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低压铸造、重力铸造砂芯设计的要点

  • 来源:余姚市天烁机械厂
  • 作者:余姚市天烁机械厂
  • 发布时间:2020-04-22
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砂芯主要用于形成低压铸造和重力铸造产品的内孔、腔。在某些妨碍起模、不易出砂的外形部分可用砂芯形成。砂芯的工作条件较为恶劣,因此对砂芯有较高的要求。在设计时要注意以下要点:

1) 要有足够的强度和刚度;

2) 收缩阻力要小;

3) 溃散性好,这样容易出砂。

4) 良好的排气性;

5) 较好的退让性;

低压铸造和重力铸造砂芯的设计包括:确定砂芯数量,每个砂芯的形状、尺寸;芯撑、芯骨;芯头的个数、形状和尺寸;排气方式;芯砂种类和造芯方法等。

一、确定砂芯数量及砂芯的形状和尺寸

一个铸件所需的砂芯数量,主要取决于铸件结构和铸造工艺方案。确定砂芯的个数的原则是:尽量减少砂芯个数,以减少芯盒、制芯工时费用,降低铸件成本,同时,也应考虑制芯下芯,检查方便,保证低压铸造和重力铸造的铸件质量。

1.砂芯和分块砂芯和整体制造的砂芯,易于保证铸件精度,工装数目少,砂芯强度和刚度较好。但是,对于尺寸过大、形状复杂的砂芯,仍采用整体砂芯,操作不方便,应分成两个或几个砂芯来制造。砂芯的分块原则:

① 填砂面应尽量宽敞;

② 砂芯支撑面最好是个平面,以便于安放和烘干;

③ 分盒面尽量与分型面保持一致。

④ 分块应便于下芯、合箱及检查,保证低压铸造和重力铸造的铸件精度。

⑤ 低压铸造和重力铸造的铸件尺寸精度要求高的部分,尽可能用同一砂芯形成;

⑥ 尺寸过大的砂芯,为了便于造芯、下芯解决车间起重量不够的困难,可以分成几个小砂芯。每个小砂芯需具有必要的强度和刚度。

2.当内腔或孔的深径比(高度与直径或高度与宽度之比)不很大时,应才用自带砂芯。自带砂芯的高度和宽度之比不能太大,否则拔模时容易损坏。自带砂芯尺寸查表。

二、 芯撑和芯骨

(一)芯骨

砂芯的骨架简称芯骨。芯骨的主要作用是提高砂芯的强度和刚度。保证砂芯在烘干、运输、下芯和浇注过程中不变形、不断裂特别是对于大芯、形状复杂的芯、断面较薄的芯,芯骨显得特别重要。

芯骨有线形、面形和体形。

对芯骨的要求是:

1. 清砂时,芯骨最好能完整地取出,以便回收再利用,降低成本。

2. 有些芯骨要便于砂芯的吊运,并合及固定,因此应作出吊环等结构。

3.骨不应妨碍砂芯排气和阻碍铸件收缩,因此芯骨至砂芯表面必须留有适当距离,吃砂量要够。

4.芯骨保证砂芯有足强度、刚度的前提下本身应尽量简单、易于制造。小砂芯多用铁丝芯骨(事先退火消除弹性),中、大型砂芯常用铸铁芯骨。

(二)芯撑

把砂芯固定在砂型中主要靠芯头,当无法设置芯头,或单靠芯头还不把握时,就得采用芯撑,起到辅助支撑的作用,对芯撑的要求及使用原则:

1.芯撑表面最好镀锌、铅,主要是为了防止芯撑表面生锈而不能与铁液焊和好。芯撑表面应干净、平整。使用时,芯撑表面应无锈、无油、无水气、无污物;同时芯撑放入铸型后,要尽快浇注,特别是湿型,以免芯撑表面凝聚水气而产生气孔或熔合不良。

