第三章 浇注系统的设计与计算zd

1、湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 第一节第一节 浇注系统浇注系统一、一、浇注系统的浇注系统的组元组元浇口杯：浇口杯： 接纳、引入金属接纳、引入金属直浇道：直浇道：引入金属，形成压头引入金属，形成压头横浇道：横浇道：引入金属，阻撇熔渣引入金属，阻撇熔渣内浇道：内浇道：引入金属，调控温度场引入金属，调控温度场 浇注系统设计正确与否关系到铸件的成败，浇注系统设计正确与否关系到铸件的成败，是铸造生产中的关键技术是铸造生产中的关键技术湖北汽车工业

2、学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 二、对浇注系统的要求二、对浇注系统的要求u 足够的浇注速度，流动平稳，满足一定时间足够的浇注速度，流动平稳，满足一定时间 内充满型腔；内充满型腔； 防止冲砂，避免铸件出现夹砂防止冲砂，避免铸件出现夹砂 、冷隔等缺陷；、冷隔等缺陷；u 防止旋涡，避免吸气或金属过度氧化；防止旋涡，避免吸气或金属过度氧化；u 内浇道的位置和数量符合铸件所需凝固或补内浇道的位置和数量符合铸件所需凝固或补 缩原则；缩原则；u 结构合理，造型

3、简单；结构合理，造型简单；u 浇注系统本身消耗金属少。浇注系统本身消耗金属少。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 顶注式顶注式（一）（一）湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engin

4、eeringDepartment of Materials Engineering 压头大，流动阻力小，能压头大，流动阻力小，能够减少浇不足、冷隔缺陷；温度够减少浇不足、冷隔缺陷；温度分布上高下低，铸件补缩效果好分布上高下低，铸件补缩效果好 对型腔底部冲击力大，易对型腔底部冲击力大，易激溅、氧化、卷入空气，可造成激溅、氧化、卷入空气，可造成砂眼、铁豆、气孔、氧化夹渣等砂眼、铁豆、气孔、氧化夹渣等缺陷。缺陷。顶注式的优缺点顶注式的优缺点优点优点缺点缺点湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment o

5、f Materials Engineering 优点：优点： 充型平稳。横浇道、内充型平稳。横浇道、内浇道充满时利于挡渣；能浇道充满时利于挡渣；能够减少金属氧化。够减少金属氧化。缺点：缺点： 温度分布下高上低，铸温度分布下高上低，铸件补缩效果不好；件补缩效果不好； 内浇道附近易于过热，内浇道附近易于过热，易发生缩松和晶粒粗大等易发生缩松和晶粒粗大等缺陷；缺陷； 铸件顶部、边远处容易铸件顶部、边远处容易形成浇不到，冷隔等缺陷。形成浇不到，冷隔等缺陷。应用：应用： 主要用于结构复杂的各主要用于结构复杂的各种黑色金属铸件和易氧化种黑色金属铸件和易氧化的有色合金铸件。的有色合金铸件。底注式的优缺点底注

6、式的优缺点汽缸头汽缸头湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 中间浇注综中间浇注综合有顶注式和合有顶注式和底注式的优缺底注式的优缺点；点； 内浇道、横内浇道、横浇道设在分型浇道设在分型面上，造型方面上，造型方便。便。中间浇注应用广泛中间浇注应用广泛 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 兼

7、有底注式和顶注兼有底注式和顶注式的优点，充型平稳。式的优点，充型平稳。但结构复杂，设计和但结构复杂，设计和计算较难。计算较难。 用于高度大的中、用于高度大的中、大型铸件。阶梯式或大型铸件。阶梯式或缝隙式用于垂直分型缝隙式用于垂直分型无箱挤压造型或金属无箱挤压造型或金属型铸造，型铸造，阶梯式的优缺点阶梯式的优缺点湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 封闭式封闭式 内内 横横 横横直直 开放式浇注系统初期各组元不可能全充满，开放式浇注系统初期各

8、组元不可能全充满，撇渣能力较差，充形流速不高；撇渣能力较差，充形流速不高； 冲刷力小，受氧化的程度轻。冲刷力小，受氧化的程度轻。 用于易氧化的有色合金铸件、球铁铸件。用于易氧化的有色合金铸件、球铁铸件。 对于铝、镁合金，常用开放式浇注系统。各对于铝、镁合金，常用开放式浇注系统。各组元组元 直直： 横横： 内内=1：2：4湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 1、浇口杯中加过滤网，浇口盆中采用挡渣措施。、浇口杯中加过滤网，浇口盆中采用挡渣措施

9、。2、直浇道底部开设半球形或圆台形窝坑，称、直浇道底部开设半球形或圆台形窝坑，称 为直浇道窝。对铸钢，要用耐火砖。为直浇道窝。对铸钢，要用耐火砖。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 3、提升横浇道的撇渣效果、提升横浇道的撇渣效果前过滤前过滤阻流式阻流式缓流式缓流式离心集渣式离心集渣式轻合金浇注系统中安装过滤网轻合金浇注系统中安装过滤网湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Eng

