本章目的:各种铸造工艺了解,DFM-铸造件的设计准则是依据哪种工艺。
1.铸件(铸造件)概念
1.1 铸件定义
铸造件,又称铸件,是用各种铸造方法获得的金属成型物件,即把冶炼好的液态金属,用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中,冷却后经打磨等后续加工手段后,所得到的具有一定形状,尺寸和性能的物件。
1.2 铸件历史
铸件应用历史悠久。古代人们用铸件作和一些生活用具。近代,铸件主要用作机器零部件的毛坯,有些精密铸件,也可直接用作机器的零部件。铸件在机械产品中占有很大的比重,如拖拉机中,铸件重量约占整机重量的50~70%,农业机械中占40~70%,机床、内燃机等中达70~90%。各类铸件中,以机械用的铸件品种最多,形状最复杂,用量也最大,约占铸件总产量的60%。其次是冶金用的钢锭模和工程用的管道、以及生活中的一些工具。
铸件也与日常生活有密切关系。例如经常使用的门把、门锁、暖气片、上下水管道、铁锅、煤气炉架、熨斗等,都是铸件。
1.3 铸件分类
铸件有多种分类方法:
按其所用金属材料的不同,分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等;
按铸型成型方法的不同,可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多,约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件,多是压铸件。
2.各种铸件的成型工艺简介
2.1 压铸(压力铸造)
作者这里的压力铸造就是指压铸。和机械设计手册一致。
压力铸造是用金属铸型,在高压、高速下充型,在压力下快速凝固。效率高、精度高,但压铸机、压铸型制造费用高。
应用范围是:大批量生产,以锌合金、铝合金、镁合金及铜合金为主的中小型薄壁铸件,也用于铸铁件。
2.2 砂型铸造
就是用砂子制造铸模。 砂模铸造需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型(模样),然后在模样周末填满砂子,开箱取出模样以后砂子形成铸模。
为了在浇铸金属之前取出模型,铸模应做成两个或更多个部分;在铸模制作过程中,必须留出向铸模内浇铸金属的孔和排气孔,合成浇注系统。 铸模浇注金属液体以后保持适当时间,一直到金属凝固。 取出零件后,铸模被毁,因此必须为每个铸造件制作新铸模。
2.3 熔模铸造
又称失蜡铸造,包括压蜡、修蜡、组树、沾浆、熔蜡、浇铸金属液及后处理等工序。失蜡铸造是用蜡制作所要铸成零件的蜡模,然后蜡模上涂以泥浆,这就是泥模。泥模晾干后,在焙烧成陶模。一经焙烧,蜡模全部熔化流失,只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口,再从浇注口灌入金属熔液,冷却后,所需的零件就制成了。
铸件精度高,表面质量好,但压型制造费用高,工序繁多。手工操作时,劳动条件差。
应用范围是:各种生产批量,以碳钢、合金钢为主的各种合金和难于加工的高熔点合金复杂零件为宜,铸件质量一般小于10kg。
2.4 离心铸造
是将液体金属注入高速旋转的铸型内,使金属液在离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。离心铸造所用的铸型,根据铸件形状、尺寸和生产批量不同,可选用非金属型(如砂型、壳型或熔模壳型)、金属型或在金属型内敷以涂料层或树脂砂层的铸型。
应用范围是:单件、成批大量生产的铁管、铜套、轧辊、金属轴瓦、气缸江套等旋转体型铸件。
3.铸造件的DFM
依据依据铸造件工艺的不同,DFM需要遵循对应的设计准则,这点才是麻烦的地方!
也就是说,DFM-铸造件设计,必须分类!
分成:
①DFM-压铸件设计;
②DFM-砂型铸造件设计;
③DFM-熔模铸造件设计;
④DFM-离心铸造件设计;
……
如上图所示,我们也知道,压铸和熔模铸造还是有很大不同的。
所以设计时一定要分清楚,你手头上的这种铸造件是什么工艺。