澆注系統(tǒng)簡介

澆注系統(tǒng) 材型1402班張鵬 陸路 張宗楠 李星漢 朱金宇 1 2020 4 24 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是鑄型中使液態(tài)金屬充填型腔的通道 澆注系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng) 常使鑄件產(chǎn)生沖砂 夾砂 縮孔 縮松 裂紋 冷隔 以及氣孔等多種缺陷 甚至?xí)硅T件報(bào)廢 因此 正確的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng) 對提高鑄件質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本具有重要意義 2 2020 4 24 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 一般情況下 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由 澆口杯 直澆道 橫澆道和內(nèi)澆道組成 對于某些復(fù)雜鑄件的澆注系統(tǒng) 除上述四個(gè)組元外 尚可增加其他組元 而對于某些簡單鑄的澆注系統(tǒng)可以少于四個(gè)組元 3 2020 4 24 澆注系統(tǒng)的作用 4 2020 4 24 澆注系統(tǒng)有四種分類方法 按澆注系統(tǒng)各組元截面的比例可分為封閉式 半封閉式 開放式澆注系統(tǒng)及封閉 開放式 1 封閉式澆注系統(tǒng)F杯 F直 F橫 F內(nèi)阻流截面在內(nèi)澆道 澆注開始后 金屬液容易充滿澆注系統(tǒng) 又稱 充滿式 澆注系統(tǒng) 呈有壓流動(dòng)狀態(tài) 擋渣能力較強(qiáng) 但充型液流的速度較快 沖刷力大 易產(chǎn)生噴濺 一般地說 金屬液消耗少且清理方便 適用于鑄鐵的濕型小件及干型中 大件 5 2020 4 24 2 開放式澆注系統(tǒng)F直上F直 F內(nèi)阻流截面在內(nèi)澆道 橫澆道截面為最大 澆注中 澆注系統(tǒng)能充滿 但較封閉式晚 具有一定的擋渣能力 由于模澆道截面大 金屬液在橫繞道中流速減小 故又稱 緩流封閉式 故充型的平穩(wěn)性及對型腔的沖刷力都好于封閉式 用于各類灰鑄鐵件及球鐵件 6 2020 4 24 4 封閉 開放式 推薦使用 F杯 F直F直 F集渣包出口F阻F阻 F內(nèi) F橫阻流截面設(shè)在直澆道下端 或在橫澆道中 或在集渣包出口處 或在內(nèi)澆道之前設(shè)置的阻流擋渣裝置處 阻流截面之前封閉 其后開放 故既有利于擋渣 又使充型平穩(wěn) 兼有封閉式與開放式的優(yōu)點(diǎn) 適用于各類鑄鐵件 在中小件上應(yīng)用較多 特別是在一箱多件時(shí)應(yīng)用廣泛 目前鑄造過濾器的使用 使這種澆注系統(tǒng)應(yīng)用更為廣泛 另 根據(jù)內(nèi)澆道的注入位置可分為頂注式 中注式 底注式及分層注入式 7 2020 4 24 對澆注系統(tǒng)要求 良好的澆注系統(tǒng)通常滿足以下幾點(diǎn)要求 1 控制金屬液流動(dòng)的速度和方向 并保證充滿型腔 保證適當(dāng)?shù)臐沧r(shí)間 2 金屬注入方式及內(nèi)澆口方向應(yīng)不致使金屬?zèng)_毀鑄型或砂型 