铸造模具范例6篇

铸造模具

铸造模具范文1

【关键字】金属型铸造模具技术;发展趋势;深入研究和阐述

中图分类号:TG2 文献标识码:A 文章编号:

1前言

对于工业生产行业而言,其模具技术的先进与否已经逐渐成为其行业发展水平的一个重要的衡量指标。而在铸造模具中,金属型铸造模具最具发展需求,并且其铸造过程较为复杂。而金属型模具本身具有较高的导热性能,这样就可以使铸件能够快速的进行冷却并且形成较细的晶体,这样就使得其生产效率得到了有效的提高。因此,对于金属型铸造模具技术的发展的研究对于工业生产的发展具有深远的意义。

2对于金属型铸造模具技术发展趋势的分析

2.1对于顺序凝固精确控温技术的分析

在进行模具的铸造过程中,温度控制的问题一直是主要的问题。就目前而言,对温度进行控制的主要方法通常是靠经验和感觉来进行估计,因此,工业生产工艺的程度直接受到了工人技术水平和经验的高低影响,这样就使得产品在进行生产的过程中存在着很大的风险性,对于温度的控制也存在着不可预知性。这样也就使得产品生产的质量和水平都达不到预期的标准。随着金属型铸造模具技术的广泛应用,只有将先进的现代控制技术和科学技术水平与金属型铸造模具进行合理的结合,这样才能够从根本上提高产品生产的效率和质量水平。主要通过在模具的各个部位设置温度传感器和控温的元件,这样通过在工控机的控制之下就能够有效并且准确的对模具的温度进行实时的监控和管理。通过这种技术的使用,不但可以在工艺上满足一般的需求,并且还可以对晶粒的生长进行有效的控制,还可以满足一切特殊部件的力学性能以及物理性能的要求。

2.2对于快速凝固技术的分析

一般来说,对于金属型铸造的冷却速度要保持在一定的速度之下,而铸件的冷凝速度很短,这样晶粒的生长就会变得比较粗大,从而就容易出现偏析的现象。对于性能要求相对较高的零件就只能利用热处理的方法来改变组织。如果要加快其冷凝的速度就必须的进行降温,但是如果进行了降温又会阻碍浇铸的速度,这样就产生一种矛盾。针对这种情况,就出现了快速凝固技术,这种技术不但解决了出现的矛盾问题,而且还能够有效的增强逐渐的强度和韧性。这种技术结构简单,其主要就是在金属型铸造模具的型腔距离较近的地方设置多一些的冷却水,在开模的时候就先关闭冷却水,并且要用专用的感应加热板对其进行快速的加热,使铸件达到所需的温度之后,要进行迅速的浇铸并且合模,此刻应及时的进行打开冷却水的开关进行快速的冷却降温。这样就能够做到既进行了良好的浇铸又可以进行良好的冷凝。

2.3对于复合型材料铸造技术的分析

机械产品的性能随着科学技术水平的提升而变得越来越高,这样也就使得对铸造零件的性能要求变得越来越高。因此,要不断的提高浇筑零件的性能,通常都是通过在金属材料中加入一定的材料用来增强金属材料的性能。这种添加材料之后的金属材料就为复合型材料。而这种材料受到了越来越多生产行业的需求。这种复合材料具有很强的抗疲劳性,而且具有很高的强度,这样也就是的复合型材料的铸造技术得到了广泛的应用。

2.4对于半固态金属铸造技术的分析

所谓半固态金属铸造技术,指的就是通过对正在进行凝固的金属进行强烈的 搅拌,使得较为普通的铸造中就比较容易形成树枝晶网络骨架,而这种骨架就比较容易被打碎因而可以形成一种分散的颗粒形状的组织形态,这种形态就是半固态金属液体,然后再进行铸造。对于半固态金属液而言,其具有流动性,因此在进行铸造的时候就比较容易变形,也正因为这样其容易形成形状复杂的工件。这种铸件同时又能够摒弃传统铸件的缩孔、缩裂的现象。除此之外,这种铸件形成的温度相对较低,并且其模具所具有的寿命比较长,从而有效的改善了其生产的条件。

2.5对于模具新材料技术和新制造技术的分析

就目前而言,通常都是采用铸铁来进行金属型铸模的制造,并且通过机械加工的方法对模具进行制作。这样就使得费用相对较高,因此,研发新型的铸造技术就显得尤为重要。而现在比较受欢迎的就是蠕墨铸铁的技术,这种技术的抗拉性相对较强,并且刚度较硬、抗疲劳性较强、导热性较好、易于对其进行控温。除此之外,蠕墨铸铁的技术的导热率相对较高,这样就会使得其模具的内外温差相对减小,温差较小就会使得膨胀差变小,膨胀差变小热应力就会变得很小,这样就可以有效的延长模具的使用寿命。在模具制造之前,要通过添加胀缩系数来进行模型的制造,然后再通过模型制造出陶瓷型,之后在通过陶瓷型制造出蠕墨铸铁的模型。

