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一、壓鑄件的設(shè)計(jì)涉及四個(gè)方面的內(nèi)容:
a、即壓力鑄造對零件形狀結(jié)構(gòu)的要求;
b、壓鑄件的工藝性能;
c、壓鑄件的尺寸精度及表面要求;
d、壓鑄件分型面的確定;
壓鑄件的零件設(shè)計(jì)是壓鑄生產(chǎn)技術(shù)中的重要部分,設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下問題:模具分型面的選擇、澆口的開設(shè)、頂桿位置的選擇、鑄件的收縮、鑄件的尺寸精度保證、鑄件內(nèi)部缺陷的防范、鑄孔的有關(guān)要求、收縮變形的有關(guān)要求以及加工余量的大小等方面;
二、壓鑄件的設(shè)計(jì)原則是:
a、正確選擇壓鑄件的材料,
b、合理確定壓鑄件的尺寸精度;
c、盡量使壁厚分布均勻;
d、各轉(zhuǎn)角處增加工藝園角,避免尖角。
三、壓鑄件按使用要求可分為兩大類:
一類承受較大載荷的零件或有較高相對運(yùn)動速度的零件,檢查的項(xiàng)目有尺寸、表面質(zhì)量、化學(xué)成分、力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度、伸長率、硬度);另一類為其它零件,檢查的項(xiàng)目有尺寸、表面質(zhì)量及化學(xué)成分。 在設(shè)計(jì)壓鑄件時(shí),還應(yīng)該注意零件應(yīng)滿足壓鑄的工藝要求。壓鑄的工藝性從分型面的位置、頂面推桿的位置、鑄孔的有關(guān)要求、收縮變形的有關(guān)要求以及加工余量的大小等方面考慮。合理確定壓鑄面的分型面,不但能簡化壓鑄型的結(jié)構(gòu),還能保證鑄件的質(zhì)量。
壓鑄件零件設(shè)計(jì)的要求
一、壓鑄件的形狀結(jié)構(gòu)要求:
a、消除內(nèi)部側(cè)凹;
b、避免或減少抽芯部位;
c、避免型芯交叉; 合理的壓鑄件結(jié)構(gòu)不僅能簡化壓鑄型的結(jié)構(gòu),降低制造成本,同時(shí)也改善鑄件質(zhì)量,
二、鑄件設(shè)計(jì)的壁厚要求:
壓鑄件壁厚度(通常稱壁厚)是壓鑄工藝中一個(gè)具有特殊意義的因素,壁厚與整個(gè)工藝規(guī)范有著密切關(guān)系,如填充時(shí)間的計(jì)算、內(nèi)澆口速度的選擇、凝固時(shí)間的計(jì)算、模具溫度梯度的分析、壓力(最終比壓)的作用、留模時(shí)間的長短、鑄件頂出溫度的高低及操作效率;
a、零件壁厚偏厚會使壓鑄件的力學(xué)性能明顯下降,薄壁鑄件致密性好,相對提高了鑄件強(qiáng)度及耐壓性;
b、鑄件壁厚不能太薄,太薄會造成鋁液填充不良,成型困難,使鋁合金熔接不好,鑄件表面易產(chǎn)生冷隔等缺陷,并給壓鑄工藝帶來困難; 壓鑄件隨壁厚的增加,其內(nèi)部氣孔、縮孔等缺陷增加,故在保證鑄件有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下,應(yīng)盡量減小鑄件壁厚并保持截面的厚薄均勻一致,為了避免縮松等缺陷,對鑄件的厚壁處應(yīng)減厚(減料),增加筋;對于大面積的平板類厚壁鑄件,設(shè)置筋以減少鑄件壁厚; 根據(jù)壓鑄件的表面積,鋁合金壓鑄件的合理壁厚如下:
三、鑄件設(shè)計(jì)筋的要求:
筋的作用是壁厚改薄后,用以提高零件的強(qiáng)度和剛性,防止減少鑄件收縮變形,以及避免工件從模具內(nèi)頂出時(shí)發(fā)生變形,填充時(shí)用以作用輔助回路(金屬流動的通路),壓鑄件筋的厚度應(yīng)小于所在壁的厚度,一般取該處的厚度的2/3~3/4;
四、鑄件設(shè)計(jì)的圓角要求:
壓鑄件上凡是壁與壁的連接,不論直角、銳角或鈍角、盲孔和凹槽的根部,都應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角,只有當(dāng)預(yù)計(jì)確定為分型面的部位上,才不采用圓角連接,其余部位一般必須為圓角,圓角不宜過大或過小,過小壓鑄件易產(chǎn)生裂紋,過大易產(chǎn)生疏松縮孔,壓鑄件圓角一般取:1/2壁厚≤R≤壁厚; 圓角的作用是有助于金屬的流動,減少渦流或湍流;避免零件上因有圓角的存在而產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致開裂;當(dāng)零件要進(jìn)行電鍍或涂覆時(shí),圓角可獲得均勻鍍層,防止尖角處沉積;可以延長壓鑄模的使用壽命,不致因模具型腔尖角的存在而導(dǎo)致崩角或開裂;
五、壓鑄件設(shè)計(jì)的鑄造斜度要求:
