液態(tài)金屬鑄造成形（第2章）第2講 澆注系統(tǒng)

1、HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY材料科學(xué)與工程學(xué)院華中科技大學(xué)2022年3月5日星期六20時54分21秒1HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY授課教師：董選普教授 呂書林博士2HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY授課教師：呂書林3HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY4主要主要內(nèi)容內(nèi)容v澆注澆注系統(tǒng)的定義系統(tǒng)的定義v澆注澆注系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)v澆注澆注系

2、統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類v澆注澆注系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計原則原則v課后作業(yè)課后作業(yè)2022年3月5日星期六20時54分22秒5鑄造的鑄造的目標(biāo)：目標(biāo)：金屬液平穩(wěn)地充滿型腔。金屬液平穩(wěn)地充滿型腔。后母后母戊鼎戊鼎發(fā)動機(jī)缸蓋發(fā)動機(jī)缸蓋飛機(jī)葉片飛機(jī)葉片2022年3月5日星期六20時54分22秒6定義：為填充鑄型型腔而開設(shè)于鑄型中的一系列通道。定義：為填充鑄型型腔而開設(shè)于鑄型中的一系列通道。2022年3月5日星期六20時54分22秒7假設(shè)鑄造的對象：方鼎假設(shè)鑄造的對象：方鼎2022年3月5日星期六20時54分22秒8鑄型鑄型澆口杯澆口杯直澆道直澆道直澆道窩直澆道窩橫澆道橫澆道末端延長段末端延長段內(nèi)澆道內(nèi)澆道2

3、022年3月5日星期六20時54分23秒9澆口杯的作用：澆口杯的作用：澆口杯澆口杯1. 承接金屬液；承接金屬液；2. 減輕液流沖擊鑄型；減輕液流沖擊鑄型；3. 分離熔渣和氣泡。分離熔渣和氣泡。2022年3月5日星期六20時54分23秒10澆口杯的分類澆口杯的分類漏斗形漏斗形盆形盆形凸緣凸緣2022年3月5日星期六20時54分23秒11直澆道的作用直澆道的作用直澆道直澆道1. 獲得足夠壓頭；獲得足夠壓頭；2. 緩沖液流沖擊。緩沖液流沖擊。直澆道窩直澆道窩直澆道內(nèi)金屬液流動形直澆道內(nèi)金屬液流動形態(tài)為上大下小的倒錐形態(tài)為上大下小的倒錐形2022年3月5日星期六20時54分23秒12橫澆道的作用橫澆道

4、的作用橫澆道橫澆道末端延長段末端延長段1. 穩(wěn)流作用；穩(wěn)流作用；2. 流量分配；流量分配；3. 擋渣作用。擋渣作用。2022年3月5日星期六20時54分23秒13內(nèi)澆道的作用內(nèi)澆道的作用1. 控制充型控制充型速度和方向；速度和方向；2. 調(diào)節(jié)溫度場、凝固次序；調(diào)節(jié)溫度場、凝固次序；3. 具有一定補(bǔ)縮作用。具有一定補(bǔ)縮作用。內(nèi)澆道內(nèi)澆道2022年3月5日星期六20時54分23秒14頂注式頂注式根據(jù)金屬液進(jìn)入型根據(jù)金屬液進(jìn)入型腔的位置，分為：腔的位置，分為：v 頂注式；頂注式；v 底注式；底注式；v 中注式；中注式；v 階梯式。階梯式。2022年3月5日星期六20時54分23秒15頂注式頂注式20

5、22年3月5日星期六20時54分23秒16頂注式頂注式1. 有利于順序凝固；有利于順序凝固；2. 有利于發(fā)揮冒口補(bǔ)縮作用；有利于發(fā)揮冒口補(bǔ)縮作用；3. 充型能力強(qiáng)。充型能力強(qiáng)。1. 對鑄型沖擊強(qiáng)烈；對鑄型沖擊強(qiáng)烈；2. 易卷氣形成氣孔；易卷氣形成氣孔；3. 易形成氧化夾渣。易形成氧化夾渣。優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點2022年3月5日星期六20時54分23秒17底注式底注式2022年3月5日星期六20時54分23秒181. 液流由下至上，充型平穩(wěn)；液流由下至上，充型平穩(wěn)；2. 橫澆道滿流，利于擋渣；橫澆道滿流，利于擋渣；3. 利于型腔內(nèi)的氣體排出。利于型腔內(nèi)的氣體排出。1. 不利于順序凝固；不利于順序凝固

6、；2. 充型能力差，易產(chǎn)生澆不足；充型能力差，易產(chǎn)生澆不足；3. 造型復(fù)雜，金屬消耗量大。造型復(fù)雜，金屬消耗量大。優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點底注式底注式2022年3月5日星期六20時54分24秒19中注式中注式階梯式階梯式2022年3月5日星期六20時54分24秒202022年3月5日星期六20時54分24秒21最小阻流截面積計算法：奧贊公式其中，m為流經(jīng)阻流斷面的液體金屬總質(zhì)量，為流量系數(shù)，為充填全部型腔的時間，為液體的密度，H均為平均計算靜壓頭。2022年3月5日星期六20時54分24秒22選擇澆注系統(tǒng)類型；確定內(nèi)澆道位置數(shù)目和液流引入方向；確定直澆道的位置和高度；計算澆注時間并核算金屬液上升高度；

