金屬型鑄造工藝

DieCasting,PermanentMoldCasting

又稱硬模鑄造或永久型鑄造，古代俗成鐵范，是在重力作用下將高溫熔化的液態(tài)材料澆注到用金屬制作的鑄型型腔中的工藝方法。概述金屬型鑄件成形特點金屬型鑄造鑄件工藝分析金屬型鑄造工藝卡片金屬型設計第一節(jié)概述工藝過程（概述）金屬型鑄造的優(yōu)缺點應用范圍一、概述工藝流程工藝特點：一型多鑄，鑄件精度高，力學性能好，但成本高，主要用于大批大量生產銅、鋁、鎂等非鐵合金鑄件。（1）金屬型生產的鑄件，其機械性能比砂型鑄件高。（2）鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質量和尺寸穩(wěn)定；（3）金屬型可方便采用各種工藝措施控制凝固順序、充填平穩(wěn)度等，保證獲得優(yōu)質鑄件。（4）鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約15～30％；（5）不用砂或者少用砂，一般可節(jié)約造型材料80～100％；環(huán)境好；（6）工序簡單，便于實現生產管理；易實現機械化和自動化，生產效率高；二、金屬型鑄造的優(yōu)點：由于鑄件金屬在金屬型中冷得較快，鑄件對熱節(jié)敏感度低，液態(tài)金屬中過飽和氣體不易析出，鑄件致密度高。晶粒細小。故力學性能比砂鑄好。鑄造精度一般為CT7-10級，輕合金可達CT7-9。砂鑄一般都小于CT8。表面光潔度Ra3.2-12.5μm。砂鑄一般都大于Ra12.5μm金屬型鑄造的不足之處：

（1）最小壁厚不小于2mm；

（2）金屬型不透氣，必須采取一定措施導出氣體；

（3）無退讓性，易產生裂紋和變形，不適合熱裂傾向大的合金；

（4）金屬型制造成本高；鑄件外形不宜太復雜。不能生產大型鑄件，必須在批量較大時才能顯出經濟效益；

（5）金屬型鑄造時，鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度，鑄件在鑄型中停留的時間，以及所用的涂料等，對鑄件的質量的影響甚為敏感，需要嚴格控制。

三、金屬型鑄造的應用范圍合金種類鑄件形狀和大小尺寸精度和表面粗糙度生產規(guī)模除熱裂傾向大的合金，常用鑄造合金都可利用金屬型鑄造。一般金屬型鑄造適用于形狀不太復雜的中小鑄件。非鐵合金可鑄較復雜的鑄件，例如氣冷式發(fā)動機缸蓋、液壓泵殼體、各種殼體等。鋼鐵合金只能鑄形狀簡單的鑄件。有色金屬鑄件質量在幾千克到幾十千克，鋼鐵鑄件質量在幾十到幾百千克。一般只有成批或大量生產時使用。但一般航空件不受此限制。第二節(jié)金屬型鑄件成形特點導熱性特點引起的鑄件成形特點沒有透氣性引起的鑄件成形特點無退讓性引起的鑄件成形特點由金屬型材料的導熱性能所引起的鑄件成型特點金屬液澆入型腔，就把熱量傳遞給金屬型壁。型壁有兩方面變化

(1)蓄熱：把熱量積蓄起來，溫度升高，發(fā)生膨脹

(2)傳熱：把熱量散發(fā)到周圍介質中去系統(tǒng)發(fā)生的變化

(1)液體金屬通過型壁散失熱量,凝固、收縮

(2)鑄型獲得熱量，升高溫度產生膨脹結果在鑄件與型壁之間，形成了間隙。

形成鑄件—間隙—金屬型散熱系統(tǒng)1.1金屬型傳熱模型

為使熱交換問題討論簡化起見，現對板型鑄件進行分析。

假定：（1）系統(tǒng)是穩(wěn)定傳熱（2）系統(tǒng)中各組元溫度均呈直線分布（3）在熱交換過程中，通過系統(tǒng)中各組元的比熱流（單位時間、單位面積通過的熱量）q都相同t℃

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圖2-4鑄件-間隙-金屬型系統(tǒng)的溫度分布

1-金屬型2-間隙

3-鑄件4-鑄件中心根據付立葉定定律，q值可用下述三三式表示：λ1、λ2、λ3分別為鑄件、、間隙和金屬屬型的導熱系系數。單位w/m℃x1、x2、x3分別為鑄件、、間隙和金屬屬型的厚度。。單位m（1）（2）（3）t℃

