金屬工藝學(xué)-第2篇-熱加工工藝基礎(chǔ)-01鑄造03-LJH

金屬工藝學(xué)主講教師：李建輝聯(lián)系電話子信箱：ljh_hit@126.com冶金與材料工程學(xué)院LJH@CQUST金屬熱加工工藝金屬液態(tài)凝固成形（鑄造）金屬固態(tài)塑性成形（鍛壓）金屬連接成形（焊接）熱加工工藝鑄件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)原則合金鑄造性能（鑄件質(zhì)量）對鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求砂型鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求當(dāng)采用砂型鑄造來生產(chǎn)零件毛坯或直接成形時(shí)，除進(jìn)行形狀和尺寸設(shè)計(jì)以外，還必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

鑄件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)目的，就是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不僅能保證鑄件的質(zhì)量，滿足使用要求，同時(shí)可以滿足鑄造工藝簡單，生產(chǎn)率高等要求。

第三節(jié)鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性缺陷分析：結(jié)論：合理的鑄件壁厚應(yīng)介于最小壁厚和臨界壁厚之間。概念：最小壁厚：在各種工藝條下，鑄造合金能充滿型腔的最小厚度。主要取決于合金的種類、鑄件的大小及形狀等因素。臨界壁厚：鑄件壁厚超過臨界壁厚時(shí)，鑄件壁的中心冷卻慢，會(huì)造成晶粒粗大、縮孔、縮松等缺陷，從而使鑄件的力學(xué)性能不升反降。各種鑄造合金都存在一個(gè)臨界壁厚，在砂型鑄造條件下，各種鑄造合金臨界壁厚約等于其最小壁厚的3倍。如果所設(shè)計(jì)鑄件的壁厚小于允許的“最小壁厚”，鑄件就易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。在鑄造厚壁鑄件時(shí)，容易產(chǎn)生縮孔、縮松、結(jié)晶組織粗大等缺陷，使鑄件的力學(xué)性能下降。一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求（一）鑄件壁厚的設(shè)計(jì)1.合理設(shè)計(jì)鑄件壁厚合理的鑄件壁厚應(yīng)介于最小壁厚和臨界壁厚之間。如果臨界壁厚不能達(dá)到強(qiáng)度要求，則可通過采用加強(qiáng)筋或合理截面設(shè)計(jì)來滿足。不合理合理一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求2.鑄件的壁厚應(yīng)盡可能均勻鑄件壁厚力求均勻，避免局部過厚形成熱節(jié)結(jié)構(gòu)；同時(shí)由于內(nèi)壁散熱條件差，冷卻速度比外壁慢，為使內(nèi)外壁同時(shí)凝固，減緩應(yīng)力以防止變形及裂紋等缺陷，內(nèi)壁尺寸應(yīng)比外壁薄一些（一般相差10-30%）。不合理合理一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求2.鑄件的壁厚應(yīng)盡可能均勻不合理合理一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件壁厚力求均勻，避免局部過厚形成熱節(jié)結(jié)構(gòu)；同時(shí)由于內(nèi)壁散熱條件差，冷卻速度比外壁慢，為使內(nèi)外壁同時(shí)凝固，減緩應(yīng)力以防止變形及裂紋等缺陷，內(nèi)壁尺寸應(yīng)比外壁薄一些（一般相差10-30%）。鑄件的各壁之間應(yīng)均勻過渡，兩個(gè)非加工表面所形成的內(nèi)角應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。不合理合理（二）鑄件壁的連接一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄件的各壁之間應(yīng)均勻過渡，兩個(gè)非加工表面所形成的內(nèi)角應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。（二）鑄件壁的連接不合理合理一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求應(yīng)盡量使其能自由收縮，以減小應(yīng)力，避免裂紋。如圖所示的彎曲輪輻和奇數(shù)輪輻的設(shè)計(jì)，可使鑄件能較好地自由收縮。（三）

輪輻和筋的設(shè)計(jì)

—減緩肋、輻收縮的阻礙a不合理，b、c合理一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求交叉接頭因交叉處熱節(jié)較大，內(nèi)應(yīng)力難以松弛，較易產(chǎn)生裂紋。交錯(cuò)接頭和環(huán)狀接頭熱節(jié)較小，且都可通過微量變形緩解內(nèi)應(yīng)力，抗裂性能較好。a、c不合理，b、d合理abcd一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求（三）

輪輻和筋的設(shè)計(jì)

—減緩肋、輻收縮的阻礙易裂處增設(shè)肋板以防熱裂，厚度一般為連接壁厚的1/4-1/3。不合理合理一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求（三）

輪輻和筋的設(shè)計(jì)

—減緩肋、輻收縮的阻礙避免鑄件產(chǎn)生翹曲變形。（四）防止變形的設(shè)計(jì)不合理合理一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求不合理合理避免鑄件產(chǎn)生翹曲變形。一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求（四）防止變形的設(shè)計(jì)（五）盡量避免過大的水平面或采用傾斜的表面不合理合理避免鑄件水平方向出現(xiàn)較大平面而產(chǎn)生夾砂、澆不足等缺陷。一、鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求原則在滿足使用要求的前提下，盡可能使制模、造型、造芯、合箱和清理等過程簡化。

二、鑄造工藝對零件結(jié)構(gòu)的要求鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析符合鑄造生產(chǎn)的工藝要求技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理（一）

避免鑄件起模方向存在外部側(cè)凹不合理合理鑄件整體結(jié)構(gòu)應(yīng)能選出合適的分型面，其數(shù)量應(yīng)少，鑄件外形應(yīng)便于取出模樣。二、鑄造工藝對零件結(jié)構(gòu)的要求（二）盡量使分型面為平面不合理合理平直的分型面可避免操作費(fèi)時(shí)的挖砂造型或假箱造型