1、
重力铸造模具设计方面
合理的分型面设计:
分型面是模具上下模或动定模的分离面,其设计直接影响毛刺的产生。应尽量选择在铸件外形轮廓简单、规则的位置设置分型面。例如,对于回转体形状的铸件,将分型面设置在其轴截面位置,这样在合模时,能够使模具的配合更加紧密,减少金属液在分型面处的溢出,从而降低毛刺的产生。
避免分型面的复杂形状和过多的转折。复杂的分型面会导致合模时难以完全贴合,增加金属液进入缝隙的机会。如果无法避免复杂的分型面,可在设计时采用镶块结构,将复杂部分单独设计成镶块,通过精确加工和装配,保证分型面的密封性。
优化模具的浇口和排气系统:
浇口位置和尺寸的合理选择至关重要。浇口应设置在铸件壁厚较厚的部位,使金属液能够平稳地流入型腔。例如,对于平板类铸件,浇口可设置在铸件的一侧边缘中部,并且浇口的尺寸要根据铸件的大小和壁厚来确定,避免金属液流速过快。如果浇口尺寸过大,金属液冲击力强,容易产生飞溅和毛刺;尺寸过小则会导致填充时间过长,影响铸件质量。
良好的排气系统能够排出型腔中的空气,防止在金属液填充过程中产生背压,导致金属液溢出产生毛刺。排气方式可以采用排气槽或排气孔。排气槽应开设在金属液最后填充的部位,其深度一般为 0.05 - 0.15mm,宽度为 3 - 8mm。排气孔的直径一般为 3 - 5mm,数量根据铸件的大小和复杂程度确定。
2、重力铸造模具制造过程的精度控制
模具加工精度要求:
模具的加工精度直接影响其合模精度和铸件质量。在模具制造过程中,对于型腔、型芯等关键部位,应采用高精度的加工设备,如数控加工中心、电火花加工机床等。例如,型腔的尺寸精度应控制在 ±0.05mm 以内,表面粗糙度 Ra 应达到 0.8 - 1.6μm。这样可以保证模具合模后型腔的密封性,减少金属液的渗漏。
模具的导向机构(如导柱和导套)的加工精度也非常重要。导柱和导套的配合间隙应控制在 0.03 - 0.08mm 之间,确保模具在开合模过程中的导向精度,使上下模或动定模能够准确地闭合,避免因模具错位而产生毛刺。
模具装配的质量把控:
在模具装配过程中,要严格按照装配工艺进行操作。首先对模具零件进行清洗,去除加工过程中残留的油污、铁屑等杂质,防止这些杂质影响模具的装配精度。装配时,要注意零件的安装顺序和方向,对于有定位要求的零件,如镶块、型芯等,要确保其定位准确。
采用合适的装配工具和装配方法,如使用扭矩扳手拧紧螺丝,保证螺丝的拧紧力矩均匀一致。在装配完成后,要对模具进行合模调试,检查合模后的间隙情况。如果发现间隙过大,应及时查找原因并进行调整,确保模具合模后的间隙符合设计要求,一般合模间隙应控制在 0.05mm 以下,以防止金属液渗出产生毛刺。
3、铸造工艺参数的优化
合理的浇注温度和速度:
浇注温度过高会导致金属液的流动性过强,容易渗入模具的缝隙中产生毛刺。不同的铸造合金有不同的适宜浇注温度范围,例如,铝合金重力铸造时,浇注温度一般控制在 680 - 740℃之间。同时,浇注速度也要适中,浇注速度过快会产生较大的冲击力,使金属液飞溅并产生毛刺。在浇注过程中,可以根据铸件的大小和复杂程度,通过控制浇注杯的大小和形状、浇注口的尺寸等来调节浇注速度。
采用分段浇注或倾斜浇注等方式,可以使金属液更加平稳地填充型腔。对于高度较高的铸件,分段浇注能够避免金属液在型腔底部产生较大的冲击,减少飞溅和毛刺的产生。倾斜浇注则适用于一些形状特殊的铸件,通过调整铸件模具的倾斜角度,使金属液沿着型腔壁缓慢流入,降低金属液的流速和冲击力。
合适的压铸压力控制:
虽然重力铸造主要依靠重力使金属液填充型腔,但在一些情况下,可能会辅助一定的压力来保证铸件的质量。在施加压力时,要控制好压力的大小和时间。如果压力过大或施压时间过长,会导致金属液溢出模具产生毛刺。一般来说,压力的大小应根据铸件的结构和合金的特性来确定,通常不超过 0.3 - 0.5MPa,并且施压时间要根据金属液的填充情况和凝固时间来合理调整。