5 铸造中花纹余量的类型

1. 介绍

模式津贴是基础 金属铸造, 尽管存在固有的材料和工艺行为，但仍确保最终产品符合设计规范.

金属铸造会产生收缩, 热膨胀, 模具摩擦力, 以及后处理要求, 因此在生产前有必要有意修改图案尺寸.

了解并应用正确的余量可提高尺寸精度, 表面饰面, 和机械性能, 减少废品, 并优化生产效率.

2. 什么是模式津贴?

图案津贴 是对铸造模型进行有意的尺寸调整，以补偿铸造过程中发生的可预测的变化.

当熔融金属凝固并冷却时, 由于以下因素，其尺寸与原始图案不完全匹配 收缩, 失真, 模具摩擦力, 和后处理操作.

模式津贴确保 铸件成品符合设计规范.

本质上, 模式余量是应用于模式的内置“修正”，以说明:

• 金属收缩率 在凝固过程中
• 机械加工或精加工操作 去除材料
• 拔模角度 需要方便脱模
• 扭曲或扭曲 冷却期间
• 附加层 来自涂料, 电镀, 或热处理

通过仔细计算和应用这些津贴, 铸造厂可以生产以下铸件 尺寸准确, 功能, 和成本效益, 即使是复杂形状或高精度部件.

正确设计的余量可减少返工, 废品率, 并提高整体生产效率.

3. 模式津贴的类型

图案津贴是 有意的尺寸修改 应用于铸造模型，以确保最终铸件 精确符合设计要求, 补偿 凝固过程中的材料行为, 并容纳 铸造后操作.
每种津贴都有一个 明确的目的, 解决铸造过程中的具体现象.
适当设计的津贴对于 最大限度地减少缺陷, 减少返工, 并确保功能性能 铸造部件的.

收缩津贴

• 目的: 为了补偿 凝固和冷却过程中金属收缩.
  无收缩余量, 铸件将小于预期, 可能无法满足设计规范.
  收缩余量确保 维度的准确性, 功能合身, 以及与配合部件的兼容性.

  

• 机制:
  收缩余量补偿 凝固和冷却过程中体积减少.

• • 液体收缩: 当熔融金属冷却至固相线温度时, 原子更近, 造成 密度降低.
    冒口的放置可确保熔融金属从冒口排出 为萎缩的地区提供食物, 预防蛀牙.
  • 固体收缩率: 当凝固的金属冷却至环境温度时会发生进一步收缩.
    图案尺寸过大的原因是 扩大初始图案尺寸 与特定材料的收缩率成比例.
  • 热梯度和截面厚度: 较厚的部分冷却速度较慢, 导致收缩率不同.
    正确的图案设计包括 可变超大尺寸, 确保薄区域和厚区域的尺寸一致.

特定材料的收缩示例:

意义: 准确的收缩预测 防止缺陷 像孔隙度, 裂缝, 或不适应, 特别是在 航天, 汽车, 和工业组件.

加工津贴

• 目的: 在关键表面上提供额外的材料，以确保 铸后加工 达到了 精确的最终尺寸和表面质量.
  无加工余量, 铸件可能会失败 尺寸公差 由于表面粗糙度, 模具不规则, 或较小的收缩变化.

  

• 机制:
  机械加工余量规定 功能表面上的额外材料 来补偿:

• • 表面不规则: 砂模或熔模会带来粗糙度和微小的尺寸偏差. 额外的厚度允许 材料去除以实现精确的公差.
  • 铸造后修正: 收缩率变化, 轻微翘曲, 或在加工过程中纠正局部缺陷, 确保最终的几何形状与工程设计相匹配.
  • 可预测的去除: 模式包括 预先计算的厚度 用于车削, 铣削, 或打磨, 确保加工深度均匀并避免过切.

• 典型范围: 1–5 mm 取决于材料和公差要求.
• 影响: 确保 功能完整性 齿轮等精密部件, 轴, 或法兰.

草稿津贴

• 目的: 启用 顺利且无损坏地去除图案 从模具型腔.
  草案津贴防止 刮擦, 撕裂, 或模具壁破裂, 这可能会导致表面缺陷或尺寸不准确.

