在設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)時,還要考慮到金屬的鑄造性能優(yōu)劣。否則鑄件就會出現(xiàn)澆注不足、縮孔、縮松、冷隔、鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等。往往在采用更合理鑄件結(jié)構(gòu)后,便可以消除這些缺陷。因此,應(yīng)使鑄件結(jié)構(gòu)有利于液體金屬的充型,并能減輕或避免由金屬收縮造成的鑄件缺陷。
1. 鑄件壁厚
鑄件壁厚要適當(dāng),某一種鑄造金屬都有其適宜鑄件壁厚范圍,過厚或過薄都會對鑄件產(chǎn)生不利影響。如果選定金屬的適宜壁厚不能滿足零件的力學(xué)性能的要求,就應(yīng)考慮改選高強(qiáng)度的金屬或更合理的截面形狀。
鑄件壁厚要均勻,壁厚不均勻的鑄件容易在壁厚處產(chǎn)生縮孔和縮松,并且壁厚不同冷卻速度也不同,鑄造應(yīng)力會引起鑄件變形或開裂。
由于上述原因,所以在設(shè)計鑄件時,應(yīng)力求做到壁厚均勻。也就是說,鑄件的各部分應(yīng)具有冷卻速度相近的壁厚,鑄件的內(nèi)壁因冷卻較慢,其壁厚應(yīng)略小于外壁。
2. 鑄件壁厚的連接
鑄件壁間的連接應(yīng)注意以下幾個方面。
鑄件壁的轉(zhuǎn)角處應(yīng)有結(jié)構(gòu)圓角。在鑄件的轉(zhuǎn)角處如果是直角連接,則在此處不僅會形成熱節(jié),容易產(chǎn)生縮孔和結(jié)晶脆弱區(qū),而且因應(yīng)力集中易于導(dǎo)致結(jié)晶脆弱區(qū)產(chǎn)生裂紋。
壁的連接處應(yīng)避免過于厚大而形成熱節(jié)。對于鑄件結(jié)構(gòu)中有兩個或三個甚至多個壁相連的情況,為避免連接處過于厚大而形成熱節(jié),不應(yīng)采用交叉相連或銳角連接,可采用交錯接頭或環(huán)形接頭結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)銳角連接應(yīng)采用過渡形式,以防止產(chǎn)生縮孔、縮松及裂紋等缺陷。
不等厚度的壁相接時應(yīng)逐漸過渡。
3. 鑄件結(jié)構(gòu)要有利于減小應(yīng)力和防止變形
盡量使鑄件能自由收縮。鑄件在澆注后的凝固冷卻過程中,其體積和長度都將減小。如果其收縮受阻,鑄件內(nèi)部將產(chǎn)生應(yīng)力,導(dǎo)致變形、裂紋的產(chǎn)生。因此,在設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)時,應(yīng)盡量使其能自由收縮。從而減小鑄造應(yīng)力,防止發(fā)生裂紋。
采用對稱結(jié)向:對于容易產(chǎn)生變形的鑄件,如壁厚均勻的細(xì)長鑄件、面積較大的平板鑄件等,為減小變形,可采用對稱式結(jié)構(gòu)以使變形相互抵消或增設(shè)防變形肋。
4. 鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免有較大的水平面
在鑄件澆注位置上有過大的水平面,不利于金屬液的充填,容易產(chǎn)生澆不到等缺陷,應(yīng)盡量避免。因此,在進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)盡量將水平面設(shè)計成傾斜形狀。
以上所述關(guān)于鑄件結(jié)構(gòu)工藝性的要求都是一般性原則,并且大多是針對砂型鑄造而言,對于采用特種鑄造的鑄件,還應(yīng)根據(jù)其相應(yīng)的工藝特點考慮一些特殊要求。