A-支座铸造工艺设计说明书.docx

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1、铸造工艺课程设计说明书设计题目A-支座（第十二届铸造工艺大赛参赛作品A件）学院年级一专业学生姓名学号指导教师表2.5分型面方案方案编号位置选择优劣优点：保证大平面在下；减少砂芯的数量，便于下芯。缺点：不利于实现自下往上的顺序凝 土 固，铸件易产生缩孔、缩松缺陷。下下 优点：铸件的厚大部位位于上部，有利于铸件的补缩；方便安放冒口。缺点：砂芯与活块数目势必增加。为了保证铸件的尺寸精度和表面质量等，结合铸件材质特性和铸件外形特点，最终 选择了方案二的分型方式。3铸造工艺参数及砂芯设计选择铸造工艺参数3.1.1 铸件尺寸公差铸件的尺寸精度取决于工艺设计及工艺过程控制的严格程度，其主要考虑因素有： 铸件

2、结构复杂程度；铸件设计及铸造工艺设计水平；造型、制芯设备及工装设备的精度 和质量；造型、制芯材料的性能和质量；铸造合金种类等。该铸件为小型铸铁件，采用 树脂砂造型，按照要求选取公差等级为CT12。表3.1铸件尺寸公差数值(mm)毛坯铸件基本尺寸CT12级铸件尺寸公差250-4009400-63010630-1000113.L2铸件重量公差铸件重量公差是指以占铸件公称重量的百分率，为单位的铸件重量变动的允许值， 其中铸件工称重量，包括机械加工余量和其他工艺余量作为衡量被检验铸件轻重的基准 重量。根据铸造工艺学表6-5可得，砂型手工造型球墨铸铁件重量公差为MT12。表3.2铸件重量公差数值公称质量

3、(kg)CM12级铸件尺寸公差数值/%100-400123.1.3 机械加工余量为保证铸件的加工面尺寸和零件精度，应留有加工余量，即在铸件工艺设计时预先 增加的，而后在机械加工时又被切去的金属层厚度。加工余量过大浪费金属和加工工 时；过小，不能完全去除铸件表面缺陷，甚至达不到设计要求。按铸造工艺学表6-7和表6-8规定的加工余量的数值和确定方法，本铸件为球墨 铸铁件，采用树脂砂手工造型，机械加工等级选FH级。表3.3要求的铸件加工余量(mm) (GB/T64141999)最大尺寸要求的机械加工余量等级FGH2504002.53.55400630346630-10003.5573.1.4 铸造线

4、收缩率铸造收缩率K定义为K = (Lm L)/L/xlOO%(式 3-1)式中Lm模样工作面尺寸；Lj铸件尺寸。表3.4常用球墨铸铁铸造合金线收缩率收缩率()球墨铸铁受阻收缩自收收缩珠光体球墨铸铁0.81.2铁素体球墨铸铁0.81.2因为铸件在冷却过程中各部分尺寸都要缩小，所以必须将模样及芯盒的工作面尺寸根据铸件收缩来加大，加大的尺寸称为缩尺。3.1.5 起模斜度当零件图样没有适合起模的结构斜度，在铸造工艺设计时，给出模样的起模斜度， 以保证起模操作。模样的起模斜度，应不致使铸件超出尺寸公差。表3.5自硬砂造型时模样外表面的起模斜度(GB/T51051991)起模斜度S测量面高度H 金属模样、

5、塑料模样木模样(mm) aa, mmaa, mm1040l50z1.4205f1.640-100050r1.6055r1.6100-1600。351.6040r2.03.1.6 最小铸出孔及槽机械零件上的孔、槽和台阶一般应尽可能铸出来，这样既节省金属、减少机械加工 的工作量、降低成本，又可以使铸件的壁厚比较均匀，减少形成缩孔、缩松等铸造缺陷 的倾向，提高铸件质量。由于本铸件大平面上有且仅有一个190的孔，根据铸造工艺 设计中的规定，球墨铸铁的最小铸出孔如表3.6所示表3.6球墨铸铁的最小铸出孔(mm)铸件厚度200应铸出孔的最小孔径354045另行规定所以本铸件的孔属于铸出孔。在有些情况下，孔