并有利于雜質(zhì)上浮和型中氣體排出 金屬液在型腔中的流動(dòng)應(yīng)平穩(wěn) 均勻以免夾帶空氣 產(chǎn)生金屬氧化物 3 有利于鑄件溫度的合理分布 鑄型充滿后 型內(nèi)金屬的溫度分布狀態(tài)盡可能有利于鑄件預(yù)期的凝固方式 希望同時(shí)凝固的鑄件 溫度應(yīng)分布均勻 希望順序凝固的鑄件 溫度應(yīng)朝向冒口遞增 4 澆注系統(tǒng)應(yīng)具有除渣功能 生產(chǎn)無錫青銅 球墨鑄鐵等鑄鐵件 要求澆注系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擋渣能力 以防止熔渣進(jìn)入鑄型 5 澆注系統(tǒng)不應(yīng)阻礙鑄件收縮 在生產(chǎn)裂紋敏感性強(qiáng)的大型鑄件時(shí) 這點(diǎn)尤為重要 6 在保證鑄件質(zhì)量的前提下 澆注系統(tǒng)力求簡單 便于造型 金屬消耗量最少 以及有利于鑄件清理 8 2020 4 24 對澆注系統(tǒng)的基本要求是 1 所確定的內(nèi)澆道的位置 方向和個(gè)數(shù)應(yīng)符合鑄件的凝固原則或補(bǔ)縮方法 2 在規(guī)定的澆注時(shí)間內(nèi)充滿型腔 3 提供必要的充型壓力頭 保證鑄件輪廓 棱角清晰 4 使金屬液流動(dòng)平穩(wěn) 避免嚴(yán)重紊流 防止卷入 吸收氣體和使金屬過度氧化 5 具有良好的阻渣能力 9 6 金屬液進(jìn)入型腔時(shí)線速度不可過高 避免飛濺 沖刷型壁或砂芯 7 保證型內(nèi)金屬液面有足夠的上升速度 以免形成夾砂結(jié)疤 皺皮 冷隔等缺陷 8 不破壞冷鐵和芯撐的作用 9 澆注系統(tǒng)的金屬消耗小 并容易清理 10 減小砂型體積 造型簡單 模樣制造容易 10 液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)中的流動(dòng) 澆注初期 因阻力較小和要充滿澆注系統(tǒng)各組元 須快速澆注 待到澆注后期 由于有效壓頭減少和型腔內(nèi)氣體背壓增高等原因 澆注系統(tǒng)的通流能力減少 澆注速度隨之降低 特別是在臨近澆注結(jié)束時(shí) 為了避免動(dòng) 靜壓頭轉(zhuǎn)換造成抬箱 嗆火等事故 更要求放慢澆注速度 此外 澆注系統(tǒng)拐彎多而且各組元之間斷面積不等 因此 在整個(gè)澆注過程中 液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)中的流速隨著時(shí)間和空間位置改變而變化的 11 液態(tài)金屬的密度大 其運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)小 在澆道內(nèi)流動(dòng)時(shí)呈紊流狀態(tài) 金屬在沿澆道向前流動(dòng)時(shí) 流動(dòng)質(zhì)點(diǎn)還產(chǎn)生垂直于流線方向的十分雜亂的橫向運(yùn)動(dòng) 這種紊流對渣粒上浮是不利的 可以忽略 金屬在澆道壁面上的結(jié)晶凝固 澆道斷面縮小 由于溫度降低而使粘度增加 流動(dòng)性能降低 12 澆口杯 PPT模板下載 1 澆口杯定義 2 澆口杯的作用 3 澆口杯的類型 4 澆口杯的設(shè)計(jì) 13 2020 4 24 澆口杯 PPT模板下載 