鑄造澆注系統(tǒng)設(shè)計

1、第七章第七章 澆注系統(tǒng)設(shè)計澆注系統(tǒng)設(shè)計本章主要講授澆注系統(tǒng)類型的選擇，澆注最小截本章主要講授澆注系統(tǒng)類型的選擇，澆注最小截面尺寸的計算，其它鑄造合金澆注系統(tǒng)的特點。要面尺寸的計算，其它鑄造合金澆注系統(tǒng)的特點。要求掌握澆注系統(tǒng)的選擇原則。求掌握澆注系統(tǒng)的選擇原則。重點為澆注系統(tǒng)的選擇原則和確定澆注位置，難重點為澆注系統(tǒng)的選擇原則和確定澆注位置，難點為澆注系統(tǒng)選擇原則的靈活應(yīng)用。點為澆注系統(tǒng)選擇原則的靈活應(yīng)用。概概 述述澆注系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)：鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道之總稱鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道之總稱組成：組成：澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道、內(nèi)澆道澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道、內(nèi)澆道

2、 正確設(shè)計澆注系統(tǒng)使液態(tài)合金平穩(wěn)合理的充滿型正確設(shè)計澆注系統(tǒng)使液態(tài)合金平穩(wěn)合理的充滿型腔，對鑄件品質(zhì)影響很大，鑄件廢品中的腔，對鑄件品質(zhì)影響很大，鑄件廢品中的30%30%是因澆注是因澆注系統(tǒng)不當引起。系統(tǒng)不當引起。澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)設(shè)計原則澆注系統(tǒng)設(shè)計原則l使液態(tài)合金使液態(tài)合金平穩(wěn)充滿鑄型平穩(wěn)充滿鑄型，不沖擊型壁和型芯，不沖擊型壁和型芯，不產(chǎn)生渦流和噴濺，不卷入氣體，并利于型腔內(nèi)不產(chǎn)生渦流和噴濺，不卷入氣體，并利于型腔內(nèi)的空氣和其他氣體排出型外，的空氣和其他氣體排出型外，防止金屬液過度氧防止金屬液過度氧化及產(chǎn)生砂眼、冷豆、氣孔。化及產(chǎn)生砂眼、冷豆、氣孔。l阻擋夾雜物進入型腔阻

3、擋夾雜物進入型腔，以免在鑄件上形成渣孔。，以免在鑄件上形成渣孔。l調(diào)節(jié)鑄型及鑄件各部分溫差，調(diào)節(jié)鑄型及鑄件各部分溫差，控制鑄件的凝固順序控制鑄件的凝固順序，不阻礙鑄件的收縮，減少鑄件的變形和開裂傾向。不阻礙鑄件的收縮，減少鑄件的變形和開裂傾向。l合金液流合金液流不應(yīng)沖刷冷鐵和芯撐不應(yīng)沖刷冷鐵和芯撐。防止冷鐵的激冷效。防止冷鐵的激冷效果降低及表面熔化，避免芯撐過早軟化和熔化，造果降低及表面熔化，避免芯撐過早軟化和熔化，造成鑄件壁厚變化成鑄件壁厚變化澆注系統(tǒng)設(shè)計原則澆注系統(tǒng)設(shè)計原則l澆注系統(tǒng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單緊湊澆注系統(tǒng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單緊湊，占砂箱面積小，體，占砂箱面積小，體積小，積小，有利于減少冒口體

4、積有利于減少冒口體積，節(jié)約合金和型砂，提，節(jié)約合金和型砂，提高砂箱利用率，方便造型、清理和澆注系統(tǒng)模樣的高砂箱利用率，方便造型、清理和澆注系統(tǒng)模樣的制造制造l使液態(tài)合金以最短的距離，最合適的時間充滿型腔，使液態(tài)合金以最短的距離，最合適的時間充滿型腔，有足夠的壓力頭，并保證金屬液面在型腔內(nèi)有必要有足夠的壓力頭，并保證金屬液面在型腔內(nèi)有必要的上升速度等，以確保鑄件的質(zhì)量；的上升速度等，以確保鑄件的質(zhì)量；l起一定的補縮作用，起一定的補縮作用，在內(nèi)澆道凝固前補給部分液在內(nèi)澆道凝固前補給部分液態(tài)收縮態(tài)收縮澆注系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容與步驟澆注系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容與步驟 選擇澆注系統(tǒng)的類型和結(jié)構(gòu)；選擇澆注系統(tǒng)的類型和結(jié)構(gòu)

5、； 合理地在鑄型中布置澆注系統(tǒng)及確定內(nèi)澆道的引入合理地在鑄型中布置澆注系統(tǒng)及確定內(nèi)澆道的引入位置和個數(shù)；位置和個數(shù)； 計算澆注時間和澆注系統(tǒng)中的最小斷面積，確定直計算澆注時間和澆注系統(tǒng)中的最小斷面積，確定直澆道的高度澆道的高度（如有澆口杯則從杯中液面高度算起）（如有澆口杯則從杯中液面高度算起） 按經(jīng)驗比例數(shù)據(jù)決定其他組元的斷面積；按經(jīng)驗比例數(shù)據(jù)決定其他組元的斷面積； 大批量生產(chǎn)時需經(jīng)過生產(chǎn)階段的反復(fù)，如有不足之大批量生產(chǎn)時需經(jīng)過生產(chǎn)階段的反復(fù)，如有不足之處，應(yīng)調(diào)整以上各項設(shè)計內(nèi)容，甚至修改工藝方案處，應(yīng)調(diào)整以上各項設(shè)計內(nèi)容，甚至修改工藝方案，直到合理并保證質(zhì)量為止。，直到合理并保證質(zhì)量為止。第

6、一節(jié)第一節(jié) 液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)的流動液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)的流動l型壁的多孔性、透氣性和合金液的不相潤濕性，給合金液的型壁的多孔性、透氣性和合金液的不相潤濕性，給合金液的運動以特殊邊界條件運動以特殊邊界條件l在充型過程中，合金液和鑄型之間有著激烈的熱作用、機在充型過程中，合金液和鑄型之間有著激烈的熱作用、機械作用和化學(xué)作用械作用和化學(xué)作用；合金液沖刷型壁，粘度增大，體積收合金液沖刷型壁，粘度增大，體積收縮，吸收氣體、使金屬氧化等；縮，吸收氣體、使金屬氧化等；l澆注過程是不穩(wěn)定流動過程澆注過程是不穩(wěn)定流動過程 在型內(nèi)合金液淹沒了內(nèi)澆道之后，隨著合金液面上升，在型內(nèi)合金液淹沒了內(nèi)澆道之后，隨著合金液面

7、上升， 充型的有效壓力頭漸漸變小充型的有效壓力頭漸漸變小 型腔內(nèi)氣體的壓力并非恒定型腔內(nèi)氣體的壓力并非恒定 澆注操作不可能保持澆口杯內(nèi)液面的絕對穩(wěn)定澆注操作不可能保持澆口杯內(nèi)液面的絕對穩(wěn)定一、砂型流動的水力學(xué)特點一、砂型流動的水力學(xué)特點l合金液在澆注系統(tǒng)中一般呈合金液在澆注系統(tǒng)中一般呈湍流湍流狀態(tài)狀態(tài) l多相流動多相流動 一般合金液總含有某些少量固相雜質(zhì)、液相夾雜和氣一般合金液總含有某些少量固相雜質(zhì)、液相夾雜和氣泡，在充型過程中還可能析出晶粒及氣體，故充型時泡，在充型過程中還可能析出晶粒及氣體，故充型時合金液屬于多相流動合金液屬于多相流動一、砂型流動的水力學(xué)特點一、砂型流動的水力學(xué)特點澆口杯作

