第三章 澆注系統(tǒng)設(shè)計

1、第三章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 第三章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 3.1概述1 概念 2 組成 鑄型中引導(dǎo)液態(tài)金屬進(jìn)入型腔的通道之總稱。 1)澆口杯 2)直澆道 3)橫澆道 4)內(nèi)澆道 3 對澆注系統(tǒng)的基本要求 1)能掌握鑄件的溫度場分布2)保證在規(guī)定時間內(nèi)布滿鑄型型腔 3)保證鑄件輪廓、棱角清楚 4)掌握金屬液流淌的速度和方向 5)具有良好的撇渣功能 6)簡化生產(chǎn)，降低成本 4 澆注系統(tǒng)的類型及特點(diǎn)1)按澆注系統(tǒng)各組元截面比例關(guān)系分類 (1)封閉式澆注系統(tǒng) (2)開放式澆注系統(tǒng) (3)半開放半封閉式澆注系統(tǒng) s直 s橫 s內(nèi) s直 s橫 s內(nèi) s直 s橫 ， s內(nèi) s橫 2)按內(nèi)澆道在鑄件上的位置分類分類 (1)

2、頂注式澆注系統(tǒng) 液態(tài)金屬從鑄型型腔(鑄件)頂部注入 (2)底注式澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道設(shè)置在鑄件底部的澆注系統(tǒng) (3)中間注入式澆注系統(tǒng) 從鑄件中間某一高度上開設(shè)內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng) (4)階梯式澆注系統(tǒng) 在鑄件不同高度上開設(shè)兩層或兩層以上內(nèi)澆道的 澆注系統(tǒng) (5)縫隙式澆注系統(tǒng)沿著整個鑄件高度上開設(shè)垂直縫隙狀內(nèi)澆道的澆 注系統(tǒng) 3.2 液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)中流淌的水力學(xué)特性 1 在砂型中流淌的水力學(xué)特點(diǎn) 合金液和鑄型之間有著激烈的熱作用、機(jī)械作用和 化學(xué)作用，屬于多相流淌，一般呈紊流狀態(tài)，是不穩(wěn)定 流過程。 2 澆口杯中的流淌 1) 澆口杯作用 承接來自澆包的金屬液，防止金屬液 飛濺和溢出，便于澆注；減輕

3、液流對型腔的沖擊；分別 渣滓和氣泡，阻擋其進(jìn)入型腔； 2)澆口杯分類 漏斗形澆口杯(用于中、小型鑄件)和 盆(池)形澆口杯(用于中、大型鑄件 3)影響澆口杯內(nèi)水平漩渦的主要因素是澆口杯內(nèi)液面的 深度，其次是澆注高度、澆注方向和澆口杯的結(jié)構(gòu)等 3 直澆道中的流淌 1)直澆道的作用 將來自澆口杯的金屬液引入橫澆道、 內(nèi)澆道或直接導(dǎo)入型腔，并供應(yīng)充型過程所必需的壓力 2)直澆道外形 通常是上大下小的圓錐形，有時為等截面 圓柱形、上小下大的倒圓錐形、蛇形和片狀形等外形 3)液態(tài)金屬在直澆道中存在布滿式流淌或非布滿式流淌 兩種流態(tài) 4 直澆道窩 1)直澆道窩作用 緩沖，縮短直澆道橫澆道拐彎處的 高度紊流

4、區(qū)；改善內(nèi)澆道流量分布，削減橫澆道內(nèi)澆 道拐彎處的局部阻力系數(shù)和水頭損失；浮出金屬液中的 氣體。 2)直澆道窩外形 直澆道窩的大小、外形應(yīng)相宜，砂 型應(yīng)堅(jiān)實(shí)。直澆道窩常做成半球形、圓錐臺等外形。 5橫澆道中的流淌 1)橫澆道作用 向內(nèi)澆道安排干凈的金屬液；儲存最 初澆入的含氣和夾雜的低溫金屬液并阻留夾雜；使金 屬液流平穩(wěn)和削減產(chǎn)生氧化夾雜物 2)橫澆道截面外形 圓形、半圓形、 梯形等多種形式 3)橫澆道的外形尺寸以及橫澆道與內(nèi)澆道的位置關(guān)系取 決于澆注系統(tǒng)類型 封閉式澆注系統(tǒng) 采納深梯形斷面外形的橫澆道，其 高度大于寬度(高度/寬度=1.21.5);內(nèi)澆道應(yīng)位于 橫澆道的下部，且和橫澆道具有同

5、一底面 開放式澆注系統(tǒng) 采納扁而寬的梯外形的橫澆道，內(nèi) 澆道應(yīng)位于橫澆道的上方，且搭接面積要小，但應(yīng)大 于內(nèi)澆道的截面積。 6 內(nèi)澆道中的流淌1)內(nèi)澆道作用 掌握充型速度和方向、安排金屬、 調(diào)整鑄件各部位的溫度和凝固挨次2)內(nèi)澆道截面外形 外形多為扁矩形，其寬度和厚度 比值應(yīng)按鑄件壁厚和所要求的凝固方式而定。3)澆口比的影響 4)內(nèi)澆道流量的不勻稱性 7 金屬過濾技術(shù) 采納過濾網(wǎng)(板)金屬過濾技術(shù)可防止鑄件產(chǎn)生 夾渣缺陷，從而獲得高純潔度的鑄件 3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容 確定澆注系統(tǒng)的類型及各組元的結(jié)構(gòu)和尺寸 2 設(shè)計澆注系統(tǒng)的方法和過程 1)確定澆注系統(tǒng)的類型 2)確

