某些鑄件缺陷的產生,往往是由于鑄件結構設計不合理而造成的。精密鑄造專業(yè)廠家采用合理的鑄件結構,可防止許多缺陷。每一種鑄造合金,都有一個合適的壁厚范圍,選擇得當,既可保證鑄件性能要求,又便于鑄造生產。在確定鑄件壁厚時一般應綜合考慮三個方面:保證鑄件達到所需要的強度和剛度;盡可能節(jié)約金屬;鑄造時沒有多大困難。
壁厚應不小于較小壁厚在一定的鑄造條件下,鑄造合金能充滿鑄型的小壁厚稱為該鑄造合金的小壁厚。為了避免鑄件的澆不足和冷隔等缺陷,應使鑄件的設計壁厚不小于小壁厚。在鑄件結構設計時,為了充分發(fā)揮金屬的潛力,節(jié)約金屬,必須考慮鑄造合金的力學性能對鑄件壁厚的敏感性。
厚壁鑄件容易產生縮孔、縮松、晶粒粗大、偏析和松軟等缺陷,從而使鑄件的力學性能下降。從這個方面考慮,各種鑄造合金都存在一個臨界壁厚。鑄件的壁厚超過臨界壁厚后,鑄件的力學性能并不按比例地隨著鑄件壁厚的增加而增加,而是顯著下降。
因此鑄件的結構設計應科學地選擇壁厚,以節(jié)約金屬和減輕鑄件重量。在砂型鑄造工藝條件下,各種合金鑄件的臨界壁厚可按小壁厚的3倍來考慮。鑄件壁厚應隨鑄件尺寸增大而相應增大,在適宜壁厚的條件下,既方便鑄造又能發(fā)揮材料的力學性能。
砂型鑄造時,鑄件內壁散熱條件差,即使內壁厚度與外壁厚度相等,但由于它比外壁的凝固速度慢,力學性能往往要比外壁低,同時在鑄造過程中易在內、外壁交接處產生熱應力致使鑄件產生裂紋。對于凝固收縮大的鑄造合金還易產生縮孔和縮松,因此鑄件的內壁厚度應比外壁厚度薄一些。