金屬型澆鑄模具理論

1、 用砂芯形成澆冒口系統(tǒng)局部采用砂芯防止鑄件開裂121一砂芯2金屬型用砂芯形成澆冒口系統(tǒng)局部采用砂芯防止鑄件開裂121一砂芯2金屬型砂芯芯頭、芯座間的斜度與間隙（3）活塊設(shè)計(jì)當(dāng)金屬型分型取出鑄件受到阻礙時(shí)，對阻礙分型取出鑄件的部分可以設(shè)計(jì)成活塊。采用活塊雖然會使鑄件方便地從鑄型中取出，但會使分型面增加、金屬型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作麻煩，導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸精度不高生產(chǎn)效率低。因此，設(shè)計(jì)金屬型時(shí)應(yīng)盡量少用或不用活塊。（4）金屬型的排氣系統(tǒng)1）排氣孔一般在型腔最后充滿處開直徑為l5mm的圓形排氣孔。2）排氣槽一般設(shè)置在金屬型的分型面上以及活塊、鑲件的結(jié)合面上。3）排氣塞（通氣塞）。金屬型分型面上的排氣槽排氣槽尺寸排

2、氣塞型式裝配在金屬型上的排氣塞3金屬型操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）鎖緊機(jī)構(gòu)（2）抽芯機(jī)構(gòu)鑄件頂出機(jī)構(gòu)金屬型型體與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接鎖緊機(jī)構(gòu)摩擦鎖楔銷鎖偏心鎖摩擦鎖緊機(jī)構(gòu)651一左半型2銷子3摩擦固第手把4一右半型靈-茲立楔銷鎖緊機(jī)構(gòu)偏心鎖緊機(jī)構(gòu)|J4-凸耳2楔銷3手柄J（2）抽芯機(jī)構(gòu)撬桿抽芯機(jī)構(gòu)齒條-齒輪抽芯機(jī)構(gòu)螺桿抽芯機(jī)構(gòu)偏心軸抽芯機(jī)構(gòu)撬桿抽芯機(jī)構(gòu)撬桿抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，適用于起模斜度大、長度較短的簡單1一型芯2撬桿齒條-齒輪抽芯機(jī)構(gòu)I金屬型2齒條3型芯4一齒輪齒條-齒輪抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛，抽芯平穩(wěn)，抽芯距離大,省力，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般用于抽拔金屬型底部或側(cè)面的型芯。螺桿抽芯機(jī)構(gòu)螺桿抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、省

3、力、操作方便。偏心軸抽芯機(jī)構(gòu)偏心軸抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適合于抽拔位于金屬型底部的型芯。1螺母2礫桿3支架4一型苦11螺母2礫桿3支架4一型苦1一型芯2輕頭3嵋心粕4一手把頂桿位置的選擇應(yīng)使鑄件均勻頂出，防止鑄件產(chǎn)生變形及其他一些缺陷，應(yīng)注意：1）頂桿應(yīng)布置在鑄件受夾緊力最大的地方2）頂桿的數(shù)量應(yīng)足夠多，并且分布合理；3）頂桿與鑄件接觸面積應(yīng)足夠大，防止鑄件發(fā)生局部變形和在鑄件表面產(chǎn)生壓痕；4）頂桿應(yīng)盡可能地布置在澆冒口上或鑄件需機(jī)加工的部位；5）當(dāng)鑄件結(jié)構(gòu)不宜布置頂桿時(shí)，可設(shè)置專門的工藝凸臺。單個(gè)頂桿機(jī)構(gòu)3頂桿板組合頂桿機(jī)構(gòu)1金屬型2頂桿單個(gè)頂桿機(jī)構(gòu)3頂桿板兩半型中不同的鑄造斜度1頂桿

4、2金屬型金屬型型體與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接金屬型型體與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接方式有多種，如用螺紋、插銷和T型槽連接等。插銷連接更換金屬型方便，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并要求插銷應(yīng)有足夠的抗剪強(qiáng)度；T形槽連接結(jié)構(gòu)簡單，抗剪能力強(qiáng)，便于制造。這些方式也可用在金屬型動(dòng)型板與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接。金屬型加熱和冷卻(1)金屬型加熱裝置(2)金屬型冷卻裝置金屬型加熱裝置及特點(diǎn)箱式電阻爐加熱采用臺車爐，將金屬型放入電爐中加熱。金屬型結(jié)構(gòu)簡單，成本低，型溫均勻，加熱效果好，但生產(chǎn)過程中加熱困難，型溫不易控制。適用于多品種、中小型金屬型加熱。固定式電加熱器加熱在金屬型鑄造機(jī)的安裝板上設(shè)計(jì)電加熱器，金屬型安裝在鑄造機(jī)上加熱。金屬型結(jié)構(gòu)簡單，成本