8、用：澆口杯作用：l 用來承受來自澆包的金屬液流并引入直澆道，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；防止過澆而溢出；l 避免流股直沖直澆道，減少液流對鑄型的沖擊避免流股直沖直澆道，減少液流對鑄型的沖擊l 有一定的擋渣作用；有一定的擋渣作用；l 當砂箱高度低、壓頭不夠時，又可用以增加金當砂箱高度低、壓頭不夠時，又可用以增加金屬液的靜壓頭。屬液的靜壓頭。二、澆口杯中的流動二、澆口杯中的流動澆口杯分類：澆口杯分類：漏斗形澆口杯、池盆形澆口杯漏斗形澆口杯、池盆形澆口杯二、澆口杯中的流動二、澆口杯中的流動漏斗形澆口杯漏斗形澆口杯特點：特點：結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，容積小，消耗金屬液少；結(jié)構(gòu)簡

9、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，只能用來接納和緩沖澆注的金屬流股，擋渣能力小擋渣能力小；應(yīng)用：應(yīng)用：主要用在小型鑄鐵件及鑄鋼件，廣泛用于機器造主要用在小型鑄鐵件及鑄鋼件，廣泛用于機器造 型。型。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：漏斗口的直徑應(yīng)該比直澆道大一倍以上。漏斗口的直徑應(yīng)該比直澆道大一倍以上?？捎脦Э捎脦V網(wǎng)的漏斗形澆口杯。濾網(wǎng)的漏斗形澆口杯。池盆形澆口杯池盆形澆口杯特點：特點：擋渣作用明顯，但是制作程序復(fù)雜，消耗擋渣作用明顯，但是制作程序復(fù)雜，消耗的金屬較多的金屬較多應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于中大型鑄鐵件。主要用于中大型鑄鐵件。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：澆口盆澆口盆的深度應(yīng)該大的深度應(yīng)該大

10、于直澆道上端于直澆道上端直徑的直徑的5 5倍。倍。澆口杯中應(yīng)避免出現(xiàn)水平渦流澆口杯中應(yīng)避免出現(xiàn)水平渦流液態(tài)金屬在平底的澆口杯中液態(tài)金屬在平底的澆口杯中流動流動 時易出現(xiàn)水平渦流。時易出現(xiàn)水平渦流。 流量分布不均勻造成流速方流量分布不均勻造成流速方向偏向偏 斜。水平分速度對直澆斜。水平分速度對直澆道中心線道中心線 偏斜，形成水平渦偏斜，形成水平渦流運動。流運動。在渦在渦 流中心區(qū)形成流中心區(qū)形成一個漏斗形充滿空一個漏斗形充滿空 氣的等壓氣的等壓自由液面的空穴。容易自由液面的空穴。容易 將空將空氣和渣子帶入直澆道。氣和渣子帶入直澆道。原因：原因：水平各向流量不均水平各向流量不均衡造成流速方向的偏斜

11、。衡造成流速方向的偏斜。若忽略金屬粘度的影響，視液態(tài)金屬為理想流體，若忽略金屬粘度的影響，視液態(tài)金屬為理想流體，澆口杯內(nèi)液態(tài)金屬應(yīng)滿足動量矩守衡：澆口杯內(nèi)液態(tài)金屬應(yīng)滿足動量矩守衡：Mvr=Mvr=常量常量式中：式中：M M 距離直澆道中心為距離直澆道中心為r r處的質(zhì)點的質(zhì)量處的質(zhì)點的質(zhì)量 v M v M點的切線速度點的切線速度 r M r M點距離直澆道中心的距離。點距離直澆道中心的距離。 漏斗形等壓自由液面的形成：漏斗形等壓自由液面的形成：一旦出現(xiàn)水平旋渦，一旦出現(xiàn)水平旋渦，越靠近中心，越靠近中心，M M質(zhì)點的離心加速度越高，重力加速質(zhì)點的離心加速度越高，重力加速度和離心加速度的合成加速度

12、越接近于水平，根據(jù)度和離心加速度的合成加速度越接近于水平，根據(jù)流體力學(xué)原理，等壓面垂直于總加速度方向。等壓流體力學(xué)原理，等壓面垂直于總加速度方向。等壓面逐步由水平過度到垂直，形成中空的大氣壓力表面逐步由水平過度到垂直，形成中空的大氣壓力表面。面。對鑄件質(zhì)量的影響：對鑄件質(zhì)量的影響：卷氣、渣沿等壓面進入型腔。卷氣、渣沿等壓面進入型腔。 影響水平旋渦的因素影響水平旋渦的因素 澆口杯中金屬流股的水平分速度越大，越容易形成水澆口杯中金屬流股的水平分速度越大，越容易形成水平旋渦。平旋渦。而水平分速度的大小又與以下因素有關(guān)：而水平分速度的大小又與以下因素有關(guān)：a a 澆口杯內(nèi)液面的深度：澆口杯內(nèi)液面的深度

13、：液面深度超過直澆道上端直液面深度超過直澆道上端直徑的徑的5 5倍時可基本消除水平旋渦。倍時可基本消除水平旋渦。b b 澆注高度：澆注高度：澆包嘴離澆口杯越高，越容易產(chǎn)生水平澆包嘴離澆口杯越高，越容易產(chǎn)生水平旋渦。旋渦。 c c 澆注方向：逆向澆注較順向澆注為佳。澆注方向：逆向澆注較順向澆注為佳。縱向逆澆不縱向逆澆不易形成水平渦流，而縱向順澆易將夾渣帶入型腔；帶易形成水平渦流，而縱向順澆易將夾渣帶入型腔；帶底坎時，側(cè)向澆注時金屬液可能繞過底坎從另一側(cè)進底坎時，側(cè)向澆注時金屬液可能繞過底坎從另一側(cè)進入直澆道形成水平渦流。入直澆道形成水平渦流。圖圖 底坎和澆注方向?qū)σ毫髁飨虻挠绊懙卓埠蜐沧⒎较驅(qū)σ?/p>

14、流流向的影響a) a) 縱向逆澆縱向逆澆 b)b)縱向順澆縱向順澆 c)c)側(cè)向澆注側(cè)向澆注 縱向順澆方便澆注工作縱向順澆方便澆注工作，不易產(chǎn)生垂直渦流不易產(chǎn)生垂直渦流，輕輕質(zhì)點夾雜物進入直澆道的可能性大；質(zhì)點夾雜物進入直澆道的可能性大； 縱向逆澆易形成垂直渦流縱向逆澆易形成垂直渦流，有助于夾雜物上浮有助于夾雜物上浮。 側(cè)向澆注側(cè)向澆注形成垂直渦流的可能介于上述兩者之間形成垂直渦流的可能介于上述兩者之間，液流從一側(cè)流向直澆道，易形成水平渦流。液流從一側(cè)流向直澆道，易形成水平渦流。圖圖 底坎和澆注方向?qū)σ毫髁飨虻挠绊懙卓埠蜐沧⒎较驅(qū)σ毫髁飨虻挠绊慳) a) 縱向逆澆縱向逆澆 b)b)縱向順澆縱向

15、順澆 c)c)側(cè)向澆注側(cè)向澆注生產(chǎn)中減輕水平旋渦的措施生產(chǎn)中減輕水平旋渦的措施a a 用大深度澆口杯用大深度澆口杯b b 澆口杯底部安放篩網(wǎng)等澆口杯底部安放篩網(wǎng)等c c 在澆口杯底部設(shè)置堤壩，形成垂直旋渦在澆口杯底部設(shè)置堤壩，形成垂直旋渦。垂直旋渦的擋渣作用：垂直旋渦的擋渣作用：金屬液沿斜壁流下，金屬液沿斜壁流下，由于流速的減低和流由于流速的減低和流向的改變，形成垂直向的改變，形成垂直方向的旋流。方向的旋流。 在池形澆口杯中在池形澆口杯中增設(shè)隔板增設(shè)隔板和在澆口杯出口處又有和在澆口杯出口處又有底坎底坎，就能把澆包落入澆口杯中流股的紊亂攪拌，就能把澆包落入澆口杯中流股的紊亂攪拌作用限制在澆注區(qū)范