• 机制:
  草案津贴引入了 垂直或接近垂直的表面上有轻微的锥度 图案的:

• • 减少摩擦: 锥度减小 实体模具壁和模型之间的摩擦 提取过程中.
  • 最大限度地减少模具损坏: 防止撕裂, 拉伸, 或砂型或壳型破裂, 维护 腔体完整性.
  • 均匀的去除力: 确保薄壁和复杂特征不会粘连, 允许 一致的尺寸精度 跨多个铸件.
  • 角度优化: 拔模斜度的确定基于 金属型, 模具材料, 和墙高, 对于金属，通常为 1–3°, 塑料或树脂更高.

• 影响: 减少 拒绝率, 最大限度地减少模具磨损, 并允许 高可重复性 生产中, 特别适用于复杂或高大的铸件.

失真裕度

• 目的: 为了补偿 几何变形 引起的 冷却不均匀, 内部应力, 或收缩率差异.
  无畸变裕度, 长壁或薄壁铸件可能会翘曲, 捻, 或弯曲, 导致 错位, 装配问题, 或拒绝.

• 机制:
  畸变余量占 冷却不均匀或残余应力引起的变形:

• • 热收缩梯度: 由于厚切片和薄切片以不同的速率冷却, 内应力可能导致翘曲或弯曲. 预变形图案抵消了预期的变形.
  • 压力放松: 通过预期 残余应力模式, 该图案特意设计了几何形状，可在冷却后恢复所需的形状.
  • 模拟驱动调整: 现代铸造厂使用 热和结构模拟 预测失真并计算精确的图案偏移.

• 申请: 关键在于 不对称成分, 大框架, 和涡轮机外壳.

敲击津贴

• 目的: 考虑到 轻微放大或扭曲 造成的模具型腔 移除图案时施加的力 (说唱).
  如果没有这个津贴, 薄壁或复杂的核心可能 塌陷或变形, 影响尺寸精度.

• 机制:
  说唱津贴补偿 机械力引起的空腔扩大 去除图案时:

• • 力传递: 当提取模式时, 能量转移至模具材料, 稍微压缩或拉伸模具壁.
  • 特定材料的响应: 松散的砂模或细壳模在提取力的作用下可能会变形.
    模式是 尺寸稍小 在关键区域，以便振打后型腔与设计尺寸相匹配.
  • 薄壁保护: 确保精致特征完好无损, 预防 破损或表面缺陷 脱模时.

• 申请: 对于特别重要的 湿砂模具和复杂的几何形状.

涂层或电镀的机加工或精加工余量

• 目的: 提供额外材料 补偿物质损失 期间 表面饰面, 电镀, 或硬质涂层.
  这确保了 最终铸件保持在尺寸公差范围内 涂层去除或沉积后.

• 机制:
  精加工余量确保 表面处理过程中去除的材料不会影响尺寸精度:

• • 材料沉积或去除: 电镀, 绘画, 或抛光可以改变表面尺寸.
    图案上的额外厚度确保 最终尺寸保持在公差范围内 涂层或精加工后.
  • 统一津贴: 模式包括 计算保证金, 通常为 0.05–0.2 毫米, 以适应过程的可变性.
  • 对于严格的公差至关重要: 对于航空航天尤其重要, 汽车, 或装饰部件在哪里 表面完整性和尺寸精度 很关键.

• 典型值: 0.05–0.2 毫米，取决于涂层类型和厚度.
• 申请: 汽车内饰, 航空航天组件, 或需要装饰的硬件 高表面质量和耐腐蚀性.

4. 影响模式津贴的因素

图案津贴是 有意的尺寸调整 应用于铸造模型，以确保最终铸件符合设计规范.

津贴的数额和类型取决于以下因素的组合： 材料特性, 铸造方法, 几何学, 以及后处理要求.

材料特性

• 热膨胀和收缩: 金属和合金在加热时膨胀，在凝固时收缩.
  不锈钢和高碳钢等高熔点合金可能比铝或锌等低熔点金属需要更大的收缩余量.
• 固化行为: 具有显着液固收缩的材料 (例如。, 锰钢, 锌) 需要精确的余量以防止内部空隙或尺寸不准确.
• 相变: 经历固态转变的合金 (例如。, 钢中珠光体的形成) 可能会经历额外的收缩, 影响津贴计算.