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圖2-4鑄件-間隙-金屬型系統(tǒng)的溫度分布

1-金屬型2-間隙

3-鑄件4-鑄件中心（1）+（2）+（3）得：整理得：分別為三者的的熱阻分析：（1）比熱流q與鑄件斷面中中心溫度和金金屬型表面溫溫度之差（t0-t3）成正比，而而與熱阻之和和（））成反比.（2）比熱流愈大大，鑄件冷卻卻強度愈大.（3）鑄件材質、、尺寸一經確確定，其熱阻阻、、t0即為定值。此此時比熱流q的大小就取決決于、、和和t3的大小，下面面分析它們對對q的影響。1.2金屬型對傳熱熱的影響1.2.1關于型壁熱阻阻的的影響金屬型壁導熱熱系數λ3愈大，則其熱熱阻愈小，鑄鑄件的冷卻速速度愈強鑄鐵鑄鋼鑄鋁鑄銅39.546.4373.6390.9常用金屬材料料導熱系數λ（w/m.℃）可見，銅鑄型型比鐵鑄型冷冷卻速度要大大，所以連鑄鑄結晶器用銅銅結晶器。1.2.2型壁厚度x3的影響如果型壁x3愈大，其熱阻阻愈大，按公公式q愈小，這不符符合實際情況況。這是因為為在熱交換過過程中，除了了導熱外，還還兼有蓄熱作作用，而公式式中卻未反應應型壁的蓄熱熱能力。假定金屬型壁壁與鑄件接觸觸面為F（m2），密度比熱容c3（單位J/kg.℃℃）型壁溫度場場平均溫度t均℃，則金屬型蓄熱熱量Q可表示為Q＝F×××c3×t均（J）可見愈大，Q愈大由于金屬型蓄熱和導熱能力是相互依依賴的λ3很大，的的增加為為其蓄熱量的的增加創(chuàng)造了了條件，這樣樣型壁能迅速速從間隙吸收收大量熱量，，從而提高了了鑄件的冷卻卻速度。但當當超過一定值值時，鑄件的的冷卻速度變變化不大，這這主要由于鑄鑄型的熱傳導導性能決定了了型壁中離工工作表面較遠遠的地方溫度度不能升得太太高，該處的的金屬型壁也也就起不到蓄蓄熱作用。金屬型厚壁，，毫米1-平板鑄件2-圓柱形鑄件鑄件凝固時間間，秒1.2.3t3的影響在其他條件相相同時，t3很小的時候，對冷冷卻速度十分分有利，此時時應盡可能減少熱熱阻，即減小小型壁厚度，提高其導熱熱系數，以充充分發(fā)揮型壁壁外的介質強強化冷卻作用用。1.3關于間隙熱阻阻定義稱為魏氏準則t℃

