生產不銹鋼鑄件的造型材料大多采用石英砂,因為它價格便宜且有足夠的耐火性,所以適合于不銹鋼鑄造工藝。
1. 砂(sha)型制造
砂(sha)(sha)(sha)型(xing)(xing)的(de)制造是(shi)(shi)在砂(sha)(sha)(sha)箱內沿模(mo)型(xing)(xing)周圍將砂(sha)(sha)(sha)春(chun)(chun)實,見圖2-2,型(xing)(xing)砂(sha)(sha)(sha)不是(shi)(shi)由人(ren)工鏟入(ru)或用(yong)拋砂(sha)(sha)(sha)機(ji)拋入(ru),就(jiu)是(shi)(shi)從上部的(de)斜槽落(luo)入(ru)砂(sha)(sha)(sha)箱內。對較(jiao)深的(de)砂(sha)(sha)(sha)箱可(ke)以采取多(duo)次振擊加擠壓的(de)方法(fa)來春(chun)(chun)實型(xing)(xing)砂(sha)(sha)(sha),也可(ke)單獨使(shi)用(yong)振擊法(fa)。取出模(mo)型(xing)(xing)后(hou)(hou)(hou),即可(ke)安放型(xing)(xing)芯,然(ran)后(hou)(hou)(hou)合箱送至澆(jiao)注(zhu)工序(xu)。模(mo)型(xing)(xing)可(ke)以重復使(shi)用(yong),澆(jiao)注(zhu)完成后(hou)(hou)(hou),砂(sha)(sha)(sha)型(xing)(xing)經過充分冷卻便可(ke)開箱取出鑄件。

型砂可以(yi)回收,將其加(jia)(jia)入一些(xie)新黏(nian)土及水后(hou)(hou)混輾(zhan),可使舊黏(nian)土再生。黑色金屬鑄造用型砂一般是加(jia)(jia)入6%~8%的膨潤土作黏(nian)結劑,再加(jia)(jia)入2%~3%的后(hou)(hou)水進(jin)行混輾(zhan)。
砂(sha)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)可用(yong)手動工具造(zao)(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)或振壓(ya)(ya)造(zao)(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、自動化造(zao)(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、無(wu)箱(xiang)造(zao)(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、高壓(ya)(ya)造(zao)(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、地(di)面造(zao)(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)及地(di)坑造(zao)(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等方(fang)法來進(jin)行生產。不管采(cai)用(yong)哪種造(zao)(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)方(fang)法,砂(sha)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)必(bi)須具有足夠的(de)強度以(yi)抵(di)抗液態金(jin)屬(shu)的(de)靜(jing)壓(ya)(ya)力(li)。在澆(jiao)注時,還(huan)必(bi)須承受金(jin)屬(shu)流動的(de)沖(chong)蝕,此(ci)外(wai)還(huan)必(bi)須具有透氣性、耐火性以(yi)及鑄(zhu)件冷卻后容易落砂(sha)的(de)性能。