2.6对于快速制造铸件和铸模快速验证技术的分析

在进行产品的设计实验工作中,需要用到铸造零件。而就目前而言,只有两种技术方法来制造铸造样品,即翻砂法制造和整块坯料切削法。但是这两种方法花费的成本较高,而且还具有不可预知性。而现在所使用的快速原型机通常上都不能形成真正的金属零件,因此要想获得真正的金属零件,通常都是先将其制作成蜡质的模型,然后再通过熔模制造法将所需的零件制出。这种方法所需要的周期较长,而且不是所有的快速原型机都能够进行制造这种零件。虽然可以通过使用快速原型机烧结覆膜砂的砂型进行制造铸件的样品,但是这种方法依然存在着很大的缺陷,因为能烧结覆膜砂砂型的快速原型机本身就很少,并且覆膜砂对于设备的损伤相对较大。

若通过快速原型机来制作出塑料的砂型盒,然后再通过砂型盒制造出砂型,这样就能够在很短的时间内制作出大量的铸件,有效的增加了产量。这种方法不但可以在短时间内制造出很多的铸件,而且还可以对浇铸、排溢以及补缩系统的设计合理性进行有效的检验。虽然目前主要使用的流体充型模拟软件能够对浇铸充型的整个过程进行形象具体的模拟,但是计算机的模拟程度再高也存在一定的局限性。如果采用砂型盒制作出的砂型进行铸件的浇铸,这样就可以进行充分全面的检验,从而能够及时的发现问题并且及时的进行解决和修改,通过这种实时的监控,能够有效的保证整个过程的完善性。并且采用这种方法还能够有效的降低成本费用,成功率相对较高。

3结束语

随着我国经济建设的不断推进,科学技术水平的不断提升,铸造模具技术已经在我国国民经济中的各行各业有了广泛的发展。尤其是对于金属铸造模具技术的发展,更是达到了另一个高度,这也充分说明金型属铸造模具技术对于工业生产领域发展的重要作用。因此对于金属型铸造模具技术的发展趋势进行深入的研究也对促进工业生产企业的发展有着深远的意义。金属型铸造模具技术虽然已经获得了广泛的生产,但是这种技术仍然存在这许多的不足之处,只有通过不断的科学研究和实验,针对不足之处进行科学合理的解决,只有这样才能够从根本上完善金属型铸造模具技术,进而有效的促进生产的高效性。

【参考文献】

[1]张晓妍,杨雪玲.金属型铸造模具技术进步探讨[J].铸造技术,2010(11).

[2]肖长存,杜德喜.金属型铸造模具水冷工艺试验[J].铸造工程,2012(4).

铸造模具范文2

关键词:铸造工艺; 特点; 趋势

中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:

一、特种铸造概述

铸造是一种液态金属成型的方法。在各种铸造方法中,用得最普遍的是砂型铸造。这是因为砂型铸造对铸件形状、尺寸、重量、合金种类、生产批量等几乎没有限制。为适应这些要求,铸造工作者发明了许多新的铸造方法,这些方法统称为特种铸造方法,即特种铸造。常用的特种铸造方法有熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半连续铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。常用的特种铸造工艺包括:熔模铸造、金属模铸造、 消失模铸造‘压力铸造等。

二、特种铸造方法及特点

1、 熔模铸造

熔模精密铸造是在古代失蜡铸造基础上发展起来的。具体的做法是:用易熔材料制成与零件相同的模型,在模型上涂挂由耐火材料(石英、刚玉等)及高强度黏结剂(硅酸乙酯或水玻璃)组成的涂料,或者用石膏浇注形成一定厚度的型壳, 然后加热熔失模型,模壳经高温焙烧后再浇注获得铸件的过程。熔模铸造方法最大的优点是铸件有着很高的尺寸精度(CT4~6)和表面光洁度(Ra1.6~3.2 μm),只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可,所以可减少机械加工工作;甚至某些铸件只留打磨、抛光余量,不必机械加工即可使用。由此可见,采用熔模铸造可大量节省机床设备和加工工时, 大幅度节约金属材料。熔模铸造的另一个优点是, 它可以铸造各种合金的复杂的铸件,特别可以铸造高温合金铸件,如:喷气式发动机的叶片,其流线型外廓与冷却用内腔,用机械加工工艺几乎无法形成。用熔模铸造工艺不仅可以做到批量生产,保证了铸件的一致性,而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。

