第三章 浇注系统设计

1、第三章 浇注系统设计 第三章 浇注系统设计 3.1概述1 概念 2 组成 铸型中引导液态金属进入型腔的通道之总称。 1)浇口杯 2)直浇道 3)横浇道 4)内浇道 3 对浇注系统的基本要求 1)能掌握铸件的温度场分布2)保证在规定时间内布满铸型型腔 3)保证铸件轮廓、棱角清楚 4)掌握金属液流淌的速度和方向 5)具有良好的撇渣功能 6)简化生产，降低成本 4 浇注系统的类型及特点1)按浇注系统各组元截面比例关系分类 (1)封闭式浇注系统 (2)开放式浇注系统 (3)半开放半封闭式浇注系统 s直 s横 s内 s直 s横 s内 s直 s横 ， s内 s横 2)按内浇道在铸件上的位置分类分类 (1)

2、顶注式浇注系统 液态金属从铸型型腔(铸件)顶部注入 (2)底注式浇注系统内浇道设置在铸件底部的浇注系统 (3)中间注入式浇注系统 从铸件中间某一高度上开设内浇道的浇注系统 (4)阶梯式浇注系统 在铸件不同高度上开设两层或两层以上内浇道的 浇注系统 (5)缝隙式浇注系统沿着整个铸件高度上开设垂直缝隙状内浇道的浇 注系统 3.2 液态金属在浇注系统中流淌的水力学特性 1 在砂型中流淌的水力学特点 合金液和铸型之间有着激烈的热作用、机械作用和 化学作用，属于多相流淌，一般呈紊流状态，是不稳定 流过程。 2 浇口杯中的流淌 1) 浇口杯作用 承接来自浇包的金属液，防止金属液 飞溅和溢出，便于浇注；减轻

3、液流对型腔的冲击；分别 渣滓和气泡，阻挡其进入型腔； 2)浇口杯分类 漏斗形浇口杯(用于中、小型铸件)和 盆(池)形浇口杯(用于中、大型铸件 3)影响浇口杯内水平漩涡的主要因素是浇口杯内液面的 深度，其次是浇注高度、浇注方向和浇口杯的结构等 3 直浇道中的流淌 1)直浇道的作用 将来自浇口杯的金属液引入横浇道、 内浇道或直接导入型腔，并供应充型过程所必需的压力 2)直浇道外形 通常是上大下小的圆锥形，有时为等截面 圆柱形、上小下大的倒圆锥形、蛇形和片状形等外形 3)液态金属在直浇道中存在布满式流淌或非布满式流淌 两种流态 4 直浇道窝 1)直浇道窝作用 缓冲，缩短直浇道横浇道拐弯处的 高度紊流

4、区；改善内浇道流量分布，削减横浇道内浇 道拐弯处的局部阻力系数和水头损失；浮出金属液中的 气体。 2)直浇道窝外形 直浇道窝的大小、外形应相宜，砂 型应坚实。直浇道窝常做成半球形、圆锥台等外形。 5横浇道中的流淌 1)横浇道作用 向内浇道安排干净的金属液；储存最 初浇入的含气和夹杂的低温金属液并阻留夹杂；使金 属液流平稳和削减产生氧化夹杂物 2)横浇道截面外形 圆形、半圆形、 梯形等多种形式 3)横浇道的外形尺寸以及横浇道与内浇道的位置关系取 决于浇注系统类型 封闭式浇注系统 采纳深梯形断面外形的横浇道，其 高度大于宽度(高度/宽度=1.21.5);内浇道应位于 横浇道的下部，且和横浇道具有同

5、一底面 开放式浇注系统 采纳扁而宽的梯外形的横浇道，内 浇道应位于横浇道的上方，且搭接面积要小，但应大 于内浇道的截面积。 6 内浇道中的流淌1)内浇道作用 掌握充型速度和方向、安排金属、 调整铸件各部位的温度和凝固挨次2)内浇道截面外形 外形多为扁矩形，其宽度和厚度 比值应按铸件壁厚和所要求的凝固方式而定。3)浇口比的影响 4)内浇道流量的不匀称性 7 金属过滤技术 采纳过滤网(板)金属过滤技术可防止铸件产生 夹渣缺陷，从而获得高纯洁度的铸件 3.3 浇注系统设计 1 浇注系统设计的主要内容 确定浇注系统的类型及各组元的结构和尺寸 2 设计浇注系统的方法和过程 1)确定浇注系统的类型 2)确

