材料成型与控制专业_____毕业课程设计_____铸造(编辑修改稿)

材料成型与控制专业_____毕业课程设计_____铸造(编辑修改稿)内容摘要：

在横浇道阻流片 处封闭，靠阻流片挡渣，后段开放，充型平稳 成批或大量流水线生产 Ab﹥ Az﹤ Ah﹤ An 在直浇道根部处封闭，靠浇口杯挡渣，后段开放，充型平稳 大量生产的中、小铸件 Ab﹥ Az﹥ Aj﹤ Ah﹤An 在集渣包处封闭，靠集渣包挡渣，后段开放，充型平稳 重要的中、大型铸件 该铸件选用封闭式充型。 ② 浇注系统设计 1） 铸件的体积和质量 （ 1） 体积 V1=（ 178。 — 178。 ） 38= ㎜ 179。 V2= 178。 38 3 1∕ 2= ㎜ 179。 V3=（ 178。 — 138178。 ） 44= ㎜ 179。 V4= 7（ 138178。 — 67178。 ） = ㎜ 179。 V5=（ 38+25） 15 1∕ 2 4+10 20 71 3=44490 ㎜ 179。 V=++++44490= ㎜ 179。 （ 2）质量 灰铁的密度ρ =／㎝ 179。 11 m=ρv （ 3— 2） M=／㎝ 179。 ㎝ 179。 == ㎏ 2）浇注时间 t=k （ 3— 3） 式中： t— 浇注时间（ s）。 G— 浇入型内的金属液总质量（㎏）； δ — 铸件的平均壁厚（㎜），对于圆形或正方形的铸件，δ取其直径或边长的一半； k— 系数。 表 3— 8 铸铁件 k 值的选择 铸件种类或工艺要求 大型复杂铸件、高应力及大型球墨铸铁件 防止侵入气孔和呛火 一般铸件 壁厚小件、球墨铸小件防止缩孔、缩松 K 值 ～ ～ ～ ～ 错误 !未找到引用源。 = 3）型内金属液面上升速度 V=C／ t （ 3— 4） 式中 C— 铸件最低点到最高点的距离，按浇注时的位置确定（㎜）； T— 计算的浇注时间（ s）。 V= C／ t = ㎜／ s 表 3— 9 一般允许铁液的最小上升速度 V范围的参考值 公 式 铸件平均壁厚／㎜ 上升速度 V／（㎜／ s） V=C／ t 式中 C— 铸件高度，㎜ t— 浇注时间， s ﹥ 40 或大型平面水平浇注 40～ 10 10～ 4 ﹤ 4 5～ 15 10～ 20 20～ 30 30～ 100 4） 阻流截面的面积 （ 1）平均压头 Hp 的计算 12 Hp=Ho （ 3— 5） Hp— 内浇到以上的金属液压头，等于内浇道至浇口盆液面的高度（㎝）； C— 浇注时铸件高度（㎝）； P— 内浇道以上的铸件高度（㎝）。 表 3— 10 平均压头 Hp 的计算方法 浇注方法 平均压头 顶注式 P=0 Hp=Ho 底注式 P=C Hp=HoC／ 2 中间注入式 P=C／ 2 Hp=HoC／ 8 由于本铸件浇注选用顶注式，所以 Hp=Ho=12cm178。 （ 2）阻流截面积 S 阻 = （ 3— 6） 式中： S 阻 — 阻流截面面积（㎝178。 ）； G— 浇注重量（㎏）； μ — 流量系数； t— 浇注时间（ s）； Hp— 作用于内浇道的金属液静压头，一般取平均压头（㎝）。 表 3— 11 灰铸铁的流量系数μ值 铸型类型 铸型阻力 大 中 小 湿型 干型 该铸件铸型阻力小选用湿型，μ = 表 3— 12 流量系数μ的修正值 影响μ值的因素 μ的修正值 内浇道总截面积相同而数量增多时，阻力增大，μ值减小 两个内浇道时 四个内浇道时 该铸件选用两个内浇道 μ = 修正后μ = 13 S 阻 = =178。 ② 浇道的设计 表 3— 13 灰铸铁件浇注系统各组元截面比例及其应用 截 面 比 例 应 用 Az Ah An 2 1 大型灰铸铁件砂型铸造 1 中大型灰铸铁件砂型铸造 1 中小型灰铸铁件砂型铸造 1 薄壁灰铸铁件砂型铸造 该铸件为小型铸件，并且为薄壁铸件，因此，截面比例为 Az： Ah： An=::1 S 内 =178。 :S 横 :S 直 =1： : S 横 =178。 S 直 =178。 内浇道： b= 横浇道： 14 b= 直浇道： 错误 !未找到引用源。 = = ③ 浇口杯的计算 浇口杯的尺寸大小必须保证其容量满足直浇道的流量要求，以发挥挡渣作用。 浇口杯中的金属液重量可以有单位时间内进入铸型的金属液量乘以系数计算。 G 杯 = （ 3— 7） 式中 G 杯 —— 浇口杯中的金属液重量（㎏）； G—— 浇注重量（㎏）； T—— 浇注时间（ s）； m—— 与铸件重量有关的系数。 