16、圍內(nèi)，且能急劇改變流股方作用限制在澆注區(qū)范圍內(nèi)，且能急劇改變流股方向，形成使輕質(zhì)點雜質(zhì)上浮的流向。向，形成使輕質(zhì)點雜質(zhì)上浮的流向。a)合理 b)不合理d d 用拔塞等方法，使?jié)部诒瓋?nèi)液面達到一定深度時用拔塞等方法，使?jié)部诒瓋?nèi)液面達到一定深度時再向直澆道注入再向直澆道注入 即使帶隔板和底坎（或凹坑）的澆口杯，也不能即使帶隔板和底坎（或凹坑）的澆口杯，也不能完全阻擋澆注開始時液流帶入的氣體和夾雜物，完全阻擋澆注開始時液流帶入的氣體和夾雜物，故澆注重要鑄件時，常在澆注前用各種方法將直故澆注重要鑄件時，常在澆注前用各種方法將直澆道堵住，等澆口杯充滿后再打開，并一直保持澆道堵住，等澆口杯充滿后再打開，并

17、一直保持澆口杯的液面高度。澆口杯的液面高度。澆口杯的結(jié)構(gòu)設(shè)計澆口杯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1) 1)澆口杯中金屬液面的高度：澆口杯中金屬液面的高度：H5dH5d直上直上，而且澆口，而且澆口杯與直澆道要采用杯與直澆道要采用圓角連接圓角連接, , r0.25dr0.25d直上直上； 2) 2)采用縱向逆澆，設(shè)置底坎、擋板和閘門等；采用縱向逆澆，設(shè)置底坎、擋板和閘門等； 3) 3)采用特殊結(jié)構(gòu)的澆口杯：采用特殊結(jié)構(gòu)的澆口杯：拔塞式、浮塞式、鐵隔拔塞式、浮塞式、鐵隔片式、閘門式片式、閘門式等；等；4 4）澆口杯與直澆道相連的邊緣做成凸起狀。）澆口杯與直澆道相連的邊緣做成凸起狀。直澆道的功用直澆道的功用：l 引導(dǎo)金

18、屬液進入橫澆道、內(nèi)繞道或直接導(dǎo)入型腔；引導(dǎo)金屬液進入橫澆道、內(nèi)繞道或直接導(dǎo)入型腔；l 提供足夠的壓力頭，使金屬液克服各種流動阻力，提供足夠的壓力頭，使金屬液克服各種流動阻力，在規(guī)定時間內(nèi)充滿型腔。在規(guī)定時間內(nèi)充滿型腔。三、三、直澆道中的流動直澆道中的流動直澆道直澆道形狀：形狀： 常做成上大下小的錐形、常做成上大下小的錐形、等斷面的柱形和上小下大的等斷面的柱形和上小下大的倒錐形。倒錐形。（1 1）液態(tài)金屬在直澆道中的流動特點）液態(tài)金屬在直澆道中的流動特點 直澆道一般不能擋渣，而且金屬液通過時容易帶直澆道一般不能擋渣，而且金屬液通過時容易帶入氣體。入氣體。當氣體被卷入型腔時而又不能順利逸出時當氣體

19、被卷入型腔時而又不能順利逸出時就會在鑄件中形成氣孔。就會在鑄件中形成氣孔。1 1）水模擬實驗）水模擬實驗真空吸氣理論真空吸氣理論實驗條件：實驗條件：采用有機玻璃模型，制作澆口杯和直澆道兩組元澆采用有機玻璃模型，制作澆口杯和直澆道兩組元澆注系統(tǒng)，采用水模擬的方法，采用尖角、圓角連接形式，采用注系統(tǒng)，采用水模擬的方法，采用尖角、圓角連接形式，采用等斷面和變截面的直澆道結(jié)構(gòu)。等斷面和變截面的直澆道結(jié)構(gòu)。l 直澆道入口處的形狀影響液流分布：直澆道入口處的形狀影響液流分布：尖角連接時直尖角連接時直澆道內(nèi)呈不充滿流動；圓角連接時則為充滿狀態(tài)。澆道內(nèi)呈不充滿流動；圓角連接時則為充滿狀態(tài)。l 直澆道形狀影響液

20、流的內(nèi)部壓力：尖角連接時不充滿，直澆道形狀影響液流的內(nèi)部壓力：尖角連接時不充滿，而且流股呈漸縮形，直澆道上口有真空區(qū)存在。而且流股呈漸縮形，直澆道上口有真空區(qū)存在。l 有錐度的直澆道呈有錐度的直澆道呈充滿狀態(tài)，且呈正壓充滿狀態(tài)，且呈正壓流動，從直澆道上流動，從直澆道上的小孔流水；而等的小孔流水；而等斷面的直澆道雖然斷面的直澆道雖然也呈充滿狀態(tài)，但也呈充滿狀態(tài)，但是卻呈負壓流動，是卻呈負壓流動，吸入氣體；吸入氣體；（1 1）液態(tài)金屬在直澆道中的流動特點）液態(tài)金屬在直澆道中的流動特點直澆道的流動特點直澆道的流動特點（1 1）兩種流態(tài)：充滿和不充滿。非充滿狀態(tài)易帶氣，但在）兩種流態(tài)：充滿和不充滿。非

21、充滿狀態(tài)易帶氣，但在底注包澆注時或用階梯澆注系統(tǒng)時采用。底注包澆注時或用階梯澆注系統(tǒng)時采用。（2 2）非充滿直澆道中金屬液以重力加速度做等加速運動，）非充滿直澆道中金屬液以重力加速度做等加速運動，流股必定向內(nèi)收縮；流股內(nèi)部與砂型表層氣體之間無壓力差，流股必定向內(nèi)收縮；流股內(nèi)部與砂型表層氣體之間無壓力差，氣體不可能被吸入，而是被金屬表面吸收和帶走。氣體不可能被吸入，而是被金屬表面吸收和帶走。（3 3）直澆道入口形狀影響金屬流態(tài)。入口尖角時，增加流）直澆道入口形狀影響金屬流態(tài)。入口尖角時，增加流動阻力和斷面收縮率，常導(dǎo)致非充滿式流動。要使直澆道呈動阻力和斷面收縮率，常導(dǎo)致非充滿式流動。要使直澆道呈

22、充滿流態(tài)，要求入口處圓角半徑充滿流態(tài)，要求入口處圓角半徑rd/4rd/4。（4 4）水利學(xué)模擬實驗與砂型中實際流動狀況有差異。）水利學(xué)模擬實驗與砂型中實際流動狀況有差異。（5 5）砂型中直澆道充滿的理論條件。）砂型中直澆道充滿的理論條件。26HhhSSziiz2)(1直內(nèi)2 2）真空吸氣理論）真空吸氣理論 假設(shè)條件：假設(shè)條件： 澆注系統(tǒng)是由不透氣材料制成；澆注系統(tǒng)是由不透氣材料制成； 流體呈穩(wěn)定流動，且為不可壓縮流體；流體呈穩(wěn)定流動，且為不可壓縮流體； 直澆道為等斷面結(jié)構(gòu)。直澆道為等斷面結(jié)構(gòu)。如圖所示，選擇直澆道的如圖所示，選擇直澆道的出口出口2-22-2為分析的基準面，則為分析的基準面，則伯

23、努利方程可寫為：伯努利方程可寫為：其中，其中，Z Z2 2=0=0，P P2 2=Pa=Pa，整理得：，整理得：由于是穩(wěn)定流動，根據(jù)連續(xù)流動定律，有：由于是穩(wěn)定流動，根據(jù)連續(xù)流動定律，有： F F1 1V V1 1=F=F2 2V V2 2， F F1 1=F=F2 2，V V1 1=V=V2 2則則因為因為Z Z1 1遠遠大于遠遠大于h h1-21-2，所以，（，所以，（P P2 2-P-P1 1）/0/0，P P2 2 P P1 1 ，P P2 2 =P=Pa a，P Pa a P P1 1 。因此，真空吸氣理論的分析可以得出結(jié)論：因此，真空吸氣理論的分析可以得出結(jié)論：在直澆道中有真空在直