澆口杯 單獨(dú)制造或直接在鑄型內(nèi)形成 成為直澆道頂部的擴(kuò)大部分 澆口杯的作用 1 用來承受來自澆包的金屬液流并引入直澆道 防止過澆而溢出 2 避免流股直沖直澆道 減少液流對鑄型的沖擊 3 有一定的擋渣作用 4 當(dāng)砂箱高度低 壓頭不夠時(shí) 又可用以增加金屬液的靜壓頭 14 2020 4 24 澆口杯類型 PPT模板下載 澆口杯類型 1 漏斗形澆口杯 2 池盆形澆口 3 融化鐵隔片澆口杯 4 拔塞澆口杯 5 浮動(dòng)閘門澆口杯 1 漏斗形澆口杯 結(jié)構(gòu)簡單 制作方便 容積小 消耗金屬液少 只能用來接納和緩沖澆注的金屬流股 擋渣能力小 主要用在小型鑄鐵件及鑄鋼件 廣泛用于機(jī)器造型 漏斗口的直徑應(yīng)該比直澆道大一倍以上 可用帶濾網(wǎng)的漏斗形澆口杯 15 2020 4 24 PPT模板下載 2 池盆形澆口杯 擋渣作用明顯 但是制作程序復(fù)雜 消耗的金屬較多 主要用于中大型鑄鐵件 澆口盆的深度應(yīng)該大于直澆道上端直徑的5倍 2 其他澆口杯 融化鐵隔片澆口杯 拔塞澆口杯 浮動(dòng)閘門澆口杯 澆口杯類型 16 2020 4 24 澆口杯設(shè)計(jì) PPT模板下載 澆口杯主要要求 1 澆口杯的形狀不應(yīng)該淺又狹長 這樣渣子和會(huì)聚在直澆口上 更容易掉進(jìn)直澆口里 2 澆口杯內(nèi)壁不可傾斜 因?yàn)閮A斜的內(nèi)壁會(huì)將合金濺出 內(nèi)壁表面也有被沖毀的危險(xiǎn) 3 澆口杯應(yīng)做有凸面 以防止合金液水珠濺滴流入砂型中去 若不做成凸面 在未開始澆鑄時(shí) 應(yīng)將直澆道口用塞子塞住 澆下的合金液應(yīng)該在澆口杯較寬的部分 使其與直澆道口相隔一定距離 17 2020 4 24 PPT模板下載 1 澆口杯計(jì)算 澆口杯容量 相當(dāng)于澆口杯內(nèi)經(jīng)常容盛這些容量的合金液重量 等于每秒鐘內(nèi)流入鑄型的合金液重量與m的乘積 G1 G m t式中G t 每秒鐘合金消耗量 G 鑄件連冒口重量 t 澆鑄時(shí)間 秒 m澆口杯容量與每分鐘注入合金液的容量比 G1澆口杯容量 m可采用下表數(shù)據(jù) 澆口杯設(shè)計(jì) 18 2020 4 24 PPT模板下載 設(shè)計(jì)范列 滿注的澆口杯具有練好的撇渣能力但由于種種原因 造成澆口杯難以自始至終保持滿注 澆口杯設(shè)計(jì) 澆鑄時(shí) 澆口杯右部金屬液面超出H1 芯1發(fā)揮擋渣功能 金屬液超出H2 干凈金屬液進(jìn)入澆道 此后 澆鑄速度雖回影響金屬液面 但不會(huì)造成澆口杯右部金屬液低于H2 故該澆口杯除澆鑄初期金屬液未超出H1 熔渣有可能進(jìn)入澆道外 澆口杯金屬液面自始至終保持充滿 具有較強(qiáng)的撇渣能力 19 2020 4 24 20 2020 4 24 直澆道 作用 特點(diǎn) 形狀 與橫澆道的連接 組成 21 2020 4 24 直澆道的作用 直澆道是澆注系統(tǒng)中的垂直通道 通常帶有一定的錐度 是從澆口盆向下引導(dǎo)金屬液進(jìn)入澆注系統(tǒng)其它組元或直接導(dǎo)入型腔 并提供足夠的壓力頭 使金屬液在重力作用下能克服流動(dòng)過程中的各種阻力 充滿型腔的各個(gè)部分 22 2020 4 24 直澆道的組成 一 立式冷室壓鑄機(jī)用直澆道 1 余料2 噴嘴3 