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圖2-4鑄件-間隙-金屬型系統(tǒng)的溫度分布

1-金屬型2-間隙

3-鑄件4-鑄件中心K1是鑄件熱阻與與中間層熱阻阻之比，或是是鑄件斷面的的溫差與中間間層斷面溫差差之比。K2是鑄型的熱阻阻與中間層熱熱阻之比，或或是鑄型斷面面的溫差與中中間層斷面溫溫差之比。K1<<1,K2>>1;K1<<1,K2<<1;K1>>1,K2>>1;K1>>1,K2<<1。砂型鑄造砂型鑄造時，，砂型本身的的熱物理性質質是決定整個個系統(tǒng)熱交換換過程的主要要因素，亦即即鑄件的冷卻卻強度主要取取決與鑄型的的熱物理參數數。金屬型鑄造傳熱特點是，，鑄件斷面上上的溫差和鑄鑄型斷面上的的溫差與中間間層的溫度相相比，顯得很很小，可以忽忽略不計。可可以認為，鑄鑄件和鑄型斷斷面上的溫度度分布實際上上是均勻的，，傳熱過程主要要取決于涂料料層的熱物理理性質。金屬型的涂料料層很薄時中間層斷面的的溫差與鑄件件和鑄型的溫溫差相比較顯顯得很小。可可以認為，鑄鑄型內表面溫溫度和鑄件表表面溫度相同同，傳熱過程取決決與鑄件和鑄鑄型的熱物理理量。非金屬鑄件在在金屬型中冷冷卻這種類型的熱熱交換特點是是，中間層和和金屬鑄型斷斷面上的溫差差很小，可以以忽略不計。傳熱過程主要要取決于非金金屬鑄件本身身的熱物理性性質鑄件和金屬型在K1《1，K2《1時的溫度分布1-金屬型2-間隙3-鑄件4－鑄件中心鑄件和金屬型在K1》1，K2》1時的溫度分布對于金屬型鑄造，，屬于第一種種情況。即金屬液及及金屬型中的的溫差與間隙隙的溫差比可可忽略，間隙隙成為鑄件冷冷卻的控制環(huán)環(huán)節(jié)。金屬型鑄造時時，型壁與鑄鑄件間是有涂涂料的，涂料料可以認為是是間隙的一部部分。涂料和空氣的的導熱系數都都很小，且間隙層都很很薄。可以用改變涂涂料的熱物理理性能和厚度度的方法來控控制鑄件的凝凝固。下列兩種情況況：（1）k1《1k2《1（2）k1》1k2》11石墨粉涂料2鋯英粉涂料3硅藻土涂料01234涂料層厚度（（mm）1.21.00.80.60.40.2比熱流、（J/cm·K）涂料層的厚度度和材料對比比熱流的影響響2、由金屬型材材料的無退讓讓性所引起的的鑄件的凝固固收縮特點金屬型阻礙鑄鑄件的凝固收收縮。在金屬液冷卻卻，尤其是進進入結晶區(qū)間間，開始有凝凝固收縮，當當收縮受到阻阻礙，就可能能形成熱裂、、冷裂等缺陷陷。2.1熱裂鑄件溫度在合合金的再結晶晶溫度以上，，合金處于塑塑性狀態(tài)。于于是金屬型阻阻礙鑄件收縮縮而使鑄件產產生塑性變形形。ε=a1(T縮-T1)其中a1—在(T縮-T1)范圍內的線收收縮率；T縮—鑄件合金開始始線收縮的溫溫度；T1—凝固到某一時時刻鑄件的溫溫度若ε大于鑄件本身在該該溫度下的塑性變形極限限，就出現熱裂裂—有熱節(jié)時，就就在熱節(jié)處集集中出現裂紋紋。2.2冷裂裂當溫溫度度降降至至再再結結晶晶溫溫度度以以下下時時，，合合金金處處于于彈彈性性狀狀態(tài)態(tài)，，金金屬屬型型芯芯阻阻礙礙鑄鑄件件收收縮縮將將產產生生應應力力。。σ=Ea2（T彈-T2）其中中E——（T彈-T2）范范圍圍內內的的彈彈性性模模量量；；a2—（T彈-T2）范范圍圍內內的的線線收收縮縮率率；；T彈—開始始產產生生彈彈性性形形變變的的溫溫度度；；T2—某一一時時刻刻鑄鑄件件的的溫溫度度σ超過過T2溫度度下下的的強強度度極極限限時時，，鑄鑄件件就就會會出出現現冷冷裂裂2.3防止止收收縮縮裂裂紋紋的的措措施施綜上上所所述述，，由由于于金金屬屬型型無無退退讓讓性性，，為為防防止止鑄鑄件件產產生生裂裂紋紋，，并并順順利利取取出出型型芯芯和和鑄鑄件件需需采采用用一一些些專專門門的的措措施施：：（1）設設計計專專門門抽抽芯芯，，頂頂出出機機構構；；（2）盡盡早早拔拔取取鑄鑄件件，，取取出出型型芯芯；；（3）嚴嚴重重阻阻礙礙收收縮縮的的孔孔采采用用砂砂芯芯；；（4）增增大大金金屬屬型型拔拔模模斜斜度度，，涂涂層層厚厚度度增增大大，，據據各各件件不不同同而而定定。。金屬屬型型鑄鑄件件無無退退讓讓性性引引起起的的鑄鑄件件成成形形特特點點金屬屬型型阻阻礙礙收收縮縮，，產產生生較較大大應應力力可能能形形成成的的缺缺陷陷－熱熱裂裂－冷冷裂裂－抽抽芯芯、、出出型型困困難難盡可可能能早早的的取取出出鑄鑄件件和和從從鑄鑄件件中中取取出出金金屬屬型型芯芯設計計簡簡易易平平穩(wěn)穩(wěn)取取出出鑄鑄件件和和型型芯芯的的結結構構嚴重重收收縮縮的的內內孔孔改改為為砂砂芯芯增大大鑄鑄造造斜斜度度、、涂涂料料層層厚厚度度涂料料層層中中添添加加潤潤滑滑成成分分3.