黏土砂的(de)(de)混合(he)料(liao)可用于濕(shi)型(xing)(xing)(xing)造型(xing)(xing)(xing)或干(gan)(gan)型(xing)(xing)(xing)造型(xing)(xing)(xing)。濕(shi)型(xing)(xing)(xing)是(shi)在造型(xing)(xing)(xing)之后,發生明顯干(gan)(gan)燥之前立即澆(jiao)注。濕(shi)型(xing)(xing)(xing)較(jiao)干(gan)(gan)型(xing)(xing)(xing)用得較(jiao)多,因為它省(sheng)掉了進行烘干(gan)(gan)的(de)(de)時(shi)間和烘干(gan)(gan)的(de)(de)燃料(liao)消耗。濕(shi)型(xing)(xing)(xing)在大多數實際(ji)應用中,得到令(ling)人滿意的(de)(de)效(xiao)果。濕(shi)型(xing)(xing)(xing)的(de)(de)濕(shi)度應控制(zhi)到足以(yi)防(fang)止(zhi)在金屬-鑄型(xing)(xing)(xing)界面上產生過多的(de)(de)蒸(zheng)汽,并且要有夠(gou)的(de)(de)透氣(qi)性(xing)使蒸(zheng)汽及其他(ta)氣(qi)體逸出(chu),來防(fang)止(zhi)氣(qi)孔的(de)(de)產生。
干(gan)(gan)(gan)型(xing)(xing)是在(zai)(zai)烘(hong)爐中加熱使鑄(zhu)型(xing)(xing)的(de)(de)水分完全除去。一(yi)般(ban)干(gan)(gan)(gan)型(xing)(xing)的(de)(de)硬度(du)和強(qiang)度(du)較高,而且在(zai)(zai)澆注時(shi)鑄(zhu)型(xing)(xing)的(de)(de)發氣(qi)量較少,所以干(gan)(gan)(gan)型(xing)(xing)鑄(zhu)造(zao)的(de)(de)鑄(zhu)件尺寸較濕型(xing)(xing)的(de)(de)更為精確,開(kai)裂的(de)(de)敏感性及氣(qi)孔也較濕型(xing)(xing)小。表(biao)(biao)(biao)面干(gan)(gan)(gan)燥和風干(gan)(gan)(gan)的(de)(de)鑄(zhu)型(xing)(xing)也具有(you)干(gan)(gan)(gan)型(xing)(xing)的(de)(de)一(yi)些優點。表(biao)(biao)(biao)面干(gan)(gan)(gan)燥型(xing)(xing),僅在(zai)(zai)型(xing)(xing)腔表(biao)(biao)(biao)面用噴燈或熱空氣(qi)進(jin)行簡單的(de)(de)烘(hong)烤,使表(biao)(biao)(biao)面的(de)(de)水分蒸發。風干(gan)(gan)(gan)型(xing)(xing)是鑄(zhu)型(xing)(xing)在(zai)(zai)澆注前讓其放(fang)置在(zai)(zai)大氣(qi)中一(yi)段較長時(shi)間以獲得表(biao)(biao)(biao)面干(gan)(gan)(gan)燥的(de)(de)效果。

型芯(xin)是用來形成(cheng)鑄件(jian)的內部形狀(zhuang)。圖2-3是型芯(xin)制作(zuo)過程示意圖,圖2-4是手(shou)工春造型芯(xin)步驟示意圖。型芯(xin)必須(xu)具(ju)有(you)潰散(san)性,以允(yun)許鑄造金屬在凝固及冷(leng)卻時能(neng)自由收(shou)縮。

型芯用的(de)芯砂(sha),通常用石英(ying)砂(sha)及有(you)機(ji)黏(nian)結劑(ji)如(ru)亞(ya)麻籽油(you)來(lai)制作。有(you)時也加人谷類(lei)黏(nian)結劑(ji)以(yi)增加芯砂(sha)的(de)強度。有(you)機(ji)黏(nian)結劑(ji)制作型芯的(de)主(zhu)要優點(與(yu)黏(nian)土比較)是,在金屬的(de)熱作用下(xia)能失去強度(即具有(you)潰散性(xing)),以(yi)及在落(luo)砂(sha)時易(yi)從鑄件中(zhong)清(qing)除。
型(xing)芯(xin)是在(zai)芯(xin)盒中春(chun)實或(huo)吹(chui)人(ren)芯(xin)砂(sha)制成。如若型(xing)芯(xin)是分幾部分制作,在(zai)烘(hong)干(gan)之后就應將(jiang)它們(men)黏合起來,并(bing)進行(xing)短時(shi)間的再(zai)烘(hong)干(gan)使其粘(zhan)牢。烘(hong)烤是在(zai)烘(hong)爐(lu)內進行(xing),爐(lu)內循環空(kong)氣的溫度大約為230℃最(zui)適宜。正確(que)烘(hong)烤過的型(xing)芯(xin)不會產生有害氣體,有足夠的強度且在(zai)澆注后型(xing)芯(xin)被金屬包圍時(shi)具有適時(shi)的潰散性。