澆道套4 定模鑲塊5 分流錐 23 2020 4 24 二 臥式冷壓室壓鑄機(jī)用直澆道 a 直澆道結(jié)構(gòu)b 直澆道起模斜度1 壓室2 澆道套3 分流器4 余料 注 1 臥式冷室壓鑄機(jī)用直澆道是由壓室和澆口套形成 2 壓室和澆口套可以制成整體 也可以分別制造 若為后者 壓室是壓鑄機(jī)的附件 澆口套裝在定模上隨壓鑄零件不同而不同 24 2020 4 24 三 熱壓室壓鑄機(jī)用直澆道熱壓室壓鑄機(jī)用直澆道是由壓鑄機(jī)上的噴嘴與壓鑄模上的澆口套 分流錐組成 25 2020 4 24 直澆道的特點(diǎn) 直澆道其特點(diǎn)是 造型時(shí)起模方便 澆注時(shí)充型速度快 金屬液在直澆道呈正在壓流狀態(tài)流動(dòng) 直澆道的形狀直澆道是上大下小的圓錐形 可防止氣體和雜質(zhì)卷入型腔 這種形狀的直澆道應(yīng)用得最廣泛 在高效率半自動(dòng)造型生產(chǎn)線上 直澆道模樣大多固定的模板上 因此直澆道必須制成所示上小下大的倒錐形 才能從鑄型中拔出 對于澆注鑄鋼件 特別是澆注中大型鑄鋼件 多用耐火材料管形澆注系統(tǒng) 直澆道有有沒有斜度的圓管形和為蛇形直澆道 用于有色金屬鑄件 其阻力大 可降低金屬液流速 平穩(wěn)充型 減少卷入氣體 直澆道的形狀 26 2020 4 24 直澆道與橫澆道的連接 直角道與橫澆道的連接金屬液由直澆道流入橫澆道時(shí) 流動(dòng)方向急劇改變 出現(xiàn)極度的紊流如果用直澆道底部伸到橫澆道內(nèi)部的連接方式 就容易引起沖砂和卷入氣體 為了減輕這一沖擊作用 在直澆道底部設(shè)計(jì)成帶凹坑的窩座 窩座的直徑一般為橫澆道寬的兩倍左右 位于下型的凹坑在金屬液進(jìn)入橫澆道之前已被充滿 它不但能緩沖下落金屬液流對鑄型的沖擊 還可以減少液流的紊亂程度 較平穩(wěn)地把金屬液導(dǎo)入橫澆道 凹坑的深度最好接近橫澆道德高度 直澆道與橫澆道的連接處應(yīng)做成圓角 以減少?zèng)_砂的危害 當(dāng)鑄件較重 澆注時(shí)間較長時(shí) 為防止直澆道底部過熱或被沖壞 直澆道底部可鋪設(shè)一層耐火磚塊 27 2020 4 24 橫澆道 橫澆道是直澆道的末端到內(nèi)澆口前段的連接通道 28 2020 4 24 D B E C A 橫澆道用以連接直澆道與內(nèi)澆道 并將金屬平穩(wěn)而均勻的分配給各個(gè)內(nèi)澆道 主要作用是捕集 保留由澆道流入的夾雜物 所以又稱 捕渣器 是澆注系統(tǒng)最后一道擋渣關(guān)口 要求橫澆道平穩(wěn) 緩慢地輸送金屬液 而低速流動(dòng)又可減少充填時(shí)對型腔時(shí)的沖擊 利于渣粒在橫澆道中上浮并滯留在其頂部而不進(jìn)入型腔 可以借助橫澆道中的大體積金屬液來預(yù)熱模具 改善模具熱平衡 當(dāng)鑄件冷卻收縮時(shí)用來補(bǔ)縮和傳遞靜壓力 橫澆道的作用 29 2020 4 24 橫澆道斷面形狀 內(nèi)澆道的斷面形狀有梯形 圓形和圓頂梯形三種 梯形和圓頂形主要用于澆注灰鑄鐵和有色金屬合金鑄件 圓形斷面的橫澆道散熱最少 但撇渣效果差 用于澆注鑄鋼件 Lorem 30 2020 4 24 橫澆道設(shè)計(jì)要求 31 2020 4 24 LOREMIPSUMDOLORSITAMET CONSECTETURADIPISICINGELIT 撇渣原理 32 2020 4 24 