澆注系統(tǒng)的計算

1、內(nèi)澆道截面面積的計算根據(jù)截面比設(shè)計法，內(nèi)澆道截面面積計算公式為： 式中： A內(nèi)內(nèi)澆道截面積； GL流經(jīng)內(nèi)澆道的金屬液總重量；金屬液密度； 流量損耗系數(shù)；t澆注時間； g重力加速度；hp內(nèi)澆道單元處的壓力高度值；Hp平均靜壓頭高度；對于有澆口杯-直澆道-橫澆道-內(nèi)澆道四個單元的澆注系統(tǒng)來說 hp=k221+k12+k22Hp式中： k1直澆道截面積與橫澆道截面積之比；k2直澆道截面積與內(nèi)澆道截面積之比；Hp為平均靜壓頭的高度。澆注時間t按照經(jīng)驗公式t=AGn (1) t=BpGn (2) G為鑄件或澆注金屬重量；為鑄件壁厚。對于鋁合金對于式（1）有：A=2.4; n=0.387 式（2）有：B=

2、1.25; n=0.35; p=0.35.式中各參數(shù)的數(shù)值為：根據(jù)鑄件的合金為鋁合金GL一般為鑄件質(zhì)量的23倍，故而GL=2.5G=2.5253.986=634.965kg； =2.685g/cm3=2.685103kg/m3；一、 取截面比為A直:A橫:A內(nèi)=1:2:1。=0.68；k1=0.5;k2=1；g=9.8m/s2。采用底注式根據(jù)砂箱高度為700mm以及澆口杯高度為150mm,Hp=85cm；按式（1）得t=2.4GL0.387=2.4(634.965)0.387=20.46s；按式（2）得t=BpGn=1.25200.35253.9860.35=24.77s兩者相差不大由于鋁合金

3、要快澆，可以取t=20.46shp=k221+k12+k22Hp=121+0.52+1285=0.378m將以上參數(shù)代入式(5-1)得：澆注系統(tǒng)各截面尺寸和形狀的確定根據(jù)已經(jīng)確定的截面比截面比為A直:A橫:A內(nèi)=1:2:1，可以計算出A直=62.5cm2，A橫=125cm2。（1）直澆道形狀和尺寸的確定采用圓錐形直澆道，根據(jù)計算得出的結(jié)果，當采用一個直澆道時，直澆道的半徑R=A直=44.6mm所以其直徑D=89.2mm。直澆道過粗，易產(chǎn)生渦流，從而使鑄件產(chǎn)生氣孔。采用圓錐形直澆道直徑最好不要超過25mm，顯然該直徑太大可以采用兩個直澆道同時澆注，以減小直澆道直徑。同時采用片狀直澆道如下圖取a=

4、35mmb=8mms=25mmn=12mm(片狀澆道數(shù)量)（2）橫澆道形狀和尺寸的確定橫澆道的總橫截面積為125cm2，由于采用的是兩個橫澆道，所以每個方向橫澆道的面積為62.5cm2。采用截面積h=a的梯形橫澆道，如圖5-2所示，橫澆道的尺寸為：a=84mm；b=65mm；h=84mm；R=3mm。圖5-2 橫澆道的尺寸（3）內(nèi)澆道形狀和尺寸的確定內(nèi)澆道的總橫截面積為62.5cm2，本鑄件采用4個內(nèi)澆道的形式，每個內(nèi)澆道的面積為：62.54=15.6 cm2取a=85mm; b=75mm; h=20mm; R=3mm（4）澆口杯的形狀和尺寸的確定本設(shè)計選擇箱式澆口杯，箱式澆口杯也稱澆口箱，由

5、鑄鐵制成。澆口箱主要用于澆注大、中型鑄件，使用前，應(yīng)經(jīng)預熱、刷涂料及烘烤。澆口箱的尺寸為：A=250mm；B=250mm；C=200mm；D=200mm；h=150mm；澆口箱的外形如圖5-4所示。圖5-4 澆口箱的外形二、 取截面比為A直:A橫:A內(nèi)=1:2:3。hp=k221+k12+k22Hp k1=0.5; k2=0.333；hp=k221+k12+k22Hp=0.33321+0.52+0.3332Hp=0.0693m因此 A直=48.6 cm2A橫=97.2 cm2直澆道的尺寸的確定，由于A直=48.6 cm2 R=A直=39.3mm，D=78.68mm,由于直澆道尺寸太大易產(chǎn)生渦流

6、，從而使鑄件產(chǎn)生氣孔，所以必須減少直澆道直徑。同時，本框架結(jié)構(gòu)件的尺寸較大，所以可以采用兩個直澆道同時澆注，以減小直澆道直徑。最終確定采用兩個直澆道，每個直澆道的半徑R=24.3=27.8mm，所以每個直澆道的直徑為55.6mm。橫澆道的尺寸的確定A橫=97.2 cm2 由于采用兩個橫澆道故而每個橫澆道的尺寸為48.6 cm2采用截面積h=a的梯形橫澆道，如圖5-2所示，橫澆道的尺寸為：a=75mm；b=55mm；h=75mm；R=3mm。圖5-2 橫澆道的尺寸內(nèi)澆道形狀和尺寸的確定A內(nèi)=145.8 cm2內(nèi)澆道的總橫截面積為145.8cm2，本鑄件采用4個內(nèi)澆道的形式，每個內(nèi)澆道的面積為：1

7、45.84=36.45cm2澆注系統(tǒng)設(shè)計的校核型內(nèi)液面上升速度的校核對于結(jié)構(gòu)復雜及大型鑄件，在澆注時間確定后，需驗算型內(nèi)液面的上升速度，液面的上升速度必須大于參考值，平均液面上升速度為： (5-2)式中：型內(nèi)液面上升速度；鑄件在澆注位置時的高度；t澆注時間。式中參數(shù)的具體數(shù)值為：hC=61.9cm；t=20.46。將參數(shù)帶入式5-2得： cms查鑄造手冊（第二版）第五卷：鑄造工藝得，參考值V=1.02.0cms。vtv所以型內(nèi)液面上升速度合格。最小剩余壓頭高度的計算為了保證金屬液能充滿鑄件上距直澆道最遠最高的部分，獲得輪廓清晰、結(jié)構(gòu)完整的鑄件，鑄件最高點到澆口杯內(nèi)液面的高度必須大于或等于最小值hM，即直澆道應(yīng)有必要的高度。hM的計算公式為： (5-3)式中：最小剩余壓頭高度；L金屬液