樹脂越來越多地用來代替亞麻籽油作為型芯黏結劑。脲醛樹脂及酚醛樹脂也是兩種使用最廣泛的材料。酚醛樹脂較脲醛樹脂更適用于不銹鋼鑄造,因后者在很低的溫度下就會破裂,脲醛樹脂僅適于薄壁不銹鋼鑄件。甲醛樹脂在電介質烘爐內具有快速硬化的優點。另一制芯方法一般稱為二氧化碳法。這種方法是用水玻璃作黏結劑,同時加入有機物以改善其潰散性。芯砂在春實或吹人芯盒后,二氧化(hua)碳通過一系列通道進入型芯。在水玻璃變為凝膠時,芯砂立即黏著硬化。
由于固化的鑄型及型芯相當堅硬,故在用砂充填模型及芯盒之前,應在它們上面噴灑聚硅氧烷分型劑。因為黏結劑較貴,故用CO2造型較用黏土砂造型費用大,加之落砂困難,故用二氧化(hua)碳法的成本就會增加。即便如此,此法仍具有許多優點:
①. 造型(xing)及混砂(sha)可采用一(yi)般(ban)設備,取(qu)消(xiao)了(le)鑄型(xing)烘干爐(lu)和型(xing)芯干燥(zao)器;
②. 鑄型及型芯加工(gong)出來后,可立即使用(yong);
③. 由于型芯不(bu)需(xu)在濕態下搬運,因此不(bu)需(xu)要型芯定形托板;
④. 與一般樹脂(zhi)砂比較(jiao),由于(yu)固(gu)化后的鑄型(xing)及型(xing)芯再現(xian)模型(xing)及芯盒(he)的精(jing)確度較(jiao)高,故其尺寸可以得到改善。
芯砂也可(ke)用(yong)(yong)自(zi)然硬化黏(nian)(nian)(nian)結(jie)(jie)劑(ji)或(huo)自(zi)硬黏(nian)(nian)(nian)結(jie)(jie)劑(ji)在(zai)低溫和(he)一定(ding)時間(jian)內進行硬化。現在(zai)有(you)不少這類黏(nian)(nian)(nian)結(jie)(jie)劑(ji),已知的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)熱芯盒或(huo)冷芯盒黏(nian)(nian)(nian)結(jie)(jie)劑(ji)。常用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)機樹脂包括甲醛、尿(niao)素及呋喃乙(yi)醇(chun)混(hun)(hun)合物,它們在(zai)催(cui)化劑(ji)如磷酸的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)下,使交(jiao)聯(lian)鍵(jian)穿入固定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)聚合物中。若(ruo)無催(cui)化劑(ji),呋喃乙(yi)醇(chun)將會導致交(jiao)聯(lian)鍵(jian)整個周期變長。有(you)了催(cui)化劑(ji)則(ze)使交(jiao)聯(lian)鍵(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)反應速率大大增加。因此(ci),這類黏(nian)(nian)(nian)結(jie)(jie)劑(ji)可(ke)通(tong)過對混(hun)(hun)合物成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇,以(yi)此(ci)控制(zhi)硬化的(de)(de)(de)(de)(de)整個時間(jian)。在(zai)黑色金屬鑄(zhu)造方法中,鑄(zhu)型(xing)及型(xing)芯混(hun)(hun)合料中的(de)(de)(de)(de)(de)尿(niao)素成(cheng)分(fen)必(bi)須嚴(yan)加控制(zhi)或(huo)不用(yong)(yong),因為它能促使鑄(zhu)件產生針孔縮松(song)。
典型的芯砂(sha)混(hun)合(he)料含(han)樹脂2%和催化劑(ji)0.6%~0.8%.硬化時間隨催化劑(ji)加(jia)人(ren)量、混(hun)砂(sha)溫度和混(hun)砂(sha)時間而(er)變。這些材(cai)料在(zai)混(hun)砂(sha)機中從開始混(hun)制(zhi)就進行(xing)硬化,因此(ci)它的存放時間很短(duan)。