6、和槽不宜铸出，当孔、槽的尺寸太小而铸件又较厚实，或者金属 压头较高时，直接机械加工反而更加方便。铸件中存在凸台，根据铸造工艺设计中 的规定，当凸台高度WlOmm时不应铸出。本铸件凸台的零件尺寸为8mm,按照规定不应 铸出。图3.1零件顶视图凸台表3.7球墨铸铁在砂型铸造允许的最小壁厚(mm)铸件最大2002000轮廓尺寸最小允许34488101012壁厚本铸件的最大轮廓尺寸为650mm,根据表3.7可以查出最小壁厚为8mm,对于零件 “A-支座”，其最小壁厚为8mm,满足铸件最小壁厚要求。3.2砂芯的设计砂芯的功用是形成铸件内腔、孔和铸件外形不能铸出砂的部位。砂型局部要求特殊 性能的部分，有时

7、也用砂芯。对砂芯的要求主要是：(1)砂芯的形状、尺寸以及在砂型中的位置均应保证铸件的形状和尺寸符合要求。(2)具有足够的强度和刚度。(3)在铸件形成过程中砂芯所产生的气体能及时排出型外。(4)铸件收缩时的阻力小，容易清砂。321砂芯的设计对于A-支座，采用的是树脂砂自硬化制芯。由于涉及不到砂芯的烘干，所以保证铸 件的成型和铸件精度是本次设计的重要环节。该铸件结构复杂，分析铸件的结构，根据 铸件的特点，设计砂芯方案。322砂芯的安装图3.2砂芯的安装4浇注系统设计浇注系统是引导金属液进入铸型型腔的通道，浇注系统设计得合理与否，对铸件的 质量影响非常大，容易引起各种类型的铸造缺陷，如:浇不足、冷隔

8、、冲砂、夹渣、夹 杂、夹砂等铸造缺陷。浇注系统的设计包括浇注系统类型设计、内浇口位置的选择以及 浇注系统各组元截面尺寸的计算。浇注系统的设计应遵循以下原则：(1)引导金属液平稳、连续地充型，避免卷气、金属氧化物夹杂和冲刷型芯。(2)充型过程中流动的方向和速度可以控制，保证铸件轮廓清晰、完整。(3)在合适的时间内充满型腔，避免形成夹砂、冷隔、皱皮等缺陷。(4)调节铸型内的温度分布，利于强化铸件补缩、防止铸件变形、裂纹等缺陷。(5)具有挡渣、溢渣能力，净化金属液。(6)浇注系统应当简单、可靠，减少金属液消耗，便于清理。4.1 浇注系统的类型本件A-支座为球墨铸铁件，铁液经过球化，孕育处理后温度下降

9、很多，球墨铸铁件 的金属液极易氧化和二次造渣，铁液较粘，流动充型能力较差，缩孔、缩松倾向大，易 产生氧化皮夹渣和皮下气孔，浇注温度对流动性影响很大。止匕外，球墨铸铁件在结晶凝 固过程中因析出石墨发生体积膨胀。浇注系统的特点：铁液经过球化、孕育处理后温度 下降很多，且易产生氧化。根据浇注系统各组元截面积的比例，可分为开放式的浇注系 统和封闭式的浇注系统。查铸造手册可知，本件采用顶注式开放浇注系统。因为封 闭式浇注系统会使进入型腔的金属液流速高，易产生喷溅和冲砂，使金属氧化，不适用 于易于氧化的球墨铸铁件。而开放式浇注系统的优点是:进入型腔时金属液流速小，充型 平稳，冲刷力小，金属氧化少，适合于球

