔形成原因是完全不同的
气孔，缩孔，缩松，疏松
气孔和缩孔如何区别？
2.铸造原理
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 场或外力场 ( 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。
涨砂，冲砂，掉砂
防止方法： – 控制砂子质量，保持较好的紧实度和水分， 适当降低浇铸温度和浇铸速度，防止烘干不 足，防止烘干过度。改进整个浇铸系统等。 – PT曾经发生的涨砂PRR，海嘉下进气道内有 胀砂
气孔，缩孔，缩松，疏松
形成原因：
– 气孔：气孔上出现在铸件内部或表层，截面呈圆形， 椭圆形，腰圆形，梨形或针头形，独立存在或成群分 布的空洞。 – 缩孔：铸件在凝固过程中因补缩不良而在热节或最后 凝固部位形成的宏观孔洞。 – 缩松：疏松是细小的分散缩孔。缩松的宏观断口形貌 呈海绵状，有时需要放大镜才能发现。 – 疏松：又称为显微缩松，是铸件凝固缓慢区域因微观 补缩通道堵塞而在枝晶间及枝晶的晶臂之间形成的细 小孔洞。
二.铸造加工工艺特点
1.砂型铸造工艺特点 2.特种铸造工艺特点
2.1熔模铸造 2.2金属型铸造 2.3压力铸造 2.4低压铸造 2.5离心铸造 2.6陶瓷型铸造 2.7实型铸造
1.砂型铸造工艺特点
造型方法: 造型材料: 型砂和芯砂 由原砂、粘结剂、水和附加物 机器造型 特点： •适应性强 •尺寸精度低 •生产率低、劳动条件差 手工造型 压实式造型 震机压实式造型 微震压实式造型 高压式造型 空气冲击式造型 射压式造型 抛砂式造型
– 黑色铸造可分为：灰铸铁、球墨铸铁等。 – 有色铸造可分为：铸铝、铸镁、铸铜等。
铸造从造型方法来分，则可分为砂型铸造 和特种铸造两大类。
– 其中特种铸造又包含金属型铸造、压力铸造、 低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造和实型铸造 （消失模铸造）等。
4.1.砂型铸造
砂型铸造是传统的铸造方法，它适用于各种形状、大小及各种常用 合金铸件的生产。砂型铸造工艺 如下：
3. 铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
不 合 理
铸件整体结构应能 选出合适的分型面， 其数量应少，铸件 外形应便于取出模 样
下 中 上
合 理
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
上
不 合 理
下
铸件分型面尽
量为平面
上
合 理
下
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
不 合 理
铸件结构应有利于型 芯的固定、排气和清 理(一)
合 理
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
不 合 理
铸件结构应有利于型 芯的固定、排气和清 理(二)
合 理
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
铸件结构应尽量减 少型芯数量和避免 不必要的型芯(一) 不 合 理
铸件的各壁之间应 均匀过渡，两个非
加工表面所形成的
内角应设计成圆角
不合理
合理
5.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
铸件的各壁之间应 均匀过渡，两个非 加工表面所形成的 内角应避免锐角连 接
5.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
铸件设计中厚壁与 薄壁间的联接要逐 步过渡
过渡连接分析
(1) 不正確
(2) 正確 過渡連接
(1) 不正確
(2) 正確
不同壁厚45度倒角過渡
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
V和K型连接分析
4.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
铸件的临界壁厚: 在砂型铸造条件下， 临界壁厚≈3×最小壁厚
涨砂，冲砂，掉砂
形成原因：
