金属铸造设计- A型铸造的寿命

工程金属铸件的质量和价值

良好的金属铸造设计意味着创建最简单的模具，将产生所需的形状。这个过程需要金属和铸造方法方面的专家知识，才能在高质量的铸造中找到最佳价值。

终端用户通常需要知道一个铸造的金属物体在不同的高温条件下，以及最重要的，在负载下的表现。随着时间的推移，它会扭曲、开裂或变形吗?这些机械要求决定了哪种金属最适合一个产品。金属设计也可能出于美学或机械方面的原因需要一定程度的精加工。工程师或设计师选择金属和铸造方法来满足这些需求，并利用他们在铸造过程中材料和方法如何相互影响的经验来创造设计。了解金属在液体、冷却和固体状态下的行为是非常重要的，这对于设计生产车间的问题是非常重要的。

金属铸造设计中的变量

金属铸造性能

有四个主要的金属特征影响铸造设计的结果:

• 流动性是各种金属在熔融状态下流动的容易程度。金属在液态时的流动性越强，它就能更好地捕捉到模具中的小细节。
• 收缩是熔融金属从液态冷却时的收缩速率。液体收缩描述的是金属开始冷却时的收缩速率，凝固收缩描述的是金属开始从液体冻结到固体的时间点，而固体收缩则是金属凝固后的时间点。这些速率可以预测在冷却过程中可能发生的应变和缺陷。如果设计的某些部分比其他部分冻结得更快，就会对铸件的完整性造成挑战。
• 形成渣或渣滓描述铸件中非金属夹杂物的存在，以及它们是可接受的(表面)或有害的(次表面)。
• 浇注温度为某一特定合金的浇注温度;金属温度越高，生产方面的挑战就越多。

传热

两种不同的传热速率影响金属在模具内凝固的速度。一个是金属本身的热量扩散，另一个是铸件接触模具的地方的热量传递速率。这些速率有助于确定整个铸件的整体温差，以及铸件各部分首先改变状态时可能发生的温差冷却。

凝固模式

通常，铸件接触模具的地方冷却得更快，从边缘向内结晶。了解给定金属的结晶、传热和收缩率，工程师或冶金学家就可以预测铸件的结晶模式。当寻找与收缩问题最小化，模具设计与这些凝固模式的思想。模具的某些部分可以用冷水冷却，以使某一段的收缩速度更快。铸件的其他部分可能与称为立管的储层相连，立管将液态金属缓慢地注入冷却的铸件中，以防止凝固的金属收缩时形成空腔。

形状和截面尺寸变化

冷却铸件的热点可以在材料厚度增加的地方形成。在可能的情况下，设计厚度均匀的铸件是有帮助的，但当不可能时，设计可以通过逐渐改变墙壁的坡度来最小化应变，并确保在所有地方都保留最小的金属厚度。

之间的连接部分

在考虑铸件厚度时，工程师们要注意截面之间连接处的尖角。除非设计师非常小心，否则两部分或更多的铸件组合在一起时，会在各部分相交的地方产生更大体积的金属。如果设计师将这些角磨平，使它们远离尖锐的角度，这个体量就可以与两边的金属体量更加一致。

模具的稳定性

铸型必须能够处理金属冷却时的行为。膨胀、收缩和排气(浇注过程中从模具中产生的气体被困在凝固的铸件中)都是可能的，这取决于所使用的金属。在模具中使用的材料必须能够承受金属在所有状态下，没有断裂或坍塌。

表面光洁度的能力

不同的成型方法可以产生不同的光洁度。如果一个产品需要精细的表面处理，成型过程往往更昂贵。在某些情况下，只需要对部分产品进行精密加工，部分铸件可以在脱模后进行机加工:在这些情况下，金属需要易于机加工。非常光滑的抛光往往来自更密集，因此更昂贵的成型工艺，但对于大型物体，这比加工整个表面更便宜。

其他模具设计考虑事项

为了以良好的价格生产优良的铸件，设计师应该尽量减少或消除昂贵的芯、深草稿和不规则的分型。

草稿

草稿是指铸件垂直壁上的锥度。这些都是必要的，这样就可以在不破坏模具壁的情况下将被设计对象的“正面”形象的图案移除。

核

铁芯用于在铸件内部有意地制造孔洞或空隙。它们被设计成在成型过程中燃烧或成型后抖掉。它们通常是昂贵的生产，并且在某些设计中可以通过改变模具的“分型线”或铸件的方向来避免。

分型线

分型线是在模具的两半合在一起的地方创建的。冒口和浇口通常放置在分型线上，因此，在铸件拆卸后，需要进行额外的金属加工，以去除多余的材料。也可能有金属漏进分型线，通常是薄而平的:这被称为闪光，而去除闪光是铸造后的一个常见步骤。

卓越的铸造设计

在设计金属铸件时，理解材料和方法之间的关系是制造高质量和有价值产品的关键。金属和模具之间的依赖关系是复杂的。了解最终产品所需的机械性能将影响所需金属的种类;金属在液态、冷却和固态中的行为将决定模具的一些需求。例如，流动性较低的金属在模具中可以做得更好，细节更少:金属在冷却时非常脆，可能不太适合边缘锋利的设计，容易剥落。所需的熔化温度也将决定铸造地面过程的挑战——例如，钢的高熔点要求在整个铸造过程中进行更高水平的监测和精度。设计师、工程师和金属工人之间的经验和沟通有助于以最低的价格创造出更好的产品。