熱芯(xin)盒(he)(he)法(fa)的混(hun)合(he)料必須具有良好(hao)的流動性。常(chang)采用較弱的催(cui)化(hua)劑并將混(hun)合(he)料吹入芯(xin)盒(he)(he)。在芯(xin)盒(he)(he)中,當芯(xin)盒(he)(he)溫度(du)達到200~260℃時,便產生發熱硬(ying)化(hua)作(zuo)用,反應速率增加,在30s(秒)內芯(xin)便可硬(ying)化(hua)。這(zhe)種方法(fa)的缺是(shi)在芯(xin)盒(he)(he)回用之前型芯(xin)必須硬(ying)化(hua)。
冷(leng)芯盒法采(cai)(cai)用(yong)一(yi)種(zhong)(zhong)雙成分的(de)(de)液(ye)體有機黏(nian)(nian)結劑(ji)。第一(yi)種(zhong)(zhong)成分是酚(fen)醛(quan)樹脂(zhi)作為溶(rong)劑(ji),第二種(zhong)(zhong)成分是多(duo)異(yi)氰酸鹽作為溶(rong)液(ye)。在(zai)懸浮空氣和(he)三(san)乙(yi)基胺作為催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)的(de)(de)作用(yong)下,酚(fen)醛(quan)樹脂(zhi)與異(yi)氰酸鹽結合形成硬的(de)(de)尿烷(wan)樹脂(zhi)。這種(zhong)(zhong)雙成分黏(nian)(nian)結劑(ji)采(cai)(cai)用(yong)1:1的(de)(de)比例(li),混合后只往型砂中加入1%~2%.硬化(hua)時(shi)間僅需10~20s,這是一(yi)種(zhong)(zhong)簡(jian)單(dan)的(de)(de)高生產率的(de)(de)制芯方(fang)法。已采(cai)(cai)用(yong)過(guo)的(de)(de)三(san)乙(yi)基胺,必須(xu)嚴格按照規定,將催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)徹底進行分解并通風排氣。硬化(hua)狀態的(de)(de)型芯含氮量(liang)僅為黏(nian)(nian)結劑(ji)的(de)(de)3%,較熱(re)芯盒法(含量(liang)10%)為少。因此,在(zai)黑(hei)色金屬鑄件中,用(yong)冷(leng)芯盒法制得的(de)(de)型芯,可(ke)以大(da)大(da)減少針孔縮(suo)松。
有(you)一些(xie)大型(xing)(xing)鑄件完(wan)全(quan)采用(yong)型(xing)(xing)芯(xin)(xin)制造(zao)(zao);每個(ge)單獨的(de)型(xing)(xing)芯(xin)(xin)在地坑(keng)中(zhong)進行(xing)(xing)裝配,然后(hou)將其安放在確(que)定(ding)位置用(yong)填充砂春(chun)實(shi)或(huo)(huo)夾緊,這個(ge)方法(fa)常被選(xuan)用(yong)于那些(xie)設計出來的(de)模(mo)型(xing)(xing)不能從鑄型(xing)(xing)中(zhong)取(qu)出的(de)場(chang)合。型(xing)(xing)芯(xin)(xin)的(de)制作是用(yong)砂代替濕型(xing)(xing)砂春(chun)實(shi)于砂箱(xiang)內(nei)或(huo)(huo)吹入砂箱(xiang)內(nei);這種鑄型(xing)(xing)的(de)烘(hong)干(gan)與型(xing)(xing)芯(xin)(xin)的(de)烘(hong)干(gan)相同。這種方法(fa)的(de)選(xuan)用(yong)條件:①. 鑄件尺寸要求特別精確(que);②. 所有(you)型(xing)(xing)芯(xin)(xin)需(xu)要進行(xing)(xing)仔細(xi)的(de)調整。在一些(xie)情況下,型(xing)(xing)芯(xin)(xin)砂型(xing)(xing)(組芯(xin)(xin)造(zao)(zao)型(xing)(xing))用(yong)來改善鑄件表面光潔度或(huo)(huo)允許生(sheng)產(chan)出薄壁鑄件。
在不銹(xiu)鋼鑄(zhu)造中(zhong),砂型(xing)工藝不會輕易采用。因(yin)此,必須進(jin)行大(da)量試驗以測試和控制如下(xia)性(xing)能(neng):
①. 透(tou)氣性(xing),氣體從鑄型(xing)型(xing)腔排出的能力;
②. 硬(ying)度(du),用標準硬(ying)度(du)計測量鑄(zhu)型表(biao)面(mian)抵抗變形的(de)能力;
③. 濕度(含水量);