表 3— 14 铸件重量与系数 m的 关系 15 铸件重量（㎏） ≤100 101～500 501～1000 1001～5000 5001～50000 m 3 4 6 8 G 杯 = =㎏ 四、造型材料及其制备 型砂的制备及性能控制 ① 黏土型砂 黏土型砂是目前砂型铸造中应用最多的造型、制芯的造型材料。 它是由原砂、黏土、附加物和水，根据工艺要求按一定比例混制而成。 砂型是指型砂在外力作用下成形并且达到一定紧实度的毛细管多孔隙体系，原砂是主要材料，约占型砂总量的 82%～ 98%；黏土是作为粘结剂以粘结膜形式包 覆砂粒起粘结砂粒的作用，使型砂具有强度和韧性；附加物是为了改善型砂所需要性能而加入的物质。 黏土砂型根据在合箱和浇注时的状态不同可分为湿型、干型和表干型三种。 湿型砂型是使用最经济、最方便的造型方法，约占所有砂型造型使用量的 50%以上。 该铸型选用湿型。 铸件用砂，选用二氧化硅含量大于 85%的硅砂，粒度代号为 15，粘结剂选用铸造用膨润土，它具有较大的吸水膨胀性、胶体分散性、吸附性、离子交换性和湿态粘结性能。 附加物选用煤粉，它能在高温金属液的作用下生成一层还原性气体保护膜，将液态金属与砂型隔开，同时煤粉受高温作 用后在砂型和金属液界面生成一层亮碳膜，不仅防止机械粘砂，也能防止化学粘砂。 表 4— 1 铸铁件湿型黏土砂配比及性能 配比（质量分数） % 性能 新砂 旧砂 膨润土 煤粉 含水量／ % 湿强度／ MPa 紧实率／ % 透气性 5～ 10 90～ 95 ～ 3～ 4 ～ 40～ 45 100～ 150 湿型砂的制备：黏土湿型砂的加料顺序为回用的砂、新砂、黏土、煤粉、水。 混砂时间由混砂机形式和型砂中黏土含量决定，粘土含量越高，混砂时间越长。 碾轮 16 式混砂机的混砂时间为，单一砂 3～ 5min。 ② 型砂混合 混合是用混砂机将砂、粘结剂和附加物混制成型砂的过程。 常用的混砂机有碾轮式、碾轮转子式、摆轮式等几种。 在此，选用碾轮是混砂机。 碾轮式混砂机是靠刮板和碾轮实现搅拌，碾压和挫研作用的间歇式混砂机。 它的混合质量好，特别适用于混制含黏土量较多的面砂。 它主要由主轴、刮板、碾轮、卸料门、防护罩和气动拉杆组成。 图 4— 1 碾轮式混砂机 1— 主轴； 2,4— 刮板； 3,5— 碾轮； 6— 卸料门； 7— 防护罩； 8— 气动拉杆 涂料 型腔（芯）表面的涂覆材料称为涂料，呈液态、膏状或粉状。 通常在砂型 (芯 )表 面涂覆一层涂料以提高铸型（芯）的耐火度、化学稳定性、抗金属冲刷性和表面强度，并使型（芯）表面光洁，已获得优质光洁的铸件。 涂料是防止粘砂、夹砂、砂眼等表面缺陷，以及可以减少落砂清理工作量，降低铸件成本的有效技术措施，它已成为铸造生产中不可缺少的造型材料之一。 ① 涂料的作用。 铸型涂料的作用有以下几方面。 17 1）防止铸件粘砂。 2）降低铸件表面粗糙度。 3）提高型（芯）表面强度。 4）此外涂料还有屏蔽隔离作用，在涂料中加入某些特殊合金成分可以实现铸件表面合金化和晶粒细化；涂料中加入某些 保温材料可制成保温性能良好的绝热涂料，实现对铸件局部温度场的调节和对凝固顺序的控制；涂料中加入激冷材料，对铸造热节有较强的激冷作用，有时可代替冷铁。 ② 涂料的分类。 按照涂料的载体不同分为水基涂料和有机溶剂涂料。 依使用方法分为刷、浸、喷、淋等。 ③ 涂料的组成物 1)耐火材料。 是涂料的骨干材料，是涂料抗粘砂性的决定因素。 铸铁用涂料主要用石墨粉。 2)黏结剂。 常用的黏结剂大致分为无机和有机两类。 按涂料与水亲和能力又可分为亲 水型和憎水性。 3)悬浮剂。 常用钠基膨润土作为水基涂料 的悬浮剂，有机膨润土作为有机溶剂是较为理想的悬浮剂。 4)载体。 又称载液或溶剂，或称稀释剂。 其主要作用是使耐火材料分散，形成便于涂覆的浆状涂料，最常用的是以水为载体的水基涂料，和用乙醇为载体点火干燥有机溶剂涂料。 5)添加剂。 为了改善涂料的某些性能而添加的少量附加物。 4— 2 铸铁用醇基涂料配方（质量分数， %） 土状石墨粉 鲮片状石墨粉 悬浮稳定剂 甲醇 酒精 丙酮 膨润土 PVB① 15～ 40 10～30 0～ 3 1～ 2 15～ 20 10～ 30 5～ 10 注： ① PVB 即聚乙烯醇缩丁醛。 ④ 涂料的配置工艺。 1）浆状涂料的制备。 18 先在所有水溶剂材料中加入适量水，在搅拌机中搅拌使其完全溶解。 加入耐火材料以及其他粉状材料，进行充分的搅拌分散，研磨，最后边加水边搅拌，并调整涂料的密度和黏度。 2）膏状涂料的制备。 先将所有干性原材料在混砂机中混碾和碾压 30 分钟，达到充分的均匀后，然后加入液态材料和少量水进行较长时间碾压，制成均匀的涂料膏，使用前将涂料膏放入搅拌机中加。