24、澆道中有真空度存在，流體經(jīng)過澆注系統(tǒng)時要吸入氣體。度存在，流體經(jīng)過澆注系統(tǒng)時要吸入氣體。1 1）、入口處的）、入口處的連接連接 ( (與澆口與澆口杯連接處杯連接處) ) 采用圓角，采用圓角，一般要求入一般要求入口處圓角半徑口處圓角半徑r rd d4(d4(d為為直澆道上口直徑直澆道上口直徑) )。 這樣可以減少氣體的卷這樣可以減少氣體的卷入和入和避免尖角型砂被沖掉引避免尖角型砂被沖掉引起沖砂缺陷起沖砂缺陷。直澆道結(jié)構(gòu)設(shè)計直澆道結(jié)構(gòu)設(shè)計防止液流帶入氣體和沖砂，設(shè)計直澆道時應(yīng)注意防止液流帶入氣體和沖砂，設(shè)計直澆道時應(yīng)注意以下幾點：以下幾點： 直澆道的形狀直澆道的形狀上大下小的錐形即設(shè)計錐度上大下小

25、的錐形即設(shè)計錐度2 2）直澆道的形狀）直澆道的形狀則：則：v v2 2vv1 1, , 可使可使P P2 2PP1 1，流體呈正壓流動；流體呈正壓流動； 上大下小的錐形，上大下小的錐形，有利于在直澆道中呈正有利于在直澆道中呈正壓流動，能防止吸氣或壓流動，能防止吸氣或非充滿狀態(tài)而帶氣。非充滿狀態(tài)而帶氣。3 3、蛇形直澆道則使、蛇形直澆道則使h h1-2,1-2,增大，保證增大，保證P P2 2PSS橫橫SS內(nèi)內(nèi) 實際情況：實際情況：液態(tài)金屬有粘度，流動阻力有較大的影響。液態(tài)金屬有粘度，流動阻力有較大的影響。 S S直直：S S橫橫：S S內(nèi)內(nèi)=1:2.5:2.5=1:2.5:2.5時仍呈正壓充滿

26、狀態(tài)。時仍呈正壓充滿狀態(tài)。HhhSSziiz2(1）直內(nèi)第二節(jié)第二節(jié) 澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇1 1、澆注系統(tǒng)的分類、澆注系統(tǒng)的分類澆注系統(tǒng)常用的分類：澆注系統(tǒng)常用的分類：l 根據(jù)各組元斷面比例關(guān)系的不同：根據(jù)各組元斷面比例關(guān)系的不同： 封閉式、開放式封閉式、開放式按內(nèi)澆道在鑄件上的相對位置不同：按內(nèi)澆道在鑄件上的相對位置不同： 頂注式、中間注入式、底注式、階梯式頂注式、中間注入式、底注式、階梯式二、封閉、開放式澆注系統(tǒng)二、封閉、開放式澆注系統(tǒng)封閉式澆注系統(tǒng)封閉式澆注系統(tǒng)阻流阻流在一個澆注系統(tǒng)中截面積最小的澆道在一個澆注系統(tǒng)中截面積最小的澆道SS內(nèi)內(nèi) S S橫橫 S S

27、直直，例如，例如1: 1.2 : 1.51: 1.2 : 1.5 封閉式澆注系統(tǒng)可理解為正常澆注條件下，所有組元能被封閉式澆注系統(tǒng)可理解為正常澆注條件下，所有組元能被金屬液充滿的澆注系統(tǒng)，也稱為充滿式澆注系統(tǒng)。（因全部金屬液充滿的澆注系統(tǒng)，也稱為充滿式澆注系統(tǒng)。（因全部截面上的金屬液壓力均高于型壁氣體壓力，故是有壓或正壓截面上的金屬液壓力均高于型壁氣體壓力，故是有壓或正壓系統(tǒng)）。系統(tǒng)）。優(yōu)點：優(yōu)點：阻渣效果好、防止卷氣、消耗金屬少、清理方便。阻渣效果好、防止卷氣、消耗金屬少、清理方便。缺點：缺點： 進入型腔的金屬液流速度高，易產(chǎn)生噴濺和沖砂，使進入型腔的金屬液流速度高，易產(chǎn)生噴濺和沖砂，使金屬

28、氧化，使型內(nèi)金屬液發(fā)生擾動、渦流和不平靜。金屬氧化，使型內(nèi)金屬液發(fā)生擾動、渦流和不平靜。應(yīng)用：應(yīng)用：主要應(yīng)用于不易氧化的各種鑄鐵件。對于容易氧化的主要應(yīng)用于不易氧化的各種鑄鐵件。對于容易氧化的輕合金鑄件、采用漏包澆注的鑄鋼件和高大的鑄鐵件，均不輕合金鑄件、采用漏包澆注的鑄鋼件和高大的鑄鐵件，均不宜使用。宜使用。開放式澆注系統(tǒng)開放式澆注系統(tǒng) SS內(nèi)內(nèi) SS橫橫 S S直；例如直；例如1.5 : 1.2 : 11.5 : 1.2 : 1在正常澆注條件下，金屬液不能充滿所有組元的澆注系統(tǒng)，又在正常澆注條件下，金屬液不能充滿所有組元的澆注系統(tǒng)，又稱為非充滿式或非壓力式澆注系統(tǒng)。在金屬液流未能充滿的部稱

29、為非充滿式或非壓力式澆注系統(tǒng)。在金屬液流未能充滿的部位存在著等大氣壓力的自由表面。位存在著等大氣壓力的自由表面。 完全開放式澆注系統(tǒng)在內(nèi)澆道被淹沒之前，各組元均呈非完全開放式澆注系統(tǒng)在內(nèi)澆道被淹沒之前，各組元均呈非充滿流態(tài)，幾乎不能阻渣而且會帶入大量氣體。因此，使用轉(zhuǎn)充滿流態(tài)，幾乎不能阻渣而且會帶入大量氣體。因此，使用轉(zhuǎn)包澆注的鑄鐵件上不宜應(yīng)用這種澆注系統(tǒng)。包澆注的鑄鐵件上不宜應(yīng)用這種澆注系統(tǒng)。主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：進入型腔時金屬液流速度小，充型平穩(wěn)，沖刷力小，進入型腔時金屬液流速度小，充型平穩(wěn)，沖刷力小，金屬氧化輕。金屬氧化輕。主要缺點：主要缺點：阻渣效果稍差，阻渣效果稍差，帶入氣體帶入氣體

30、，金屬消，金屬消耗略多。耗略多。應(yīng)用應(yīng)用：輕合金鑄件、球鐵件等。漏包澆注的鑄鋼件也宜采用開輕合金鑄件、球鐵件等。漏包澆注的鑄鋼件也宜采用開放式澆注系統(tǒng)，但直澆道不能呈充滿態(tài)，以防鋼水外溢，造成放式澆注系統(tǒng)，但直澆道不能呈充滿態(tài)，以防鋼水外溢，造成事故。事故。3 3半封閉式澆注系統(tǒng)半封閉式澆注系統(tǒng) 這種澆注系統(tǒng)的特點是這種澆注系統(tǒng)的特點是S S橫橫 S S直直 S S內(nèi)內(nèi)。即阻流截面是內(nèi)。即阻流截面是內(nèi)澆道，橫澆道截面積最大，澆道，橫澆道截面積最大，直澆道一般是上大下小的錐形直澆道一般是上大下小的錐形，澆注時，直澆道很快充滿，而橫澆道充滿較晚，故可降低內(nèi)澆注時，直澆道很快充滿，而橫澆道充滿較晚，