铸造方法

• 沙子铸造 vs. 投资铸造: 砂模多孔且可压缩, 经常减少草案津贴的需要, 而采用刚性陶瓷模具的熔模铸造则需要仔细计算拔模斜度和收缩余量.
• 永久 vs. 消耗模具: 消耗模具 (例如。, 绿砂或失蜡) 可能需要更大的收缩和变形余量, 而永久模具 (钢或铸铁) 尺寸稳定, 允许更严格的公差.

几何形状和截面厚度

• 复杂形状: 薄壁, 长肋骨, 或深腔可能会导致冷却不均匀和局部收缩, 需要失真和敲击余量.
• 截面变化: 截面厚度差异较大会导致收缩率差异; 较厚的部分凝固速度较慢, 可能会造成缩痕, 而较薄的部分可能会快速冷却并减少收缩.

机械加工和精加工要求

• 加工津贴: 将进行铸造后加工的零件 (例如。, 法兰, 轴承表面) 需要添加材料, 通常为 1–3 毫米，具体取决于合金和加工工艺.
• 涂层或电镀余量: 可以添加额外的余量来补偿涂层的厚度, 阳极氧化, 或电镀操作.

处理和图案去除

• 草案津贴: 模型必须包括拔模角度，以便顺利从模具中取出而不损坏模具型腔.
  所需的草图因模具类型和材料而异: 1–3° 对于砂模中的金属, 2–5° 用于刚性熔模模具.
• 敲击津贴: 脱模时用力过大会造成变形; 余量可以补偿顶出过程中轻微的模具变形.

环境和工艺条件

• 温度和湿度: 沙子或石膏等模具材料会随着水分含量而膨胀或收缩, 影响尺寸精度.
• 铸造实践: 冷却速度, 模具压实, 模具预热会微妙地影响图案余量, 特别是在高精度或大型铸件中.

5. 常见挑战和最佳实践

模型余量对于确保精确铸件至关重要, 但如果应用不当可能会导致 尺寸误差, 缺陷, 和增加的成本.

6. 结论

图案津贴是 对选角成功至关重要, 直接影响尺寸精度, 机械性能, 和制造效率.

了解并应用**五种主要类型——收缩, 加工, 草稿, 失真, 和振打/涂层余量——**帮助工程师和铸造专业人员生产高质量的产品, 无缺陷铸件.

将津贴与现代模拟和强大的质量控制相结合，确保 持续的, 具有成本效益的生产, 即使对于复杂的几何形状和高性能材料.

 

常见问题解答

什么是最重要的图案余量?

收缩余量是最关键的, 因为它直接解决了冷却过程中金属的体积收缩.

不正确的收缩余量会导致铸件尺寸过小, 经常报废或需要昂贵的焊接维修.

收缩余量如何计算?

收缩余量按铸件标称尺寸的线性百分比计算:

图案尺寸=公称尺寸× (1 + 收缩率). 例如, 一个 100 mm 灰口铸铁件 (1.0% 收缩) 需要一个 101 毫米图案.

为什么需要草案津贴?

拔模余量可防止移除过程中模具损坏和图案变形.

无草稿, 模型和型砂之间的摩擦会导致砂蚀或模型破损, 导致铸件有缺陷.

熔模铸造需要多少加工余量?

熔模铸造具有光滑的铸态表面 (RA1.6-3.2μm), 所以加工余量较小 (0.5外表面 –1.5 mm) 与沙子铸造相比 (2–4毫米).

什么时候需要畸变裕度?

不对称需要畸变余量, 薄壁, 或高碳钢铸件, 冷却不均匀或相变导致翘曲的地方. 通常通过模拟或试铸来确定.

什么是说唱津贴, 为什么它很小?

振打余量可补偿模型振打期间模腔的扩大.

很小 (0.1–0.5毫米) 因为与收缩或加工余量相比，振打引起的型腔变化很小.