由金金屬屬型型無無透透氣氣性性引引起起的的鑄鑄件件成成型型特特點點3.1氣體體來來源源：：（1）型型內內氣氣體體；；（2）鐵鐵銹銹產產生生；；（3）芯芯和和涂涂料料未未干干金屬屬型型充充填填時時，，型型腔腔中中原原存存氣氣體體以以及及涂涂料料等等受受熱熱散散發(fā)發(fā)的的氣氣體體，，如如果果排排不不出出去去，，就就對對鑄鑄件件質質量量造造成成不不良良影影響響。。3.2造成成缺缺陷陷（1）如如果果氣氣體體壓壓力力過過高高，，高高過過總總外外壓壓之之和和，，氣氣體體就就有有可可能能沖沖破破金金屬屬液液流流束束表表層層，，通通過過內內澆澆口口向向外外逸逸出出，，不不僅僅破破壞壞了了金金屬屬的的繼繼續(xù)續(xù)流流動動，，還還會會造造成成強強烈烈氧氧化化。。（2）穿穿越越金金屬屬液液時時，，受受到到初初晶晶或或凝凝固固層層的的阻阻礙礙，，便便留留在在金金屬屬中中成成為為氣氣孔孔。。（3）在在金金屬屬某某些些局局部部（（拐拐角角、、凹凹坑坑））處處，，氣氣體體的的通通路路被被金金屬屬液液阻阻礙礙、、包包圍圍，，易易產產生生氣氣阻阻、、澆澆不不足足。。圖2-1金屬型澆注時，型腔內氣體壓力變化示意圖V一型腔內氣體的體積p一型腔內氣體的壓力Σp外壓一液體全屬、大氣等對型腔內氣體的壓力圖2－2型腔腔里里的的““氣氣阻阻””阻阻礙礙鑄鑄件件成成型型1一氣氣阻阻2一金金屬屬型型3一液液體體金金屬屬4金屬屬型型芯芯為保保證證獲獲得得優(yōu)質質鑄鑄件件和延長長金金屬屬型型的的使使用用壽壽命命，須須有有嚴嚴格格的的鑄鑄造造工工藝藝。。金金屬屬型型鑄鑄造造的的工工藝藝規(guī)規(guī)范范包括括：：預預熱熱、、澆澆注注、、出出型型、、涂涂料料等。。1、金金屬屬型型的的預預熱熱金金屬屬型型澆澆注注前前須須經經預預熱熱1.1預熱熱作作用用：：（1）避避免免澆澆不不足足，，冷冷隔隔缺缺陷陷（2）避避免免金金屬屬型型強強烈烈熱熱沖沖擊擊，，影影響響金金屬屬型型壽壽命命第三三節(jié)節(jié)金金屬屬型型鑄鑄造造工工藝藝1.2根據據鑄鑄造造合合金金種種類類大大小小不不同同，，需需要要預預熱熱（（工工作作））溫溫度度不不同同金屬屬型型的的預預熱熱溫溫度度參參考考值值鑄件鋁合金鎂合金鑄鐵鑄銅溫度（℃）200~300200~250250~350150~300小薄薄件件取取上上限限，，大大厚厚件件取取下下限限，，最最下下限限150℃℃1.3預熱熱方方法法（1）噴噴燈燈或或者者煤煤氣氣火火焰焰預預熱熱:簡單單方方便便，，但但溫溫度度不不均均勻勻（2）電阻阻加熱熱器預預熱:大型金金屬型型背面面設加加熱器器（3）加熱熱爐預預熱：：溫度度均勻勻，適適用于于小件件2、金金屬型型的澆澆注金屬型型澆注注，合合金的的澆注注溫度度和澆澆注速速度必必須適適當。。2.1由于金金屬型型的特特點,金屬型型的澆澆注溫溫度比比砂型型的高高；金屬型型的澆澆注速速度比比砂型型的快快；如果澆澆注溫溫度低低，速速度慢慢就會會產生生澆注注不足足，冷冷隔等等。鑄件鋁合金鎂合金鑄鐵鑄銅溫度（℃）680~740715~7401300~1370900~950澆注溫溫度經經驗數數據小薄件件取上上限；；大厚厚件取取下限限2.2澆注原原則澆注速速度：：（（1）先慢慢，防防止飛飛濺（2）后快快，充充型快快（3）再慢慢，防防止金金屬溢溢出型型外3、鑄件件出型型和抽抽芯時時間3.1抽芯晚晚的危危害（1）鑄件件在金金屬型型內停停留時時間愈愈長，，其收收縮量量就愈愈大，，由于于型腔腔的阻阻礙，，包緊緊力愈愈大，，取出出鑄件件愈困困難。。（2）鑄件件在金金屬型型中停停留時時間過過長，，型壁壁溫度度升高高，需需要更更多的的冷卻卻時間間，降降低生生產率率，降降低模模壽命命。3.2最佳停停留時時間：：當鑄件件冷卻卻到塑性變變形溫溫度范范圍，，并有有足夠夠強度度時，是抽抽芯的的最好好時機機。一一般通通過經經驗獲獲得。。抽芯：：過過早——會發(fā)生生形變變，斷斷裂；；過晚——①①會包緊緊、力力大、、出型型困難難；②模型型溫度度上升升，壽壽命下下降，，生產產率下下降。。4、金屬屬型涂涂料4.1涂料作作用：：（1）調節(jié)節(jié)鑄型型冷卻卻速度度從“鑄鑄件—間隙—金屬型型”系系統(tǒng)熱熱交換分分析看看，涂涂料對對鑄件件的冷冷卻十十分重要。。其導導熱性性和厚厚度都都可用用來調調節(jié)鑄件的的冷卻卻速度度。（2）保護護金屬屬型可保護護鑄型型免受受澆注注時的的熱沖沖擊、、沖刷刷和磨磨損。。實驗結結果表表明：：當采采用硅硅藻土土涂料料，涂涂層厚厚度為為0.58mm時，澆澆入鐵鐵水，，與鐵鐵水接接觸的的第一一秒，，涂料料表面面溫度度約981℃，(t1)而金屬屬型表表面溫溫度只只有494℃(t2)，溫差差約487℃，可見見涂料料可有有效地地減輕輕金屬屬型的的表面面熱沖沖擊和和沖蝕蝕。同同時取取鑄件件時，，防止止金屬屬型磨磨損。。t℃