10、铁件。4.2 浇注时间的确定浇注时间对铸件质量有重要影响，而合适的浇注时间与铸件结构、铸型工艺条件、 合金种类与选择的浇注系统等有关；铸造工艺学中给出以下经验公式：r=Amn（式 4-t=B3Pm（式 4-1）式中T浇注时间（S）；m铸件或浇注金属质量（162.9kg）；3铸件壁厚（最小壁厚8mm）；A B、p、n系数。表4.1式4-1中的系数An合金来源0.5铸铁H. Dietert3.70.38铸铁B. B. Pa611HoBeq2.5 3.50.33球墨铸铁上海柴油机厂0.970.5球墨铸铁R. White表4.2式4-2中的系数BnP合金来源2.00.330.33铸铁K. A. Co6

11、ojicb本次工艺中浇注时间计算采用公式（1）,系数来源选用R.White,则浇注时间为12.36s,取 12so4.3确定浇口比及各组元的截面积“A-支座”为球铁铸件，本铸件采用开放式的浇注系统，其阻流断面在直浇道的上 口。浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道等各单元最小处的总断面积中，内浇道的总断面 积应该最大，使得浇注系统易于充满，补缩效果好。根据查铸造工艺学推荐浇口比 为：预定断面比ZA直:ZA横:A内=1: 3: 2.5o根据铸造工艺学，内浇道截面积计算公式为：Hp=H。产 12c（式 4-4）式中m流经阻流的金属总质量；p金属液密度；7一充填型腔的总时间；充填全部型腔时，浇注系统阻流截面

12、的流量系数；HP充填型腔时的平均计算压力头；Ho一阻流以上金属液的总压头；P一阻流以上的型腔高度；C铸型（型腔）总高度。对于顶注式浇注系统：尸=0,故Hp=Ho本件“A-支座”采用树脂自硬砂造型及造芯，根据实际生产的经验和本件的外形特点,表4.3铸铁件流量系数值铸型铸型阻力大小大中小湿型0.350.420.5干型0.410.480.6流量系数取0.41。由于本铸件的浇注系统设计选用的断面比设计法，则各单元的流动侧压力高度取决于 的浇注系统的单元间断面比和浇注系统总压力高度，即平均静压头的高度。根据铸件分型 面的选择，铸件全部位于下砂型，且浇注方式为顶部注入。根据铸造工艺手册和铸造工艺学，本铸件

13、高度为340.5mm,上砂型高度为300mm,则平均静压头%=300mm=30cm, Hp=Ho=3Ocm,示意图如图 4.1 所示通过计算得到内浇道最小处的总断面积ZA8.83cm2,根据浇口比从而得到ZA直=19cm2, ZA 横=57cm2, A 内=48cm2。直浇道的设计直浇道主要起到引导浇口杯中的金属液向下流动，进入横浇道、内浇道或直接导入 型腔，并提供足够的压头。直浇道多为圆形断面，在手工造型和一般机器造型中，直浇 道通常取斜度为2%4%的上大下小的锥形圆棒。本次方案中ZA直=19cn?,直浇道下端为 阻流面，下端di=50mm,上端d2=72mm。如图4.2所示：目录1前言11

14、.1 本设计的目的11.2 本设计的意义11.3 零件特点及铸造工艺分析21.3.1 零件结构特点分析21.3.2 QT500材料性能及分析22设计方案42.1 型砂材料的选择42.1.1 造型材料的选用42.2 涂料的选择52.2.1 树脂砂铸型产生粘砂缺陷分析52.2.2 树脂砂涂料的选择52.3 浇注位置的确定62.4 分型面的选择63铸造工艺参数及砂芯设计选择83.1 铸造工艺参数83.1.1 铸件尺寸公差83.1.2 铸件重量公差83.1.3 机械加工余量93.1.4 铸造线收缩率93.1.5 起模斜度103.1.6 最小铸出孔及槽103.2 砂芯的设计113.2.1 砂芯的设计12