31、故可降低內(nèi)澆道的流速，使?jié)沧⒊跗诔湫推椒€(wěn)，對鑄型的沖擊比封閉式澆道的流速，使?jié)沧⒊跗诔湫推椒€(wěn)，對鑄型的沖擊比封閉式的??；在橫澆道充滿后，因其中的金屬液流速較慢，的小；在橫澆道充滿后，因其中的金屬液流速較慢，所以擋所以擋渣比開放式的好，渣比開放式的好，但澆注初期在橫澆道充滿前，擋渣效果較但澆注初期在橫澆道充滿前，擋渣效果較差。差。適用于各類鑄鐵件，尤其球墨鑄鐵件及表面干型適用于各類鑄鐵件，尤其球墨鑄鐵件及表面干型 生產(chǎn)上常常使用介于這兩者之間的半封閉式和封生產(chǎn)上常常使用介于這兩者之間的半封閉式和封閉開放式澆注系統(tǒng)；閉開放式澆注系統(tǒng)；4 4、封閉、封閉開放式式澆注系統(tǒng)開放式式澆注系統(tǒng)特點：控制流量

32、的阻流斷面位于直澆道下端，或特點：控制流量的阻流斷面位于直澆道下端，或在橫澆道中，或者在集渣包出口處等在橫澆道中，或者在集渣包出口處等，故澆注系故澆注系統(tǒng)各組元的斷面比例相應(yīng)的存在以下關(guān)系統(tǒng)各組元的斷面比例相應(yīng)的存在以下關(guān)系 SS杯杯SS直直 S S橫橫 SSS直直SS集渣包出口集渣包出口 S S橫后橫后 SSS阻阻 S S橫后橫后 SSS阻阻 S S內(nèi)內(nèi) S S橫后橫后 三、澆注系統(tǒng)按內(nèi)澆道在鑄件上的位置分類三、澆注系統(tǒng)按內(nèi)澆道在鑄件上的位置分類（一）、頂注（上注）式澆注系統(tǒng)（一）、頂注（上注）式澆注系統(tǒng) 以鑄件澆注位置為基準，內(nèi)澆道開設(shè)在鑄件的頂部，以鑄件澆注位置為基準，內(nèi)澆道開設(shè)在鑄件的

33、頂部，稱為頂注式澆注系統(tǒng)。即金屬液從鑄件頂部注入型腔稱為頂注式澆注系統(tǒng)。即金屬液從鑄件頂部注入型腔 （一）、頂注式澆注系統(tǒng)（一）、頂注式澆注系統(tǒng)特點：特點：以澆注位置為基準，內(nèi)澆道設(shè)在鑄件頂部。以澆注位置為基準，內(nèi)澆道設(shè)在鑄件頂部。優(yōu)點優(yōu)點 容易充滿，可減少薄壁件澆不到、冷隔方面的缺陷容易充滿，可減少薄壁件澆不到、冷隔方面的缺陷 充型后上部溫度高于底部，有利于鑄件自下而上的充型后上部溫度高于底部，有利于鑄件自下而上的順序凝固和冒口的補縮順序凝固和冒口的補縮 冒口尺寸小，節(jié)約金屬冒口尺寸小，節(jié)約金屬 內(nèi)澆道附近受熱較輕內(nèi)澆道附近受熱較輕 結(jié)構(gòu)簡單，易于清除結(jié)構(gòu)簡單，易于清除（一）、頂注式澆注系統(tǒng)

34、（一）、頂注式澆注系統(tǒng)特點：特點：以澆注位置為基準，內(nèi)澆道設(shè)在鑄件頂部。以澆注位置為基準，內(nèi)澆道設(shè)在鑄件頂部。缺點缺點 易造成沖砂缺陷；易造成沖砂缺陷； 易產(chǎn)生砂孔、鐵豆、氣孔和氧化夾雜物缺陷；易產(chǎn)生砂孔、鐵豆、氣孔和氧化夾雜物缺陷； 大部分澆注時間，內(nèi)澆道處于非充滿狀態(tài)；大部分澆注時間，內(nèi)澆道處于非充滿狀態(tài)； 橫澆道阻渣能力較差橫澆道阻渣能力較差 金屬液下落過程中接觸空氣，出現(xiàn)激濺、氧化、金屬液下落過程中接觸空氣，出現(xiàn)激濺、氧化、卷氣，使充型不平穩(wěn)；卷氣，使充型不平穩(wěn)； 根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點，還可采用以下幾根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點，還可采用以下幾種類型的頂注式澆注系統(tǒng)：種類型的頂注式澆注系統(tǒng)：1 1

35、簡單式簡單式 適用于要求不高適用于要求不高的簡單小件。的簡單小件。 2 2楔形澆道楔形澆道 金屬液通過長條楔縫可迅速充滿型腔金屬液通過長條楔縫可迅速充滿型腔 常用于鍋、盆、罩、蓋類薄壁器皿鑄件常用于鍋、盆、罩、蓋類薄壁器皿鑄件 3 3壓邊澆道壓邊澆道 澆道是一條窄而長的縫隙，與鑄件頂部相澆道是一條窄而長的縫隙，與鑄件頂部相連接，金屬液經(jīng)壓邊縫隙流入型腔連接，金屬液經(jīng)壓邊縫隙流入型腔 多用于壁較厚多用于壁較厚的中小鑄鐵件及的中小鑄鐵件及非鐵合金鑄件。非鐵合金鑄件。4 4雨淋澆道雨淋澆道 內(nèi)澆道是由許多均內(nèi)澆道是由許多均勻分布的圓孔所組勻分布的圓孔所組成，澆注時細流如成，澆注時細流如雨淋雨淋 主要

36、用于質(zhì)量要主要用于質(zhì)量要求較高的大中型筒求較高的大中型筒型鑄件，如氣缸套、型鑄件，如氣缸套、卷揚機等卷揚機等 5 5搭邊式搭邊式 自上而下導(dǎo)自上而下導(dǎo)入金屬液，避免入金屬液，避免直接沖擊鑄型側(cè)直接沖擊鑄型側(cè)壁。壁。適用于濕型適用于濕型鑄造薄壁鑄件。鑄造薄壁鑄件。 （二）底注（下注）式澆注系統(tǒng)（二）底注（下注）式澆注系統(tǒng) 內(nèi)澆道開設(shè)在鑄件內(nèi)澆道開設(shè)在鑄件底部，即金屬液從鑄底部，即金屬液從鑄件的底部注入型腔，件的底部注入型腔，稱為底注式澆注系統(tǒng)稱為底注式澆注系統(tǒng) 主要用于高度不大，主要用于高度不大，結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜的鑄件結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜的鑄件和易氧化的合金鑄件，和易氧化的合金鑄件，如鑄鋼、鋁鎂合金、如鑄鋼

37、、鋁鎂合金、鋁青銅及黃銅等鑄件鋁青銅及黃銅等鑄件 （二）底注式澆注系統(tǒng)（二）底注式澆注系統(tǒng)特點：特點：以澆注位置為基準，內(nèi)澆道設(shè)在鑄件底部。以澆注位置為基準，內(nèi)澆道設(shè)在鑄件底部。優(yōu)點優(yōu)點內(nèi)澆道基本上在充滿狀態(tài)下工作，充型平穩(wěn)；內(nèi)澆道基本上在充滿狀態(tài)下工作，充型平穩(wěn)；可避免金屬發(fā)生激濺、氧化及由此而形成的鑄可避免金屬發(fā)生激濺、氧化及由此而形成的鑄件缺陷；件缺陷；無論澆口多大，橫澆道基本處于充滿狀態(tài)，有無論澆口多大，橫澆道基本處于充滿狀態(tài)，有利于阻渣；利于阻渣；型腔內(nèi)的氣體容易順序排除。型腔內(nèi)的氣體容易順序排除。缺點缺點充型后金屬的溫度分布不利于順序凝固和冒充型后金屬的溫度分布不利于順序凝固和冒口