2、金属模铸造

金属型可重复使用,故又称永久性铸造。与砂型铸造相比,金属型铸造有以下优点:实现了“一型多铸”(几十次至几万次),节约了大量的造型材料、工时和占地面积,提高了生产率,改善了劳动条件;金属型冷却快,逐渐结晶组织细密,力学性能和致密度高,例如铜、铝合金铸件的抗拉强度比砂型铸造提高20%以上[3];铸件精度可达IT14~IT12,表面粗糙度Ra12.5~6.3μm,加工余量为0.8~1.6mm,可实现少、无切削加工。缺点是金属型制造成本高、周期长,不适于小批量生产,不宜铸造形状复杂、大型薄壁件,铸铁件易产生白口组织。此外,必须采用机械化、自动化装置进行生产,才能改善劳动条件。

3、消失模铸造

消失模铸造是把涂有耐火材料涂层的泡沫塑料模样放入砂箱,模样四周用干砂充填紧实,浇铸时高温金属液使其热解“消失”,并占据泡沫塑料模所推出的空间而最终获得铸件的铸造工艺。消失模铸造的工艺过程比传统的粘土砂铸造工艺简单得多。它的特点是:铸件精度高,消失模铸造是一种近无余量、精确成形的新工艺,该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差;设计灵活,为铸件结构设计提供了充分的自由度。原先分为几个零件装配而成的结构, 可以通过由几个泡沫塑料模片粘合后铸造而成。原先需要加工形成的孔、洞可以不用砂芯而直接铸造出来,大大节约了机械加工和制芯成本;清洁生产,型砂中无化学粘结剂,低温下泡沫塑料对环境完全无害,浇铸时它排放的有机物很少,而且排放时间短、地点集中,便于集中收集处理。降低投资和生产成本,砂回收系统大大简化,模具寿命长,比传统模具损耗小,生产模样和铸件可以实现自动化,彻底改变了传统铸造的“苦”“脏”“累”的形象。

4、压力铸造

压力铸造是在高压的作用下, 将金属溶液以较高的速度压入高精度的型腔内, 力求在压力下快速凝固,以获得优质铸件的高效率铸造方法。在有色金属的各种精密铸造工艺中,压力铸造所占的比例最大。压力铸造的尺寸精度可达IT13~IT11,表面粗糙度Ra3.2~0.8μm,可实现少、无切削加工。因大多数压铸件不需切削加工即可直接进行装配,所以省工、省料,成本低。压力铸造的生产率比其它铸造方法都高,并易于实现半自动化、自动化。铸件强度和表面硬度高,组织细密,其抗拉强度比砂型铸件提高约25%~40%。缺点是压铸设备和压铸型费用高,压铸型制造周期长,只适用于大批量生产。

三、铸造技术的选择

1、单件小批量生产时, 尺寸精度和表面质量要求不高时,首先考虑砂型铸造,毕竟砂型铸造较其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以象汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件采用砂型铸造。

2、 对于质量小或者尺寸小、薄壁复杂的铸件,选择其他方法难以达到时可以考虑熔模铸造。其铸件质量可为几十克到几十千克,其最小壁厚可达0.3mm,最小直径可达0.5mm。因此,熔模铸造很适合生产质量小的铸件。熔模铸造主要用于生产汽轮机、涡轮发动机的叶片或叶轮,切削刀具,以及飞机、汽车、拖拉机、风动工具和机床上的小型零件。

3、 压铸可直接铸出各种孔眼、螺纹、齿形、花纹和图案等,也可压铸镶嵌件。压铸目前主要用于大批量生产铝、镁、锌、铜等有色金属的中小型铸件,在汽车、拖拉机、电器仪表、航空、航海、精密仪器、医疗器械日用五金及国防工业等部门获得广泛应用。

4、 对于结构非常复杂, 原来用砂型铸造需要很多砂芯的铸件,采用消失模铸造。消失模不存在与分型和起模有关的铸件结构工艺性问题。消失模对铸造结构的适应性非常强,套同类、缸体、螺旋桨、水泵叶轮、壳体等结构特别复杂、芯子特别多的铸件,其经济效益非常显著。

5、 批量大,结构简单、尺寸精度和表面质量高的铸件,特别是有色金属铸件可考虑金属型铸造。此法生产率高。

四、特种铸造技术的发展趋势

1、 继续向自动化和清洁化的方向发展。保护环境的呼声越来越高,保护环境刻不容缓,对于铸造过程中出现的污染物,应在实现自动化、大型化的同时,有效降低污染是一个长期的目标。

2、信息技术在铸造生产中将得到广泛应用。由计算机、网络技术、传感技术、人工智能等所构成的信息技术近年来在铸造生产中得到更为广泛的应用,这正在改变着铸造生产的面貌。

3、快速原型技术在铸造生产中的应用将起着很重要的作用。它除了可应用于制造新产品试制用的模样及熔模铸造的蜡模外, 还可用于直接造出酚醛树脂壳型、壳芯,它们可直接用来装配成砂型。用这种方法极大地提高生产率,适合各种复杂、单件小批量生产。

结束语

特种铸造技术大批量生产精度高、表面质量好的铸件时发挥着越来越重要的作用; 为了适应现代制造技术的发展, 铸造技术必然会在业内和业外受到巨大的挑战而不断地创新,向着自动化、大型化、清洁化和快速化的方向发展。

参考文献

[1] 张敏华.快速铸造和快速精密铸造技术的研究与发展[J].热加工工艺,2009,38(3):36-39.