7、計算阻流截面積；確定澆口比并計算各單元截面積；繪出澆注系統(tǒng)圖形。設(shè)計的一般流程設(shè)計的一般流程2022年3月5日星期六20時54分24秒23設(shè)計的注意事項設(shè)計的注意事項1）直澆道的形狀 上大下小的錐形。 特例：機(jī)器造型機(jī)上使用直澆道多是上小下大的倒錐形，這時要靠增加直澆道的出口阻力，如在直澆道中增加濾網(wǎng)，阻流片使金屬液呈充滿式流動；2022年3月5日星期六20時54分24秒24設(shè)計的注意事項設(shè)計的注意事項2）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56倍。吸動區(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

8、值的增大而增大。2022年3月5日星期六20時54分24秒253）、為了使從直澆道急轉(zhuǎn)彎進(jìn)入橫澆道的金屬液的流動比較平穩(wěn)，以及使渣來得及浮到橫澆道頂部，直澆道中心到第一個內(nèi)澆道的距離為L5h橫，澆道末端要加長一段距離，以減少最后一個內(nèi)澆道的吸動作用，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去。設(shè)計的注意事項設(shè)計的注意事項2022年3月5日星期六20時54分24秒26設(shè)計的注意事項設(shè)計的注意事項內(nèi)澆道與橫澆道的交界處角度不應(yīng)小于90。2022年3月5日星期六20時54分24秒27設(shè)計的注意事項設(shè)計的注意事項對于封閉式澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道應(yīng)在橫澆道底部，內(nèi)澆道和橫澆道

9、的底面最好在同一平面上，否則澆注之初內(nèi)澆道不能很好地保持空位而過早地起作用。對于開放式澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道開在橫澆道頂部，內(nèi)澆道的頂面不能和橫澆道頂面在同一平面上，而要置于橫澆道的上方，以防止整個（或大部分）澆注期中，當(dāng)橫澆道還還未充滿時雜質(zhì)就進(jìn)入內(nèi)澆道而不滯留在橫澆道頂部。2022年3月5日星期六20時54分24秒28 鑄造性能特別鑄造性能特別好好但不可鍛造焊接但不可鍛造焊接 流動性流動性好好，收縮小，收縮小，縮孔縮松縮孔縮松傾向很小傾向很??； 吸氣吸氣性性、偏析、偏析性均性均較小。較小。 一般一般用用同時同時凝固，凝固，不加冒口和不加冒口和冷鐵。冷鐵。 對雜質(zhì)含量不敏感；對雜質(zhì)含量不敏感； 熔

10、煉要求低熔煉要求低 熔點熔點低，對化學(xué)成份的要求不很嚴(yán)格，普通沖天爐低，對化學(xué)成份的要求不很嚴(yán)格，普通沖天爐即可即可滿足熔煉要求滿足熔煉要求。 鑄型要求低鑄型要求低 普通普通砂型（濕砂型、少量鑄件用干型）即可滿足要砂型（濕砂型、少量鑄件用干型）即可滿足要求。求。鑄鐵件鑄鐵件2022年3月5日星期六20時54分25秒29鑄鋼的熔點高鑄鋼的熔點高（約（約1500），），流動性差流動性差，在熔煉過，在熔煉過程中程中易吸氣和氧化易吸氣和氧化，因而鑄造性能差，因而鑄造性能差。要求要求鑄鋼件壁厚鑄鋼件壁厚8mm（砂型鑄造）；要適當(dāng)（砂型鑄造）；要適當(dāng)提高提高澆澆注溫度和注溫度和澆注速度澆注速度。收縮率大收

11、縮率大，E體體 約為約為1014%，E線線 約為約為1.82.5%，縮孔、，縮孔、 縮松傾向大，應(yīng)采用縮松傾向大，應(yīng)采用順序凝固加冒口順序凝固加冒口補(bǔ)縮，補(bǔ)縮，要求鑄鋼件壁厚盡可能均勻，避免熱節(jié)，適當(dāng)增大轉(zhuǎn)要求鑄鋼件壁厚盡可能均勻，避免熱節(jié)，適當(dāng)增大轉(zhuǎn)角處的圓角角處的圓角半徑。半徑。鑄鋼件鑄鋼件2022年3月5日星期六20時54分25秒30流動性好；線收縮較小，但有一定的縮孔傾向，多采用順序凝固，加冒口補(bǔ)縮。易氧化，吸氣。 2Al+O2Al2O3， Al2O3的熔點為2050，比重大于鋁，易形成氧化夾雜； 降低鋁鑄件的機(jī)械性能。 液態(tài)鋁可溶解大量氫，凝固時，氫的溶解度下降15倍左右；過飽和的氫來不及析出，以分子態(tài)聚