– 涨砂：砂子紧实度不够，湿度过高，强度不 均，浇铸温度过高，排气不理想等因素； – 冲砂：砂子紧实度不够，湿度过高，浇铸系 统设计不合理，受到金属液冲刷时间过长， 流速过快。浇铸高度过高，温度过高等； – 掉砂：拔模不良，砂子水分过高，透气性差。 紧实度不均匀，局部强度低，或是烘干温度 过高，型、芯过硬化，脆化失去强度。砂型、 芯在运输过程中砂快掉落；
铸 件 壁 厚 的 合 理 设 计
合理确定铸件最小壁厚:
在一定铸造工艺条件下，
所能浇注出的铸件最小壁 厚。
适宜的铸件壁厚:
最小壁厚 ~ 临界壁厚
4.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件结构设计
避免铸造缺陷的合理结构
不 合 理
铸件壁厚力求均 匀，避免局部过 厚形成热节的结 构(一)
合 理
4.铸件结构与合金铸造性能的关系
铸件精度高；
可以做形状复杂的薄壁件； 力学性能好； 生产率高，50~150次/小时； 设备投资大,铸型制造周期长．
2.4低压铸造
低压铸造是在0.2~ 0.7大气压的低压下将金属液注入型腔，并在压力 下凝固成形，以获得铸件的方法。
低压铸造
特点： •充型压力和速度便于控制，适用于各种铸型； •力学性能好； •金属利用率高，可达90~98%； •充型能力强，适用大型薄壁件； •容易实现；
四.铸造常见缺陷与控制 铸造主要件缺陷
多肉类：飞边，毛刺，涨砂，掉砂等； 孔洞类：气孔，针孔，缩孔，疏松等； 裂纹冷隔类：冷裂，热烈，冷隔等； 残缺类：浇不足，型漏等； 形状重量类：错型，偏芯等； 夹杂类：夹渣，砂眼等。
飞边
特征：主要产生在分型面及 砂芯结合面，通常为垂直 于铸件表面的厚度不均匀 的薄片状金属突起物。 形成原因：间隙过大，模具 变形等。 防止措施：定期维护模具工 装，检测合箱间隙是否正 常。
2.2金属型铸造
金属型铸造
特点： •节省造型材料， “一型多铸” •精度高，IT12~IT16，Ra<12.5μm •生产率高 •周期长，成本高，工艺参数严格
应用： 铜、铝、镁等 有色合金铸件 的大批量生产
2.3压力铸造
液态金属在高压作用下快速压入金属铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件 的成形工艺方法。 特点：
•投资少，周期短； •不适合于大批量、重量轻或形状复杂铸件。
2.7实型铸造
采用聚苯乙烯发泡塑料模样代替普通模样，造好型后不取出 模样就浇入金属液，在金属液的作用下，塑料模样燃烧、气化、 消失，金属液取代原来塑料模所占据的空间位置，冷却凝固后获 得所需铸件的铸造方法。
特点： •设备简单，无污染；
•造型、清理方便；
不 合 理
合理设计凸台和避 免侧壁具有防碍拔
模的局部凹陷结构
合 理
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
不 合 理
合理设计筋板和避 免侧壁具有防碍拔
模的局部凹陷结构
合 理
3.铸件结构与铸造工艺的关系
铸件结构设计
简化工艺过程的合理结构
设计铸件应合理
确定结构斜度
不合理
合理
3.铸件结构与铸造工艺的关系
2.5离心铸造
立式
卧式
离心铸造
特点： •制造筒形件时省去型芯，浇注系统； •适用于生产薄壁件； •可以生产双金属铸件； •容易产生比重偏析缺陷，内表面粗糙
2.6陶瓷型铸造
基本工艺过程
砂套造型
灌浆与胶结
起模与喷烧
焙烧与合箱
陶瓷型铸造
特点： •精度高，适合高熔点合金；
•铸件大小不受限制，可以从几十千克到数吨；
造型方法的选择
一、手工造型
适用于单件、小批量生产
二、机器造型
1)生产效率高; 2)铸型质量好（紧实度高而均匀、型腔轮廓清晰）; 3)设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长。 适用于中、小型铸件的成批、大批量生产。
2.特种铸造工艺特点
金属型铸造
挤压铸造 离心铸造
压力铸造
特种铸造 陶瓷型铸造
七 种 常 见 的 特 种 铸 造 方 法
毛刺
特征：铸件表面的形状不规刺状金属突起 物。 形成原因：型、芯砂性能低下，组织疏松， 易开裂，搬运过程中产生开裂等； 防止措施：严格按照生产工艺进行混砂， 烘干温度和浇铸温度不宜过高，适当增 加拔模斜度，在搬运过程中防止破坏砂 芯等。
涨砂，冲砂，掉砂
特征：
– 涨砂由于铸件局部涨大而引起。 – 冲砂由于砂子被冲刷掉而形成，冲刷掉的砂子常常 在铸件上部形成砂眼。铸件表面的形状不规刺状金 属突起物。 – 掉砂是局部砂块掉落形成金属突起。