铸造模具范文3

关键词: 压铸模具;寿命;超硬化处理技术

中图分类号:TG233 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0410140-01

引言

压铸模具由于制造精度高、投资大、生产周期长,所以压铸模具的造价就很高,各一个压铸模具的生产商都希望能够采取有效的手段来延长压铸模的使用寿命。但由于一系列内外因素,例如机械加工、材料等的影响,这些影响因素直接导致了压铸模具过早失效而报废,造成极大的浪费,出现诸如尖角、冲蚀、拐角处开裂、劈裂、热裂纹(龟裂)、磨损等压铸模具失效形式。一般来说,材料自身存在的缺陷、热处理、维修、使用、加工的问题造成压铸模具失效。那么,如何才可以让压铸模具更多模次地、更长时间地,在高精度、低成本、高效率条件下生产出质量合格的制件呢?这已经越来越成为人们关注的焦点。

1 压铸模具材料自身存在的缺陷

一般而言,压铸模具的使用都是处于十分恶劣的工作环境中,我们以铝压铸模为例,众所周知,铝液的温度在通常的使用过程中一般控制在650℃-720℃,而铝的熔点最高为740℃,最低为580℃。模具在进行了长达数千次的压铸之后,模具表面很容易就会因为龟裂等缺陷而发生失效的问题。因此,我们可以看出压铸模具的使用条件一般都是属于急热急冷。压铸模具材料应选用特性热作模具钢,应该要具有热稳定性高、断裂韧性好、冷热疲劳抗力的。据有关资料介绍,目前应用最为广泛的压铸模具材料就是H13,H13材料在国外80%的型腔都被采用,因此,在合理的生产管理与热处理条件下,H13材料仍具有满意的使用性能。在投入出产之前,应对材料进行一系列检查,常用检查手段有超声波检查、金相检查、宏观侵蚀检查,以防带缺陷材料,造成加工用度的铺张和模具早期报废。

2 有效提高压铸模具寿命的方法对策

2.1 制定一套完整的、实用模具出产治理系统

压铸模失效形式主要有冲蚀、磨损、热裂纹(龟裂)、劈裂、拐角处开裂、尖角等,造成极大的浪费。为了有效地实现模具产品进度治理、计划治理、工艺数据治理、数据治理的计算机信息化治理系统,笔者建议可以制定一套完整的、实用模具出产治理系统,这样就能够使模具辅助信息和制造信息实现全方位跟踪治理,贯穿于完工交付、计划制定整个过程。包括库房治理、产品检修、车间任务分派、模具工艺制定、模具设计、模具出产计划制定等,与此同时,还可以通过计算机共享、公告、会议等方法来建立模具制造、模具设计影响分析库和失效模式分析库,作为日后设计和质量评定的有效参考标准。另外,为了确保相关资源及时到位,还应该建立模具用度表、易损件清单、加工工艺编制,热处理件明细表、材料清单、制尺度件明细表、加工工艺编制、自制件明细表、尺度件明细表、外购件明细表、汇总模具零件明细表。严格规范检测手段,建立质检部分,结合出产进度治理、计划治理,消除“差未几”的侥幸心理,只有这样才能够有效地加强设计、操纵者的责任心,确保模具各零配件的精度。

2.2 加强压铸模具防锈保养

压铸模具防锈剂本产品由石油溶剂、成膜材料和多种优质防锈添加剂调制而成,适用于生产及存放中塑胶模具和压铸模具的防锈保养,亦适用其它金属工具及零件的防锈保养。透明软膜,不会硬化,在注塑过程中快速清除,符合环保和安全标准,具有抗氧化、抗酸、抗腐蚀、防潮、排水等功能,保护期一年以上,尤其适合经常加工透明制品的模具保养。超强渗透性和吸附性能够在模具表面及各种金属表面形成独有的水分、空气置换成分有效阻止各种不利因素对金属表面的侵蚀,实现模具的长时间和全面的防腐防锈。使用前将需要防锈保养的模具清洗干净(用绿纳模具清洗剂清洗后,再使用绿纳模具防锈剂保养,可达到最佳的保养效果),使用时将防锈剂摇匀,距模具表面15-20厘米处均匀喷射,形成一层薄膜就能提供足够的防锈保护,使用时保持环境通风,避免存放于阳光直射处或暴露超过50℃的环境中,避免触及眼睛。主要性能指标:原液外观:透明;比重:0.78克/立方厘米(DIN51757);膜层类型:蜡状软膜;不挥发含量:29%;适用范围:适用于所有金属,对塑胶和橡胶无损害;温度范围:-20℃~15℃;盐雾试验:通过(50℃,72小时,45#钢片);保护类型:室内干燥清爽环境;环境标准:符合蒙特利尔协定,欧盟RoHS标准。