15、3.2.2 砂芯的安装124浇注系统设计134.1 浇注系统的类型134.2 浇注时间的确定144.3 确定浇口比及各组元的截面积154.3.1 直浇道的设计164.3.2 横浇道的设计174.3.3 直浇道窝的设计17190图4.2直浇道示意图4.3.2 横浇道的设计横浇道是指从直浇道的末端到内浇口前端之间的通道。横浇道需要提供稳定的金属 液流，对金属液的流动有较小的阻力。本铸件采用梯形截面的横浇道，有利于横浇道余 量顺利脱出，在生产实践中很常用。根据横浇道的计算面积ZA横=57cm2,与横浇道相连 的内浇道的个数为2,因而设计a=70mm, b= 120mm, c=60mm。横浇道的示意图

16、如图4.3 所示。70120图4.3横浇道窝示意图4.3.3 直浇道窝的设计金属液对直浇道底部有强烈的冲击作用，并产生涡流和高度紊流区，常引起冲砂， 渣孔和大量氧化夹杂物等铸造缺陷。为了减轻对直浇道底部的冲刷，减少金属氧化和气 体卷入，提高阻渣效果，设置直浇道窝可改善金属液的流动情况。浇口窝常做成半球 形、圆锥台等形状。浇口窝直径为直浇道下端直径的1.42.0倍，高度为横浇道直径的两 倍。直浇道窝的示意图如图4.4所示图4.4直浇道窝示意图4.3.4 内浇道的设计内浇道的功能是控制充型速度和方向，分配金属液，调节铸件各部位的温度和凝固 顺序，浇注系统的金属液通过内浇道对铸件有一定的补缩作用。内

17、浇道在铸件上的位置 和数目的确定应服从所选定的凝固顺序或补缩方法。本铸件的内浇道设在厚壁处从顶部注入，并通过冒口，让金属液先流经冒口再引入 型腔。通过冒口是为了使铸件顺序凝固，更能提高冒口的补缩效果。内浇道的数量为两 个，ZA 内=48cm2, A 内=24cm2,所以设计 a=100mm, b= 140mm, c=20mm。其示意图如图 4.5所示：图4.5内浇道示意图4.3.5 浇口杯的设计浇口杯的作用是：接纳来自浇包的金属液，便于浇注；缓和金属液的冲击，把金属 液较平稳地引入直浇道;阻挡金属液中溶渣和防止气体卷入直浇道；对一些高件、大件、 重要件，当砂箱高度不够时，可起到提高压力头作用。

18、浇口杯的结构形状分类：漏斗形、池形。本铸件属于小型铸件，对于挡渣作用要求较高，漏斗形浇口杯结构简单，但挡渣作 用差。铸件工艺要求中对铸件夹渣缺陷有严格要求，因此在浇注过程中应该对金属液进 行过滤处理，本次工艺在直浇道下端设置泡沫陶瓷过滤器，去除金属液中的夹渣及非金 属杂质。图4.6为浇口杯的示意图。4.4顶注式浇注系统设计校核4.4.1 型内液面上升速度浇注时间应小于形成浇不到和冷隔缺陷的最大允许浇往时间，还应短干形成夹砂结 疤类缺陷的极限允许时间；浇注时间应大于气体从型内逸出的最小允许时间；浇控时间 应大于型内金属液形成严重湍流程度的允许充型时间等。显然，这些都和型内金属液的 上升速度密切相

19、关U校核结构复杂及大型铸件，在浇筑时间确定后，需验证型内液面上 升速度。型内金属液上升速度N型用下式计算：ci/型=（式 4-5）式中C一铸件（或某段）的高度;T浇注时间。表4.4铸铁件的型内液面最小上升速度铸件壁厚/mmV型min /mms40,水平浇筑大平板8-1040,上型有大平面20301040102041020301.5-430100根据本设计方案 =28.3mm5，所以验算本设计方案符合要求。最小剩余压头高度Hm的计算为保证金属液充满全部铸型，获得结构完整的铸件，铸件最高点到浇口杯液面高度 必须有一个最小剩余压力头8m，其计算公式如下。Hm L tan a(式 4-6)式中L为液体

