避免缺陷：审查铸件结构的重要考虑因素

（一）铸件应有合适的壁厚

为了避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。在普通砂型铸造的条件下，铸件最小允许壁厚如表13-1所列。

表13-1　砂型铸造时铸件最小允许壁厚δ　单位：mm

续表

注 1.如特殊需要，在改善铸造条件的情况下，灰铸铁件的壁厚可小于3mm。其他合金最小壁厚亦可减小。2.在铸件结构复杂，合金流动性差的情况下，应取上限值。

铸件也不应设计得太厚。超过临界壁厚的铸件中心部分晶粒粗大，常出现缩孔、缩松等缺陷，导致力学性能降低。各种合金铸件的临界壁厚可按最小壁厚的3倍来考虑。铸件壁厚应随铸件尺寸增大而相应增大，在适宜壁厚的条件下，即方便铸造又能充分发挥材料的力学性能。设计受力铸件时，不可单纯用增厚的方法来增加铸件的强度（见图13-1）。

图13-1　采用加强肋减小铸件厚度

（a）不合理；（b）合理

（二）铸件结构不应造成严重的收缩阻碍，注意壁厚过渡和圆角

图13-2中示出两种铸钢件结构。图13-2（a）为两壁交接呈直角形构成热节，铸件收缩时阻力较大，故在此处经常出现热裂。图13-2（b）为改进后的结构，热裂消除。

图13-2　铸钢件结构的改进

（a）不合理；（b）合理

铸件薄、厚壁的相接、拐弯、等厚度的壁与壁的各种交接，都应采取逐渐过渡和转变的形式，并应使用较大的圆角相连接，避免因应力集中导致裂纹缺陷（见图13-3）。

（三）铸件内壁应薄于外壁

铸件的内壁和肋等，散热条件较差，应薄于外壁，以使内壁、外壁能均匀地冷却，减轻内应力和防止裂纹。内壁厚、外壁厚相差值见表13-2。

表13-2　砂型铸造铸件的内外壁厚相差值

（四）壁厚力求均匀，减少肥厚部分，防止形成热节

薄厚不均的铸件在冷却过程中会形成较大的内应力，在热节处易于造成缩孔、缩松和热裂纹。因此应取消那些不必要的厚大部分。肋和壁的布置应尽量减少交叉，防止形成热节（见图13-4）。(www.xing528.com)

（五）利于补缩和实现顺序凝固

对于铸钢等体收缩大的合金铸件，易于形成收缩缺陷，应仔细审查零件结构实现顺序凝固的可能性。图13 5为壳型铸造的合金钢壳体。图13-5（a）铸出的件，在A点以下部分，因超出冒口的补缩范围而有缩松，水压试验时出现渗漏；图13-5（b）中，只在底部76mm范围内壁厚相等，由此向上，壁厚以1°～3°角向上增厚，有利于顺序凝固和补缩，铸件品质良好。

（六）防止铸件翘曲变形

图13-3　壁与壁相交的几种形式

（a）不合理；（b）合理

生产经验表明：某些壁厚均匀的细长形铸件、较大的平板形铸件及壁厚不均的长形箱体件如机床床身等，会产生翘曲变形。前两种铸件发生变形的主要原因是结构刚度差，铸件各面冷却条件的差别引起不大的内应力，但却使铸件显著翘曲变形。后者变形原因是壁厚相差悬殊，冷却过程中引起较大的内应力，造成铸件变形。可通过改进铸件结构、铸件热处理时矫形、塑性铸件进行机械矫形和采用反变形模样等措施予以解决。图13-6为合理与不合理的铸件结构。

图13-4　壁厚力求均匀

（a）不合理；（b）合理

图13-5　合金钢壳体结构改进

（a）不合理；（b）合理

（七）避免浇注位置上有水平的大平面结构

在浇注时，如果型腔内有较大的水平面存在，当金属液上升到该位置时，由于断面突然扩大，金属液面上升速度变得非常小，灼热的金属液面较长时间地、近距离烘烤顶面型壁，极易造成夹砂、渣孔、砂孔或浇不到等缺陷。

应尽可能把水平壁改进为稍带倾斜的壁或曲面壁，如图13-7所示。

图13-6　防止变形的铸件结构

（a）不合理；（b）合理

图13-7　避免水平壁的铸件结构

（a）不合理；（b）合理