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铸造模具的整体结构设计包括哪些步骤

2022-10-24 17:42:40
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铸造是一种古老的制造方法,在我国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展,铸大型铸件的质量直接影响着产品的质量,因此,铸造在机械制造业中占有重要的地位。铸造技术的发展也很,特别是19世纪末和20世纪上半叶,出现了很多的新的铸造方法,如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等,在20世纪下半叶优良和实用化。

铸造模具是指相对于高压(重力金型)铸造模具细化的一项工业技术标准模具,此项工业技术模具可以追溯到上世纪初,主要是用于铝合金工业产业化的追至现代。操作铸造模具工艺为模具放在一个密闭的炉子上面,型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气,金属液会从升液管中流入型腔。待金属液凝固以后,将炉膛中的压缩空气释放,未凝固的金属从升液管中流回到炉中。控制流入炉膛空气的压力、速度,就可以控制金属流入型腔中的速度和压力,并能让金属在压力下结晶凝固。这种工艺特点是铸件在压力下结晶,组织致密,机械性能不错;低压铸造用一个升液管将铸型直接和炉膛连通,在压力的作用下,直接浇注铸型,不用冒口,浇口也很小。

在实际的生产实践中,模具的使用相当普遍,在模具工作时,不同的部位要承受来自不同的外部压力和温度的变化。因此,模具在工作的时候,损伤的形式也会有很多种。伴随着的发展,生产工艺的改进等,模具的应用和工作性能也会有很大的不同。一般而言,模具在开始出现损伤时并不会立即失去工作效力,当损伤达到程度时才会丧失工作能力,模具也就失去了存在的价值。也就是说,所谓的模具损伤就是模具不具备某种正常工作能力之后的形式,经过查看研讨可以发现,失效通常都表现为模具断裂、磨损、变形等基本形式铸造模具模拟铸造充型过程、凝固过程,预测铸件各处温度变化及铸型温度的变化、预测铸件浇不足、卷气、缩孔、缩松等缺陷,并在后处理中以图形显示。使用这套铸造软件,无疑会给铸造企业带来大的经济效益。

铸造模具的整体结构设计包含以下几个步骤:

1、先根据零件的形状、结构及不同部位的要求,确定浇注位置对金属型铸造而言,铸件的浇注位置、金属液的凝固顺序、模具浇注系统的设计等诸多因素均会对铸件的终质量产生很大影响。浇注位置是指浇注和凝固时铸件所处的方向和位置。因为低压铸造时,液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件,所以在设计浇注位置时,铸件远离浇口的部位先凝固,让浇口凝固,使铸件在凝固过程中通过浇口补缩,实现顺序凝固。故浇口设在铸件的厚壁部位而使薄壁部位远离浇口。

2、确定各模块的成形方式:

当铸件的浇注位置确定以后,对金属型铸造而言,还须确定各部分的成形方法,也就是说,铸件的外形及内腔是由何种方式成形的。对金属型铸造而言,普遍采用的成形方式一般为金属模、砂芯、活块及冷铁。作者总结了目前金属型铸造成形方法的选择原则:

(1)铸件外形部分为硬模成形。硬模为金属制造,其冷却条件好,易于实现顺序凝固,铸件组织细密,机械性能良好,使用成本还行,金属型是成型方法。

(2)砂芯一般用于铸件内腔、半内腔、铸件难于出模的外形部分,因铸造模具结构或凝固顺序的要求而需要延缓凝固的部分的成形。但砂芯的冷却条件差,导致铸件晶粒粗大,机械性能差,并且砂芯是一些铸造缺陷如夹砂、气孔、针孔、缩松的根源,另外砂芯成本较不错。

(3)活块一般用于形状不太复杂、易于用硬模成型而出模困难的部分,但从生产速率和生产管理的角度看,金属型的活块不应过多;铸件外形难于出模的部分是采用砂芯还是采用活块,则要视具体情况而定,要综合考虑铸件凝固顺序、生产速率以及生产成本。但作者的经验是尽可能采用砂芯,因为金属活块有在使用中由于热及外力的作用易变形从而导致配合失调,复杂型面的活块因包紧力大而取出困难,生产上不易管理等缺点。

(4)冷铁主要用于铸件局部厚大而又不宜设置冒口补缩的部位。冷铁一般选用热容量很大的金属,如紫铜等。


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