吸動(dòng)區(qū)范圍大小與內(nèi)澆道中的液流速度成正比例 還隨內(nèi)澆道斷面的增大及內(nèi)澆道 橫澆道高度比值得增大而增大 生產(chǎn)中常將橫澆道做成高梯形 內(nèi)澆道制成扁平梯形 內(nèi)澆道置于橫澆道之下 使橫澆道高度為內(nèi)澆道高度的5 6倍 33 2020 4 24 撇渣原理 真 得 煩 為了使從直澆道急轉(zhuǎn)彎進(jìn)入橫澆道的金屬液的流動(dòng)比較平穩(wěn) 以及使渣來得及浮到橫澆道頂部 直澆道中心到第一個(gè)內(nèi)澆道的距離為L 5h橫 澆道末端要加長一段距離 以減少最后一個(gè)內(nèi)澆道的吸動(dòng)作用 甚至加上冒渣口 及使聚集在加長段中的夾雜物不再隨液流返回到橫澆道的工作段中 34 2020 4 24 橫澆道的結(jié)構(gòu)形式 35 2020 4 24 橫澆道結(jié)構(gòu)形式對集渣效果的影響 36 2020 4 24 橫澆道結(jié)構(gòu)形式對集渣效果影響 37 2020 4 24 內(nèi)澆道 內(nèi)澆道定義 澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬進(jìn)入型腔的通道之總稱 基本組元有 澆口杯 直澆道 直澆道窩 橫澆道和內(nèi)澆道 內(nèi)澆道是液態(tài)金屬進(jìn)入鑄型型腔的最后一段通道 主要作用 控制金屬液充填鑄型的速方向 調(diào)節(jié)鑄型各部分的溫度和鑄件的凝固順序 并對鑄件有一定的補(bǔ)縮作用 可以有單個(gè)也可以設(shè)計(jì)多個(gè)內(nèi)澆道 38 2020 4 24 鑄件內(nèi)澆道的基本設(shè)計(jì)原則 1 內(nèi)澆道在鑄件上的位置和效目應(yīng)服從所選定的凝固顧序或補(bǔ)縮方法 對要求同時(shí)凝固的鑄件 內(nèi)澆道應(yīng)開在鑄件薄壁處 數(shù)量宜多面分散 避免內(nèi)澆道附近的砂型局部過熱 對要求順序凝固的鑄件 內(nèi)澆道應(yīng)開設(shè)在厚壁處 如設(shè)有冒口 使內(nèi)澆遭通過冒口 能夠提高冒口的補(bǔ)縮效果 對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件 往往采用順序凝固和同時(shí)凝固相結(jié)合的原則安排內(nèi)澆道 即對每一個(gè)補(bǔ)縮區(qū)域依順序凝固原則設(shè)置內(nèi)澆道 而對整個(gè)鑄件則按同時(shí)凝固原則采用多內(nèi)澆道分散充型 這樣 既可使鑄件的各個(gè)厚大部位得到充分補(bǔ)縮而避免出現(xiàn)縮孔 縮松 又可將鑄件的鑄造應(yīng)力和變形減小 當(dāng)鑄件壁厚相差懸殊 而又必須從薄壁處引入金屬時(shí) 則應(yīng)同時(shí)使用冷鐵加速厚壁處的凝固 并加放冒口補(bǔ)縮 2 內(nèi)澆道的方向不要沖著細(xì)小砂芯 型壁 冷鐵和芯撐 必要時(shí)采用切線引入 但應(yīng)注意 切線引入會(huì)引起型內(nèi)金屬的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 適用于外表面有粗糙度要求的圓形鑄件 當(dāng)筒形鑄件內(nèi)表面要求嚴(yán)格時(shí) 應(yīng)避免金屬液回轉(zhuǎn) 以免夾渣物聚集在鑄件的內(nèi)表面 