20、金属的流程；a为压力角()o其中/m=300mm, L- 660mm, a=7,则& tana,证明本设计方案符合要求。5冒口设计冒口的主要作用是贮存金属液，对铸件进行补缩，此外，还有出气和集渣的作用。 为了实现这样的目的，设计冒口应遵照以下原则：(1)冒口的凝固时间应大于铸件被补缩部位的凝固时间；(2)冒口能提供足够的补缩金属液；(3)在整个补缩过程中，冒口与铸件被补缩部位存在补缩通道；(4)有足够的补缩压力，使补缩金属液能够流到要求补缩的区域。由于本件“A-支座”采用球墨铸铁，而球墨铸铁在冷却、凝固过程中，既有液态收缩， 又有凝固收缩。当铸件在液态和凝固期间收缩得不到补偿时，就会在铸件内形

21、成“缩孔”或 “缩松”而使铸件报废。因此实际生产中通常采用冒口进行补缩以消除铸件成型过程中出现 的“缩孔”和“缩松”等缺陷。球墨铸铁在共晶转变时石墨的析出会产生体积膨胀，由于球墨铸铁具有模糊凝固特 性，在整个凝固期间它的外壳的坚实程度远远比不上灰铸铁，如果铸型刚度不够，会使 石墨化产生的体积膨胀的大部分消耗于外壳膨胀，结果使铸件内部的液态收缩和凝固收 缩得不到补偿而产生缩孔；同时由于球墨铸铁凝固时析出的石墨共晶团细而多，即使使 用冒口进行补缩，当冒口效率不高，保持液态时间不够长或压力不够大时，效果常不理 想。补缩系统设计的重点是冒口类型的选择和尺寸的计算。冒口的主要作用是在铸件成 形过程中提供

22、由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺 陷。对于球墨铸铁件冒口尺寸的确定，可以采用“全压力冒门”设计方法和“控制压力冒口” 设计方法。5.1 冒口的类型和位置由于本铸件采用的是树脂自硬砂造型，砂型的刚度高，所以能够抵制球墨铸铁共晶 膨胀的压力，保证铸型不发生塑性变形。为了充分利用球墨铸铁的体积膨胀和砂型的刚 度条件，本设计采用“控制压力冒口”。浇注时利用冒口进行液态补缩，浇注结束后通过金 属液回填冒口释放初期共晶膨胀的压力，在冒口颈凝固后，利用部分共晶膨胀在铸件内 部形成的内压力抵消铸件的二次收缩缺陷，从而获得既无塑性变形又无缩孔、缩松缺陷的 局品质铸件。由于大型球墨铸

23、铁件的铁液浇注量大，铁液的液态冷却收缩量及其需要补缩的量也 相应较大，故其冒口系统应当优先选用其自适应力强及其补缩力强的压边暗冒口为宜。根 据其位置不同分为压边浇冒口和压边冒口，冒口的设置位置位于铸件加工面，有利于后 期冒口的清理以及铸件的再加工。综上所述，本设计采用控制压力冒口设计法，冒口类型为压边暗冒口，冒口的设置 位置如图5.1所示：图5.1冒口示意图5.2 铸件和冒口的模数计算本“A-支座”采用台式冒口，铸件被补缩部位得体积与散热表面积得比值称为模 数，铸件模数通过下面式子计算:式中M 二 Vr/SrM 二 VJSr（式 5-1）（式 5-2）（式 5-3）Mr、Mc分别为冒口模数和铸

24、件模数;K、Ke一分别为冒口和铸件的凝固系数。5.3 冒口的尺寸计算6铸造工艺装备6.1 模样模样用来形成铸型的型腔、芯头座等结构，直接影响铸件的形状、尺寸精度和表面 粗糙度。所以必须重视对模样的设计，对模样要求应具有足够的强度、刚度、尺寸精度 和表面粗糙度，同时模样应满足制造简单、使用方便、成本低廉等要求。模样的材质有多种。木模样适用于单件、小批量或成批生产的模样，特点是重量 轻、易加工，但强度低、尺寸精度低；铸铁模样适用于大中型且大量生产的模样，其特 点是加工后强度及硬度高、耐用且价廉；塑料模样适用于成批及大量生产铸件，特别适 合于形状复杂难以加工的模样，特点是重量轻，制造工艺简单，但较脆