6、定內(nèi)澆道的位置、數(shù)目和金屬引入方向 3)確定直澆道的位置和高度 4)澆注時間與金屬液上升速度的核算 5)計算阻流面積 6)確定澆口比并計算各組元截面積7)確定各組元的結(jié)構(gòu)和外形及尺寸 8)繪出澆注系統(tǒng)圖9)生產(chǎn)調(diào)試并酌情修訂 3澆注系統(tǒng)的設(shè)計步驟 1)澆注系統(tǒng)類型的選擇 依據(jù)鑄造合金、鑄造方法和鑄件結(jié)構(gòu)及鑄件質(zhì) 量要求等詳細(xì)狀況，確定澆注系統(tǒng)的類型 2)內(nèi)澆道的基本設(shè)計原則(位置、數(shù)量和方向 ) 內(nèi)澆道在鑄件上的位置和數(shù)量應(yīng)聽從所選定的凝固 原則或補(bǔ)縮方法方向不得沖著細(xì)小砂芯、冷鐵和芯撐，必要時采納 切線流入 內(nèi)澆道應(yīng)盡量薄 內(nèi)澆道不得開設(shè)在鑄件質(zhì)量要求高的部位有利于金屬液平穩(wěn)地布滿鑄型型腔

7、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 有利于削減收縮應(yīng)力和防止裂紋內(nèi)澆道盡量開設(shè)在分型面 有利于改善鑄件外觀質(zhì)量 3)直澆道位置和高度的確定 直澆道的位置應(yīng)設(shè)在橫、內(nèi)澆道的對稱中心點(diǎn) 上，以使金屬流程最短，流量分布勻稱。直澆道距內(nèi)澆道應(yīng)有足夠的距離； 壓頭不得低 于最小剩余壓頭，即hm ltg 4)澆注時間與金屬液上升速度的核算 合適的澆注時間與鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型工藝條件、 鑄造合金種類及選用的澆注系統(tǒng)類型等有關(guān)，考慮 鑄件結(jié)構(gòu)和工藝因素。 從理論上看，存在著最小上升速度vmin(防止 澆不足和冷隔及夾砂結(jié)疤類缺陷的產(chǎn)生)和最大上 升速度vmax(保證型內(nèi)排解和和防止過度紊流)兩 個極限值。

8、5)計算阻流面積 計算阻流面積的方法主要有公式法和圖表法。奧贊公式 查表法 查圖法 6)確定澆 口比并計算各組元截面積澆注系統(tǒng)各組元的截面積比例稱為澆口比。 依據(jù)鑄造合金種類及鑄件大小和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、澆注系統(tǒng)類型，確定澆口比 基于澆口比及阻流面積，求出澆注系統(tǒng)各組元的截面積 7)確定各組元的結(jié)構(gòu)和外形及尺寸 澆口杯 漏斗形澆口杯和池形澆口杯; 依據(jù)直澆道直徑或 鑄件質(zhì)量，查閱手冊確定尺寸 直澆道通常為上大下小的圓錐形，有時為等截面的圓柱 形、蛇形和片狀形等外形;依據(jù)直澆道下端截面積， 查閱手冊確定直徑和高度等尺寸。 直澆道窩 直澆道窩常做成半球形、圓錐臺等外形，查閱手 冊確定尺寸 內(nèi)澆道 外形多為

9、扁矩形，其寬度和厚度比值應(yīng)按鑄件壁 厚和所要求的凝固方式而定; 依據(jù)內(nèi)澆道截面積和結(jié) 構(gòu)外形及澆注系統(tǒng)類型和鑄造合金等，查表確定尺寸。橫澆道與內(nèi)澆道的位置關(guān)系取決于澆注系統(tǒng)類型 封閉式澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道應(yīng)位于橫澆道的下部，且 和橫澆道具有同一底面。 開放式澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道應(yīng)位于橫澆道的上方，且 搭接面積要小，但應(yīng)大于內(nèi)澆道的截面積。 3.4 鑄鐵件澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)及設(shè)計1 灰鑄鐵件澆注系統(tǒng) 1)澆注系統(tǒng)的特點(diǎn) 封閉式澆注系統(tǒng)2)澆注系統(tǒng)橫截面積確定方法 公式法 奧贊公式法，簡易公式法 圖表法 查表法，查圖法 3)設(shè)計方法 (1)確定澆注系統(tǒng)的類型 通常采納封閉式澆注系統(tǒng) (2)草擬型板布置圖 依據(jù)造型機(jī)標(biāo)準(zhǔn)模板尺寸或砂箱輪廓尺寸，基于 鑄件尺寸及合理吃砂量等，確定砂箱中鑄件的數(shù)目與 分布、內(nèi)澆道的位置、數(shù)目和金屬引入方向及直澆道 的位置和高度，草擬出型板