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圖2-4鑄件-間隙-金屬型系統(tǒng)的溫度分布

（3）改善善鑄件件表面面質量量防止激激冷而而使鑄鑄件產產生澆澆注不不足、、冷隔隔、白白口等等。（4）改善善型腔腔排氣氣條件件涂料有有一定定的蓄蓄氣和和通氣氣能力力，在在死角角處，，氣體體可以以通過過涂料料的蓄蓄氣通通氣能能力，，將氣氣體排排出。。

涂料層的蓄氣和排氣示意圖1-金屬型2-型腔3-金屬液流4-涂料層5-被阻的氣體4.2涂料的的組成成耐火粉粉料、、粘結結劑、、懸浮浮劑、、載體體（與與砂型型涂料料類似似，只只是噴噴涂、、黏度度有差差別））4.3涂料的的涂覆覆——金屬型型一般般要求求光潔潔度高高，噴噴涂—即壓縮縮空氣氣經噴噴霧器器將涂涂料均均勻噴噴出呈呈霧狀狀，可可以滿滿足該該要求求。（1）噴前前金屬屬型要要預熱熱180~230℃，溫度度太低低造成成干燥燥慢，，流淌淌；溫溫度太太高造造成劇劇烈蒸蒸發(fā)產產生裂裂紋（2）涂層層厚0.5mm，澆冒冒口部部位可可以大大于1mm5、復復砂金金屬型型鑄造造涂料雖雖可調調節(jié)鑄鑄件的的凝固固速度度，但但調節(jié)節(jié)范圍圍不大大，用用它來來生產產鑄鐵鐵曲軸軸，仍仍出現現白口口，而而用砂砂型鑄鑄造，，熱節(jié)節(jié)處又又易出出現縮縮松、、縮孔孔。在在鑄型型表面面覆以以4-8mm砂層就就能獲獲得滿滿意鑄鑄件。。5.1覆砂金金屬型型的優(yōu)優(yōu)點：：（1）覆覆砂層層有效效地調調節(jié)了了鑄件件的冷冷卻速速度。。一方方面使使鑄件件不出出現白白口，，另一一方面面又使使冷卻卻速度度大于于砂型型。可可通過過改變砂砂層厚厚度等等來控控制鑄鑄件冷冷卻的的速度度。有資料料統(tǒng)計計：鐵鐵水澆澆入覆覆砂金金屬型型后，，8分鐘后后從1300℃℃降至930℃。而同同樣的的溫降降在砂砂型中中需要要24分鐘。。冷卻卻速度度比砂砂型提提高三三倍。。鑄件件機械械性能能普遍遍提高高，一一般可可以使使球鐵鐵牌號號由QT60-2提高到到QT80-2。（2）覆砂砂金屬屬型有有良好好的剛剛性、、潰散散性、、退讓讓性。。它比比金屬屬型潰潰散性性好。。如：：在澆澆球鐵鐵時，，其剛剛性有有效地地限制制了球球鐵石石墨化化膨脹脹，實實現了了無冒冒口鑄鑄造，，消除除了疏疏松，，提高高了鑄鑄件的的致密密度。。（3）由于于砂層層薄，，鑄件件既不不易變變型，，又有有高的的精度度，鑄鑄件精精度比比砂層層大為為提高高。5.2缺點：：比砂砂型模模具費費用大大5.3覆砂工工藝金屬型型覆砂砂一般般為樹樹脂砂砂。一一般用用射砂砂工藝藝覆砂砂，金金屬型型溫度度一般般在180~200℃5.4應用范范圍一般用用于生生產球球鐵、、灰鐵鐵、鑄鑄鋼件件第四節(jié)節(jié)金金屬型型的破破壞原原因及及防止止措施施1破壞原原因金屬型型的制制造費用昂昂貴，因此此，應應盡量量延長其其壽命命。分析析其破破壞原原因。。以便便采取取有力力措施施。（1）熱應應力的的疊加加金屬型型常用用鑄鐵鐵來制制造，，在鑄造毛毛坯時時，一一般有有內應應力產產生。如果果該應應力沒沒有及及時消消除而而殘留留在加加工后后的金金屬型型內，，當開開始使使用時時，受受到液液體金屬的的熱作作用，若兩兩種應力符符號相相同，，疊加加起來來，當應力大大于金屬型型某一部位位的強度極極限時就出出現開裂。。制造時殘余余應力+使用時應力力>材料強度極極限→開開裂如新的金屬屬型，在使使用初期開開裂，一般般最先在金金屬型表面面上易形成成應力集中中處開裂，，一般屬于于該情況。。（2）熱疲勞勞壓力金屬型每澆澆注一個鑄鑄件就要經經受一次加加熱冷卻，，在澆注之之前，金屬屬型內溫度度可視為均均勻的。高高溫液體金金屬澆入鑄鑄型后，內表層溫度度迅速升高高，中間層和型型壁外表層層處溫度來來不及同步步上升，溫度分布曲曲線如圖。。內表層膨脹脹量比中間間層、外表表面大很多多，型壁中中間阻礙內內表層膨脹脹，故在金金屬內表層產生生壓應力，中間層產生生拉應力，而外層溫溫度變化不不多，沒有出現應應力。凝固時金屬型壁受交變熱應力示意圖

