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)第1頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1、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、就可進(jìn)一步確定澆注系統(tǒng)各基本單元的尺寸和結(jié)構(gòu)。目前大都采用水力學(xué)近似公式或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出澆注系統(tǒng)的最小截面積，再根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、幾何形狀等確定澆道比，確定各單元的尺寸和結(jié)構(gòu)。第2頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日計(jì)算阻流截面的水力學(xué)公式第3頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日一、平均靜壓頭HP的計(jì)算傳統(tǒng)的解法中假定:1)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m、重力加速度g和平均計(jì)算壓力頭Hp的連乘積來(lái)表示，即等于mgHp2)假定鑄件（型腔）的橫截面積S沿高度方向不變

第4頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第5頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、澆注時(shí)間澆注時(shí)間對(duì)鑄件質(zhì)量有重要影響，應(yīng)考慮鑄件結(jié)構(gòu)、合金和鑄型等方面的特點(diǎn)來(lái)選擇快澆、慢澆或正常澆注為好快澆的優(yōu)點(diǎn):金屬的溫度和流動(dòng)性降低幅度小，易充滿型腔。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。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。

快澆的缺點(diǎn)：對(duì)型壁有較大的沖擊作用，容易造成漲砂、沖砂、抬箱等缺陷。澆注系統(tǒng)的重量稍大，工藝出品率略低第6頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日快澆適用于：薄壁的復(fù)雜鑄件、鑄型上半部分有薄壁的鑄件，具有大平面的鑄件，鑄件表皮易生成氧化膜的合金鑄件，采用底注式澆注系統(tǒng)而鑄件頂部又有冒口的條件下和各種中大型灰鑄鐵件、球墨鑄鐵件第7頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日慢澆的優(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。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)消耗金屬少。慢澆的缺點(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。慢澆法適用于有高的砂胎或吊砂的濕型；型內(nèi)砂芯多，砂芯大而芯頭小或砂芯排氣條件差的情況下；采用頂注法的體收縮大的合金鑄件。第8頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日合適的澆注時(shí)間與鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型工藝條件、合金種類及選用的澆注系統(tǒng)類型等有關(guān)。每種鑄件，在已確定的鑄造工藝條件下，都對(duì)應(yīng)有適宜的澆注時(shí)間范圍。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，特別是灰鑄鐵和球墨鑄鐵件更是如此。

第9頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第10頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第11頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日澆注系統(tǒng)的流量系數(shù)通常是指阻流截面的流量系數(shù)。第12頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、鑄鐵件澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算一、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

1、選擇澆注系統(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3、決定直澆道的位置和高度

第13頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

4．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。5、計(jì)算阻流截面積S阻如果鑄件質(zhì)量很大，則計(jì)算鑄件質(zhì)量m時(shí)，應(yīng)包括型腔擴(kuò)大量——由于各種原因引起的增重。增重原因有：木模壁厚偏差起模時(shí)擴(kuò)砂量鑄型及砂芯干燥過(guò)程中的尺寸變化合箱偏差及澆注時(shí)的漲砂等第14頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日6．確定澆口比并計(jì)算各組元截面積7．繪出澆注系統(tǒng)圖形第15頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日二、階梯式澆注系統(tǒng)的計(jì)算第16頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日計(jì)算原理及步驟：1、阻流面積S阻的計(jì)算

若鑄件低于A－A水平面若A－A水平面低于鑄件最高點(diǎn)第17頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、分配直澆道截面積依經(jīng)驗(yàn)，分配直澆道截面積等于1～2倍阻流面積。

3、每層內(nèi)澆道的總截面積第18頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日三、垂直分型澆注系統(tǒng)的計(jì)算第19頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第20頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第21頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第22頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第23頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、鑄鋼件澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)鑄鋼件澆注系統(tǒng)特點(diǎn)：鑄鋼的特點(diǎn)是熔點(diǎn)高，流動(dòng)性差，收縮大，易氧化，而且?jiàn)A雜物對(duì)鑄件力學(xué)性能影響嚴(yán)重，多使用底注澆包（bottompouringladle,俗稱漏包、柱塞包），要求澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、截面積大，使充型快而平穩(wěn)，流股不宜分散，有利于鑄件的順序凝固和冒口的補(bǔ)縮，不應(yīng)阻礙鑄件的收縮。用底注澆包澆注時(shí)，澆注系統(tǒng)必須是開(kāi)放式的，直澆道不被充滿，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，高大鑄件常采用階梯式澆注系統(tǒng)。第24頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（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，一般只有一種或幾種容量的澆包和數(shù)種直徑的包孔。生產(chǎn)中先確定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)各組元尺寸。1、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)包孔的鋼液流量——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(jiàn)，給出了包孔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3