2.芯撑重量应适当,不能过大或过小。过小,易熔化,过大则不能与铸件很好焊合。

3.芯撑不能用于重要表面上,应设在非加工表面或不重要的表面上。

4.芯撑在铸件凝固过程中,应与低压铸造和重力铸造的铸件很好焊合。如果焊合不好,则会引起渗陋,经不住打压。壁厚小于7㎜的薄壁低压铸造和重力铸造的铸件尽量不用芯撑。

5.芯撑材料的熔点应比低压铸造和重力铸造的铸件材质的熔点高,至少相同,以防止过早熔化丧失支撑作用。

三、 芯头

芯头是砂芯的重要组成部分。芯头的作用是定位、支撑和排气。芯头在保证定位可靠,支撑牢固、排气通畅的情况下,其数目越少越好。

芯头分类:水平芯头和垂直芯头

1.水平芯头

水平砂芯一般都有两个芯头,定位是可靠的。有时只有一个芯头(悬臂芯),定位不可靠;或者虽有两个芯头,但可能倾斜或转动,此时可以采取:

1) 加大或加长芯头,使砂芯重心移入支撑面内(即砂型中)。

2) 安放芯撑,增加砂芯的支撑点和支撑面积,使砂芯稳固。

1) 联合芯头(又叫挑担芯头)。

4) 增设工艺孔 为使砂芯稳固,便于排气和清理,可在适当部位增设工艺孔,以便于设置芯头。铸成后可用螺丝塞头堵上或焊死。

2.垂直芯头

垂直芯头有三种形式:

a)只作下芯头,不作上芯头,合箱方便。适合于横截面积较大而高度不大的砂芯;

b)上下都作出芯头,定位准确,支撑可靠,排气通畅。一般常用这种形式。尤其适于高度大于直径的砂芯;

c)上、下芯头都不作出,可降低砂箱的高度,便于调整砂芯的位置。适合于比较稳的大砂芯。当L与D之比≥5倍时,则采取加大的下芯头:D2=(1.5~2.0)D。

有些铸件只能做上芯头,不能做下芯头,此时可采取以下措施:

1)使用芯撑。件大、形状复杂,砂芯多,不能吊,只能用芯撑支承。

2)吊芯 。用铁丝或螺栓将砂芯吊在上箱,吊芯操作麻烦,只适合于单件小批生产;

3)盖板砂芯。将芯头扩大。搁在下箱中,操作方便,能保证铸件精度,有利于组织流水生产。

4)予埋芯头。将芯头(上大下小)当作模样的一部分,同模样一起去造型,将芯头予埋在砂型中。此法适合于重量不大的小芯。

3.芯头尺寸的确定

芯头横截面的尺寸,一般决定于低压铸造和重力铸造的铸件相应部位孔眼尺寸,为了便于下芯、合箱,芯头应有一定的斜度,芯头与芯座之间应留有一定的间隙,芯头与芯座之间的间隙,通常采取将芯盒作成名义尺寸,而将模样加大来实现的。

芯头的尺寸包括芯头高度、斜度、间隙,芯头斜度及间隙,是为了下芯合箱时方便而设的,芯头的尺寸一般查表决定。

4.芯头的定位机构

下芯后,若要求砂芯不沿芯头轴线方向移动,不绕芯头轴线转动。或为了下芯十不易搞错方位,可采用定位芯头。

5.芯头承压面积的验算

一般,芯头的尺寸是按经验数据确定,不进行验算。但对自身重量很大的芯头,或受金属液体浮力很大的芯头,为确保低压铸造和重力铸造的铸件质量,其芯头尺寸则需进行验算。

验算方法、步骤:

1. 计算砂芯的重量(自重)

2. 计算砂芯受到的浮力。

3. 计算芯头所需的承压面积。

4. 计算各个芯头所受的最大压力。

5. 根据承压面积,来计算芯头的尺寸。

芯头的实际承压面积必须大于计算值,否则就要采取提高承压能力的措施。如提高芯座强度(在芯座上垫铁片或耐火砖等),安放芯撑,增加水平芯头长度,增设工艺孔,增加芯头等。以免芯头压坏芯座导致偏芯而低压铸造和重力铸造的铸件报废。

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