④. 剪切(qie)及(ji)壓縮(suo)強(qiang)度(du),通(tong)過標準儀器對(dui)型(xing)芯(xin)或(huo)干(gan)態和濕(shi)態型(xing)砂標準試(shi)樣進行測(ce)試(shi);
⑤. 高濕強度,在可(ke)達1650℃高溫的(de)爐中,對標準試(shi)樣進行壓力試(shi)驗;
⑥. 潰散性,表示試樣在(zai)高溫負荷下破壞的能力;
⑦. 膨脹及(ji)收縮(suo)性,用專(zhuan)門附件將試樣裝(zhuang)到同一爐(lu)內進行試驗;
⑧. 顆粒(li)大小(xiao)、形狀及分布,用一般的粒(li)度(du)分類法或巖相分析法來決定(ding)。
石(shi)英砂價(jia)格(ge)低廉(lian)且有足夠的(de)(de)耐火性。因此在鑄(zhu)造工業中廣泛用于(yu)(yu)制作(zuo)中等鑄(zhu)型。其(qi)他耐火材(cai)料(liao)與(yu)適當的(de)(de)黏結(jie)劑(ji)混合(he)也(ye)和(he)石(shi)英砂一(yi)樣(yang)用于(yu)(yu)造型。一(yi)些耐火材(cai)料(liao)的(de)(de)性能和(he)選(xuan)擇見表2-1.這些材(cai)料(liao)有許多用于(yu)(yu)特(te)殊目的(de)(de),如砂型鑄(zhu)造法中的(de)(de)鑄(zhu)型鑲塊(kuai)。

鑄鋼廠中在鑄型的某些主要位置采用鋯砂(ZrO2·SiO2).這種材料比石英砂傳遞鑄件熱量更為迅速。此外,鋯砂與石英砂比較,還有以下優點:
①. 具(ju)有(you)低的膨(peng)脹(zhang)系數,在加熱時(shi)沒有(you)相變,因(yin)此不易引起膨(peng)脹(zhang)缺陷;
②. 有較(jiao)高的熔點,能夠(gou)防止鑄件在厚(hou)斷(duan)面處由(you)于鑄型-金(jin)屬反應造(zao)成的機械粘砂。
基于同樣的原因,特別是在歐洲,多將橄欖石砂[(Mg·Fe)2SiO2]耐火泥(燃燒的火泥)用在黑色金屬鑄件中,偶爾也用來作為面砂,以防止由于膨脹及滲透引起的缺陷。用耐火泥制造的大型鑄件,不像一般砂型那樣會產生結疤和砂斑缺陷。耐火泥比石英砂有較好的抗鋼液沖蝕能力,可用以制作橫澆道、型芯和鑄型。
為(wei)了獲得表(biao)面光(guang)潔度較(jiao)高的鑄(zhu)件,包括較(jiao)光(guang)滑表(biao)面和減少機(ji)械粘(zhan)砂,有(you)(you)時(shi)在鑄(zhu)型及型芯表(biao)面上涂(tu)(tu)以(yi)涂(tu)(tu)料(liao)(liao)。涂(tu)(tu)料(liao)(liao)由(you)(you)耐火材料(liao)(liao)所組成,其成分包括有(you)(you)石英螢(ying)石、鋯螢(ying)石或(huo)鉻鐵礦(kuang)螢(ying)石。大多(duo)數鑄(zhu)造廠采用鋯螢(ying)石。耐火材料(liao)(liao)為(wei)細(xi)粉(fen)末狀(zhuang)與水或(huo)酒精(jing)并加入(ru)少量膨潤土一起(qi)混(hun)合。涂(tu)(tu)料(liao)(liao)層可(ke)采用刷涂(tu)(tu)或(huo)噴涂(tu)(tu)的辦法。在合型之前,表(biao)面用氣體噴燈或(huo)熱空氣進行烘(hong)干。多(duo)層涂(tu)(tu)料(liao)(liao)常用于厚(hou)壁鑄(zhu)型處(chu),以(yi)保護鑄(zhu)型,防止機(ji)械粘(zhan)砂。粘(zhan)砂是(shi)由(you)(you)于金屬蒸(zheng)氣擴散,經可(ke)透性(xing)鑄(zhu)型,在鑄(zhu)型表(biao)面下孔隙處(chu)凝聚而成。
2. 砂型(xing)鑄造(zao)設(she)計
模(mo)樣的設計對生(sheng)產(chan)合格鑄件(jian)極為重要。當(dang)生(sheng)產(chan)大型鑄件(jian)或(huo)少量(liang)零部件(jian)以及試驗件(jian)時(shi),才考慮制作整體的木模(mo)或(huo)金屬模(mo)。組裝模(mo)型、模(mo)板(ban)或(huo)分開的上、下(xia)模(mo)樣通(tong)常用來生(sheng)產(chan)尺寸精確及高質量(liang)的鑄件(jian)。
