熔模鑄造澆注系統(tǒng)計算

1、熔模鑄造澆注系統(tǒng)計算1熔模鑄造澆注系統(tǒng)計算澆注系統(tǒng)是熔模鑄造工藝設計的重要部分。國熔模 碳鋼鑄件居多，具澆注系統(tǒng)除應具有引入金屬液等作用外， 還要能為鑄件提供必要的補縮金屬液和補縮通道。目前，很 多工廠熔模鑄件澆注系統(tǒng)大小是設計人員憑經(jīng)驗定的，直接 影響了鑄件的成品率和工藝生品率。因此，有必要開展熔模 鑄造澆注系統(tǒng)計算方法的探討。從結(jié)構(gòu)上看，熔模鑄造澆注系統(tǒng)有直澆道-澆道、橫澆道-澆道和組合式三大類。其中直澆道-澆道式又分：單一直澆道、直澆道-補縮環(huán)、多道直澆道和特種形狀直澆道等 形式。但在實際生產(chǎn)中應用最廣泛的是單一直澆道澆注系 統(tǒng)，如圖1所示。圖1單一直澆道Fig.1 Single spr

2、ue目前用于單一直澆道澆注系統(tǒng)的計算方法有：亨金法、比例系數(shù)法、澆口杯補縮容量法、當量熱節(jié) 法、澆注系統(tǒng)確定參考圖法等。其中亨金法較全面地 考慮了影響補縮的因素；并可計算由直澆道、澆口尺 寸，以及一個澆注系統(tǒng)鑄件組最多允許的鑄件數(shù)量。據(jù)介紹亨金法更適用于該類澆注系統(tǒng)。本文就單一直澆道澆注系統(tǒng)計算開展研究。利用計算機對第一拖拉機股份(簡稱拖拉機廠)、東風汽 車公司精密鑄造廠(簡稱第二汽車制造廠)大量工藝已 成熟零件的澆注系統(tǒng)與亨金法計算結(jié)果相比較，并對 亨金法進行修正。該修正公式可供各工廠技術(shù)人員在 設計澆注系統(tǒng)時參考。2亨金法簡介為使鑄件獲得補縮，澆口應設在鑄件厚處(熱節(jié)處)，以保證在金屬液凝

3、固時，澆口比鑄件厚處晚凝 固，而直澆道又比澆口晚冷，從而利用直澆道中金屬 液補縮鑄件。因此，澆口截面的熱模數(shù)Mg(mm是鑄件熱節(jié)處的熱模數(shù)Mc(mm)直澆道截面的熱模數(shù) Ms(mm) 單個鑄件質(zhì)量 Q(g)和澆口長度Lg(mm)的函數(shù)，即Mg=f(Mc,Q,Lg,Ms)(1)前聯(lián)學者亨金用不同鑄件做試驗，把公式(1)中各參數(shù)關(guān)系繪成曲線后發(fā)現(xiàn)，它們之間的關(guān)系為各 種不同方次的拋物線關(guān)系，最后歸納得到下列公式：(2)式中 Kh比例系數(shù)，中碳鋼 Kh= 2。般工廠直澆道尺寸已標準化。利用式(2)可計算由鑄件澆口截面熱模數(shù)，從而得到澆口具體尺寸。采用這種單一直澆道形式澆注系統(tǒng)組成的鑄 件組，其最大允

4、許鑄件的數(shù)量nmax為：式中 -合金的密度，g/cm3Fs一直澆道截面積，cm2H直澆道高度， cm 合金的體收縮系數(shù)，中碳鋼 0=4%式(2)、(3)就是常稱的亨金公式。亨金在發(fā)表 該公式的文章中提到，公式還必須考慮生產(chǎn)實際情況，如直澆道最佳直徑在 2055 mm間，澆口長度最好8 mmm不同切斷澆口方法可稍有加長等等。3亨金法實用性分析3.1 熔模鑄件選擇在拖拉機廠和第二汽車制造廠共收集210個熔模鑄件及其澆注系統(tǒng)系統(tǒng)。其中拖拉機廠75型、150型和180型拖拉機的130個零件，第二汽車制造廠 80 個汽車零件。這些鑄件廢品率均小于5%無縮孔、縮松等缺陷，具澆注工藝已成熟。熔模鑄件多為小件

