《浇注系统设计》PPT课件.ppt

第三章 浇注系统设计 3.1 概述 浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。 第三章 浇注系统设计 3.1 概述 浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。 3.1.1 浇注系统的基本组元 浇口杯 直浇道 直浇道窝 横浇道 内浇道 广义来讲， 浇包、浇注设备、出气孔等也是浇注系统的组成部分。 基本组元的作用：基本组元的作用： 浇口杯浇口杯 u 承接金属液，防止飞溅和溢出，便于浇注； u 减轻液流对型腔的冲击； u 阻止渣和气进入型腔； u 增加充型压头。 基本组元的作用：基本组元的作用： 直浇道 uu 引导金属液进入下一组元；引导金属液进入下一组元； uu 提供充型压头。提供充型压头。 基本组元的作用：基本组元的作用： 直浇道窝 u 改善金属液流动状况，减缓冲击，缩短直横拐弯处 的高度紊流区； u 改善内浇道的流量分布。 基本组元的作用：基本组元的作用： 横浇道 u 向内浇道分配洁净的金属液； u 储留最初浇入的低温金属液和渣液； u 使金属液平稳流动，阻渣浮气。 基本组元的作用：基本组元的作用： 内浇道 uu 控制金属液的充型速度和方向；控制金属液的充型速度和方向； uu 合理分配金属液；合理分配金属液； uu 调解铸件各部位的温度和凝固顺序。调解铸件各部位的温度和凝固顺序。 3.1.2 浇注系统中液体金属的流动状态 液体的流动可分为层流和紊流两种状态，并可用雷诺数Re 来判断。 （流速管路直径 / 流体运动粘度） Re临 = 2300 大于Re临为紊流 小于Re临为层流 对于某些合金，在浇注温度下（高于液相线温度50100）有： 铸件材质铸件材质铸铁铸铁铸钢铸钢铝合金铝合金 （m m 2 2 /s/s） 0.550.551010-6 -6 0.40.41010-6 -6 0.60.61010-6 -6 在浇注系统中，即使 D 很小（如取 0.4 cm），在保证充型 的最低流速下，其雷诺数也大于Re临。所以： 金属液在浇注系统中的流动为 紊流流动。 又由于浇注系统流路回转，使紊流程度加重。 3.1.3 对浇注系统的基本要求 金属液流动的速度、方向、压头必须保证在凝固前 充满 型腔。 否则将产生冷隔、浇不足缺陷。 金属液的流动应均匀平稳，削弱紊流，避免卷入气 体、金属氧化、冲刷型壁。 否则将产生砂眼、气孔、铁豆等缺陷。 在充型金属中造成理想的温度分布，控制凝固顺序（ 顺序凝固或同时凝固）。 否则将产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷。 3.1.3 对浇注系统的基本要求 使渣液分离，具有阻渣排气作用（阻止渣子进入型腔）。 否则将产夹渣缺陷。 结构和分布要便于造型和清理，节约金属。 2.5.2 机械加工余量 机械加工余量按GB/T6414-1999 确定。 国家标准GB/T6414-1999 中规定，机械加工余量代号为RMA ，等级由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J 、K 10 个等级。 3.2 浇注系统的分类 分类方法有两种： u 按各组元断面比分 u 按内浇道与铸件的相对位置分 3.2.1 按组元的断面比例关系分类 对于浇注系统，将各组元的最小截面积分别表示为： F杯孔、F直、F横、F内 （一般F杯孔= F直上端） 浇注系统中截面积最小部位称为阻流段，其截面积表示为F阻。 3.2.1 按组元的断面比例关系分类 封闭式浇注系统（充满式） F阻 = F内 即浇注系统的阻流段为内浇道。这时，在正常浇注条件下， 金属液充满所有组元。 形式：形式： 在这种浇注系统中，浇注时金属液一般是充满状态。 F杯孔 F F直 直 F F横 横 F F内 内 3.2.1 按组元的断面比例关系分类 封闭式浇注系统（充满式） 特点：特点： u 阻渣效果好，不卷气； u 布置紧凑，易清理； u 充型速度大，易产生喷溅和冲砂，金属易氧化 。 u 中小型铸铁件 适用：适用： u 易氧化金属不能使用 3.2.1 按组元的断面比例关系分类 开放式浇注系统（非充满式） F阻 = F直 即浇注系统的阻流段为直浇道。这时，在正常浇注条件下， 金属液不能充满所有组元。 