1-金屬液2-鑄件3-金屬型4-溫度分布線5-應力分布線A-表層B-內層C-背面當鑄件凝固時，型壁中間層層和外表層層溫度升高高，分布如圖，金屬型內表層仍受受壓力，外表層出現現了拉應力力（中間層由由于溫度升升高，膨脹脹量與內表表層接近了了，所受壓壓力小了））。

圖2-18凝固時金屬型壁受交變熱應力示意圖

1-金屬液2-鑄件3-金屬型

4-溫度分布線5-應力分布線

A-表層B-內層C-背面圖2-18凝固時金屬屬型壁受交交變熱應力示意意圖1-金屬液2-鑄件3-金屬型4-溫度分布線線5-應力分布線線A-表層B-內層C-背面鑄件從型腔腔取出后，內壁直接接與空氣接接觸，降溫溫較快，型型壁中間層的溫溫度仍然較較高，此時型壁壁內、外層收收縮較多，中間層收縮縮較少，內、外表表層便會產產生拉應力力。每澆注一個個鑄件，金金屬型就要要經受一次次交變應力的作用。金金屬型這種種交變應力力，超過一一定次數，，就會超出出熱疲勞極極限，就會會在內表面面出現微小小裂紋，以以后不斷擴擴大，最終終報廢。（3）鑄鐵生長長采用鑄鐵金金屬型時，，其中的珠光體在熱熱作用下會會分解為鐵鐵素體和石石墨，同時伴有有體積增大，稱為鑄鐵鐵生長。由由于生長是不均均勻的，有的部部位長得較較多，有的的部位較少少。便會在在型內產生生應力，它它加快了熱熱疲勞應力力裂紋的擴擴展。（4）氧氣侵蝕蝕空氣進入熱熱疲勞裂紋紋中，在高高溫下與金金屬型發(fā)生生氧化反應應，使裂紋處組織織疏通，并擴展。。（5）金屬液沖沖刷金屬型內表表面受劇烈烈的熱沖擊擊，溫度迅迅速升高，，本身強度度下降，工工作表面會會較早出現現裂紋。（6）鑄件的磨磨損金屬型無退退讓性，取取出鑄件時時，將產生生較大的磨磨擦力。溫溫度越高的的部位，越越易磨損。。如澆注系系統(tǒng)、型芯芯等處。2提高金屬型型壽命的措措施：（1）選用導熱熱系數大，，熱膨脹系系數小，且且強度較高高的材料制制造金屬型型。（2）合理的涂涂料厚度，，和涂刷工工藝。（3）金屬型結結構合理，，（4）金屬型材材料要結構構致密，組組織穩(wěn)定。。金屬模重力力鑄造（傾傾轉）模擬擬分析實例例分析目的網格模型工藝參數充型過程及及溫度場充型時型腔腔內氣體運運動過程凝固過程及及溫度場縮松、縮孔孔預測金屬型工作作溫度的調調節(jié)冷卻的方式式一般有以以下幾種：：（1）風冷（2）間接水冷冷（3）直接水冷冷金屬型的澆澆注金屬型的澆澆注溫度，，一般比砂砂型鑄造時時高。由于金屬型型的激冷和和不透氣，，澆注速度度應做到先先慢，后快快，再慢。。出型與抽芯芯時間：金屬型芯在在鑄件中最最適宜的停停留時間，，是當鑄件件冷卻到塑塑性變形溫溫度范圍，，并有足夠夠的強度時時，這時是是抽芯最好好的時機。。金屬型鑄造工藝卡填寫說明零件（鑄件）名稱最大輪廓尺寸（mm）單件凈重（kg）鑄件材質（來自零件圖）（參考鑄件圖）（按零件圖或重新計算）（按零件圖技術要求）鑄件毛重（kg）冒口重量（kg）澆口重量（kg）澆注重量（kg）（按鑄件圖計算）（按鑄件圖計算）（按鑄件圖計算）（鑄件+冒口+澆口）總重量加工余量（mm）縮

尺

（‰）

上面?zhèn)让嫦旅孑S孔其它外縮內縮X向（參見2.1.5加工余量及表JSXB-4～表JSXB-5）參見2.1.12收縮量中內容及表JSXB-11冒口冒口編號1#2#3#4#內澆口1

冒口類型參見2.3.2冒口的種類中表JSXB-34冒口的種類及結構澆口杯上部尺寸

分別根據

2.3.3冒口設計要點和

2.3.4冒口尺寸的計算確定直澆口下部尺寸冒口高度冒口數量根據2.3.1冒口位置的確定視鑄件具體情況考慮內澆口2金屬型型體材料輪廓尺寸第一部分第二部分見表JSXB-39（計算金屬型裝配后的尺寸）（金屬型主型部分說明）（金屬型輔型部分說明）涂料種類預熱溫度澆注溫度澆注時間見表JSXB-98～JSXB-128參見表JSXB-97

參見表JSXB-129

由（JSX-3）、（JSX-4）式確定其它工藝說明（填寫上述表格中記錄不完整或需特別加以說明的工藝內容）工藝簡圖（繪制金屬型合型后的裝配示意簡圖）編制：審核：會簽：批準：金屬型鑄造工藝卡Ⅰ零件（鑄件）名稱最大輪廓尺寸（mm）單件凈重（kg）鑄件材質圖