6、定内浇道的位置、数目和金属引入方向 3)确定直浇道的位置和高度 4)浇注时间与金属液上升速度的核算 5)计算阻流面积 6)确定浇口比并计算各组元截面积7)确定各组元的结构和外形及尺寸 8)绘出浇注系统图9)生产调试并酌情修订 3浇注系统的设计步骤 1)浇注系统类型的选择 依据铸造合金、铸造方法和铸件结构及铸件质 量要求等详细状况，确定浇注系统的类型 2)内浇道的基本设计原则(位置、数量和方向 ) 内浇道在铸件上的位置和数量应听从所选定的凝固 原则或补缩方法方向不得冲着细小砂芯、冷铁和芯撑，必要时采纳 切线流入 内浇道应尽量薄 内浇道不得开设在铸件质量要求高的部位有利于金属液平稳地布满铸型型腔

7、对薄壁铸件可用多内浇道的浇注系统实现补缩 有利于削减收缩应力和防止裂纹内浇道尽量开设在分型面 有利于改善铸件外观质量 3)直浇道位置和高度的确定 直浇道的位置应设在横、内浇道的对称中心点 上，以使金属流程最短，流量分布匀称。直浇道距内浇道应有足够的距离； 压头不得低 于最小剩余压头，即hm ltg 4)浇注时间与金属液上升速度的核算 合适的浇注时间与铸件结构、铸型工艺条件、 铸造合金种类及选用的浇注系统类型等有关，考虑 铸件结构和工艺因素。 从理论上看，存在着最小上升速度vmin(防止 浇不足和冷隔及夹砂结疤类缺陷的产生)和最大上 升速度vmax(保证型内排解和和防止过度紊流)两 个极限值。

8、5)计算阻流面积 计算阻流面积的方法主要有公式法和图表法。奥赞公式 查表法 查图法 6)确定浇 口比并计算各组元截面积浇注系统各组元的截面积比例称为浇口比。 依据铸造合金种类及铸件大小和结构特点、浇注系统类型，确定浇口比 基于浇口比及阻流面积，求出浇注系统各组元的截面积 7)确定各组元的结构和外形及尺寸 浇口杯 漏斗形浇口杯和池形浇口杯; 依据直浇道直径或 铸件质量，查阅手册确定尺寸 直浇道通常为上大下小的圆锥形，有时为等截面的圆柱 形、蛇形和片状形等外形;依据直浇道下端截面积， 查阅手册确定直径和高度等尺寸。 直浇道窝 直浇道窝常做成半球形、圆锥台等外形，查阅手 册确定尺寸 内浇道 外形多为

9、扁矩形，其宽度和厚度比值应按铸件壁 厚和所要求的凝固方式而定; 依据内浇道截面积和结 构外形及浇注系统类型和铸造合金等，查表确定尺寸。横浇道与内浇道的位置关系取决于浇注系统类型 封闭式浇注系统内浇道应位于横浇道的下部，且 和横浇道具有同一底面。 开放式浇注系统内浇道应位于横浇道的上方，且 搭接面积要小，但应大于内浇道的截面积。 3.4 铸铁件浇注系统的特点及设计1 灰铸铁件浇注系统 1)浇注系统的特点 封闭式浇注系统2)浇注系统横截面积确定方法 公式法 奥赞公式法，简易公式法 图表法 查表法，查图法 3)设计方法 (1)确定浇注系统的类型 通常采纳封闭式浇注系统 (2)草拟型板布置图 依据造型机标准模板尺寸或砂箱轮廓尺寸，基于 铸件尺寸及合理吃砂量等，确定砂箱中铸件的数目与 分布、内浇道的位置、数目和金属引入方向及直浇道 的位置和高度，草拟出型板