25、且不能受热。本 铸件属于用手工造型的方法进行单件小批量生产，所以本铸件选择木模制作模样。6.2 砂箱砂箱是铸件生产中的必备的工艺装备之一。正确的设计和选择适合的铸造生产需要 的砂箱，对日益发展的铸造生产，具有很大的实用价值。6.2.1 砂箱类型的选择本铸件采用整铸式砂箱，材料选择为灰铸铁。铸铁砂箱应用最广，材料成本低，制 造方便，强度、刚度较高。砂箱造型为手工造型用砂箱。6.2.2 砂箱结构根据铸件和浇注系统在砂箱中的位置，设计上砂箱的名义尺寸为1200mmX 1000mm X300mm,下砂箱的名义尺寸为1200mmX 1000mmX500mm（长度义宽度X砂箱高度）。致谢本课程设计在选题及

26、进行过程中得到朱永长教授的悉心指导。在设计过程中，朱永 长教授多次帮助我分析思路，开拓视角，在我遇到困难的时候给予我最大的支持和鼓 励，及时帮助我分析问题解决阻碍。此外，本次课程设计得以的顺利完成，离不开朱永 长教授的关心和帮助。在此期间内，朱永长教授教会我的知识和治学的态度精神使我终身受益。再多华丽 的言语也显苍白，向朱永长教授致以诚挚的谢意。参考文献1王文清，李魁盛.铸造工艺学M.北京：机械工业出版社.2002.2李荣德，米国发，荣守范，等.铸造工艺学M.北京：机械工业出版社,201373叶荣茂，吴维冈等.铸造工艺课程设计手册M.哈尔滨工业大学出版社.4李魁盛.典型铸件工艺设计实例M.北京

27、：机械工业出版社,2008.15张江城.复杂球墨铸铁底座的铸造工艺设计J.热加工工艺,2016, 045(019): 90-93.6曹海.球墨铸铁轴承座的铸造工艺设计及优化J.现代铸铁,2015, 35(1):75-80.4.3.4 内浇道的设计184.3.5 浇口杯的设计194.4顶注式浇注系统设计校核194.4.1 型内液面上升速度194.4.2 最小剩余压头高度 小的计算205冒口设计215.1 冒口的类型和位置225.2 铸件和冒口的模数计算225.3 冒口的尺寸计算236铸造工艺装备246.1 模样246.2 砂箱246.2.1 砂箱类型的选择24砂箱结构24致谢25参考文献261前

28、言1.1 本设计的目的通过本次课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用铸造 工艺学课程理论与实际知识去分析和解决铸造工艺设计问题的能力；学习铸造工艺设计 的一般方法，掌握设计的一般规律；通过铸造工艺的设计，系统地学习造型、造芯的方 法，铸型种类的选择，分型面和浇注位置的确定，铸造工艺参数的确定，浇注时间、阻 流基元面积、浇注系统各基元比例等相关计算方法；进行铸造工艺设计基础技能的训 练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册、CAD和Pro/E软件的运用等；培养独立 思考和工作的能力，为以后从事相关技术工作打下良好的基础。在课程设计过程中，我 们需要像真正在工厂工作一样严格要

29、求自己，必须以科学务实和诚信的态度对待自己所 做的技术决定、数据和计算结果，培养良好的工作作风。1.2 本设计的意义通过本次课程设计，锻炼学生解决复杂问题的能力，该课程设计是学完本课程之后 的一项重要的实践，是我们步入社会的一次深刻的链接，考察了我们独立设计，计算， 绘图和分析的能力，同时提高了我们查阅各种设计手册的能力，通过该课程设计我们了 解铸造工艺设计的一般步骤，需要用到的一些结构都需要我们认真查阅后绘制到图纸 上，通过课程设计我们学会了很多课本上没有的知识。通过铸造工艺课程设计巩固和加 深铸造工艺课程及其它有关基础课程的知识；通过课程设计能较系统的掌握铸造工艺及 工装的设计方法，锻炼运