號齒輪φ254×66

10.40

QT500-7

CL01——01鑄件毛重（kg）冒口重量（kg）澆口重量（kg）澆注重量（kg）金屬利用率（%）13

2.652.85

18.5

70.30

加工余量（mm）縮

尺

（‰）

上面?zhèn)让嫦旅孑S孔其它外縮內縮X向Y向Z向3.5

3

3.5

8

8

冒口冒口編號1#2#3#4#澆口

尺寸數量冒口類型明冒口

澆口杯φ70

1

上部尺寸100×48

直澆口φ36/21

下部尺寸70×32

橫澆口φ36/2

1

冒口高度105

內澆口1

60×81

冒口數量1

內澆口2

金屬型型體材料輪廓尺寸第一部分第二部分第三部分HT200480×602×310定型動型其他涂料種類預熱溫度澆注溫度澆注時間開型時間鑄鐵Ⅰ號≥240℃

1340℃～1380℃

12～15s

3～4min

其它工藝說明

工藝簡圖

編制：審核：會簽：批準：鑄造業(yè)貿易易技術壁壘壘及體系貿易技術壁壁壘原本是是國際貿易易中相對于于關稅壁壘壘的概念，，它泛指進進口國所采采取的在消消除關稅之之后對出口口國生產供供應廠商的的種種限制制，一般分分為法規(guī)壁壁壘、標準準壁壘、認認證壁壘、、綠色壁壘壘、包裝和和標簽壁壘壘、檢驗程程序和檢驗驗手續(xù)壁壘壘等，并且且往往是互互相結合的的。近年來興起起的SA8000認證壁壘，，同時也是是標準壁壘壘、綠色壁壁壘、勞工工壁壘、人人權壁壘和和道德壁壘壘。對鑄件生產產企業(yè)提出出ISO9001（質量）、、ISO14001（環(huán)境）、、OHSAS（職業(yè)健康康與安全））等管理體體系的認證證證書的要要求。處在汽車供供應鏈上的的鑄造廠，，有的客商商要求通過過汽車行業(yè)業(yè)的ISO9001特殊要求標標準認證（（準確稱為為“技術規(guī)范”）即ISO/TS16949：2002的認證。以以美國三大大汽車公司司為首的世世界頂級汽汽車制造商商們認為：：“通過ISO/TS16949認證的供方方組織將會會得到一個個價值更大大的注冊，，因為這個個注冊是建建立在對其其質量體系系進行純凈凈地嚴格審審核基礎上上的。如果果你通過了了ISO/TS16949認證，說說明你已已經取得得一些成成績”。國內現狀狀ISO9000：到2004年6月30日止，我我國大約約有2000家左右的的鑄造廠廠獲得了了ISO9000認證汽車行業(yè)業(yè)ISO/TS16949：到2004年10月底為止止，在已已獲證的的近400家中國企企業(yè)中，，專業(yè)化化的鑄造造廠不超超過10家。獲得ISO14000和OHSAS的證書的的鑄造企企業(yè)的比比例數在在各行業(yè)業(yè)中處于于中游水水平，到到目前為為止，這這兩種證證書在全全國鑄造造界的擁擁有量也也僅有百百余張。。SA8000：是由民民間國際際組織發(fā)發(fā)起的，，對申請請認證機機構的審審批要相相對嚴格格。到目目前為止止，全世世界總共共已經發(fā)發(fā)放了至至少492張證書，，中國54張，位于于意大利利和巴西西之后。。涉及鑄鑄造的中中國企業(yè)業(yè)僅僅是是具有壓壓鑄工藝藝的玩具具廠和個個別砂型型鑄造的的家用器器具廠，，估計總總數不會會超過5家。幾個鑄造造性能方方面的名名詞鑄造性能能FoundryTechnologicalProperties順序凝固固DirectionalSolidification同時凝固固SimultaneouslySolidification充型能力力moldfillingcapacity縮孔和縮縮松ShrinkageandDispersedShrinkage冒口Riser冷鐵Chilling熱節(jié)HotSpot起模斜度度Patterndraft鑄件工藝藝性分析析－鑄件結結構工藝藝性分析析合理的鑄鑄件結構構應遵循循原則鑄件結構構不得阻阻礙出型型，妨礙礙收縮壁厚差不不能太大大，以免免造成溫溫差懸殊殊，造成成縮松和和縮裂限制最小小壁厚，，避免澆澆不足或或冷隔鑄件在金金屬型中中的澆注注位置選擇澆注注位置應應遵循的的原則保證金屬屬液流動動平穩(wěn)，，排氣方方便有利于順順序凝固固，補縮縮良好，，保證獲獲得組織織細密鑄鑄件型芯數量量應盡量量減少，，安放方方便，易易于出型型有利于金金屬型結結構簡單單化，鑄鑄件出型型方便鑄件分型型面的選選擇選擇分型型面應遵遵循的原原則為簡化金金屬型結結構，提提高鑄件件精度，，對形狀狀較簡單單的鑄件件最好都都布置在在半型內內，或大大部分布布置在半半型內；；分型面數數目應盡盡量少，，保證鑄鑄件外形形美觀，，鑄件出出型和下下芯方便便；選擇的分分型面應應保證設設置澆冒冒口方便便，金屬屬充型時時流動平平穩(wěn)，有有利于型型腔里的的氣體排排出；分型面不不得選在在加工基基準面上上；盡量避免免曲面分分型，減減少拆卸卸件及活活決數量量。