38、補縮；口補縮；金屬液面在上升中容易金屬液面在上升中容易結(jié)皮結(jié)皮，難于保證高大的薄，難于保證高大的薄壁鑄件充滿，易形成澆不足、冷隔等缺陷；壁鑄件充滿，易形成澆不足、冷隔等缺陷；金屬消耗較大。金屬消耗較大。內(nèi)澆道附近容易過熱，導(dǎo)致縮孔、縮松和結(jié)內(nèi)澆道附近容易過熱，導(dǎo)致縮孔、縮松和結(jié)晶粗大等缺陷；晶粗大等缺陷；克服以上缺點的方法有：克服以上缺點的方法有： 采用快澆和分散的多內(nèi)澆道采用快澆和分散的多內(nèi)澆道 大的大的S S內(nèi)內(nèi)/S/S阻阻比值比值 使用冷鐵和安放冒口或用高溫金屬補澆冒口等措施使用冷鐵和安放冒口或用高溫金屬補澆冒口等措施根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點，還可采用下列底注式澆注系統(tǒng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點，還可采用

39、下列底注式澆注系統(tǒng) 1 1牛角澆道牛角澆道 牛角式內(nèi)澆道多用牛角式內(nèi)澆道多用于質(zhì)量要求高的小型于質(zhì)量要求高的小型輪類鑄件輪類鑄件 2 2反雨淋澆道反雨淋澆道 它適用于易它適用于易氧化的中小型氧化的中小型圓套類鑄件圓套類鑄件 （三）中間注入式澆注系統(tǒng)（三）中間注入式澆注系統(tǒng) 從鑄件某一高度面上開設(shè)內(nèi)澆道。對內(nèi)澆道以下的型腔部分從鑄件某一高度面上開設(shè)內(nèi)澆道。對內(nèi)澆道以下的型腔部分為頂柱式；對內(nèi)澆道以上的型腔部分相當于底注式。故它為頂柱式；對內(nèi)澆道以上的型腔部分相當于底注式。故它兼有頂兼有頂注式和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點。使之充型平穩(wěn)，改善了補縮條件，注式和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點。使之充型平穩(wěn)，改善了補縮

40、條件，又有利于排氣。又有利于排氣。 由于內(nèi)澆道在分型面上開設(shè)，故極為方便，應(yīng)用廣泛。適于由于內(nèi)澆道在分型面上開設(shè)，故極為方便，應(yīng)用廣泛。適于高度不大的中等壁厚的鑄件。高度不大的中等壁厚的鑄件。（四）階梯式澆注系統(tǒng)（四）階梯式澆注系統(tǒng)特點：特點：在鑄件不同高度上開設(shè)多層內(nèi)澆道。在鑄件不同高度上開設(shè)多層內(nèi)澆道。在澆注之初金屬液只從最在澆注之初金屬液只從最底層內(nèi)澆道流入型腔，待底層內(nèi)澆道流入型腔，待型腔內(nèi)的液面上升到接近型腔內(nèi)的液面上升到接近第二層內(nèi)澆道時，才從第第二層內(nèi)澆道時，才從第二層內(nèi)澆道流入型腔。這二層內(nèi)澆道流入型腔。這樣各層內(nèi)澆道由下到上逐樣各層內(nèi)澆道由下到上逐層接替地起作用，最上層層接替

41、地起作用，最上層內(nèi)澆道通入冒口，可保證內(nèi)澆道通入冒口，可保證實現(xiàn)順序凝固和冒口最后實現(xiàn)順序凝固和冒口最后冷凝。冷凝。（四）階梯式澆注系統(tǒng)（四）階梯式澆注系統(tǒng)特點：特點：在鑄件不同高度上開設(shè)多層內(nèi)澆道。在鑄件不同高度上開設(shè)多層內(nèi)澆道。（四）階梯式澆注系統(tǒng)（四）階梯式澆注系統(tǒng)優(yōu)點優(yōu)點l 金屬液首先由最底層內(nèi)澆道充型，隨著型內(nèi)液面上升，金屬液首先由最底層內(nèi)澆道充型，隨著型內(nèi)液面上升，自下而上順序地流經(jīng)各層內(nèi)澆道，因而自下而上順序地流經(jīng)各層內(nèi)澆道，因而充型平穩(wěn)，充型平穩(wěn)，避免避免因壓頭過高或流股從高處落下沖擊型底，造成嚴重的噴因壓頭過高或流股從高處落下沖擊型底，造成嚴重的噴射和激濺，射和激濺，且型腔內(nèi)

42、氣體容易排出；且型腔內(nèi)氣體容易排出；l充型后，上部金屬液溫度高于下部，充型后，上部金屬液溫度高于下部，有利于實現(xiàn)自有利于實現(xiàn)自下而上的順序凝固和冒口的補縮下而上的順序凝固和冒口的補縮，鑄件組織致密；，鑄件組織致密；l易避免縮孔、縮松、冷隔及澆不足等缺陷；易避免縮孔、縮松、冷隔及澆不足等缺陷；l利用多內(nèi)澆道，內(nèi)澆道分散，可利用多內(nèi)澆道，內(nèi)澆道分散，可減輕內(nèi)澆道附近的局減輕內(nèi)澆道附近的局部過熱現(xiàn)象。部過熱現(xiàn)象。（四）階梯式澆注系統(tǒng)（四）階梯式澆注系統(tǒng)缺點缺點l造型復(fù)雜；造型復(fù)雜；l要求正確的計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計。否則，容易出要求正確的計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計。否則，容易出現(xiàn)上下各層內(nèi)澆道同時進入金屬液的現(xiàn)上下各層

43、內(nèi)澆道同時進入金屬液的“亂澆亂澆”現(xiàn)象，或底層進入金屬液過多，形成下部溫現(xiàn)象，或底層進入金屬液過多，形成下部溫度高的不理想溫度分布。度高的不理想溫度分布。l分型面較多；分型面較多；多用于多用于高度較高、型腔較復(fù)雜、收縮率較大或高度較高、型腔較復(fù)雜、收縮率較大或品質(zhì)要求較高的鑄件。品質(zhì)要求較高的鑄件。（五）垂直縫隙式澆注系統(tǒng)（五）垂直縫隙式澆注系統(tǒng) 以片狀內(nèi)澆道與鑄以片狀內(nèi)澆道與鑄件的整個高度相連接的件的整個高度相連接的一種特殊澆注系統(tǒng)一種特殊澆注系統(tǒng) 主要用于重要的鋁主要用于重要的鋁合金鑄件合金鑄件 對于重、大型鑄件，對于重、大型鑄件，特別是重要鑄件，特別是重要鑄件，采用采用一種形式的澆注系統(tǒng)

44、往一種形式的澆注系統(tǒng)往往不能滿足要求，往不能滿足要求，可根可根據(jù)鑄件情況同時采用兩據(jù)鑄件情況同時采用兩種或更多形式的復(fù)合式種或更多形式的復(fù)合式澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng) 第第3 3節(jié)節(jié) 計算阻流截面的水利學(xué)公式計算阻流截面的水利學(xué)公式1001 1、 奧贊奧贊(Osann)(Osann)公式公式 阻流（最?。┙孛孀枇鳎ㄗ钚。┙孛娣e的計算積的計算 。 阻流（最小）組阻流（最?。┙M元指元指最小截面最小截面積的澆道，一般為內(nèi)澆道積的澆道，一般為內(nèi)澆道，即，即hhr r金屬液流經(jīng)澆注系統(tǒng)時壓頭損失總和金屬液流經(jīng)澆注系統(tǒng)時壓頭損失總和H H0 0阻流以上金屬液的總壓頭阻流以上金屬液的總壓頭 S Si i 測定測定i