2.3 加大科技投入,提高模具使用寿命

对于模具使用的压铸企业而言,模具寿命是非常值得关注的,但是,实际上绝不仅仅只是模具热处理和模具型腔材料才影响模具寿命,其实影响模具寿命的重要因素还有模具强度、模具结构等,模具加工手段、加工工艺同样对于模具寿命更为重要。如果模具强度不够、模具结构不合理也会大大影响模具寿命。所以,我们必须加大科技投入,提高模具寿命、提高模具设计制造水平,为压铸企业提高经济效益提供条件。

我们一方面应继续在表面处理、热处理、模具材料、先进加工技术和工艺等方面加大研究力度。我们另一方面要加以改进模具结构设计等方面,提高模具制造水平。目前德国、日本的模具企业已开始采用先进的加工技术和加工中心,减少模具表面的硬质层,硬加工模具型腔,这样一来在很大程度上提高了模具寿命。

2.4 正确选用压铸模具材料

压铸模零件中最重要的零件是与金属液接触的成型工作零件,通常用热作模具钢制成。按性能分,它属于高热强热模钢;按合金元素分,它属于中合金热模钢。由于被压铸材料的温度差别较大,因而对压铸模的材料及性能要求也不同。用于制造锌合金、镁合金和铝台金的压铸模的材料,必须具有高的回火抗力和冷热疲劳抗力,及良好的掺氮(氮碳共掺)工艺性能:而用于铜合金压铸模的工作条件则更为苛刻,其材料还应具备高的热强性以防止变形和开裂,以及高导热性以减少温度梯度,从而降低热应力。因此,我国压铸界在充分挖掘3Cr2W8V钢种潜力的同时,积极开发用于压铸模的新钢种,其中最有代表性的新钢种为4Cr5MoSiVl。

3 结束语

总之,我们应从有利于压铸模具寿命方向出发,一切替顾客着想,一切从压铸生产实际出发,提高模具寿命,提高压铸生产效率,提高模具使用、维护的方便性,关注模具细节,提高制造、设计水平,这是我们未来的努力方向和研发方向,才能提升我国压铸行业的整体水平,只有这样才能提升中国复杂、精密、大型压铸模具水平。

铸造模具范文4

关键词:薄壁壳体;低压铸造;仿真模拟

中图分类号:TG2 文献标志码:A 文章编号:1005-2550(2013)03-0066-06

本次开发的变速箱上的铝合金离合器壳体,在试制阶段要求在45天内交付60件合格毛坯,费用控制在20万以下。为满足高质量、短周期、低成本的试制要求,选择合适的铸造工艺非常关键。

铝合金离合器壳体毛坯在量产阶段通常采用金属型高压铸造工艺,模具成本高、制造周期长,不能满足试制阶段项目开发进度和成本要求。公司在以往的试制阶段一般采用砂型重力铸造工艺,模具成本低、试制周期短,但是对于离合器壳体这种外形尺寸大、壁厚不均匀的薄壁件,其浇注系统设计复杂、造型难度高、工艺出品率较低;另外,由于砂型温度低,在浇注过程中铝液降温幅度大,在薄壁部位容易产生浇注不足或冷隔缺陷,在厚大部位,即使采用冒口补缩,其作用也比较有限,易产生缩松缺陷。而为此提高浇注温度又会带来熔体含气量高,容易产生缩孔等缺陷的问题,其毛坯质量不能满足试制要求。

低压铸造也是汽车零部件生产中常用的铸造工艺,一般采用金属型结合砂芯的方式来实现复杂铸件的生产。低压铸造相对重力铸造而言,金属液在压力下充型和结晶,具有充型平稳、浇注过程及工艺参数可自动控制等特点,用低压铸造工艺生产铸件具有合格率高、质量稳定及出品率高等特点,但是金属型低压铸造的模具费用和制造周期还是不能满足试制要求。

本文提出采用树脂砂型低压铸造工艺的设想,将低成本的树脂砂型和低压铸造工艺有机的结合,达到低成本、高质量、短周期的试制目的,通过对离合器壳体铝合金铸件的结构分析,结合砂型低压铸造工艺原理,设计铸件低压铸造浇注系统和低压铸造工艺方案。利用计算机数值模拟技术对铸件进行充型、凝固、缺陷模拟,根据模拟结果,修正铸件浇注系统和工艺方案。