澆注系統(tǒng)統(tǒng)設計－澆注特特點金屬澆注注速度大大，超過過砂型約約20％；其次，在在液體金金屬充型型時，型型腔里的的氣體要要能順利利排除，，其流向向應盡可可能與液液流方向向一致，，順利的的將氣體體擠向冒冒口或出出氣冒口口；應注意使使液體金金屬在充充型時流流動平穩(wěn)穩(wěn)，不產產生渦流流，不沖沖擊型壁壁或型芯芯，更不不可產生生飛濺。。澆注系統(tǒng)統(tǒng)設計－澆注方方式金屬型的的澆注系系統(tǒng)一般般分為頂頂注式底底注式和和側注式式三類。。頂注式，，其熱分分布較合合理，有有利于順順序凝固固，可減減少金屬屬液的消消耗，但但金屬液液流動不不平穩(wěn)，，易進渣渣，鑄件件高時，，易沖擊擊型腔底底部或型型芯。若若用于澆澆注鋁合合金件，，一般只只適用于于鑄件高高度小于于100毫米的簡單件件底注式，金屬屬液流動較平平穩(wěn)，有利于于排氣，但溫溫度分布不合合理，不利于于鑄件順利凝凝固側注式，兼有有上述兩者的的優(yōu)點，金屬屬液流動平穩(wěn)穩(wěn)，便于集渣渣，排氣等，，但金屬液消消耗大，澆口口清理工作量量大。要要求澆注注系統(tǒng)結構有有利于降低金金屬液流速，，流動平穩(wěn)，，減少其對型型壁的沖刷。。除應保證型型腔內氣體有有充裕的時間間排除外，還還保證在充型型過程中不得得產生噴濺。。澆注系統(tǒng)設計計－直澆道形式式垂直分型的金金屬型一般不不設橫澆道，，為撇渣，常常在直澆道上上部設集渣包包。澆注系統(tǒng)計算算澆注系統(tǒng)直、、橫、內澆道道面積比冒口設計金屬型鑄造的的冒口和砂型型鑄造時具有有同等的作用用：即為補縮縮、集渣和排排氣。它的設設計原則也與與砂型用冒口口相同。由于于金屬型冷卻卻速度大，而而冒口又常采采用保溫涂料料或砂層，因因此金屬型的的冒口尺寸可可比砂型的冒冒口小。應注意：冒口不宜過高高，耗金屬，，內澆口處易易縮松澆注鎂、鋁合合金時盡量用用明冒口采取措施節(jié)約約金屬液減小冒口的措措施金屬型鑄件工工藝參數線收縮率鑄造斜度加工余量小結由于金屬型鑄鑄造的合金很很多，鑄件的的形狀、大小小、復雜程度度以及技術要要求差別很大大，因此鑄造造工藝是千變變萬化的。對對于具體問題題，必須進行行具體分析，，并結合實際際情況，靈活活處理，反復復實驗總結，，才能得出比比較合適的工工藝方案。金屬型生產實實例鑄鐵齒輪－工藝情況－工藝卡片曲軸金屬型設計－種類及特點點－材質選擇－主體設計（（型腔尺寸、、壁厚）－排氣系統(tǒng)設設計－澆注系統(tǒng)設設計－頂出結構設設計－定位、導向向、鎖緊機構構金屬型鑄造機機犁鏵圖片1953年河北興隆鐵鐵范的發(fā)現，，證明我國早早在戰(zhàn)國時期期已經用白口口鐵的金屬型型澆注生鐵鑄鑄件。這批鐵鐵范包括鋤、、鐮、斧、鑿鑿、車具等類類共87件，大部完整整配套。其中中，鐮和鑿是是一范兩件，，鋤和斧還采采用了金屬芯芯。它們的結結構十分緊湊湊，頗具特色色。范的形狀狀和鑄件相吻吻合，使壁厚厚均勻，利于于散熱：范壁壁帶有把手，，以便握持，，又能增加范范的剛度。可可以說是創(chuàng)造造了一種中國國風格的金屬屬型，并且在在那個時候已已經大體定型型了。9、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。21:56:3421:56:3421:5612/28/20229:56:34PM11、以我我獨沈沈久，，愧君君相見見頻。。。12月月-2221:56:3421:56Dec-2228-Dec-2212、故故人人江江海海別別，，幾幾度度隔隔山山川川。。。。21:56:3421:56:3421:56Wednesday,Decemb