3 內(nèi)澆道應(yīng)盡量薄 薄內(nèi)澆道的好處足 降低內(nèi)澆道吸動(dòng)區(qū) 有利于橫澆道阻渣 減輕清理工作量 內(nèi)澆道薄于鑄件的壁厚 在去除澆道時(shí)不易損害鑄件 對鑄鐵件 簿的內(nèi)澆道能充分利用鑄件本身的石墨化膨脹獲得緊實(shí)的鑄件 球墨鑄鐵件的內(nèi)澆道厚度如圖3 46所示 內(nèi)澆道的寬度和長度為其厚度的4倍 39 2020 4 24 4 對薄壁鑄件 可用多內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮 這時(shí)內(nèi)澆道尺寸應(yīng)符合冒口頸的要求 5 內(nèi)澆道避免開設(shè)在鑄件品質(zhì)要求很高的部位 以防止金相組織粗大 對受求耐壓 防滲漏的管類件 內(nèi)澆道通常開在法蘭處 以防止管壁處出現(xiàn)縮松 內(nèi)澆道開設(shè)在加工表面上 則有利于鑄件的外觀 6 為了使金屬液快速而平穩(wěn)地充型 有利于排氣和除渣 各個(gè)內(nèi)澆道中的金屬流向應(yīng)力求一致 防止金屬液在型內(nèi)碰撞 流向混亂而出現(xiàn)過度紊流 7 盡景在分型面上開設(shè)內(nèi)澆道 使造型方便 8 對收縮大易形成裂紋的合金鑄件 內(nèi)澆道的設(shè)置應(yīng)盡量不阻礙鑄件的收縮 鑄件內(nèi)澆道的基本設(shè)計(jì)原則 40 2020 4 24 內(nèi)澆道的作用 1 將金屬引入型腔 內(nèi)澆道較短 本身不能擋渣 內(nèi)澆道與橫澆道的連接位置會(huì)影響橫澆道擋渣功能的發(fā)揮 此外 內(nèi)澆道還會(huì)對液態(tài)金屬進(jìn)入型腔的流動(dòng) 即對澆注完后型內(nèi)的溫度分布 澆注過程中的充型平穩(wěn)性 型內(nèi)排氣及渣粒上浮等產(chǎn)生影響 2 控制金屬液充填鑄型的速度與方向 3 調(diào)節(jié)鑄件各部分的溫度和鑄件的凝固順序 4 起補(bǔ)縮作用 41 2020 4 24 對大型輪形鑄件和薄壁鑄件的內(nèi)澆口設(shè)置做如下說明 1 生產(chǎn)大型輪形鑄鋼件時(shí) 應(yīng)使從位于輪緣處各個(gè)內(nèi)澆道流出金屬液流的方向一致 以便金屬液進(jìn)入型腔后能沿同一方向在輪緣中旋轉(zhuǎn) 使渣粒在離心力作用下離開齒廓區(qū) 2 對于薄壁鑄件 包括充型性能較好的鑄鐵件在內(nèi) 不能讓兩股金屬液流進(jìn)入型腔后在遠(yuǎn)離內(nèi)澆道處對接 否則會(huì)使鑄件產(chǎn)生冷隔缺陷 內(nèi)澆道斷面形狀 1 扁平梯形 吸動(dòng)區(qū)小 有助于橫澆道發(fā)揮擋渣作用 模樣的制造及造型均方便 易于從鑄件上清除 2 高梯形 用于沿鑄件垂直壁充型3 月牙形 三角形能迅速凝固易清理4 圓形內(nèi)澆道冷卻最慢 多用于大型鑄鋼件和導(dǎo)熱快的鑄型 42 2020 4 24 43 2020 4 24 1 頂注式澆注系統(tǒng) 以澆注位置為基準(zhǔn) 內(nèi)澆道設(shè)在鑄件的頂部 1 特點(diǎn) 金屬液自型腔頂部注入 鑄件上部的溫度高于下部的溫度 有利于實(shí)現(xiàn)自下而上的順序凝固和冒口補(bǔ)縮 冒口尺寸較小 節(jié)約金屬 44 2020 4 24 壓邊式 楔形式 搭邊式 2 應(yīng)用 特