斜度作用是減少鑄件與模具型腔的摩擦,容易取出鑄件;保證鑄件表面不拉傷;延長壓鑄模使用壽命,鋁合金壓鑄件一般最小鑄造斜度如下:
鋁鑄件缺陷及分析
一 氧化夾渣缺陷
特征:氧化夾渣多分布在鑄件的上表面,在鑄型不通氣的轉(zhuǎn)角部位。斷口多呈灰白色或黃色,經(jīng)x光透視或在機(jī)械加工時(shí)發(fā)現(xiàn),也可在堿洗、酸洗或陽極化時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生原因:
1.爐料不清潔,回爐料使用量過多
2.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良
3.合金液中的熔渣未清除干凈
4.澆注操作不當(dāng),帶入夾渣
5.精煉變質(zhì)處理后靜置時(shí)間不夠防止方法: 1.爐料應(yīng)經(jīng)過吹砂,回爐料的使用量適當(dāng)降低 2.改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì),提高其擋渣能力 3.采用適當(dāng)?shù)娜蹌┤ピ?4.澆注時(shí)應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)并應(yīng)注意擋渣 5.精煉后澆注前合金液應(yīng)靜置一定時(shí)間
二 氣孔
氣泡缺陷特征:鑄件壁內(nèi)氣孔一般呈圓形或橢圓形,具有光滑的表面,一般是發(fā)亮的氧化皮,有時(shí)呈油黃色。 表面氣孔、氣泡可通過噴砂發(fā)現(xiàn), 內(nèi)部氣孔 氣泡可通過X光透視或機(jī)械加工發(fā)現(xiàn)氣孔 氣泡在X光底片上呈黑色。
產(chǎn)生原因:
1.澆注合金不平穩(wěn),卷入氣體
2.型(芯)砂中混入有機(jī)雜質(zhì)(如煤屑、草根 馬糞等)
3.鑄型和砂芯通氣不良
4.冷鐵表面有縮孔
5.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良。
防止方法 :
1.正確掌握澆注速度,避免卷入氣體。
2.型(芯)砂中不得混入有機(jī)雜質(zhì)以減少造型材料的發(fā)氣量
3.改善(芯)砂的排氣能力
4.正確選用及處理冷鐵
5.改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
三 縮松缺陷
特征:鋁鑄件縮松一般產(chǎn)生在內(nèi)澆道附近飛冒口根部厚大部位、壁的厚薄轉(zhuǎn)接處和具有大平面的薄壁處。在鑄態(tài)時(shí)斷口為灰色,淺黃色經(jīng)熱處理后為灰白淺黃或灰黑色在x光底片上呈云霧狀嚴(yán)重的呈絲狀縮松可通過X光、熒光低倍 斷口等檢查方法發(fā)現(xiàn)。
產(chǎn)生原因:
1.冒口補(bǔ)縮作用差
2.爐料含氣量太多
3.內(nèi)澆道附近過熱
4.砂型水分過多,砂芯未烘干
5.合金晶粒粗大
6.鑄件在鑄型中的位置不當(dāng)
7.澆注溫度過高,澆注速度太快。
防止方法:
1.從冒口補(bǔ)澆金屬液,改進(jìn)冒口設(shè)計(jì)
2.爐料應(yīng)清潔無腐蝕
3.鑄件縮松處設(shè)置冒口,安放冷鐵或冷鐵與冒口聯(lián)用
4.控制型砂水分,和砂芯干燥
5.采取細(xì)化品粒的措施
6.改進(jìn)鑄件在鑄型中的位置降低澆注溫度和澆注速度
四 裂紋缺陷
特征 :
1.鑄造裂紋。沿晶界發(fā)展,常伴有偏析,是一種在較高溫度下形成的裂紋在體積收縮較大的合金和形狀較復(fù)雜的鑄件容易出現(xiàn)
2.熱處理裂紋:由于熱處理過燒或過熱引起,常呈穿晶裂紋。常在產(chǎn)生應(yīng)力和熱膨張系數(shù)較大的合金冷卻過劇。或存在其他冶金缺陷時(shí)產(chǎn)生。
產(chǎn)生原因:
1.鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,有尖角,壁的厚薄變化過于懸殊
2.砂型(芯)退讓性不良
3.鑄型局部過熱
4.澆注溫度過高
5.自鑄型中取出鑄件過早
6.熱處理過熱或過燒,冷卻速度過激
防止方法:
1.改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),避免尖角,壁厚力求均勻,圓滑過渡
2.采取增大砂型(芯)退讓性的措施
3.保證鑄件各部分同時(shí)凝固或順序凝固,改進(jìn)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.適當(dāng)降低澆注溫度
5.控制鑄型冷卻出型時(shí)間。
6.鑄件變形時(shí)采用熱校正法。
7.正確控制熱處理溫度,降低淬火冷卻速度。
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