45、i時指定的某處截面積時指定的某處截面積v v 阻流處金屬液的流速阻流處金屬液的流速g g 重力加速度重力加速度 i i 局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù) S S阻阻 阻流截面積。阻流截面積。 101(1 222220）阻SSgvhgvHiir20(12）阻SSgHvii充填下半型時充填下半型時S S阻阻的計算的計算 充填下半型腔時，通過阻流截面的金屬質(zhì)量和澆充填下半型腔時，通過阻流截面的金屬質(zhì)量和澆注時間有如下關(guān)系注時間有如下關(guān)系2011(12）阻阻阻下SSgHSvSmii012gHmS下阻21(11）阻SSi式中：式中：m m下下 阻流以下鑄件質(zhì)量阻流以下鑄件質(zhì)量 金屬液密度金屬液密度 1 1 充填

46、下半型時間充填下半型時間 流量系數(shù)，它代表實際金屬液的流量流量系數(shù)，它代表實際金屬液的流量與理想流體流量之比值。與理想流體流量之比值。充填上半型時的計算充填上半型時的計算充填上半型時，阻流處流速隨充型壓頭而變化：充填上半型時，阻流處流速隨充型壓頭而變化：最大流速最大流速最小流速最小流速0max2gHv)(20minPHgv在上半型充填時間在上半型充填時間 2 2內(nèi)，存在著瞬間內(nèi)，存在著瞬間 ，對應(yīng)壓頭為，對應(yīng)壓頭為h h平均時，平均時，阻流處流速為：阻流處流速為：平均平均ghv2充填上半型時，通過阻流的金屬質(zhì)量和充填時間之間應(yīng)有充填上半型時，通過阻流的金屬質(zhì)量和充填時間之間應(yīng)有如下關(guān)系：如下關(guān)

47、系：平均阻上ghSm22 得到：得到： 奧贊公式奧贊公式 將兩個計算將兩個計算 的公式合并為一個通式，即奧贊公式：的公式合并為一個通式，即奧贊公式： 式中：式中：m m 流經(jīng)阻流的金屬總質(zhì)量流經(jīng)阻流的金屬總質(zhì)量 充填型腔的總時間充填型腔的總時間 充填全部型腔時，澆注系統(tǒng)阻流截面的流量系數(shù)充填全部型腔時，澆注系統(tǒng)阻流截面的流量系數(shù) H Hp p 充填型腔時的平均計算壓頭充填型腔時的平均計算壓頭平均上阻ghmS22pgHmS2阻阻S 平均計算壓力頭平均計算壓力頭CPHHp220 式中：式中：H Hp p 平均計算壓頭平均計算壓頭 H Ho o 阻流截面以上的金屬壓力頭阻流截面以上的金屬壓力頭 P

48、P 阻流截面重心以上的型腔高度阻流截面重心以上的型腔高度 C C 鑄件（型腔）的總高度鑄件（型腔）的總高度注意注意 a a 該公式適用于封閉式澆注系統(tǒng)該公式適用于封閉式澆注系統(tǒng) b b 推導(dǎo)推導(dǎo)H Ho o時引入兩個假定條件，與實際情況有差距。時引入兩個假定條件，與實際情況有差距。 c c 應(yīng)用伯努力方程時，忽略了澆包嘴到澆口杯之間下落動能應(yīng)用伯努力方程時，忽略了澆包嘴到澆口杯之間下落動能的影響。的影響。二、澆注時間（速度）二、澆注時間（速度）1 1、澆注速度、澆注速度澆注時間對鑄件質(zhì)量有重要影響，應(yīng)考慮鑄件結(jié)構(gòu)、合澆注時間對鑄件質(zhì)量有重要影響，應(yīng)考慮鑄件結(jié)構(gòu)、合金和鑄型等方面選擇澆注速度。金

49、和鑄型等方面選擇澆注速度?？鞚部鞚矁?yōu)點：優(yōu)點：金屬溫度和流動性降低幅度??；減小皮下氣孔；金屬溫度和流動性降低幅度??；減小皮下氣孔；對上表面熱作用時間短，可減小夾砂結(jié)疤缺陷；有利于對上表面熱作用時間短，可減小夾砂結(jié)疤缺陷；有利于石墨鑄鐵充分利用石墨化膨脹，防止縮孔、縮松缺陷。石墨鑄鐵充分利用石墨化膨脹，防止縮孔、縮松缺陷。缺點：缺點：對型壁沖擊大對型壁沖擊大，容易造成脹砂、沖砂、抬型等缺，容易造成脹砂、沖砂、抬型等缺陷；澆注系統(tǒng)的重量稍大，陷；澆注系統(tǒng)的重量稍大，工藝出品率低工藝出品率低。應(yīng)用：應(yīng)用：薄壁（或上部有薄壁鑄件）；薄壁（或上部有薄壁鑄件）； 具有大平面鑄件；具有大平面鑄件； 表皮易形

50、成氧化膜的鑄件；底注式澆注系統(tǒng)，頂表皮易形成氧化膜的鑄件；底注式澆注系統(tǒng)，頂 部有冒口；中大型灰鑄鐵、球墨鑄鐵件。部有冒口；中大型灰鑄鐵、球墨鑄鐵件。慢澆慢澆 優(yōu)點：優(yōu)點：對型壁沖刷作用輕，可防止脹砂、抬型、沖砂等缺陷；對型壁沖刷作用輕，可防止脹砂、抬型、沖砂等缺陷； 有利于型（芯）內(nèi)氣體排出；有利于型（芯）內(nèi)氣體排出； 對收縮率大的合金采用頂注法或內(nèi)澆道通過冒口時，對收縮率大的合金采用頂注法或內(nèi)澆道通過冒口時， 有利于減小冒口的尺寸有利于減小冒口的尺寸, ,減少澆注系統(tǒng)金屬消耗量減少澆注系統(tǒng)金屬消耗量 缺點：缺點：對上表面烘烤時間長，易產(chǎn)生夾砂類缺陷；對上表面烘烤時間長，易產(chǎn)生夾砂類缺陷；

51、金屬液溫度、流動性降低幅度澆大、易澆不足、冷隔；金屬液溫度、流動性降低幅度澆大、易澆不足、冷隔； 降低流水線生產(chǎn)率。降低流水線生產(chǎn)率。 應(yīng)用：應(yīng)用：有高的砂胎或吊砂的濕型；有高的砂胎或吊砂的濕型； 型內(nèi)砂芯多、砂芯大而砂芯小或排氣困難；型內(nèi)砂芯多、砂芯大而砂芯小或排氣困難； 頂注法澆注體收縮大的合金鑄件頂注法澆注體收縮大的合金鑄件2 2、合適的澆注時間、合適的澆注時間澆注時間的確定主要考慮：澆注時間的確定主要考慮：壁厚、鑄件重量、型砂壁厚、鑄件重量、型砂種類、合金種類、注入方式等。種類、合金種類、注入方式等。表表7-5 7-5 圖圖7-397-39工藝因素：工藝因素： 澆不足、冷隔；夾砂類缺陷

52、；氣體的溢澆不足、冷隔；夾砂類缺陷；氣體的溢出；金屬液的氧化；出；金屬液的氧化；型內(nèi)金屬液面的上升速度，計算公式：型內(nèi)金屬液面的上升速度，計算公式：Cv型式中：式中： C C 鑄件（或某段）的高度鑄件（或某段）的高度 鑄件（或某段）的澆注時間。鑄件（或某段）的澆注時間。滿足的條件滿足的條件：maxmin型型型vvvminmax型型型vCvCvC 澆注時間應(yīng)滿足：澆注時間應(yīng)滿足：三、三、 確定澆注時間時的金屬液上升速度因素確定澆注時間時的金屬液上升速度因素金屬液上升速度的核算和確定金屬液上升速度的核算和確定鑄鋼件：鑄鋼件：見表見表7-77-7，只核算最小上升速度。，只核算最小上升速度。鑄鐵件：鑄

53、鐵件：見表見表7-67-6，只核算最小上升速度，只核算最小上升速度表表7-67-6表表7-77-7式中：式中： RR型腔的水利學(xué)半徑。型腔的水利學(xué)半徑。R Re e型型型腔內(nèi)允許的金屬液雷諾數(shù)，用實驗法確定型腔內(nèi)允許的金屬液雷諾數(shù)，用實驗法確定vv合金液的運動粘度。合金液的運動粘度。RRve4max型型易氧化的輕合金鑄件，限制最大上升速度，以免高度易氧化的輕合金鑄件，限制最大上升速度，以免高度湍流造成大量的氧化物夾雜，湍流造成大量的氧化物夾雜，最大上升速度最大上升速度 所確定的澆注時間，必須滿足最大和最小上升速所確定的澆注時間，必須滿足最大和最小上升速度要求，才可作為適用的澆注時間度要求，才可

54、作為適用的澆注時間4. 4.流量系數(shù)的確定流量系數(shù)的確定 澆注系統(tǒng)的流量系數(shù)是指阻流斷面的流量系數(shù)。澆注系統(tǒng)的流量系數(shù)是指阻流斷面的流量系數(shù)。若阻流斷面不設(shè)在內(nèi)澆道，則內(nèi)澆道的流量系數(shù)若阻流斷面不設(shè)在內(nèi)澆道，則內(nèi)澆道的流量系數(shù)比澆注系統(tǒng)的流量系數(shù)值要小。比澆注系統(tǒng)的流量系數(shù)值要小。 流量系數(shù)與澆注系統(tǒng)各部分阻力及型腔內(nèi)的流動流量系數(shù)與澆注系統(tǒng)各部分阻力及型腔內(nèi)的流動阻力大小有關(guān)。阻力大小有關(guān)。流量系數(shù)與澆注系統(tǒng)的形狀、尺流量系數(shù)與澆注系統(tǒng)的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)和鑄型的性質(zhì)及合金種類、流速等有關(guān)寸、結(jié)構(gòu)和鑄型的性質(zhì)及合金種類、流速等有關(guān)。 流量系數(shù)的確定方法：流量系數(shù)的確定方法：l 重要鑄件或大量生

55、產(chǎn)的鑄件重要鑄件或大量生產(chǎn)的鑄件實驗測定實驗測定l 一般鑄件一般鑄件經(jīng)驗數(shù)據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)影響流量系數(shù)影響流量系數(shù) 值的因素及修正值值的因素及修正值l 選擇澆注系統(tǒng)類型選擇澆注系統(tǒng)類型l 確定內(nèi)澆道在鑄件上的位置、數(shù)目和金屬引入方向確定內(nèi)澆道在鑄件上的位置、數(shù)目和金屬引入方向l 決定直澆道的位置和高度（壓力角）決定直澆道的位置和高度（壓力角）l 計算澆注時間并核算金屬上升速度計算澆注時間并核算金屬上升速度l 計算阻流截面積計算阻流截面積S S阻阻l 確定澆口比并計算各組元截面積確定澆口比并計算各組元截面積l 繪出澆注系統(tǒng)圖形繪出澆注系統(tǒng)圖形澆注系統(tǒng)的計算步驟澆注系統(tǒng)的計算步驟第第4 4節(jié)節(jié) 鑄鐵件澆

56、注系統(tǒng)設(shè)計與計算鑄鐵件澆注系統(tǒng)設(shè)計與計算 澆注系統(tǒng)阻流截面的計算澆注系統(tǒng)阻流截面的計算 1. 1. 阻流組元（或內(nèi)澆道）截面積的計算阻流組元（或內(nèi)澆道）截面積的計算p31. 0mHA阻 m m 包括澆冒口在內(nèi)的金屬總重量包括澆冒口在內(nèi)的金屬總重量(kg) (kg) ，可以通過可以通過估算、計算、估算、計算、稱重等方式獲得，稱重等方式獲得，澆冒口的重量按鑄件重量的比例求出澆冒口的重量按鑄件重量的比例求出，見表，見表表表 澆冒口重量占鑄件重量的比例澆冒口重量占鑄件重量的比例鑄件重量鑄件重量/ /大量生產(chǎn)大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)1001000100010%15%10%15

57、%10%20%10%20% 值得確定值得確定 鑄鋼件、鑄鐵件根據(jù)鑄鋼件、鑄鐵件根據(jù)表表7-87-8、7-107-10，考慮，考慮各種因素，可采用各種因素，可采用表表7-107-10進行修訂。進行修訂。國內(nèi)手冊中提供的澆注時間計算公式為：國內(nèi)手冊中提供的澆注時間計算公式為：1 1）對重量小于）對重量小于450450公斤、壁厚公斤、壁厚2.5-15mm2.5-15mm、形狀復(fù)雜的薄、形狀復(fù)雜的薄壁鑄鐵件壁鑄鐵件式中，式中， - -為澆注時間；為澆注時間；m m- -為型內(nèi)金屬總重量，為型內(nèi)金屬總重量，kgkg；S S為系數(shù)，取決于鑄件的壁厚為系數(shù)，取決于鑄件的壁厚 ms鑄件壁厚鑄件壁厚 (mm)

58、(mm)2.53.52.53.53.58.03.58.08.0158.015系數(shù)系數(shù), S, S1.631.631.851.852.22.2 (2) (2)澆注時間澆注時間 值的確定值的確定 影響澆注時間的因素有：影響澆注時間的因素有：合金的種類、澆注溫度、澆注系統(tǒng)的類型、鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型合金的種類、澆注溫度、澆注系統(tǒng)的類型、鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型的種類等的種類等 澆注時間實際是根據(jù)經(jīng)驗圖表和經(jīng)驗公式來計算的澆注時間實際是根據(jù)經(jīng)驗圖表和經(jīng)驗公式來計算的 3Glkt式中式中 t t澆注時間（澆注時間（s s）；）； G GI I 澆入型內(nèi)的金屬液總重量（澆入型內(nèi)的金屬液總重量（kgkg）；）； 鑄件的平均

59、壁厚（鑄件的平均壁厚（mmmm），對于圓形或正方形的鑄），對于圓形或正方形的鑄 件，件， 取其直徑或邊長的一半；取其直徑或邊長的一半； k k系數(shù)。對灰鑄鐵取系數(shù)。對灰鑄鐵取2.02.0，需快澆時（如：鐵液溫度，需快澆時（如：鐵液溫度 低，含硫較高，含碳量低，含硫較高，含碳量3.3%3.3%，底注或有冷鐵，底注或有冷鐵 等），可取等），可取1.71.7。對鑄鋼可取。對鑄鋼可取1.31.51.31.5。2) 2) 對于重量小于對于重量小于10001000公斤的大、中型鑄鐵件公斤的大、中型鑄鐵件表鑄鐵件表鑄鐵件k k值的選擇值的選擇鑄件種類鑄件種類或工藝要求或工藝要求大型復(fù)雜鑄件高應(yīng)大型復(fù)雜鑄件高

60、應(yīng)力及大型球鐵件力及大型球鐵件防止侵入氣孔防止侵入氣孔和嗆火和嗆火一般鑄一般鑄件件厚壁小件、球鐵厚壁小件、球鐵小件防止縮孔縮小件防止縮孔縮松松k k值值0.70.71.01.01.01.01.31.31.71.72.02.03.03.04.04.0表表 型內(nèi)鐵液液面允許的最小上升速度型內(nèi)鐵液液面允許的最小上升速度鑄件壁厚鑄件壁厚/mm/mm壁厚壁厚40mm40mm以及所有水平以及所有水平位置澆注的平板鑄件位置澆注的平板鑄件1140114041041044最小上升速度值最小上升速度值/mms/mms-1 -181081011201120213021303110031100 澆注時間確定以后，對于