砂型铸造斜度角解析:何时需要、如何避免
部分设计工程师认为砂铸零件总需要斜度角。现实是,这并不绝对正确。如果能通过模样定向提供自然脱模斜度,则无需通过添加斜度角来妥协设计。
感到困惑?以下解释砂型铸造中斜度角的必要性,以及如何避免它们。
模样与砂型铸造
砂型铸造是将熔融金属浇注入砂中形成的型腔或空隙。金属凝固后,振落砂子显露铸件。
型腔或空隙是获得优质零件的关键。它由模样形成,模样是所需铸件形状的物理实体。传统上模样由钢或铝制成,有时也用木材。
将模样放入砂箱,砂在重力或压力作用下填充模样周围空隙直至密实堆实。然后取出模样,砂中剩余的空隙即为即将铸造的形状。
模样设计需包含斜度,缺乏斜度会增加模样与砂模抽取时的摩擦。模样拔出会带走砂粒,扩大型腔,最终铸件会在砂子脱落处产生多余金属,导致铸件质量差且浪费金属。斜度角可避免此问题。
斜度角基础
可将斜度角理解为模样原本垂直侧面的锥度(即垂直于模具顶面的侧面)。若模样侧面完全垂直,抽取时会摩擦砂子,不可避免地导致砂粒脱落。
为防止此情况,垂直侧面需略微倾斜或锥度化。抽取模样时侧面即可脱离砂子,无摩擦、无损伤。
砂型铸造中这种锥度称为正斜度。之所以为“正”,是因为模样上部悬伸于砂子之上。若为负斜度,砂子顶部会悬伸于模样下部区域,模样无法在不破坏砂子的情况下抽出。
多大斜度角才足够?
砂铸工希望斜度越大越好,以减少废品风险。零件设计师希望斜度越小越好,以免增加设计、装夹和加工难度。
折中方案是采用 1.5° 至 2° 斜度角。浅型腔需较大斜度,深型腔可适当减小。先进造型设备可大幅减小所需斜度角。通常木模比金属模需要更大斜度。
如何避免斜度角
关键在于让零件几何形状本身提供脱模斜度。例如铸造轴类:圆柱形模样平放压入砂中(或砂填充其周围)。抽取模样时,圆弧表面与砂子分离:无摩擦、无损伤。零件几何形状消除了对斜度角的需求。
同理可铸造方棒。平放压入砂中时侧面需斜度角脱模;但将模样旋转 45° 使分型线对角穿过方棒,模样自动获得 45° 脱模斜度。
经验总结
设计砂铸零件时,模样师会说垂直于分型线的侧面必须有斜度角。这没错:加 2° 正斜度,模样可不损伤砂模抽出。但若真不想在零件上有斜度角,考虑能否通过调整模样定向使侧面倾斜,从而提供自然脱模斜度。
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