维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com ３６ 湖南工业职业技术学院学报 第３卷 属的压力和开合型力的作用，所以，壁厚大小不仅影响到铸件 金属型的设计 凝固，而且影响铸型的寿命和生产效率。型壁过厚，则金属型 总的设计原则：力求结构简单，加工方便，选材合理，安全 笨重，劳动强度大；型壁过薄，则刚度差，易变形，因此需确定 可靠。 ｉ、结构形式 金属型的结构由下列因素决定：铸件形状、尺寸大小、分 型面数量、合金种类和生产批量等条件，据此采用整体式金属 型较合适。 个最佳值。综合考虑涡轮铸件的壁厚、材质、外廓尺寸及金 属型材料等因素设计其金属型壁厚如图２所示。 ２、材料选择 制造金属型的材料要满足：耐热性和导热性好，反复受热 时不变形，不破坏；具有一定的强度、韧性、耐磨性；机械加工 性能好。 灰口铸铁的加工性能好，价廉，一般工厂都能自制，且耐 热，耐磨，是一种较合适的金属型材料，目前应用较广泛，因 此，涡轮铸件可选用灰口铸铁作为制造金属型的材料。 ３、主体设计 主体设计应力求使型腔尺寸准确；便于开设浇注系统和 排气系统；铸件出型方便；有足够的强度和刚性。 １）型腔尺寸 型腔尺寸由以下经验公式决定： Ａｘ一（Ａ 士Ａ艺）×（１＋￡）士 式中Ａ ——零件尺寸 Ａ艺——零件铸造工艺尺寸 ｅ——铸件的铸造收缩率，取ｅ一１ 艿——金属型涂料厚度，取艿一０．２ｍｍ ４、型芯的设计 图２涡轮金属型 根据铸件复杂程度和合金种类可采用不同材料的型芯， 考虑到涡轮铸件叶片较多，采用金属型芯无退让性，容易阻碍 铸件自由收缩而引起铸件开裂和出型困难，故在此采用砂芯 来形成铸件内腔，芯盒设计方案如图３（其中，叶片由两脚和 芯盒上沿槽口定位）。 由上式计算出的型腔尺寸见图２ ２）壁厚 金属型壁厚除传递和蓄积铸件的热量外，还承受液体金 图３涡轮芯盒总成 １～盒体 ２一短叶片 ３一内浇口（１６个进口，均布）４一直浇口 ５一长叶片 ６一出气冒口（４个，均布）５、顶件装置（脱模） 难，因而涡轮铸件无需设计顶件装置，浇注完一定时间后，将 金属型倾翻即可取出铸件。 涡轮铸件采用整体、倾翻式金属型铸造，涡轮铸件外形简 单且多为弧面，有较大自然斜度，所以从型中取出铸件并不困 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 李友好：铝合金铸件的金属型铸造 ３７ 二金属型铸造工艺要点 风冷、间接水冷、直接水冷等强制冷却方式，对于涡轮等中、小 型铸件可采用风冷。 １、预热 金属型导热性好，液体金属冷却快，流动性剧烈降低，容 ５、涂料 涂料具有调节铸件冷却速度，保护金属型，蓄气排气等重 要作用。所以，在金属型铸造过程中，需在金属型工作表面喷 刷涂料。 易使铸件出现冷隔、浇不足、夹杂、气孔等缺陷，未预热的金属 型在浇注时，铸型受到强烈热击，应力倍增，使其极易破坏，所 以金属型在开始工作前须预热，预热温度随合金种类、铸件结 构和大小而定，对涡轮铝合金铸件可取２ＯＯ～３ｏ０℃。 ２、浇注 金属型浇注时，浇注温度和浇注速度须适当。 １）浇注温度 三结束语 金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属用重力浇注 法浇入金属铸型，以获得铸件的一种有别于砂型铸造的特种 铸造方法。涡轮铸件采用金属型铸造后与以前采用砂型铸造 相比，具有如下优点： 金属型导热能力强，若浇注温度过低，铸件易产生冷隔、 气孔、夹杂等缺陷，适宜的浇注温度一般比砂型铸造时高，应 根据合金种类、化学成分、铸件大小和壁厚通过试验确定。对 于涡轮铝合金铸件，其浇注温度可取６８Ｏ～７４Ｏ℃。浇注温度 确定后，其波动范围就务必严格控制。 ２）浇注速度 金属型具有急冷和不透气的特性，浇注速度宜先慢、后 快、再慢。先慢可防止飞溅，后快可使液体金属很好充型，再慢 是防止浇注末期金属液溢出型外。 １、组织致密，铸件内部质量显著提高，减少了渗补工作 量。 ２、降低了废品率，节约液体金属耗量１５～３０ 。 ３、节约造型材料８Ｏ 左右，降低了车间粉尘含量，减轻 了环境污染，改善了劳动条件。 ４、提高了生产效率。 当然，金属型铸造也有不足之处：金属型制造成本较高， 制造周期较长；铸型工作温度、合金的浇注温度和浇注速度、 所用的涂料等铸造工艺对铸件质量的影响甚为敏感，须严格 控制；金属型不透气，铸件在其中冷速快，且无退让性，铸件易 ３、铸件的出型时间 铸件在金属型内停留时间愈长，温度愈低，其收缩量就愈 大，取出铸件的困难亦就愈大，铸件在型中停留时间过长，型 壁温度升高，需更长的冷却时间，也会降低生产率，合适的出 型时间可通过试验确定。 ４、工作温度的调节 产生浇不足，开裂或铸铁件白口等缺陷。 总之，金属型铸造利多于弊。所以在铝合金铸件等各种合 金铸件的铸造生产中已经得到越来越广泛的应用。 为了保证金属型铸件质量稳定，生产正常，首先要使金属 型在生产过程中温度变化恒定。事实上，常常是铸件传给金属 型的热量大于金属型散失的热量，即Ｑｔ＞Ｑ 。因此，金属型 ［参考文献］ Ｅ１］宫克强．特种铸造［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８２ ［ｚ］丁根宝．铸造工艺学［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８５ ［３３童槛，刘祥春．液力偶合器［Ｍ］．上海：上海交通大学出版社， 的工作温度必然升高，此时就须待金属型冷至规定温度才能 继续浇注。若靠自然冷却，费时较长，会降低生产率，故可采用 １９８８ （上接第１５页） 容。“Ｐｒｏ／Ｅ设计模块”的积累与丰富，可促进“设计构思”，并 使设计构思更具可行性。 安排在专业课之前，尝试将结构素描与形体设计课和Ｐｒｏ／Ｅ 结合在一起，让学生将形象构思、设计结构素描（徒手）、手绘 快速效果图、Ｐｒｏ／Ｅ建模结合一起进行。 （２）“Ｐｒｏ／Ｅ深化教学”，先对学生的设计构思手绘结构 ［参考文献］ ［１］ 杨春鼎．形象思维学［Ｍ］．合肥：中圈科学技术大学出版社， １９９７ 素描，进行曲面分析、形体分解，然后绘制Ｐｒ０／Ｅ建模图，同时 修正构思的不足。 （３）“Ｐｒｏ／Ｅ设计模块”的教学、总结与积累。“Ｐｒｏ／Ｅ设计 ［２３林清安．Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ零件设计［Ｍ］．北京：北京大学出版 社，２０００ 模块”包含：设计案例、建模分解、设计步骤。在前期设计过程 中，即设计草图、结构素描中，能引入“Ｐｒｏ／Ｅ设计模块”的内 ［３３柳迎春．Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ（２００１）曲面设计［Ｍ］．北索；北京大学 出版社，２００２