减少铸件缺陷的注意事项

铸件主要缺陷的产生（如缩孔、缩松、气孔、裂纹、浇不足、冷隔、偏析及变形等）往往是由于铸件结构设计不够合理，未能充分考虑合金铸造性能的要求而造成的。为此，设计铸件结构时应能满足合金铸造性能各方面的要求。

（1）考虑合金的流动性，限定铸件的最小壁厚。铸件的壁厚应根据零件的强度、刚度、耐磨性和使用要求决定，但如壁厚过小，容易出现浇不足或冷隔等缺陷。所以，设计铸件时应根据合金的种类、铸型的冷却条件、铸件的大小和复杂程度等来确定铸件的最小壁厚。具体最小壁厚尺寸可查阅相关资料。

（2）考虑合金的冷却与收缩，力求设计均匀适当的壁厚。金属的冷却快慢与壁厚的大小、壁的位置、散热条件等因素有关。铸件壁厚不均，会造成铸造合金的局部积聚，在积聚处易产生缩孔和缩松；同时，由于铸件壁厚不均，即铸件各部分冷却速度不同，会使铸件产生较大的铸造应力，造成铸件的变形和开裂。如图2-34顶盖铸件的壁厚有两种设计方案。图2-34a所示方案的厚壁处易产生缩孔，在连接处产生裂纹。图2-34b所示方案则不存在这些问题。

图2-34 铸件壁厚应均匀

由于铸件内壁的散热条件较差，其厚度应略小于外壁厚度，以使铸件内、外壁的冷却速度相近。内部壁厚比外部壁厚宜减少15%～25%。

长梁、平板等零件，当金属量在各个平面内分布不均时，冷却收缩后最易产生挠曲。由于钢的线收缩较大，挠曲情况更加突出。对于这类较长易挠曲的梁形铸件，应将其截面设计成对称截面。如图2-35所示，图2-35a为不合理结构，图2-35b为改进后的合理结构。

图2-35 铸件截面应对称

铸件上易产生变形或裂纹的部位，设计加强筋结构，可防止其变形。如图2-36所示，图2-36a为不合理结构，图2-36b为合理结构。在平板铸件上设计加强筋，以免其翘曲。

图2-36 易变形处应有加强筋

正确设计加强筋，可以减小零件的壁厚，减少金属的聚积，导出铸件内部的热量。然而，不必要的增设加强筋或者筋壁过厚，非但不能起加强作用，反而因造成金属聚积使铸件产生裂纹或缩孔。一般，加强筋的厚度，不能超过所连壁厚0.8。铸件内部的加强筋，由于冷却速度缓慢，其厚度为所连壁厚的0.6。

图2-37b利用加强筋可以减少壁厚，减少金属的聚积。为避免图2-38a的材料堆积，改为图2-38b的结构。

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图2-37 减少材料聚积

图2-38 避免材料堆积

（3）考虑液态金属结晶的方向性和金属冷却时的收缩等，应完全不用尖角转弯，而用圆角连接。各种结构下的圆角连接参见图2-39。

图2-39 铸件应圆角连接

（4）对于热裂、冷裂倾向较大的合金或铸件，应使铸件在冷却时能自由收缩，不受阻碍。如图2-40所示轮辐的设计：图2-40a所示方案的轮辐数为偶数，每条轮辐均与另一条成直线排列；这样，势必使两轮辐的收缩互相牵制、彼此受阻，轮辐内将产生大的铸造应力，会使轮辐产生裂纹；为此，改为图2-40b、c方案的设计，则可以通过轮辐或轮缘的微量变形来减缓轮辐内的铸造应力，以减小产生裂纹的危险。

图2-40 铸件应能自由收缩

（5）考虑排除合金中非金属夹杂物，铸件应尽量避免有过大的水平面。由于铸型内的气体、熔渣及其他夹杂物常要浮在上面，过大的水平面难以将它们排入冒口。当平面处于倾斜位置时，气体和熔渣即可上浮聚集在一较小的区间，通过冒口而排除。如图2-41所示。

图2-41 避免大水平面

（6）考虑不同合金铸造性能的差异，合理设计铸件形状。如设计铸钢、球墨铸铁、铝合金等合金铸件时必须充分考虑这些合金易于产生缩孔和裂纹。

铸件结构设计除了以上原则外，还应该考虑其受力状态。因为其材料的抗压强度远远大于其抗拉强度，因此，在结构设计时应最好使其处于受压状态。