整(zheng)體模(mo)(mo)實(shi)質上(shang)(shang)是所生(sheng)產(chan)的單(dan)個鑄(zhu)(zhu)件的復制(zhi)品(pin),見(jian)圖2-5(a)。分(fen)別(bie)制(zhi)造(zao)上(shang)(shang)、下模(mo)(mo)樣(yang),因此(ci)鑄(zhu)(zhu)型也分(fen)成上(shang)(shang)、下兩半,見(jian)圖2-5(b)。這種模(mo)(mo)樣(yang)主要用于生(sheng)產(chan)大型鑄(zhu)(zhu)件。

模(mo)板(ban)[見(jian)圖2-5(c)]是(shi)將(jiang)上半模(mo)安(an)裝在(zai)底(di)(di)板(ban)的一(yi)面(mian),而將(jiang)下半模(mo)安(an)裝在(zai)該(gai)底(di)(di)板(ban)的另一(yi)面(mian);澆注冒口系統也都(dou)安(an)裝在(zai)底(di)(di)板(ban)上。模(mo)板(ban)適用于機(ji)械(xie)化的大批量生(sheng)產。在(zai)許多實(shi)際生(sheng)產中,用兩個分開(kai)的模(mo)樣及(ji)造型機(ji)分別生(sheng)產上、下箱是(shi)較經濟(ji)的。
砂型(xing)鑄(zhu)造(zao)法可生產的(de)(de)鑄(zhu)件最小壁厚(hou)為(wei)5.0mm或(huo)略微厚(hou)些。選擇合適(shi)模具、合理地進行鑄(zhu)件設(she)(she)計和選擇適(shi)宜造(zao)型(xing)方(fang)法,對(dui)(dui)于大(da)多數合金(jin)來說,加工出(chu)薄壁鑄(zhu)件是可能的(de)(de)。但對(dui)(dui)于鉻系(xi)合金(jin),加工薄壁鑄(zhu)件則會遇到(dao)一(yi)些困(kun)難。當牽涉復雜設(she)(she)計時,采用奧(ao)氏體 Cr-Ni牌號(hao)合金(jin)是較有利的(de)(de),因為(wei)它具有較好的(de)(de)流動性。對(dui)(dui)于需要(yao)切削加工的(de)(de)表面,在標準的(de)(de)鑄(zhu)造(zao)設(she)(she)計中,其加工余量為(wei)3.0mm或(huo)更大(da)些。當采用特殊(shu)的(de)(de)型(xing)芯鑲塊或(huo)涂料,加工余量可以(yi)減少。
鑄(zhu)(zhu)件的(de)(de)尺寸(cun)公差取決(jue)于模具、結構設(she)計和鑄(zhu)(zhu)件的(de)(de)大小。在(zai)大多數情況下,所有鑄(zhu)(zhu)件尺寸(cun)和鑄(zhu)(zhu)孔位置公差都控制(zhi)在(zai)5.0mm/m以內。因為收(shou)縮(suo)是隨(sui)不同(tong)鑄(zhu)(zhu)型(xing)抵(di)抗鑄(zhu)(zhu)件自由收(shou)縮(suo)而變(bian)化的(de)(de),故鑄(zhu)(zhu)造(zao)設(she)計所提供的(de)(de)收(shou)縮(suo)量只(zhi)能是一(yi)(yi)個簡單的(de)(de)平均數。當鑄(zhu)(zhu)件要(yao)求尺寸(cun)的(de)(de)精確度較高時,一(yi)(yi)個簡單的(de)(de)模樣需要(yao)同(tong)時考慮幾個不同(tong)方向的(de)(de)收(shou)縮(suo)量。此外,如果造(zao)型(xing)方法不同(tong),加工同(tong)一(yi)(yi)鑄(zhu)(zhu)件就(jiu)可(ke)能需要(yao)完全(quan)不同(tong)的(de)(de)模樣以適應不同(tong)的(de)(de)收(shou)縮(suo)量。
鑄(zhu)孔(kong)的(de)尺寸大小取(qu)決于該(gai)孔(kong)的(de)位置精確度及所需的(de)公差。砂型(xing)鑄(zhu)造型(xing)芯最小直徑不小于鑄(zhu)件壁厚的(de)一半或6.0mm,通常是更大些。如果鑄(zhu)孔(kong)相對于基準面而(er)言為(wei)緊配合公差,一般(ban)采(cai)用(yong)鉆孔(kong)較鑄(zhu)孔(kong)為(wei)好。
一次性砂型是在(zai)(zai)模(mo)樣上填(tian)砂舂實,然后模(mo)樣必須(xu)從型腔(qiang)中(zhong)取出,起模(mo)時敲打或振動模(mo)樣方能拔(ba)(ba)出,但對于所有垂直分型面(mian)的(de)表面(mian)都需(xu)要(yao)有斜度。這個(ge)斜度稱為拔(ba)(ba)模(mo)斜度,通常(chang)在(zai)(zai)1°~1.5°之間(jian)。