5、低，加熱方便，在生產(chǎn)過程中容易補(bǔ)充加熱，型溫容易控制，但效率低，不安全。適用于中小型金屬型加熱。移動(dòng)式電加熱器加熱加熱器放在兩半型之間通電加熱，金屬型結(jié)構(gòu)簡單，成本低，加熱方便、安全，但熱效率低，型溫不均勻，補(bǔ)充加熱時(shí)必須停止?jié)沧?。適用于單一分型面的各種尺寸的金屬型。直接式電加熱器加熱金屬型中設(shè)置電加熱元件，通電對金屬型直接加熱。熱效率高，使用方便，型溫容易控制，但金屬型體積增大，成本高，不安全。適用于大量生產(chǎn)的大型金屬型。煤氣加熱用煤氣或液化氣對金屬型加熱。使用方便、快捷、經(jīng)濟(jì)，但型溫不易控制。移動(dòng)式加熱器用于各種尺寸的金屬型；固定式加熱器用于大型金屬型。用熔融金屬加熱用熔融金屬液連續(xù)澆注一

6、定數(shù)量的鑄件來提高金屬型的工作溫度，加熱方便，速度快，但不安全，金屬型壽命短。適用于生產(chǎn)過程中的補(bǔ)充加熱。金屬型局部電加熱裝置金屬型冷卻裝置及特點(diǎn)在金屬型背面設(shè)置散熱片或散熱刺冷卻散熱片及散熱刺的數(shù)量愈多，散熱面積愈大，散熱效果愈好一般散熱刺平徑直徑10mm左右，間距3040mm。散熱片的厚度，根據(jù)金屬型的大小，選412mm,片與片的間距為散熱片厚度的11.5倍，高度都以不超過金屬型外廓尺寸為宜適用于用鑄鐵制成的金屬型對金屬型抽氣或通壓縮空氣冷卻在金屬型背面留出抽氣空間，用抽氣機(jī)抽氣，也可以用壓縮空氣吹氣，以達(dá)到降低金屬型溫度的目的。散熱效果好，使用安全，不影響金屬型使用壽命。對金屬型通水冷卻

7、在金屬型型腔背面鉆通水孔，溫度升高時(shí)，通水冷卻，效果最好，但應(yīng)避免冷卻速度太快而降低金屬型使用壽命。用于銅合金鑄件。設(shè)置激冷塊冷卻對要求局部激冷的金屬型，在激冷處安置激冷塊，加快該處的冷卻速度，以防止產(chǎn)生縮松。激冷塊的材料為陰極銅。設(shè)置冷卻筋與冷卻孔冷卻對易產(chǎn)生輕微縮松的鑄件，可在其局部較厚的部位型面上開設(shè)冷卻筋或冷卻孔。冷卻筋為24mm的三角形，冷卻孔常設(shè)在分型面上，直徑為24mm空氣冷卻金屬型水冷金屬型I一冷卻水套2金厲型金屬型用材料及其選用對金屬型材料的要求具有足夠的高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性；具有足夠的強(qiáng)度和韌性；在高溫金屬液作用下不致被熔焊；溫度急劇變化時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力要小，不易產(chǎn)生翹曲、變形

8、和裂紋；鑄造性能及機(jī)械加工性能要好。（2）材料的選擇金屬型的型體、底板及型芯等廣泛采用鑄鐵和中碳鋼。鑄鐵制的金屬型壽命低、修補(bǔ)時(shí)沒有碳鋼方便，所以復(fù)雜型面的金屬型常用碳鋼制造，而小型芯和薄活塊，澆注時(shí)受金屬液包圍，工作條件惡劣，宜采用合金鋼制造。金屬型壽命（1）平均壽命金屬型壽命是指金屬型在其報(bào)廢前所能澆注鑄件的絕對次數(shù)，一般與金屬型材料、鑄件材料及鑄件特性等因素有關(guān)。對于非鐵合金鑄鐵金屬型，小型鑄件可澆注數(shù)萬至數(shù)十萬次，中型鑄件可澆注數(shù)萬次。（2）金屬型破壞類型及原因熱應(yīng)力的疊加鑄鐵金屬型坯料的內(nèi)應(yīng)力沒有及時(shí)消除而存留在加工后的金屬型內(nèi)，澆注時(shí)受金屬液的熱作用，產(chǎn)生新的熱應(yīng)力，若兩種應(yīng)力符號