1 铸件结构分析

1.1 产品技术要求

1.2 工艺可行性分析

该壳体的铸造难点是外形尺寸大、薄壁且壁厚不均匀。采用金属型压铸工艺完全能够满足生产要求,而对于砂型铸造而言,由于铸型在常温下浇注,铸型温度低,4 mm的壁厚相对过薄,在常规重力浇注下很难保证铸件成型完整。而一些厚大部位,特别是螺栓连接部位,在压铸时可以用型芯保证不至于壁厚过厚,同时压铸工艺上可以采用布置冷却通道的手段进行规避,而砂型铸造时这些孔难以成型,一般采用填平后续加工的方法完成,这就人为加大了铸件壁厚的不均匀性。铝合金属于低密度合金,在重力作用下的补缩作用有限,因此在厚大部位产生缩松缺陷很难避免。而采用低压浇铸工艺,合金液浇注时在可控的压力作用下充型,大大提高了金属液的充型能力和补缩能力,辅之以冒口进行补充,有效地减少或避免缩孔缩松等铸造缺陷,提高铸件质量。

2 低压铸造原理

本次试制采用树脂砂型低压铸造工艺,树脂砂固化后强度高,完全能够满足压力下成型的要求[4]。树脂砂经充分混合后在铝质模具中造型固化,脱模后再进行组芯合模,由于铸型内腔要承受一定压力,铝液极易从分型面流出或射出,因此要采用夹具将铸型固定牢固。

3 低压铸造工艺设计

3.2 砂芯造型

3.3 确定低压浇注工艺参数

3.3.1 浇注温度

由于合金液在压力作用下充型,其充型能力高于重力浇注,合金液在密封状态下浇注,散热慢,其浇注温度可比一般铸造方法低10℃~20℃[6]。浇注温度根据铸型条件、铸件壁厚、铸件结构及合金种类等条件确定,在保证铸件成形的条件下,温度较低为宜,因为浇注温度低可以减少合金液的吸气和收缩,使铸件产生气孔、缩孔、缩松、内应力、裂纹等缺陷的概率减少,本铸件的浇注温度取730℃左右。

3.3.2 充型、凝固压力与时间

(1)加压充型阶段

(2)保压结壳阶段

保持充型压力一段时间,使铸件表层形成一定厚度壳,在增压结晶时可以避免合金液渗入砂型中,减少机械粘砂机会[6]。在不产生粘砂和跑火的前提下结壳时间越短越好。

(3)加压凝固阶段

铸件结壳后在充型压力P1的基础上增加压力至结晶压力P2,使铸件在压力下结晶凝固。结晶压力越高铸件组织越致密,但受砂型强度的限制,压力不能太高,根据经验取凝固压力45 kPa。

(4)保压凝固阶段

保持结晶压力P2一段时间使铸件完全凝固。保压时间长短对铸件质量和生产效率有明显影响。保压时间与铸件结构、铸型条件等有关,通常取铸件凝固后,残留浇道长度一般控制在20~50 mm为宜。到目前为止,保压时间的确定没有较方便实用的计算公式,在铸件凝固模拟时可以通过模拟凝固状态,初步得到铸件保压时间。

3.4 充型、凝固过程模拟

3.4.2 充型过程速度模拟

3.4.3 凝固过程温度场模拟

3.5 模拟后修正工艺参数

3.5.1 浇注系统修正

3.5.3 浇注工艺参数对比

4 结论

离合器壳体采用树脂砂造型,低压浇注工艺成型,辅之以铸造CAE手段进行工艺设计、工艺参数指导及缺陷预测,能够快速生产出表面光洁,内部无缺陷的高质量铸件,铸件的力学性能满足设计要求而且成本低廉。这种工艺方法对其他薄壁铸件的快速试制具有极大指导意义和推广价值。

参考文献:

[1] 邱孟书,王小平,等.低压铸造实用技术[M]. 北京:机械工业出版社,2011.

[2] 铸造手册 第三版编委. 特种铸造分册[M]. 北京:机械工业出版社,2011.

[3] 田荣璋. 铸造铝合金[M]. 湖南:中南大学出版社,2006.

[4] 约翰·坎贝尔. 铸造原理[M]. 北京:科学出版社,2011.

[5] 胡忠,张启勋,高以熹,等. 铝镁合金铸造工艺及质量控制[M]. 北京:航空工业出版社,1990.