由于(yu)(yu)不銹鋼澆注溫度(du)高,鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)在鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)中容易產生開裂(lie)或裂(lie)紋(wen)。這種缺陷是由于(yu)(yu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)阻止鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)收縮所引起的(de)(de)(de),也是由于(yu)(yu)設計不合理造(zao)成的(de)(de)(de)。改善型(xing)砂的(de)(de)(de)潰散(san)性(xing)可以明顯(xian)控(kong)制(zhi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)的(de)(de)(de)阻力(li)。金屬鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)者(zhe)可以通過調整型(xing)砂的(de)(de)(de)成分來控(kong)制(zhi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)的(de)(de)(de)潰散(san)性(xing)。但在很多情(qing)況下,由于(yu)(yu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)設計不合理,用這種方法是不能(neng)消除這一(yi)缺陷的(de)(de)(de)。改變鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)設計,避免鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)薄斷面(mian)的(de)(de)(de)過早凝固和阻礙厚(hou)斷面(mian)的(de)(de)(de)收縮,往往能(neng)減小鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)應(ying)力(li)。當鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)斷面(mian)均勻時(shi),則(ze)不太容易產生裂(lie)紋(wen),但厚(hou)斷面(mian)熱節處常常是產生這類缺陷的(de)(de)(de)原因(yin)。

如果(guo)要獲得合格鑄(zhu)件(jian)(jian)就(jiu)必(bi)須控制鑄(zhu)件(jian)(jian)凝固時的(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)梯度(du)(du)。設(she)計者應認識到厚的(de)(de)(de)(de)斷(duan)面不(bu)可(ke)能(neng)從(cong)薄的(de)(de)(de)(de)斷(duan)面得到補(bu)縮,如圖2-6所(suo)(suo)(suo)示的(de)(de)(de)(de)T形(xing)斷(duan)面。從(cong)所(suo)(suo)(suo)畫(hua)的(de)(de)(de)(de)圖中可(ke)以(yi)看(kan)到d區的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)量較a、b或(huo)c這(zhe)三個區為(wei)大,因(yin)(yin)此(ci)在(zai)d區中心的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)是(shi)(shi)一(yi)個熱(re)節(jie)(jie)(jie),它最后凝固。通常(chang),在(zai)熱(re)節(jie)(jie)(jie)上(shang)面安放一(yi)個冒口是(shi)(shi)不(bu)經濟的(de)(de)(de)(de),因(yin)(yin)此(ci),熱(re)節(jie)(jie)(jie)必(bi)須與它有一(yi)定的(de)(de)(de)(de)距離,通過(guo)過(guo)橋來(lai)補(bu)縮。在(zai)這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)例子中,如果(guo)過(guo)橋首選(xuan)凝固,熱(re)節(jie)(jie)(jie)就(jiu)會發生(sheng)收(shou)縮。