9、相同時(shí)，將產(chǎn)生疊加，當(dāng)應(yīng)力大于材料的強(qiáng)度極限時(shí)，金屬型就會出現(xiàn)開裂。熱疲勞應(yīng)力每澆注一次，金屬型內(nèi)表面就得經(jīng)受一次交變應(yīng)力的作用。長期工作，金屬型內(nèi)表面就得承受無數(shù)次交變應(yīng)力的作用，當(dāng)這種交變應(yīng)力超過金屬型的疲勞強(qiáng)度極限時(shí)，金屬型內(nèi)表面上就會出現(xiàn)微小裂紋。隨著澆注次數(shù)的增多，裂紋擴(kuò)展，會在金屬型工作表面形成明顯的網(wǎng)狀裂紋，嚴(yán)重時(shí)，金屬型會因此報(bào)廢。金屬型受交變熱應(yīng)力示意圖iTbi3iTbi3澆注時(shí)b）鑄件凝曲時(shí)S取出鑄件石1鑄件2金屬型壁3溫度分布曲線4一應(yīng)力分布曲線氧氣侵蝕金屬型高溫工作條件下，氧氣會進(jìn)入金屬型的熱疲勞裂紋中，與金屬型發(fā)生較劇烈的氧化反應(yīng)，使裂紋處組織疏松并進(jìn)一步擴(kuò)展。金屬液

10、沖刷澆注時(shí)，金屬液對金屬型工作表面有劇烈的熱沖擊作用，使金屬型溫度迅速升高，強(qiáng)度降低。有時(shí)受金屬液侵蝕的表面會與鑄件粘合在一起，強(qiáng)力取出鑄件時(shí)會損壞金屬型工作表面。鑄件的摩擦因金屬型無退讓性，取出鑄件時(shí)會與包住鑄件的金屬型產(chǎn)生較大的表面接觸摩擦，引起破壞。對于金屬型溫度升得較高得表面破壞的可能性較大，如澆注系統(tǒng)、型芯等處，較易磨損。四、鑄造工藝金屬型的準(zhǔn)備金屬型的澆注工藝金屬型的試鑄1金屬型的準(zhǔn)備（1）金屬型的清理（2）金屬型的預(yù)熱（3）涂料及涂敷工藝（1）金屬型的清理清理方法可以是手工清理、噴砂或化學(xué)清理。（2）金屬型的預(yù)熱金屬型在噴刷涂料前需先預(yù)熱，對于鋁、鎂合金通常預(yù)熱到150C200C

11、；噴完涂料還需進(jìn)一步預(yù)熱至金屬型的工作溫度，對于鋁合金，一般預(yù)熱到200C300C，薄壁件預(yù)熱到300C350C，對于鎂合金，一般預(yù)熱到200C350C，薄壁件預(yù)熱到300C400C。（3）涂料及涂敷工藝1）噴刷涂料的目的保護(hù)金屬型，改善型腔中氣體的排除條件，避免金屬液直接接觸金屬型型壁，使鑄件表面光潔，便于脫型。不同涂料厚度還可以調(diào)整凝固順序，減少鑄件缺陷。氣體通過涂料層排出1一型壁2涂料層3金屬槪流2）對涂料的要求涂料應(yīng)具備足夠的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和一定的導(dǎo)熱性能。使用時(shí)流動(dòng)性要好，發(fā)氣量要低，在劇烈溫度變化時(shí)不發(fā)生龜裂和剝落。3）涂料的涂敷原則金屬型的型腔、型芯及澆冒口部位的型面均應(yīng)噴刷

12、涂料。型腔、型芯所用涂料應(yīng)保證鑄件表面光潔，澆冒口應(yīng)采用保溫涂料。鑄件壁越厚，涂料層應(yīng)減?。环粗?，鑄件壁越薄，涂料層應(yīng)增厚。但冒口至需要補(bǔ)縮部位的涂料層厚度可逐漸減薄，以利于冒口的充分補(bǔ)縮。開型困難及易拉傷鑄件的部位，應(yīng)噴刷潤滑性好的石墨涂料。涂敷涂料的順序是先噴刷澆冒口系統(tǒng)，后噴刷需要涂料層厚的型腔表面，最后噴刷需要涂料層薄的型腔表面。4）涂料配方涂料一般由粉狀耐火材料（如氧化鋅、白堊粉等）、粘結(jié)劑（如水玻璃）、載體（如水）和其他附加物（如石墨粉、滑石粉等）組成。鋁合金鑄件用涂料配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）成分配方用途氧化鋅911中小型及表面要求光潔水玻璃68的鑄件型腔工作面水其余氧化鋅6表面要求光潔的

