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            《铸造装备》
             
            型芯的设计
              发布时间: 2012-12-24
             
                型芯是铸型的一个重要组成部分,型芯的功用是形成铸件的内腔、孔洞和形状复杂阻碍取模部分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。
             
             型芯应满足以下要求:型芯的形状、尺寸以及在铸型中的位置应符合铸件要求,具有足够的强度和刚度,在铸件形成过程中型芯所产生的气体能及时排出型外,铸件收缩时阻力小,造芯、烘干、组合装配和铸件清理等工序操作简便、芯盒结构简单和造芯方便。
             
             1.型芯的种类及其应用 型芯依据制作的材料不同可分为以下几类:
             (1)砂芯:用硅砂等材料制成的型芯,称为砂芯,砂芯制作容易、价格便宜,可以制出各种复杂的形状,砂芯强度和度一般能满足使用要求,铸件收缩时阻力小,铸件清理方便,在砂型铸造中得到广泛的应用,在金属型铸造、低压铸造等铸造工艺中,对于形状复杂的内腔孑L洞,也用砂芯来形成。
             (2)金属芯:在金属型铸造、压力铸造等工艺方法中,广泛应用金属材料制作的型芯。金属芯强度和刚度好,得到的铸件尺寸精度高,但对铸件收缩的阻力大,对于形状复杂的孔腔则抽芯比较困难,选用时应引起足够重视。
             (3)可溶性型芯:用水溶性盐类制作型芯或作为粘结剂制作的型芯为水溶芯。此类型芯有较高的常温强度和高温强度,低的发气性,好的抗粘砂性,铸件
             浇注后用水即可方便地溶失型芯。水溶芯在砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等工艺方法中都得到一定的应用。
             
             2.砂芯设计在铸件浇注位置和分型面等工艺方案确定后,就可根据铸件结构来确定砂芯如何分块(即采用整体结构还是分块组合结构)和各个分块砂芯的结构形状。确定时总的原则应是:使造芯到下芯的整个过程方便,铸件内腔尺寸精确,不致造成气孔等缺陷,芯盒结构简单。
             (1)保证铸件内腔尺寸精度。凡铸件内腔尺寸要求较严的部分应由同一砂芯形成,不宜划分为几个砂芯。在铸件尺寸精度要求很高的地方,尽管结构很复杂,但仍采用整体砂芯。
             (2)保证操作方便。复杂的大砂芯、细而长的砂芯可分为几个小而简单的砂芯。大而复杂的砂芯,分块后芯盒结构简单,制造方便。细而长的砂芯,应分成数段,并设法使芯盒通用。砂芯上的细薄连接部分或悬臂凸出部分应分块制造,待烘干后再装配粘结在一起。
             (3)砂芯应有较大的填砂平面和运输及烘干时的支撑面。
             (4)在砂芯分块数量较多时,为便于砂芯组合、装配和检查,最好采用“基础砂芯”(其本身不是成型部分或只起部分铸型作用),在它的上面预先组合大部分或全部砂芯,然后再整体下芯。
             除上述几条原则外,还应使每块砂芯有足够的断面,保证有一定的强度和刚度,并能顺利排出砂芯中的气体;使芯盒结构简单,便于制造和使用等。
             
             3.芯头的设计芯头是砂芯的定位、支撑和排气结构,在设计时需要考虑:
             如何保证定位准确、能承受砂芯自身重量和液态合金的冲击、浮力等外力的作用以及把浇注时在砂芯内部产生的气体引出铸型等问题。
             (1)芯头尺寸的确定。芯头可分为垂直芯头和水平芯头两大类。由于芯头的直径(或宽度)通常与砂芯的直径(或宽度)相同,所以确定芯头承压面积、确定芯头尺寸,对于垂直砂芯实际上只是确定芯头的高度;对于水平砂芯就是确定芯头的长度。在一般情况下,芯头的尺寸可通过查表确定,不需要繁琐的计算。
             当砂芯本体尺寸较大,其出口处(即芯头部分)又较狭窄时,应对芯头的尺寸进行验算,以保证在金属液的最大浮力作用下不超过铸型的许用压力。
             (2)芯头斜度的确定。为了便于造型、造芯、下芯和合型操作,芯头在造型取模和下芯方向有一定的斜度。对于垂直砂芯,其芯头和芯座的上部斜翻(p)一般要比下部斜度(a)大;对于水平砂芯,有时为了简化芯盒结构,只在芯座(或模样芯头)上带有斜度。上芯座斜度j9一般约取100,下座斜度a约取5。;为了保证芯头与芯座的配合,形成芯座的模样芯头的斜度盛取正偏差(如a=5。+15’),芯盒中芯头部分的斜度取负偏差(如a=5。一15’)。
             (3)芯头与芯座的配合间隙的确定。芯头与芯座的配合关系和轴与轴承的配合相似,必须有一定的装配间隙。如果间隙过大,虽然下芯、合型较方便,但是铸件尺寸精度较低,甚至合金液可能流人间隙中造成大量“披缝”,使铸件落砂、清理困难,或堵塞芯头的通气孔道,使铸件造成气孔等缺陷;如果间隙过小,将使下芯、合型操作困难,易产生掉砂或塌箱等缺陷。间隙的大小取决于铸型种类、砂芯大小、精度及芯座本身的精度,具体的配合间隙可参考有关手册。
             (4)压环、防压环和积砂槽。压环(压紧环)指在上模样芯头上车削一道半圆凹沟(r:2~5mm),造型后在上芯座上凸起一环型砂,合型后它能把砂芯压紧,避免液体金属沿间隙钻入芯头,堵塞通气道。这种方法只适用于机器造型的湿型。防压环指在水平芯头靠近模样的根部,设置凸起圆环,高度为0.5~2mm,宽5~12ram,谓之防压环。造型后,相应部位形成下凹的一环状缝隙,下芯、合型时,它可防止此处砂型被压塌,因而可防止掉砂缺陷。防压环的作用和手工造型中的“打披缝”的作用是一样的,都是为了使靠近型腔表面的砂型不受压力,以防压塌铸型。条件不同,采用的方法也不同。
             
             集砂槽:常因为有砂粒存于下芯座中而使砂芯放不到底面上。手工造型时可用人工仔细清除这些砂粒,但机器造型中就不可能这样做。为此,在下芯座模样的边缘上设一道凸环,造型后砂型内形成一环凹槽,谓之集砂槽,用来存放个别的散落砂粒。这样就可大大加快下芯速度。集砂槽一般深2~5mm,宽3~6mm。
             
             


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