5、， 所選210個零件的質(zhì)量從0.01 kg到3.6 kg,鑄件熱節(jié) 處模數(shù)從1.2 mm到5.9 mm,這對于熔模鑄件來說是具有代表性的。鋼種多數(shù)是 ZG45,ZG35,少量是ZG15兩廠生產(chǎn)工藝相似，均為單一直澆道系統(tǒng)，直澆道直徑為 3855 mm,直澆道長度 300 mm或350mm;90始右采用易割澆口，均不設單獨冒口。使用水 玻璃型殼，型殼層數(shù)多為六層半。鑄件澆注時鋼液澆溫1 5401 580 C ,型殼溫度大于 400 Co3.2 亨金公式（2）實用性分析利用計算機將以上210個熔模鑄件實際使用的澆注系統(tǒng)和用亨金公式（2）計算的數(shù)據(jù)進行比較。表 1 和表2為部分鑄件澆口截面模數(shù)有關(guān)數(shù)

6、據(jù)。將拖拉機 廠和第二汽車制造廠全部零件熱節(jié)處的模數(shù)和澆口截 面模數(shù)關(guān)系、鑄件質(zhì)量和澆口截面模數(shù)關(guān)系分別擬合成圖2、圖3曲線，其中曲線1為實際值、曲線2為計 算值。如前所述，所統(tǒng)計鑄件質(zhì)量從 0.01 kg到3.6 kg, 圖3鑄件質(zhì)量只統(tǒng)計到 0.6 kg,大于0.6 kg鑄件其件 重和澆口截面處模數(shù)關(guān)系趨勢是一致的。表1拖拉機廠部分鑄件有關(guān)數(shù)據(jù)Table 1 Related data of some castingsselected fromThe Precise Foundry Flant of the China FirstTractor& Construction Machinery

7、 Corporation鑄件熱k處模數(shù)/mm鑄件質(zhì)量kg直澆道截面處模數(shù)mm澆口長度mm澆口截回模數(shù)m m亨金法計算的澆口截面模數(shù)/mm1.211 30.014 09.5011.002.741.051.757 30.046 09.509.003.431.741.875 00.056 09.5012.003.752.113.103 40.083 09.5010.303.753.232.0.9.1243.68987 0 127 0 50.00.093.125 00.147 010.5014.003.753.762.362 00.176 050 a./3.503.343.630 10.195 09.

8、508.004.004.143.571 40.250 010.5011.004.154.384.474 60.270 010.5012.005.225.443.684 20.325 09.507.004.254.554.220 80.350 010.5012.004.505.553.552 60.460 09.5012.005.225.784.016 30.505 010.5011.005.005.70565305800010.5012.005.295.553548 40.760 010.5013.005.336.084.494 41.380 012.5017.005.887.745.927

9、71.785 07.2212.004.005.663.981 42.100 010.5015.006.838.96表2第二汽車制造廠部分鑄件有關(guān)數(shù)據(jù)Table 2 Related data of some castingsselected fromPrecise Foundry Works of DFM鑄 件熱節(jié)鑄件質(zhì)量直澆道|截澆口長度口截世3亨金法計_ 算的澆處 模數(shù)/m mkg面模數(shù)mrmrn處模數(shù)m m口截面處模數(shù)/mm1.456 20.011 011.0010.003.000.953.360 70.040 011.0012.004.002.602.865 90.060 011.001

10、0.003.502.403.104 80.090 010.5512.004.003.133.507 70.130 010.9712.004.503.614.545 50.170 010.5521.004.504.883.837 40.190 010.5512.004.504.424.172 50.250 010.5812.005.005.043.058 80.270 09.0012.004.004.065.242 10.290 010.5512.006.007.273.131 00.300 08.7510.003.234.004.082 60.310 08.7514.006.006.643.678 40.400 011.0810.004.245.852.727 30.600 011.0012.004.004.3