13、鑄件型白堊粉4腔工作面二氧化鈦3水玻璃6水其余氧化鋅或白堊粉4大型及厚壁鑄件及表面石墨粉9容易拉鋁的型腔工作面二氧化鈦9水玻璃7水其余成分配方用途石墨粉1015用于斜度小的型芯及水玻璃6厚壁鑄件型腔工作面水其余氧化鋅6薄壁鑄件的型腔工作面二氧化鈦12石棉粉12水玻璃10水其余石棉粉1012澆冒口系統(tǒng)涂料氧化鋅1012水玻璃1018水其余石墨粉5用于金屬型摩擦部位鈣基潤滑脂952金屬型的澆注工藝（1）合金的澆注溫度（2）澆注工藝（3）鑄件在金屬型中的保持時(shí)間（1）合金的澆注溫度1）形狀復(fù)雜及壁薄的鑄件，澆注溫度應(yīng)偏高些；形狀簡單、壁厚及重量大的鑄件，澆注溫度可適當(dāng)降低。2）金屬型預(yù)熱溫度低時(shí)，應(yīng)

14、提高合金的澆注溫度。為了充滿鑄件的薄斷面，提高合金的澆注溫度比提高金屬型的溫度效果要好。3）澆注速度快時(shí)，可適當(dāng)降低澆注溫度；需緩慢澆注的鑄件，澆注溫度應(yīng)適當(dāng)提高。4）頂注式澆注系統(tǒng)可采用較低的澆注溫度；底注式澆注系統(tǒng)要求較高的澆注溫度。5）當(dāng)金屬型中有很大的砂芯時(shí)，可適當(dāng)降低合金的澆注溫度。鋁合金：鋁硅合金680C740C鋁銅合金700C750C鎂合金：720C780C（2）澆注工藝1）常規(guī)澆注澆注一定要平穩(wěn)，不可中斷液流，應(yīng)盡量使金屬液沿澆道壁流入型腔；按照先慢、后快、再慢的澆注原則；澆包嘴應(yīng)盡可能靠近澆口杯。2）傾斜澆注（比較好的方式）開始澆注時(shí)將金屬型傾斜一個(gè)角度（一般為45），然后隨

15、澆注過程而逐漸放平。3）振動(dòng)澆注振動(dòng)澆注可以細(xì)化晶粒，提高鑄件力學(xué)性能，減少鑄造缺陷。（3）鑄件在金屬型中的保持時(shí)間鑄件在金屬型中的保持時(shí)間取決于鑄件壁厚、鑄件材質(zhì)及金屬型的工作溫度。一般希望金屬液在鑄型中凝固后立即抽芯脫型，因此時(shí)鑄件收縮小，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，形成裂縫的可能性小。脫型時(shí)間太晚，鑄件對金屬型的包緊力增加，會造成金屬型分不開和型芯抽拔困難。3金屬型的試鑄金屬型的試鑄是金屬型設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)收的重要階段，它直接關(guān)系著批量生產(chǎn)中鑄件質(zhì)量的穩(wěn)定性。試鑄工作分為尺寸定型、冶金定型兩個(gè)階段進(jìn)行。尺寸定型是使鑄件滿足產(chǎn)品圖樣尺寸要求；冶金定型是保證鑄件內(nèi)部質(zhì)量符合鑄件技術(shù)條件要求。五、金屬型鑄造

16、機(jī)六、鑄件常見缺陷及防止方法金屬型鑄造常見的缺陷主要有：氣孔、縮孔及縮松、裂紋、冷隔氣孔形成原因：（1）金屬型預(yù)熱溫度低，充型快。（2）金屬型排氣不暢。（3）涂料不好，揮發(fā)或分解出氣體。（4）金屬型表面銹蝕且未清理干凈。防止方法：（1）金屬型和金屬芯噴涂料或補(bǔ)涂料后要徹底烘烤。（2）涂料粉粒組成不可太細(xì)，應(yīng)注意涂料本身透氣性（3）涂料噴刷后絕對不應(yīng)抹光，脫落后應(yīng)立即補(bǔ)噴。（4）采用傾斜澆注法澆注?？s孔及縮松形成原因：（1）金屬型工作溫度控制未達(dá)到順序凝固要求。（2）涂料選擇不當(dāng)，不同部位涂料層厚度控制不好。（3）鑄件在金屬型中的位置設(shè)計(jì)不當(dāng)。（4）澆冒口設(shè)置未能達(dá)到充分補(bǔ)縮的作用。（5）澆注溫度過低。防止方法：（1）提高金屬型工作溫度。（2）調(diào)整涂料層厚度。（3）局部加熱金屬型。（4）熱節(jié)處鑲銅塊，對局部進(jìn)行激冷。（5）選擇適宜的澆注溫度。裂紋形成原因：（1）鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。（2）涂料太薄。（3）鑄造斜度小或有反斜度。（4）開型過早或過晚