铸件浇注系统设计新认识-王泽华

河海大学王泽华2016.04铸造浇注系统设计新认识2024/1/1121.前言浇注系统的功能：将金属液传输到整个型腔，形成完整铸件；挡渣;调节温度场；补缩；……浇道铸件2024/1/1131.前言浇注系统要求：在规定的时间内完成充型；金属液平稳充型。浇道铸件2024/1/112.传统浇注系统设计充型时间根据铸件结构特点、大小和材质等因素，确定浇注时间。确定最小断面积：浇注系统水力学模型计算简图2024/1/112.传统浇注系统设计平稳充型根据铸件要求、材质等因素，选择浇注系统类型：封闭式开放式半封闭式开放—封闭式不同类型浇注系统有不同的特点：充型压力、挡渣效果等2024/1/112.传统浇注系统设计2024/1/112.传统浇注系统设计确定浇注系统类型。确定浇注系统各单元截面。确定浇注系统的集渣或挡渣结构等。2024/1/11问题：开放式浇注系统能实现平稳充型吗？2.传统浇注系统设计金属液充型流动状态观测仪原理图1—镜片，2—高温探头，3—护套，4—钢管，5—限位夹，6—信号线，7—计算机，8—铸型封闭-开放式浇注系统金属液充型状态（直浇道：横浇道：内浇道=1.6:1.0:1.5）2024/1/11问题：金属液充型不平稳，二次氧化严重;挡渣效果差；平稳充型仅是“想象”。2.传统浇注系统设计2024/1/113.金属液临界流动速度平稳充型的临界速度为Vc=2(γ/rρ)1/2

。充型速度超过临界速

度时，金属液产生扰动，金属液表面氧化膜破裂，被卷入液体。

液态金属表面氧化膜受力示意图

2024/1/11铝合金的临界速度一般为0.4~0.6m/sec钢铁的临界速度一般为0.5m/sec常见金属液的临界速度为0.5m/s左右3.金属液临界流动速度2024/1/1112决定金属液最大速度的因素：金属液充型速度浇注系统阻力系数μ静压头或浇道高度Hp很多情况，金属液最大流速大于临界流速。3.金属液临界流动速度2024/1/1113浇道中金属液流速分布：实际上，在管壁阻力作用下，表面金属液流速远低于平均流速。3.金属液临界流动速度2024/1/1114理论上金属液流速低于临界速度，可以防止浇道中的二次氧化。但实际浇道表面金属液流速难以确定。临界流速的启发：浇注速度不宜快，易造成二次氧化；浇道应顺畅，尽量减少金属液扰动。3.金属液临界流动速度2024/1/11静压力高，流速快，金属液易产生扰动，甚至内浇道出口钢花四溅，金属液与空气接触面大增，二次氧化，形成大量夹渣/夹杂。3.金属液临界流动速度2024/1/114.适流浇注系统设计用传统的水力学计算设计；校对流速，尽可能使之低于临界流速。对于高大铸件，必须降低内浇道出口处金属液压力，使金属液平稳流入铸型，避免金属液发散、甚至喷射状进入型腔。2024/1/1117减压内浇口示意图4.适流浇注系统设计2024/1/114.适流浇注系统设计对于重要件，是否平稳充型？1.可进行计算机充型模拟2.可直接观测1—镜片，2—高温探头，3—护套，4—钢管，5—限位夹，6—信号线，7—计算机，8—铸型金属液充型流动状态观测仪原理图2024/1/1119具有挡渣效果的浇注系统：金属液充型速度应尽量低于临界速度。浇注系统结构简单，金属液流动顺畅，避