10、ineeringDepartment of Materials Engineering 1） 控制液态金属充型速度和流动方向、温度分布和凝固顺序。控制液态金属充型速度和流动方向、温度分布和凝固顺序。2） 形状：形状：扁平梯形、月牙形和三角形。扁平梯形、月牙形和三角形。3） 位置的选择：位置的选择： 依据铸件所需凝固方式和流动特性考虑。依据铸件所需凝固方式和流动特性考虑。同时凝固：同时凝固： 对于壁厚均匀的铸件，拟采用多个内浇道分散引入；对于壁厚均匀的铸件，拟采用多个内浇道分散引入； 对于不均匀的铸件，则从薄壁处引入。对于不均匀的铸件，则从薄壁处引入。顺序凝固：顺序凝固： 从厚壁处引入金属液。从

11、厚壁处引入金属液。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 内浇道位置的几个具体问题内浇道位置的几个具体问题u结构复杂的铸件，壁厚差别大的补缩区域则按顺结构复杂的铸件，壁厚差别大的补缩区域则按顺序凝固从厚处引入；整个铸件按同时凝固方式采序凝固从厚处引入；整个铸件按同时凝固方式采用多个内浇道充型。用多个内浇道充型。u要求各内浇道的流量分布合理。要求各内浇道的流量分布合理。u液流顺壁流入，不冲刷液流顺壁流入，不冲刷 型壁、型芯和铸型凸出部分。型壁、

12、型芯和铸型凸出部分。u避开铸件重要部位，避开铸件重要部位， 防止晶粒粗大。防止晶粒粗大。u造型、清理操作方便，造型、清理操作方便， 不阻碍铸件收缩。不阻碍铸件收缩。湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 7如何应用奥赞如何应用奥赞(Osann)公式计算阻流截面积？公式计算阻流截面积？ 如何确定或计算式中各个工艺参数？如何确定或计算式中各个工艺参数？ 8一铸铁件重一铸铁件重 5 吨，平均壁厚为吨，平均壁厚为30毫米，试求浇注毫米，试求浇注 时间

13、？若为铸钢件，其浇注时间时间？若为铸钢件，其浇注时间 应为多少？应为多少？湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 补缩补缩 、排气、集渣、排气、集渣冒口种类冒口种类普通冒口普通冒口顶冒口、暗冒口顶冒口、暗冒口侧冒口侧冒口 特种冒口特种冒口大气压力冒口大气压力冒口发热冒口发热冒口保温冒口保温冒口铸铁件的铸铁件的实用冒口实用冒口浇注系统当冒口浇注系统当冒口控制压力冒口控制压力冒口一一 概述概述湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系D

14、epartment of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 补缩几补缩几 个个 补缩范围。补缩范围。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 二二 冒口必须提供足够的金属冒

15、口必须提供足够的金属液，补偿铸件凝固的体收缩液，补偿铸件凝固的体收缩,条件应有：条件应有： 即即 Vr =Vc/(-) 式中：式中： Vr 冒口体积；冒口体积； Vc铸件体积；铸件体积； Ve型壁移动所扩大型壁移动所扩大 的体积；的体积； 体收缩率；体收缩率； 冒口补缩效率。冒口补缩效率。ercVVV)(rV湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 常用合金的体收缩率常用合金的体收缩率 冒口种类或冒口种类或工艺措施工艺措施（%）圆柱或腰园柱形冒

16、口圆柱或腰园柱形冒口球形冒口球形冒口补浇冒口时补浇冒口时浇口通过冒口时浇口通过冒口时发热保温冒口发热保温冒口大气压力冒口大气压力冒口121515201520303530501520冒口的补缩效率冒口的补缩效率铸件材质铸件材质（%）中碳钢中碳钢wc=1%钢钢灰铸铁灰铸铁白口铸铁白口铸铁纯铝纯铝纯铜纯铜2.53.04.01.9膨胀膨胀4.05.56.64.92湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 100%100%浇注系统质量浇注系统质量冒口总质

17、量冒口总质量铸件质量铸件质量铸件质量铸件质量铸件工艺出品率铸件工艺出品率湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 缩，具有缩，具有“自补缩能力自补缩能力”，据此，对，据此，对铸铸铁件可以不设置冒口或减小冒口尺寸。铁件可以不设置冒口或减小冒口尺寸。（一）铸铁件的均衡凝固技术（一）铸铁件的均衡凝固技术 铸铁件的均衡凝固技术就是铸铁件的均衡凝固技术就是利用铸件凝固收缩与利用铸件凝固收缩与石墨结晶膨胀值石墨结晶膨胀值 AB，P 净（表观）收缩净（表观）

18、收缩 P 均衡点均衡点铸铁件的体积收缩和石墨铸铁件的体积收缩和石墨结晶膨胀值叠加原理示意图结晶膨胀值叠加原理示意图三三 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 铸铁件的均衡凝固技术。铸铁件的均衡凝固技术。只补充铸件的液态只补充铸件的液态（一次）收缩，让（一次）收缩，让冒口和冒口和冒口颈先于铸件凝固，然后依冒口颈先于铸件凝固，然后依靠部分或全部的石墨结晶膨胀靠部分或全部的石墨结晶膨胀在铸件内部建立压力，实现凝在铸件内部建立压力，实现凝固阶段的自补缩。固阶段的自补缩。 板件：板件：QT450-5，3070kg，Mc=11.5湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 2）要求铸型紧实度较高，刚性好，能够迫使金属液体要求铸型紧实度较高，刚性好，能够迫使金属液体在石墨膨胀压力作用下流向缩孔、缩松处。在石墨膨胀压力作用下流向缩孔、缩松处。 否则，铸件在冒口先行凝固后，内部会产生一定的否则，铸件在冒口先行凝固后，内部会产生一定的真空度，降低自补缩