由于(yu)熱(re)節(jie)(jie)(jie)是(shi)(shi)最后凝固,強度(du)(du)低,因(yin)(yin)此(ci)金屬(shu)很可(ke)能(neng)就(jiu)產生(sheng)開(kai)裂。因(yin)(yin)此(ci),開(kai)裂缺陷常(chang)常(chang)是(shi)(shi)與熱(re)節(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)收(shou)縮聯(lian)系在(zai)一(yi)起的(de)(de)(de)(de)。很明顯設(she)計者應使熱(re)節(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)尺寸為(wei)最小。圖2-7表(biao)示在(zai)負(fu)荷應力允許(xu)條件(jian)(jian)下,使一(yi)個連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)斷(duan)面壁厚盡可(ke)能(neng)薄的(de)(de)(de)(de)情況。X形(xing)連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie),對鑄(zhu)造來(lai)說是(shi)(shi)特(te)別(bie)困難(nan)的(de)(de)(de)(de);可(ke)采(cai)用位(wei)移法(fa)(見圖2-8)來(lai)改進鑄(zhu)件(jian)(jian)設(she)計。在(zai)圖2-9所(suo)(suo)(suo)示的(de)(de)(de)(de)框架(jia)形(xing)鑄(zhu)件(jian)(jian)中,設(she)計者應將(jiang)X形(xing)連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)改為(wei)Y形(xing)連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)。圖2-10所(suo)(suo)(suo)示的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)L形(xing)連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)較好的(de)(de)(de)(de)設(she)計經驗。必(bi)須注意所(suo)(suo)(suo)有連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)(jie)法(fa)都(dou)應避免(mian)尖(jian)(jian)角(jiao)(jiao)。用圓角(jiao)(jiao)代替尖(jian)(jian)角(jiao)(jiao),使鑄(zhu)件(jian)(jian)在(zai)許(xu)多方面的(de)(de)(de)(de)質量得到改善。

①. 尖角處的型(xing)砂,在澆注時容易被沖(chong)刷浸蝕,所以應盡力避免。
②. 圓角增加(減(jian)少(shao))了連(lian)接(jie)處的鑄型表(biao)面積,因此減(jian)少(shao)連(lian)接(jie)點的凝(ning)固時間。
③. 單純從(cong)機(ji)械設計的觀點看,圓角將大大地(di)減少應力(li)集中。
L 形連接的應力集中系數(shu),如圖 2-11 所示。

為(wei)了控制鑄件的(de)(de)定向(xiang)凝(ning)固,假如可(ke)能,斷面(mian)(mian)應盡可(ke)能朝冒口處傾斜。往往認為(wei)均(jun)勻斷面(mian)(mian)是最(zui)好的(de)(de)設(she)計,但這個概(gai)念對鑄造工作者來說就不一定如此。如圖(tu)2-12(a)所示的(de)(de)閥體(ti)的(de)(de)設(she)計,沒有(you)考慮到定向(xiang)凝(ning)固對鑄件很有(you)利,圖(tu)2-12(b)被(bei)認為(wei)是最(zui)好的(de)(de)設(she)計,因為(wei)它的(de)(de)厚斷面(mian)(mian)容易(yi)為(wei)合理布(bu)置的(de)(de)冒口所補縮,且斷面(mian)(mian)連(lian)接(jie)半徑較大。