形式：形式： 在这种浇注系统中，浇注时金属液一般是非充满状态。 F杯孔 F F直 直 F F内 内 （ （F F直 直 F F内 内） ） 3.2.1 按组元的断面比例关系分类 特点：特点： u 具有一定阻渣效果； u 充型比较平稳。 uu 各类灰口和球墨铸铁各类灰口和球墨铸铁件件 适用：适用： 半封闭式浇注系统 3.2.1 按组元的断面比例关系分类 封闭开放式浇注系统 F阻 = F横 浇注系统的阻流段为横浇道或横浇道上设置的阻流装置。 形式：形式： 在这种浇注系统中，浇注时金属液是先封闭后开放。 F杯孔 F F直 直 F F横横 F F内 内 3.2.1 按组元的断面比例关系分类 特点：特点： u 阻渣效果好，充型平稳； uu 各类中小型铸铁件，广泛应用。各类中小型铸铁件，广泛应用。 适用：适用： 封闭开放式浇注系统 3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类 顶注式浇注系统 内浇道位于铸件顶部。 特点：特点： u 易于充满型腔，利于顶冒口补缩； uu 不易氧化合金不易氧化合金 适用：适用： u 结构简单，易于清理； u 充型不平稳。 冲击、飞溅 、氧化 u 高度较小的铸件 3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类 底注式浇注系统 内浇道位于铸件底部。 特点：特点： u 充型平稳，排气效果好； u 不利于顶冒口补缩； uu 易氧化合金易氧化合金 适用：适用： u 挡渣效果好； u 液面易结膜，降温快。 u 高度较大的铸件 3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类 中注式浇注系统 特点：特点： u 兼有顶注和底注的特点； u设置方便。 （内浇道开在分型面上） u 中等壁厚，中间分型的复杂铸件 适用：适用： 内浇道位于铸件中部。 （一般为分型面处） 中小型铸件广泛应用 3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类 阶梯式浇注系统 在铸件高度方向上开设多层内浇道 。 3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类 阶梯式浇注系统 特点：特点： u 充型平稳，排气效果好； u 有利于冒口补缩； u 计算要准确，避免发生紊乱充型； 适用：适用： u 结构复杂。 充型方式：充型方式：底注式 底层中层上层内浇道 u 高大的中大型铸件 应用：应用： u 垂直分型的优先采用。 3.2.3 选择浇注系统类型应考虑的因素 u 浇注位置和分型面； u 铸造合金性质（氧化性、流动性、收缩性）； u 铸件结构尺寸（高度、壁厚）； u 浇注系统结构复杂程度。 （影响造型和清理） 3.3 3.3 计算阻流断面积的水力学公式计算阻流断面积的水力学公式 3.3.1 奥赞公式 Ho浇注系统压头高度 P 上型腔高度 C 型腔高度 设 ： 模 型 3.3 3.3 计算阻流断面积的水力学公式计算阻流断面积的水力学公式 3.3.1 奥赞公式 成立条件： a. 浇注系统为充满流动 u 封闭式浇注系统； u 对于开放式的型腔液面要淹过内浇道。 b. 浇口杯液面保持不变 c. 型腔内压力与外界相同 当 F内 F阻时， 依靠调整其它系数来修正。 式中 是浇注系统计算的基本公式。 3.3 3.3 计算阻流断面积的水力学公式计算阻流断面积的水力学公式 3.3.1 奥赞公式 3.3.2 公式参数的确定 （1）平均静压头H均 假设型腔断面积沿高度无变化。 a. 按实际系统与计算系统浇注做功相同来确定： b. 按实际系统与计算系统浇注时间相同来确定： 3.3.2 公式参数的确定 （2）浇注时间t 浇注时间对铸件质量的影响： 快浇减少夹砂结疤，易冲砂、胀砂、抬箱 适用：薄壁复杂件、大平面件、表皮易氧化件 充型快，对型和芯冲击大 慢浇易夹砂结疤、冷隔、浇不足 适用：芯多、芯大件 充型慢，对型和芯冲击小 3.3.2 公式参数的确定 （2）浇注时间t 采用经验公式。 这些经验公式可分为四类： a. （m 为铸件重量） b. （ 为铸件壁厚） c. d. 例如 3.3.2 公式参数的确定 （3）流量系数 u 流路结构和尺寸 u 浇口比 u 合