半環(huán)形內(nèi)澆道與側(cè)冒口的計算

半環(huán)形內(nèi)澆道與側(cè)冒口的計算

輪型是一種常見的鑄造類型，包括齒輪、方向盤、皮帶輪、螺母輪、滑動輪、手輪、槽輪、繩輪等。輪類件的結(jié)構(gòu)一般由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成,輪緣外表面和上下面及輪轂內(nèi)孔通常進行機械加工,要求組織致密,無縮孔、縮松缺陷,加工面和非加工面還要求沒有氣孔、夾渣類缺陷。本文以灰鑄鐵制動輪為例,介紹采用澆注系統(tǒng)與冒口聯(lián)合補縮的工藝形式,生產(chǎn)表面光潔、無渣孔、無氣孔、組織致密的鑄件的補縮設(shè)計過程及方法。1冒口補縮設(shè)計(1)推薦采用半環(huán)形橫澆道,內(nèi)澆道徑向引入,對面放耳冒口溢流—補縮,鑄件本體的輪緣和輪轂上不安放頂冒口,以防止頂冒口根部產(chǎn)生縮孔,縮松缺陷。(2)采用收縮模數(shù)法設(shè)計冒口,當收縮模數(shù)小于輪輻的幾何模數(shù)M輻時,放在輪緣的冒口,可以通過輪輻對輪轂進行補縮。(3)澆注系統(tǒng)按冒口設(shè)計,實現(xiàn)澆注系統(tǒng)和冒口聯(lián)合補縮的工藝形式,可以有效實現(xiàn)輪類鑄鐵件的澆注系統(tǒng)和冒口的雙重補縮,使補縮更可靠。按冒口設(shè)計的直澆道和橫澆道,截面積較大,配合短、薄、寬的內(nèi)澆道,可以提高檔渣效果。2制車輪工藝和收縮設(shè)計2.1生產(chǎn)條件材質(zhì):HT200,樹脂砂型,澆注溫度1350～1380℃,鑄件重85kg,鑄件尺寸及工藝方案見圖1。2.2收縮時間分數(shù)pcM輪緣=1.74cm;M輪輻=1.25cm;M輪轂=1.48cm鑄件模數(shù)取三者的最大值,M件=M輪緣=1.74cm質(zhì)量周界商Qm=851.743=16(kg/cm3)Qm=851.743=16(kg/cm3)收縮時間分數(shù)Pc:Pc=1.0e(0.5M件+0.01Qm)=0.36Ρc=1.0e(0.5Μ件+0.01Qm)=0.36收縮模數(shù)系數(shù)f2:f2=Pc??√=0.6f2=Ρc=0.6收縮模數(shù)Ms:Ms=f2M件=1.04cm2.3冒口頸厚的計算式中f1—冒口平衡系數(shù),取f1=1.2f3—冒口壓力系數(shù),取f3=1.1MR=1.2×0.6×1.1×1.74=1.38(cm)D冒=6MR=80(mm)冒口頸模數(shù)MN:MN=fp·f2·f4·M件式中fp—流通效應系數(shù),取fp=0.45f4—冒口頸長度系數(shù),取f4=0.8MN=0.45×0.6×0.8×1.74=0.38(cm)計算得冒口頸厚8mm,取冒口頸寬140mm,冒口頸長度(冒口內(nèi)邊與鑄件的距離)10mm。冒口以耳冒口的形式,放在內(nèi)澆口的對面,作為溢流—補縮冒口。2.4橫澆道模數(shù)計算直澆道模數(shù)M直:M直=f1·f2·f3·f直流·M件式中f直流—直澆道流通效應系數(shù),取f直流=0.75M直=1.2×0.6×1.1×0.75×1.74=1.03(cm)直澆道直徑D直=5M直=50(mm)橫澆道模數(shù)M橫:M橫=f2f橫流M件式中F橫流—橫澆道流通效應系數(shù),取f橫流=0.8M橫=0.6×0.8×1.74=0.83(cm)取橫澆道為梯形,上底35mm,下底40mm,高50mm,見圖1。M橫實=1.07cm>M橫計算值0.83cm,安全裕量為(1.07÷0.83)=1.29。計算得澆注系統(tǒng)各組元面積為:F直=20cm2F橫=1.85cm2×2=37cm2(雙向橫澆道)F內(nèi)=2.8cm2×4=11.2cm2(4只內(nèi)澆道)F直∶F橫∶F內(nèi)=20∶37∶11.2=1.8∶3.3∶1澆注系統(tǒng)有比較大的封閉比,有利于橫澆道充滿,有較好的擋渣作用,可以保證潔凈地充型。2.5制造試驗和效果批量生產(chǎn)驗證,鑄件澆注時間12～15s,工藝出品率85%,鑄件表面光潔,無渣孔缺陷,機加工后鑄件致密。3工藝的制作和驗證球鐵內(nèi)齒輪,牌號QT500-7,M件=1.65cm,重85kg,Qm=18.9kg/cm3,澆注溫度1350～1380℃,濕砂型。耳冒口《75mm×250mm,冒口頸厚7mm,直澆道《40mm×250mm,橫澆道30mm/35mm×35mm,4個內(nèi)澆道,40mm×7mm。經(jīng)批量生產(chǎn)驗證,工藝出品率87%,鑄件合格品率100%,見圖2。從圖中可以清楚地看到,澆注系統(tǒng)對面的耳冒口較好地發(fā)揮了補縮作用。4中等輪形鑄件(1)采用內(nèi)澆口徑向引入,對