铸造模具范文5

【关键词】快速成型;机械铸造;应用

在机械制造业的不断发展中,铸造行业也面临新的问题,即快速制造。对于制造生产单件或小批量的零件需要确保制造的柔性以及生产成本。传统的制造工艺因为技术的限制难以满足现代生产的需要,所以,在铸造的过程中需要积极引进先进的技术,确保市场占有率以及产品的质量,提高市场竞争力。快速成型技术可以把原来的设计进一步加工并且形成实体,不利用模具也可以塑造形状。利用快速成型技术生产的模型可以用到产品使用功能验证以及设计验证等方面,对产品设计及优化增加依据。确保产品的开发成功率,有利于缩小产品的开发周期,降低成本投入。

1 快速成型技术

快速成型技术是一项国际上新开发的科技成果,其核心在于计算机技术以及材料技术,与过去的机械加工不同,通过CAD制成零件的几何信息,再使用激光束抑或其他措施把原材料变换成零件。使用这种方式,可以节省时间和成本,在很大程度上提高铸造的灵活性和生产效率。

2 快速成型的原理

快速成型技术不仅在制造的思想和实现的方法方面有重要突破,而且对零件质量、性能和制作时间等方面也有很大的进步。它的基本原理如下:每个三维零件是被二维平面沿相同坐标方向而叠加起来,所以,在分析的过程中,可以把三维实体分离,在一个平面里做信息分析,利用熔结、聚合作用等方法,一层一层有区别地固化液体材料或粘结固体材料,按要求快速制作出零部件。其利用的关键制造方式是把新的材料不断添加到工件上,从而完成零件制作。

3 快速成型技术的方法

现在快速成型技术的主要方法有:立体平板印刷法、逐层轮廓成型、激光分层烧结法、融化堆积、光掩膜法、陶瓷壳法。由于方法不同,在使用过程中的具体工艺也会有所区别,各具特点,但是,这些工艺的具体使用流程却很相仿。以上方法很多仍处在研究的阶段,也有一些已投入实用,例如:立体平板印刷法就是一种比较成熟的技术方法,而且在市场上占有一定的市场份额。

4 基于快速成型技术的机械铸造应用

4.1 直接铸造法

直接铸造法其中的主要特点是一步成型,在这过程中不需要经过转化形状,通过金属浇铸的办法形成金属零件。由于金属零件不用改变其他形状,所以称为直接铸造法。这种方法一般用于铸造简单的零件。直接铸造法有两种模式:

(1)直接壳型铸造法。利用激光烧结陶瓷粉,激光在烧结中有选择性,可以完成对壳型零件的一次性铸造。运用这种方法,第一是在辅助设计软件里,把零件模型变化为壳型,再设定浇注系统,壳型的厚度一般选择5-10毫米。使用激光烧结时烧结非零件材料,而零部分就却还是粉末。在烧结完成之后,固化剩下的部分就可以得到壳型,最后向壳型物体内浇筑就可以得到金属零件。这种方式可以节省一些传统的过程,如模具的设计、制造等,这样可以有效加速零件加工。同时这种方法也有缺陷,以这种方式制成的零件,它的表面粗糙度比较高。所以这种技术方法的重点就是选择壳型厚度,优化表面粗糙以及固化工艺等。

(2)直接制模铸造法。直接制模铸造时利用粘接剂连接,直接铸模制成的金属成型的特点是柔性、环保,这种方法对外形复杂以及内部结构都可以制作,选择材料的时候可以使用铸造用砂形成砂型,浇注后就可以铸成金属零件。这种方法成本低,尺寸比较大,可以用于铸造结构复杂、体积大的零件。

4.2 一次转制法

一次转制法即快速成型之后仍要继续与别的制造工艺结合铸成最终产品。这种方法适合用作制造单件、小批量零件。

(1)砂型铸造用模快速成型。第一先选用树脂材料利用快速成型的技术完成模样的制作,其后进行喷涂抑或镀金以得到准确的原型。再者就可以将得到的原型放到模板上加工生产。其中的具体程序如下:①通过辅助软件设定零件的加工数量、圆角以及起模斜度等;②在系统中传入数据,即可得到经过微修后的相关的零件模样;③把得到的模样拼接制成模板,模样过大的情况可以使用分模块的方法进行;④形成最终的模样。一般情况下,为了降低材料的使用量,节约上机的时间,会把模样的背面会设计为蜂窝状。这种设计需要考虑模型的承受压力,同时,考虑到要提高模型的耐磨性,制造时要在模型的表层进行电镀铝合金,也可把特氟隆塑料喷涂在表层。

(2)铸造熔模的快速成型。利用辅助设计软件和三维成型设备铸造陶瓷壳,其优点在于有利于减少熔模铸造所花费的时间,可省去压型、蜡模等一些工序。不仅如此,这种模型可以完全不用考虑蜡模变形等因素,因此,其优势还在于增加零件的精准度,铸造中空零件。使用这种技术,工厂就可以在一周之内制成高精度的零件,极大提高生产效率。

