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        广东精密铸造、不锈钢精密铸造

        浅谈熔模铸件浇注系统设计

        编辑:肇庆市奥林金属制品有限公司    日期:2019-07-07

             计算方法只能作为对典型铸件的技术分析,实际应用的可操作性并不强。在实际工作中工艺人员往往还是根据实际工作经验和工艺试验来确定。本文对熔模铸件浇注系统的设计经验做——些归纳,希望起到抛砖引玉的作用。


        一、浇注系统的作用


        与其他铸造方法相比,熔模精密铸件的浇注系统具有更多的功能和作用,概括起来主要有以下几个方而:


            l、充型通道:保证金属液能够平稳顺利地充填型腔,获得符合规定尺寸和几何形状的铸件。


            2、补缩通道:保证在内浇口凝固之前为铸件凝固收缩部位提供足够的液态金属补缩。


            3、脱蜡通道:使脱蜡时蜡液能够顺利地从??堑男颓慌懦?。


            4、调节铸件热分布:调节铸件各部位的温度差,建立合理的温度梯度,控制铸件凝固顺序。


            5、排气与集渣:使液态金属中的气体和夹杂物能够在铸件凝固前浮至浇注系统中。


            6、集成制壳浇注:将多个铸件联结在一起制壳和浇注,以利提高生产效率,降低生产成本。


            浇注系统的基本功能包括排蜡、充型和补缩。熔模铸造工艺中很少单独设置冒口,补缩便成为熔模铸造工艺设计中,最重要并最具技术性的功能。


            二、浇注系统设计的主要内容


            熔模铸造的浇注系统主要包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道三个部分,特殊铸件可能还需要设置冒口。浇口杯与直浇道或横浇道常被设计成系列化的整体浇注系统(俗称为 “模头”)供平常选用,内浇道一般是随铸件开在模具上。因此工艺人员日常要面对的问题主要有两个:一是确定内浇口的分布位置、数量、尺寸等:二是选择合理的模头和组树方案。由于内浇口的分布涉及到铸件和模具结构,内浇口的设计是铸件工艺设计需要首先考虑的问题。


        三、铸件浇注系统设计需要考虑的主要因素


        浇注系统与铸件质量、生产效率和成本密切相关,需要从技术和经济两个层面综合考虑,目标是以最高的效率和最低的成本生产出合格的铸件。需要考虑的主要因素有以下几点:


            1、保证足够的充型和补缩能力。避免产生缩孔、缩松等铸造缺陷,生产合格铸件是浇注系统设计的首要技术原则。浇口的位置、数量、大小应满足铸件补缩要求,有利于形成合理的凝固顺序、补缩压力和补缩通道。浇注系统的设计一般应符合顺序凝固原则,浇口的位置应设置在可能产生缩孔或缩松的热节区或厚大部位附近,使该处在凝固时能够获得液态金属的补充。对内部缩松要求不严格的铸件的均匀薄壁铸件可采用同时凝固原则,避免形成集中缩孔。在允许的条件下,也可将缩孔转移至非重要部位的心部,避免出现在铸件表面。


            2、保证合理的工艺出品率。工艺出品率对生产效率和成本的影响十分显著,这是浇注系统设计需要考虑的重要经济原则。工艺出品率越高效率越高、成本越低,在保证质量的前提下应尽量提高工艺出品率。但过高的工艺出品率会降低浇注系统的补缩能力,工艺出品率和补缩能力必须兼顾,通常熔模铸造的工艺出品率在40~60%的范围内。


            3、有利于制壳操作和干燥。浇注系统设计应考虑制壳时操作方便,不易掉件,多余浆料能够顺利排除,小孔或窄槽沾浆、挂砂和干燥不受影响。


            4、有利于脱蜡时顺利排出蜡液。内浇口面积过小或位置不当都会导致排蜡困难,蜡液不能顺利排出还可能导致??钦土?。蜡残留在模过壳中不仅造成浪费,如果蜡不干净或灰分高还容易产生铸件夹砂、碳污等缺陷。必要时需要考虑增加辅助排蜡通道。


            5、有利于切割、打磨、整形等后工序的操作。切割或打磨不方便,不仅降低生产效率,还可能导致切伤或磨伤铸件。如果浇口设置在整形基准面,打磨稍有不平就会影响整形基准,必要时就需要整形工装避开浇口位置。浇口根部要留出足够的打磨参考面,以避免打磨过量或浇口残留过多。在满足工艺要求的前提下,浇口的截面积应尽可能小,以减少切割和打磨工作量。浇口截面形状应尽量避免尖角,尖角浇口对砂带的损伤很大,而且容易划伤铸件。


            6、有利于保证铸件尺寸和表面质量,浇口一般都是用砂带打磨的方法去除的,除非增加精磨工序,否则难以保证尺寸精度。应尽可能将浇口设置在待加工面或不重要的表面,尺寸或表面质量要求严格的位置以及加工装夹基准面不宜设置浇口。


           7、有利于消除或减轻铸件变形。浇口位置会影响铸件凝固顺序和收缩中心等,使铸件各部位收缩不均衡,影响铸件变形。掌握这种影响规律,浇注系统设置得当可以减轻铸件变形。有时浇注系统还可以起到防变形拉筋作用。


            浇口位置还会影响铸件的温度分布,改变铸件的收缩中心和收缩阻力,从而引起尺寸收缩率的变化。以图1为例,浇口位置分别在A处和B处时开裆尺寸的蜡模收缩率分别为0.74%和0.80%,浇铸20号钢时蜡模到铸件的收缩率分别为1.0l%和1.40%。由于浇口位置改变导致开档尺寸92的变化达0.4毫米。


            8、避免加大热节或局部过热。由于浇口的出现有可能使铸件本身的热节加大,从而加重了补缩负担,在选择浇口位置时应尽量避免这种情况。不要让浇口正对薄壁孔、薄筋或凹槽位置,以免钢水直接冲击型芯造成局部过热产生缩孔。采用顺序凝固工艺时,浇口位置和大小应有利于建立合理的温度梯度;对于按同时凝固原则浇注的铸件,其组树方案要避免散热不良导致局部过热出现集中缩孔。


            9、内浇口根部应圆滑过渡。浇口根部的尖角容易导致金属液呈现紊流使充型不平稳,同时铸件还容易在浇口尖角部位呈现缩陷痕迹。


            10、浇注系统设计需要与铸件设计相结合。有些铸件由于结构上的问题,单靠改变浇口不能完全消除铸造缺陷,可以与客户协商改变铸件结构或增加工艺补贴。


            四、浇口截面积与铸件重量的关系


            严格地讲浇口面积主要取决于热节的大小。但一般来说,在凝固顺序合理的情况下金属凝固所需的补缩量与铸件体积或重量有关。如何判断浇口面积是否正常,笔者通过对近百种不锈钢铸件的浇口截面积的统计分析得出单位重量浇口面积A与铸件重量w的关系。


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