30、用铸造工艺手册及其它技术资料的基本技能，以达到培养学生 分析和解决铸造生产实际问题的能力；通过课程设计使学生进一步提高图纸、文字表达 能力；为专业课程的学习及以后工作打下基础。1.3 零件特点及铸造工艺分析零件结构特点分析1 .零件名称：A-支座.材质：QT5002 .技术要求：(1)树脂砂造型；(2)公差按 GB/T6414CT12 级；(3)加工后，表面不得有缩孔、缩松、夹砂、夹渣等缺陷;(4)去应力退火；(5)产品需喷漆后，包装出货。3 .零件的形状：零件的三维形状如图所示。图1.1零件三维结构实体图4 .形状特点：铸件外形结构复杂，零件的质量为162.9kg,属于小型铸件，手工造型批量

31、生产。轮 廓尺寸为650x589x340.5mm,最大壁厚100mm,最小壁厚8mm,有一个直径为0190的 圆孔，铸件壁厚不均，在铸造生产时容易形成多处热节使铸件产生缩孔、缩松缺陷。1.3.2 QT500材料性能及分析QT500为铁素体型球墨铸铁，强度与韧性中等，被切削性尚好。低温时，韧性向脆性转变，但低温冲击值较高，且有一定抗温度急变性和耐蚀性。表 1.1 化学成分(GB/T13482009)元素含量()CSiMnSPMg稀土含量 RE0.60.025145045铁素体(65% 75%)表L3QT500力学性能Qb (MPa)o().2 (MPa)HBS85 (%)500320170-23

32、07表L4QT500铸造性能铁液经球化处理后，由于脱硫、去气和去除部分金属夹杂物，使铁液净化对提高 流动性有利，但由于铁液经球华、孕育处理后，温度降低很多，使其实际浇注温 流动性 度偏低，再加之铁液中含有一定量的Mg,使铁液的表面张力增加，因此在实际生 产中往往会感觉到流动性比灰铸铁差。所以为改善其充填铸型的能力，应适当提 高其浇注温度。球墨铸铁与其他合金不同，其收缩倾向的大小不但和合金本身的特性有关，而且 收缩特性还取决于铸型的刚度。由于球墨铸铁的弹性模量较灰铸铁的大，加之其导热率较灰铸铁低，开裂倾向均 高于灰铸铁，故应在铸件结构设计和工艺上采取相应的预防措施。QT500为铁素 内应力体型球

33、墨铸铁，强度与韧性中等，被切削性尚好。低温时，韧性向脆性转变，但低温冲击值较高，且有一定抗温度急变性和耐蚀性，这种铸铁有较好的强度和韧 性的配合。2设计方案型砂材料的选择2.1.1 造型材料的选用由于树脂砂流动性好易紧实，强度好（24h抗拉强度可达1.3L6MPa）且易溃散（残 留强度约为0.2MPa）,故此次采用树脂砂造型。近几年，树脂砂发展较快的为吠喃树脂自 硬砂、碱性酚醛树脂自硬砂、PEPEST自硬砂。表2.1为三种砂性能对比:表2.1三种砂性能对比树脂砂种类树脂砂种类吠喃树脂砂碱性酚醛树脂自硬砂PEPEST自硬砂树脂中不含N、P、S树脂中不含N、P、S树脂砂可使用时间树脂加入量少，粘结

34、树脂加入量少，粘结元素，高温下有二次长，型砂流动性好,强度大，耐热性好,强度大，耐热性好,硬化现象，裂纹倾向可用于射砂制芯，硬优点优点铸件的表面质量好,比吠喃树脂砂小，不化速度快，落砂性能落砂性能好，旧砂易落砂性能好，旧砂易放出刺激性气体，生好，裂纹倾向比吠喃再生。再生。产环境好，落砂清理树脂砂小，旧砂再生性能好。性能好。较容易。缺点造型浇注时有刺激性气味（有害气体），劳动环境差，高温型砂退让性差，发气量大。型砂强度比吠喃树脂脂加入量高，成本较砂低，树脂加入量较高，成本较吠喃树脂砂高，旧砂再生较吠喃树脂砂困难，存放稳定性较差。吠喃树脂砂高，制芯时有有毒气体放出,作业环境差，含N量高，易产生气孔

