金屬鑄造俗稱硬模鑄造,是用金屬材料制造鑄件,并在重力下將熔融金屬澆入鑄型獲得鑄件的工藝方法。由于一副金屬型可以澆注幾百次至幾萬次,故金屬型鑄造又稱為型鑄造。
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)如下:
1)金屬型的熱導(dǎo)率和熱容量大,冷卻速度快,鑄件組織致密,力學(xué)性能比砂型鑄件高15%左右。
2)能獲得較高尺寸精度和較低表面粗糙度值的鑄件,并且質(zhì)量穩(wěn)定性好。
3)因不用和很少用砂芯,改善環(huán)境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
缺點(diǎn)如下:
1)金屬型本身無透氣性,必須采用一定的措施導(dǎo)出型腔中的空氣和砂芯所產(chǎn)生的氣體。
2)金屬型無退讓性,鑄件凝固時(shí)容易產(chǎn)生裂紋
3)金屬型制造周期較長,成本較高。因此只有在大量成批生產(chǎn)時(shí),才能顯示出好的經(jīng)濟(jì)效果。
工藝性設(shè)計(jì)
1、鑄件工藝性設(shè)計(jì)原則鑄件工藝性設(shè)計(jì)應(yīng)在盡量滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求的前提下,通過調(diào)整機(jī)械加工余量、增大鑄造斜度、增加工藝余量和工藝?yán)呒肮に囃古_等方法,使鑄件結(jié)構(gòu)更加合理,從而獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。鑄件工藝性設(shè)計(jì)原則:
①為了簡化金屬型結(jié)構(gòu),提高鑄件質(zhì)量,產(chǎn)品中需要機(jī)械加工的小孔(螺紋孔、安裝孔)一般不鑄出來
②產(chǎn)品中局部厚大處,當(dāng)不便于設(shè)置冒口補(bǔ)縮時(shí),有些小孔也應(yīng)鑄出來,以加快厚大部位的冷卻速度,避免產(chǎn)生縮松。
③為了便于設(shè)置冒口以對整體鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮,有些大孔也不應(yīng)該鑄出,同時(shí)還要調(diào)整加工余量,滿足鑄件順序凝固的要求
④為了防止鑄件在生產(chǎn)過程中變形,對一些形的鑄件應(yīng)增加防變形肋,待后工序
加工去掉。
⑤加工過程中裝卡定位性能差的鑄件,可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)定位裝卡凸臺,其位置應(yīng)有利于鑄件補(bǔ)縮。
⑥在不影響產(chǎn)品性能的前提下,可以局部加大鑄造斜度,避免設(shè)計(jì)活塊。
2、鑄件工藝性設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇
①零件尺寸精度要求高、表面粗糙度值要求低的加工面,可適當(dāng)放大加工余量。
②加工面越大,加工余量應(yīng)相應(yīng)加大。
③加工面距加工基準(zhǔn)面越遠(yuǎn),加工余量應(yīng)相應(yīng)增加。
④用砂芯形成的鑄件表面,應(yīng)比用金屬芯形成的表面給予較大的加工余量。
⑤澆冒口開設(shè)的加工面應(yīng)予較大的加工余量。
3、鑄件圖的繪制
繪制鑄件圖的過程就是鑄造與零件設(shè)計(jì)、機(jī)械加工等部門將鑄件的基準(zhǔn)面、加工余量位置及數(shù)值、特殊位置的鑄造斜度等鑄造工藝因素及技術(shù)要求,以圖加以說明。鑄件圖既是設(shè)計(jì)、制造金屬型和鑄件驗(yàn)收的技術(shù)依據(jù),也是機(jī)械加工、設(shè)計(jì)制造工裝夾具的技術(shù)文件之一。
4、澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)和計(jì)算可以參照砂型鑄造的方法,但應(yīng)考慮金屬型鑄造冷卻快、排氣條件差、澆注位置受到限置等特點(diǎn),具體原則如下:
① 澆注系統(tǒng)尺寸的大小應(yīng)保證金屬液在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能良好的充滿金屬型。
② 金屬液應(yīng)平穩(wěn)流入型腔,不直接沖擊芯和型壁,避免產(chǎn)生渦流和飛濺。
③ 金屬液應(yīng)順序地充填鑄型,以利于金屬型腔中氣體的排除。
④ 鑄型的熱分布應(yīng)合理,有利于鑄件金屬凝固,以便于鑄件得到充分的補(bǔ)縮。
⑤ 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)簡單、體積小、在保證鑄件質(zhì)量的前提條件下,金屬液消耗盡可能小。
5、燒注系統(tǒng)的組成部分
①澆口杯:澆口杯接受和貯存一定量的金屬液,同時(shí)起到緩沖和浮渣的作用。
②直流道:1)直流道一般設(shè)計(jì)成封閉式;2)不帶澆口杯的直流道,上部喇叭口直徑不小于d30mm;3)垂直澆道底部受金屬液的沖擊力很大,故高度一般不應(yīng)超過150mm,如果直流道需要設(shè)計(jì)得比較高時(shí),可改用傾斜澆道,但傾斜澆道高度也不應(yīng)超過250mm;4)當(dāng)直澆道設(shè)計(jì)超過250mm,可采用蛇形澆道;5)直澆道的截面形狀是圓形。而且直徑不超過25mm。否則易產(chǎn)生渦流,造成澆注過程中金屬液內(nèi)產(chǎn)生中空現(xiàn)象,卷入氣體,造成氧化夾渣;6)對于大型鋁合金鑄件,可將一個(gè)大的截面的直澆道分成2-3個(gè)截面較小的直澆道。
③橫澆道:橫澆道起緩沖、穩(wěn)流和擋渣的作用,并將直澆道的金屬液分配給內(nèi)澆道。金屬液一般不設(shè)計(jì),除了底注式加上橫澆道。
④內(nèi)澆道:內(nèi)澆道直接與鑄件相連,起著控制金屬液流動(dòng)速度和方向的作用。
金屬型清理
金屬型的清理方法主要有手工清理、噴砂和化學(xué)清理。
金屬型預(yù)熱
金屬型的預(yù)熱是澆注前必不可少的工序之一。金屬型在噴刷涂料前需先預(yù)熱,預(yù)熱溫度根據(jù)涂料成分和涂抹方法確定。溫度過低,涂料中水分不易蒸發(fā),涂料容易流淌。溫度過高,涂料不易粘附,造成涂料層不均勻,使鑄件表面粗糙。