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离心铸型设计方法研究

汇报人：

2024-01-25

目录

contents

离心铸型设计概述

离心铸型结构设计

材料选择与性能要求

制造工艺及装备选择

数值模拟技术在离心铸型设计中应用

实验验证与结果分析

总结与展望

01

离心铸型设计概述

利用离心力使金属液在铸型内壁上形成一层金属壳，随后逐层凝固获得所需形状和尺寸的铸件。

离心铸造原理

金属充型能力强、铸件组织致密、机械性能好、生产效率高等。

离心铸造特点

合理的铸型设计能够减少铸造缺陷，提高铸件表面质量和内部质量。

保证铸件质量

优化铸型设计可以缩短生产周期，降低生产成本，提高企业经济效益。

提高生产效率

离心铸型设计研究有助于推动铸造技术的创新和发展，提升行业整体水平。

推动技术创新

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设计目标：实现铸件形状、尺寸精度、表面质量、内部质量等方面的要求，同时提高生产效率和降低成本。

设计要求

保证铸件形状和尺寸精度；

控制铸件表面质量和内部质量；

优化生产流程和工艺参数，提高生产效率；

降低原材料消耗和能源消耗，降低生产成本。

02

离心铸型结构设计

考虑铸型的热稳定性、耐磨性、导热性、成本等因素，选择最适合的铸型材料。

对于复杂形状的铸件，可采用组合铸型或3D打印技术制备铸型。

根据铸件形状、尺寸精度和表面质量要求选择合适的铸型类型，如金属型、砂型、陶瓷型等。

根据铸件形状和尺寸要求，确定铸型的内腔形状、尺寸和表面粗糙度等参数。

考虑铸型的强度、刚度、耐磨性和热稳定性等要求，确定铸型的壁厚、加强筋、冷却水道等结构参数。

对于大型或重型铸件，需考虑铸型的吊装、运输和安装等要求，进行相应的结构设计和优化。

03

材料选择与性能要求

具有良好的铸造性能、耐磨性和减震性，常用于制造承受重载或冲击的铸件。

铸铁

铸钢

铝合金

具有高强度、韧性和耐磨性，适用于制造承受大载荷或高温条件的铸件。

具有密度小、比强度高、耐腐蚀等优点，适用于制造轻量化和有特殊要求的铸件。

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根据铸件的使用条件和性能要求，选择具有相应力学性能、物理性能和化学性能的材料。

考虑材料的工艺性能，如铸造性能、切削加工性、热处理性等，以确保铸件质量和生产效率。

注重材料的经济性，在满足性能要求的前提下，尽量选用价格低廉、来源广泛的材料。

03

材料的化学性能如耐腐蚀性、抗氧化性等，决定铸件在特定环境下的使用寿命和稳定性。

01

材料的力学性能直接影响铸件的强度、硬度、韧性等性能指标。

02

材料的物理性能如导热性、热膨胀系数等，影响铸件的凝固过程和热处理效果。

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制造工艺及装备选择

热处理与加工

对铸件进行热处理以改善其力学性能，然后进行必要的机械加工以满足产品要求。

脱模与清理

将凝固后的铸件从模具中取出，去除浇口、冒口等多余部分。

凝固与冷却

金属液在模具内凝固成型，经过一定时间冷却至室温。

模具准备

根据产品要求设计制造模具，包括型腔、浇口、冒口等部分。

熔炼与浇注

将金属原料加热熔化，通过浇注系统注入模具型腔内。

熔炼设备

浇注设备

模具制造设备

热处理设备

根据金属原料的种类和熔炼工艺要求，选择合适的熔炼设备，如电弧炉、感应电炉等。

根据模具的复杂程度和制造精度要求，选择合适的模具制造设备，如数控铣床、电火花加工机等。

根据浇注系统的设计和生产批量的大小，选择合适的浇注设备，如手动浇注机、自动浇注机等。

根据铸件的材料和热处理工艺要求，选择合适的热处理设备，如箱式炉、井式炉等。

控制好熔炼温度和浇注温度，避免温度过高或过低导致铸件质量问题。

对铸件进行严格的质量检查和控制，确保产品质量符合要求。

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数值模拟技术在离心铸型设计中应用

某公司采用数值模拟技术对离心铸型进行优化设计，成功预测并解决了铸件变形问题，提高了产品质量和生产效率。

案例一

某研究团队利用数值模拟技术对离心铸造过程中的温度场、流场进行模拟分析，优化了浇注系统和冒口设计，降低了废品率和生产成本。

案例二

某企业通过数值模拟技术对离心铸型进行结构优化，减少了材料消耗和能源消耗，同时提高了铸件的力学性能和耐磨性。

案例三

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实验验证与结果分析

验证离心铸型设计方法的可行性和有效性，探究不同工艺参数对铸件质量的影响。

实验目的

选用具有代表性的铝合金材料，如A356、A357等。

实验材料

采用离心铸造机、熔炼炉、热处理炉等设备。

实验设备

实验步骤

1.熔炼铝合金材料，控制熔炼温度和时间，获得合格的铝合金液。

2.将铝合金液浇注到预热好的铸型中，启动离心铸造机，使铸型在高速旋转下凝固成型。

改进方向

1.进一步优化离心铸型设计方法，提高铸件质量和生产效率。

2.研究离心铸造过程中铝合金液的流动和凝固行为，为优化工艺参数提供理论支持。

创新点

1.提出基于数值模拟和实验验证