35、类缺陷。由于球墨铸件在凝固过程中石墨析出会产生较大的体积膨胀，引起铸型型腔的尺寸 扩大，如果铸型的强度很低势必会引起铸型型腔尺J的扩大，影响铸件的内部质量和外 部质量。综合考量之下，本此工艺设计使用碱性酚醛树脂自硬砂，具体成分如表2.2所/F：表2.2箱体所用砂子成分原材料名称旧砂（%）新砂（）树脂（%）固化剂（占树脂）抗拉强度（MPa）型砂40 6535 60300.40.7芯砂60 7030 401.7-2.0302.2 涂料的选择树脂砂铸型产生粘砂缺陷分析树脂砂铸型上产生粘砂缺陷与其他砂型产生的烧结型粘砂不同，是由于液态金属浸 入砂粒间隙而引起的。根据现在涂料及应用中试验可知，在空气中6

36、00能够完全燃 烧的树脂，在非氧化气氛中（氮气）即使加热到900也不会完全燃烧，由于树脂砂回收 率高，故再生砂含有较多的残留树脂，所以再生砂的铸型比用新砂的铸型加热时失重更 多，浇注时产生更大的孔隙，造成了金属容易渗透的条件。可以看出的粘砂等缺陷是由于随着加热铸型膨胀而扩大砂粒间隙，并使铸型产生了 裂纹，以及由于粘合剂燃烧使砂粒间隙进一步扩大而引起的。2.2.1 树脂砂涂料的选择根据树脂砂产生粘砂等缺陷的主要原因的讨论，可以看出树脂砂铸型对其所用涂料 要求除了一般涂料应具有的各种性能之外，还应特别注意其抗裂纹性及能涂厚性即可以 形成绝热的涂层。因此选取涂料配方与性能分别如表2.3、表2.4所示

37、：表2.3树脂砂用水石英粉涂料钠基膨润水溶性酚醛成分 石英粉CMC硅溶胶 氧化铁粉水树脂单位:%10020.4575 适量（质量）表2.4涂料的性能指标悬浮稳定密度粘度发气量渗透深度抗裂性性1200C急热6.7s （6粘度大于8hL68L70g/cm316mL/g34个砂粒无裂纹杯测）（2min）2.3 浇注位置的确定浇注位置是指浇注金属液时铸件在铸型中所处的状态（姿态）和位置，浇注位置是根 据铸件的结构特点、尺寸、重量、技术要求、铸造合金特性、铸造方法和铸造生产车间 的条件决定。正确的浇注位置应该能保证获得健全的铸件，并使造型、制芯和清理方 便，要依据浇注位置的确定原则选取合理的浇铸位置，浇

38、注位置在很大程度上着眼于控 制铸件的凝固，实现顺序凝固的铸件，内应力小，变形小，金相组织比较均匀一致，不 用或很少采用冒口，节约金属。减小热裂倾向。根据合金凝固理论和实际经验，综合本次铸件材料为QT500,浇注时易产生金属液 极易氧化和二次造渣，铁液较粘，流动充型能力较差，缩孔、缩松倾向大，易产生氧化 皮夹渣和皮下气孔，浇注温度对流动性影响很大。此外，球墨铸铁件在结晶凝固过程中 因析出石墨发生体积膨胀。2.4 分型面的选择铸造分型面是为了便于取出模样；将铸型做成几部分，其结合面叫分型面，是铸型 组元间的结合面。合理的选择分型面，对于同化铸造工艺。提高生产率，降低成本，提高 铸件质量等都有直接关系。分型面的选择应尽量与浇注位置一致。