(3)铸造消失模的快速成型。主要指融积成型FDM、叠层实体制造LOM等一些方式产生树脂抑或热塑性材质的原型能够快速成型。把成型模样用耐火材料涂上,同时将其放入装满干砂的密封箱中,并把空气抽空,使砂型结实起来。这是把已经融化的金属倒入砂型里,最后烧掉模样,即可铸成金属零件。因为烧模样的过程中会留下一些灰分,会影响零件的质量,所以利用选择性激光烧结并使用PMMA构造模样,这样才能减少灰分。

4.3 二次转制法

二次转制法的核心在于利用快速成型铸造出原型模样,通过选择硅橡胶、蜡和聚氧脂等一系列材料进行浇注,形成软模具,之后把其和陶瓷型铸造、熔模铸造等其他铸造法相结合,从而制成金属零件。因为由原型再到金属零件需要两次抑或两次以上的转换,因此这工艺被称为二次转制法。这种方法适用于制造批量金属零件。值得关注的是,这项技术的核心在于软模具精确的尺度以及处理模具表层的粗糙度。

5 结束语

快速成形技术作为现在国际上成型工艺中新的关注点,机械铸造作为一项传统的工艺,结合这两门技术各自的特点和优势,从而在新产品开发中获得经济效益以及社会效益。本文阐述了快速成型的原理以及主要方法,并对快速成型的机械铸造的应用进行分析说明,希望能够给大家带来借鉴。

参考文献:

[1]佟晓飞.浅谈快速成型技术在机械铸造生产中的应用[J].黑龙江科技信息,2009(20).

铸造模具范文6

另外在传统铸造中,开发一个新的铸件,工艺定型需通过多次试验,反复摸索,最后根据多种试验方案的浇铸结果,选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。采用凝固过程数值模拟,可以指导浇注工艺参数优化,预测缺陷数量及位置,有效地提高铸件成品率。CA精密铸造技术就是将计算机辅助工程应用到精密铸造过程中,并结合其他先进的铸造技术,以高质量、低成本、短周期来完成复杂产品的研发和试制。目前,利用CA精铸技术,已完成多种航天、航空、兵器等关键部件的试制,取得满意的效果。CA精铸可应用于不锈钢、耐热钢、高温合金、铝合金等多种合金,CA精铸工艺流程。三维模型可采用IDEAS、UGII、PROE等三维设计软件进行设计,工艺结构和模型转换采用MagicRp进行处理和修复,在AFSMZ320自动成型系统上进行原型制作,采用熔体浸润进行原型表面处理,凝固过程数值模拟采用PROCAST和有限差分软件进行计算。

近年来,与CA精铸技术相关的三维CAD设计、反求工程、快速成型、浇注系统CAD、铸造过程数值模拟(CPS)以及特种铸造等单体技术取得了长足的进步,这些成就的取得为集成化的CA精铸技术的形成奠定了基础,促进了CA精铸技术的迅猛发展和应用。为了使各单体技术成功地用于CA精铸,必须消除彼此之间的界面,将这些技术有机地结合起来。从而在产品开发中做到真正意义上的先进设计+先进材料+先进制造。如何得到部件精确的电子数据模型,是CA精铸至关重要的第一步。随着三维CAD软件、逆向工程等技术的发展,这项工作变得简单而且迅捷。在此主要介绍利用IDEAS进行实体建模和数据转换的过程。IDEAS9集成了三维建模与逆向工程建模模块。通过MasterModeler模块可以得到复杂模型,既可以进行全几何约束的参数化设计,又可进行任意几何与工程约束的自由创新设计;曲面设计提供了包括变量扫掠、边界曲面等多种自由曲面的造型功能。逆向工程Freeform可将数字化仪采集的点云信息进行处理,创建出曲线和曲面,进行设计,曲面生成后可直接生成RPM用文件,也可传回主建模模块进行处理。

铸造是一个液态金属充填型腔、并在其中凝固和冷却的过程,其中包含了许多对铸件质量产生影响的复杂现象。实际生产中往往靠经验评价一个工艺是否可行。对一个铸件而言,工艺定型需通过多次试验,反复摸索,最后根据多种试验方案的浇铸结果,选择出能够满足设计要求的铸造工艺方案。多次的试铸要花费很多的人力、物力和财力。铸造过程虽然很复杂,偶然因素很多,但仍遵循基本科学理论,如流体力学、传热学、金属凝固、固体力学等。这样,铸造过程可以抽象成求解液态金属流动、凝固及温度变化的问题,就是要在给定的初始条件和边界条件下,求解付立叶热传导方程、弹塑性方程。计算机技术的发展,使得求解物理过程的数值解成为可能。应用计算机数值模拟,可对极其复杂的铸造过程进行定量的描述。

通过数学物理方法抽象,铸造过程可表征成几类方程的耦合: