澆注系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)

1、澆注系統(tǒng)的計(jì)算和設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的計(jì)算和設(shè)計(jì)1、澆注系統(tǒng)計(jì)算的水力學(xué)公式、澆注系統(tǒng)計(jì)算的水力學(xué)公式 在澆注系統(tǒng)的類型和引入位置確定以后、在澆注系統(tǒng)的類型和引入位置確定以后、就可進(jìn)一步確定澆注系統(tǒng)就可進(jìn)一步確定澆注系統(tǒng)各基本單元的尺寸和各基本單元的尺寸和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。 目前大都采用目前大都采用水力學(xué)近似公式或經(jīng)驗(yàn)公式水力學(xué)近似公式或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算計(jì)算出澆注系統(tǒng)的出澆注系統(tǒng)的最小截面積最小截面積，再根據(jù)鑄件的，再根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、幾何形狀幾何形狀等確定等確定，確定各單，確定各單元的尺寸和結(jié)構(gòu)。元的尺寸和結(jié)構(gòu)。計(jì)算阻流截面的水力學(xué)公式計(jì)算阻流截面的水力學(xué)公式一、平均靜壓頭一、平均靜壓頭HP的計(jì)算的計(jì)

2、算傳統(tǒng)的解法中假定傳統(tǒng)的解法中假定: :1) 1) 金屬液從澆口杯頂液面至流出阻流所作的功，可用金屬液從澆口杯頂液面至流出阻流所作的功，可用 總質(zhì)量總質(zhì)量mm、重力加速度重力加速度g g和平均計(jì)算壓力頭和平均計(jì)算壓力頭HpHp的連乘積來(lái)表示，即等于的連乘積來(lái)表示，即等于mgHpmgHp2) 假定鑄件（型腔）的橫截面積假定鑄件（型腔）的橫截面積S沿高度方向不變沿高度方向不變 二、澆注時(shí)間二、澆注時(shí)間澆注時(shí)間對(duì)鑄件質(zhì)量有重要影響，應(yīng)考慮澆注時(shí)間對(duì)鑄件質(zhì)量有重要影響，應(yīng)考慮鑄件鑄件結(jié)構(gòu)、合金和鑄型結(jié)構(gòu)、合金和鑄型等方面的特點(diǎn)來(lái)選擇快澆、等方面的特點(diǎn)來(lái)選擇快澆、慢澆或正常澆注為好慢澆或正常澆注為好快澆

3、的優(yōu)點(diǎn)快澆的優(yōu)點(diǎn): : 金屬的溫度和流動(dòng)性降低幅度小，易充滿型腔。金屬的溫度和流動(dòng)性降低幅度小，易充滿型腔。減小皮下氣孔傾向。充型期間對(duì)砂型上表面的熱作用時(shí)間短，減小皮下氣孔傾向。充型期間對(duì)砂型上表面的熱作用時(shí)間短，可減少夾砂結(jié)疤類缺陷。可減少夾砂結(jié)疤類缺陷。對(duì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵件，快澆可以對(duì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵件，快澆可以充分利用共晶膨脹消除縮孔縮松缺陷。充分利用共晶膨脹消除縮孔縮松缺陷。 快澆的缺點(diǎn)快澆的缺點(diǎn)： 對(duì)型壁有較大的沖擊作用，容易造成漲砂、沖對(duì)型壁有較大的沖擊作用，容易造成漲砂、沖砂、抬箱等缺陷。澆注系統(tǒng)的重量稍大，工藝出品率略低砂、抬箱等缺陷。澆注系統(tǒng)的重量稍大，工藝出品率略低 ：薄

4、壁的復(fù)雜鑄件薄壁的復(fù)雜鑄件、，具有大平面具有大平面的鑄件，鑄件的鑄件，鑄件，采用，采用底注式澆注系統(tǒng)而鑄件頂部又有冒口底注式澆注系統(tǒng)而鑄件頂部又有冒口的條件下和各種中大型灰鑄鐵件、球的條件下和各種中大型灰鑄鐵件、球墨鑄鐵件墨鑄鐵件慢澆的優(yōu)點(diǎn)慢澆的優(yōu)點(diǎn)金屬對(duì)型壁的沖刷作用輕；可防止?jié)q砂、抬箱、沖砂等缺陷。金屬對(duì)型壁的沖刷作用輕；可防止?jié)q砂、抬箱、沖砂等缺陷。有利型內(nèi)、芯內(nèi)氣體的排除。對(duì)體收縮大的合金，當(dāng)采用頂有利型內(nèi)、芯內(nèi)氣體的排除。對(duì)體收縮大的合金，當(dāng)采用頂注法或內(nèi)澆道通過(guò)冒口時(shí)，慢澆可減小冒口。澆注系統(tǒng)消耗注法或內(nèi)澆道通過(guò)冒口時(shí)，慢澆可減小冒口。澆注系統(tǒng)消耗金屬少。金屬少。 慢澆的缺點(diǎn)慢澆的

5、缺點(diǎn)澆注期間金屬對(duì)型腔上表面烘烤時(shí)間長(zhǎng)，促成夾砂結(jié)疤和粘澆注期間金屬對(duì)型腔上表面烘烤時(shí)間長(zhǎng)，促成夾砂結(jié)疤和粘砂類缺陷。金屬液溫度和流動(dòng)性降低幅度大，易出現(xiàn)冷隔、砂類缺陷。金屬液溫度和流動(dòng)性降低幅度大，易出現(xiàn)冷隔、澆不到及鑄件表皮皺紋。慢澆還常降低造型流水線的生產(chǎn)率。澆不到及鑄件表皮皺紋。慢澆還常降低造型流水線的生產(chǎn)率。 慢澆法適用于慢澆法適用于；型內(nèi)砂芯多，型內(nèi)砂芯多，砂芯大而芯頭小或砂芯排氣條件差砂芯大而芯頭小或砂芯排氣條件差的情況的情況下；下；。 合適的澆注時(shí)間與合適的澆注時(shí)間與鑄件結(jié)構(gòu)鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型工藝條件鑄型工藝條件、合合金種類金種類及及選用的澆注系統(tǒng)類型選用的澆注系統(tǒng)類型等有關(guān)。每種

6、鑄件，等有關(guān)。每種鑄件，在已確定的鑄造工藝條件下，都對(duì)應(yīng)有在已確定的鑄造工藝條件下，都對(duì)應(yīng)有。由于近年來(lái)普遍認(rèn)識(shí)到快澆對(duì)鑄件。由于近年來(lái)普遍認(rèn)識(shí)到快澆對(duì)鑄件的益處，因此澆注時(shí)間比過(guò)去普遍縮短，特別是的益處，因此澆注時(shí)間比過(guò)去普遍縮短，特別是灰鑄鐵和球墨鑄鐵件更是如此?；诣T鐵和球墨鑄鐵件更是如此。 澆注系統(tǒng)的流量系數(shù)通澆注系統(tǒng)的流量系數(shù)通常是指常是指阻流截面的阻流截面的 流流量系數(shù)量系數(shù)。2、鑄鐵件澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算、鑄鐵件澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算一、設(shè)計(jì)步驟一、設(shè)計(jì)步驟通常在確定鑄造方案的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。大致步驟為通常在確定鑄造方案的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。大致步驟為 1、選擇澆注系統(tǒng)類型、選擇澆注

7、系統(tǒng)類型2、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3、決定直澆道的位置和高度、決定直澆道的位置和高度 4計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬上升速度計(jì)算澆注時(shí)間并核算金屬上升速度 應(yīng)指出，重要的是核算鑄件最大橫截面處的型應(yīng)指出，重要的是核算鑄件最大橫截面處的型內(nèi)金屬上升速度。當(dāng)不滿足要求時(shí)，應(yīng)縮短澆注內(nèi)金屬上升速度。當(dāng)不滿足要求時(shí)，應(yīng)縮短澆注時(shí)間或改變澆注位置。時(shí)間或改變澆注位置。5、計(jì)算阻流截面積、計(jì)算阻流截面積S阻阻如果鑄件質(zhì)量很大，則計(jì)算鑄件質(zhì)量如果鑄件質(zhì)量很大，則計(jì)算鑄件質(zhì)量m時(shí)，應(yīng)包括型時(shí)，應(yīng)包括型腔擴(kuò)大量腔擴(kuò)大量由于各種原因引起的增重。增重原因

8、有：由于各種原因引起的增重。增重原因有：木模壁厚偏差木模壁厚偏差起模時(shí)擴(kuò)砂量起模時(shí)擴(kuò)砂量鑄型及砂芯干燥過(guò)程中的尺寸變化鑄型及砂芯干燥過(guò)程中的尺寸變化合箱偏差及澆注時(shí)的漲砂等合箱偏差及澆注時(shí)的漲砂等6確定澆口比并計(jì)算各組元截面積確定澆口比并計(jì)算各組元截面積7繪出澆注系統(tǒng)圖形繪出澆注系統(tǒng)圖形二、階梯式澆注系統(tǒng)的計(jì)算二、階梯式澆注系統(tǒng)的計(jì)算計(jì)算原理及步驟：計(jì)算原理及步驟：1、阻流面積、阻流面積S阻阻的計(jì)算的計(jì)算 若鑄件低于若鑄件低于AA水平面水平面若若AA水平面低于鑄件最高點(diǎn)水平面低于鑄件最高點(diǎn)2、分配直澆道截面積、分配直澆道截面積依經(jīng)驗(yàn)，分配直澆道截面積等于依經(jīng)驗(yàn)，分配直澆道截面積等于12倍阻流面

9、積倍阻流面積。 3、每層內(nèi)澆道的總截面積、每層內(nèi)澆道的總截面積三、垂直分型澆注系統(tǒng)的計(jì)算三、垂直分型澆注系統(tǒng)的計(jì)算3、鑄鋼件澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)、鑄鋼件澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)鑄鋼件澆注系統(tǒng)鑄鋼件澆注系統(tǒng) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：鑄鋼的特點(diǎn)是鑄鋼的特點(diǎn)是熔點(diǎn)高，流動(dòng)性差，收縮大，易氧化，熔點(diǎn)高，流動(dòng)性差，收縮大，易氧化，而且夾雜物對(duì)鑄件力學(xué)性能影響嚴(yán)重而且夾雜物對(duì)鑄件力學(xué)性能影響嚴(yán)重，多使用，多使用底注底注澆包澆包（bottom pouring ladle, 俗稱俗稱漏包漏包、柱塞包），、柱塞包），要求要求、，。用底注澆包澆注時(shí)，澆注系統(tǒng)必須是用底注澆包澆注時(shí)，澆注系統(tǒng)必須是開放式開放式的，直的，直澆道不被充滿，保證鋼液

10、不會(huì)溢出澆道以外。為快澆道不被充滿，保證鋼液不會(huì)溢出澆道以外。為快速而平穩(wěn)地充型，對(duì)一般中小鑄件多用底注式，高速而平穩(wěn)地充型，對(duì)一般中小鑄件多用底注式，高大鑄件常采用階梯式澆注系統(tǒng)。大鑄件常采用階梯式澆注系統(tǒng)。（一）底注包澆注系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法（一）底注包澆注系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法鑄鋼車間的澆包容量和熔爐噸位一致，一般只有一種鑄鋼車間的澆包容量和熔爐噸位一致，一般只有一種或幾種容量的澆包和數(shù)種直徑的包孔。生產(chǎn)中或幾種容量的澆包和數(shù)種直徑的包孔。生產(chǎn)中先確定先確定澆包容量和包孔直徑澆包容量和包孔直徑，依經(jīng)驗(yàn)的澆口比確定澆注系統(tǒng)依經(jīng)驗(yàn)的澆口比確定澆注系統(tǒng)各組元尺寸。各組元尺寸。1、澆包容量及包孔選擇、澆包容量及包孔選擇澆包總?cè)萘繎?yīng)大于鑄型內(nèi)金屬需要量。小澆包只設(shè)一澆包總?cè)萘繎?yīng)大于鑄型內(nèi)金屬需要量。小澆包只設(shè)一個(gè)包孔，大于個(gè)包孔，大于30t的澆包可設(shè)兩個(gè)包孔。每個(gè)包孔的鋼的澆包可設(shè)兩個(gè)包孔。每個(gè)包孔的鋼液流量液流量澆注速度，不僅決定于包孔直徑，還與包澆注速度，不僅決定于包孔直徑，還與包內(nèi)鋼液深度有關(guān)。但實(shí)踐中為方便起見，給出了包孔內(nèi)鋼液深度有關(guān)。但實(shí)踐中為方便起見，給出了包孔直徑和平均澆注速度的關(guān)系。直徑和平均澆注速度的關(guān)系。2、澆注時(shí)間和液面上升速度、澆注時(shí)間和液面上升速度3、其他組元截面積、其他組元截面積以包孔截面積為基準(zhǔn)，