浇注系统设计.ppt

铸造工艺设计（浇注系统应用）,铸造工艺设计的内容和原则,铸造工艺设计的内容包括： 确定铸件的浇注位置和分型面，画出标有机械加工余量和拔模斜度的铸件图。可以在零件图内画出，也可专门画出铸件图。 在铸件图上标出型芯的形状、大小，分型分模面，完成模样工艺图。 确定造型、造芯工艺方案，包括重要型、芯的舂砂方向、出气方向、吊芯方向 确定浇冒口系统和冷铁等的大小、形状和位置，以及浇注温度、浇注时间等。 确定各型、芯的制造材料和方法。 设计或选用专用的或标准的铸造装备。如砂箱、冒口模、外冷铁、刮板架等。 制订必要的工艺文件。如工艺卡片等。 确定检验方法及其他。 在不同条件下，铸造工艺设计内容将是不同的，有时非常简略，例如只确定分型面、机械加工余量和浇冒口系统等。,铸造工艺设计的内容和原则,铸造工艺设计的原则 所设计的工艺应保证尽可能低的成本(在保证铸件质量要求基础上）。 充分利用车间现有的设备，减轻操作工的劳动强度，达到高的劳动生产率。 应尽量采用价格较便宜，容易采购到的原材料。尽量采用标准的或通用的工装。 必须设计专用工装时，在保证质量和劳动生产率高的前提下，尽可能设计简单、制造方便和成本较低的专用工装。 所设计的工艺应保证尽可能使大量的铸件很快离开车间的生产现场，提高车间生产面积的利用率。 使铸件生产的上、下工序（模样车间和机械加工车间等）成本最低。 同一铸件可能有多种铸造工艺方案，在保证铸件质量和高的劳动生产率的前提下，应选择最容易、最方便的方案。使对操作工的技术要求较低，降低劳动力成本；而且减少因操作复杂而发生的铸造缺陷。,浇注系统设计,一、浇注系统组成 浇注系统由浇口杯（外浇口）、直浇道、横浇道和内浇道等组成。其结构见下图 1浇口杯；2直浇道；3横浇道；4内浇道 注意点：内浇道形状（建议使用型） 型扁平内浇道易于清理，能提高横浇道的挡渣效果。当使用宽度受限制时，可用型。 型内浇道用于铸件垂直壁处或不宜冲刷处。 型和型内浇道用于需内浇道凝固较慢的场合，其清理较困难。 型内浇道冷却较快、容易清理。,浇注系统设计,二、设计原则 使液态合金平稳充满铸型，不冲击型壁和型芯，不产生涡流和喷溅，不卷入气体，并利于型腔内的空气和其他气体排出型外。 阻挡夹杂物进入型腔。 调节铸型及铸件各部分温差，控制铸件的凝固顺序。 不阻碍铸件的收缩，减少铸件的变形和开裂倾向。 起一定的补缩作用，主要是在内浇道凝固前补给部分液态收缩。 控制浇注时间和浇注速度，得到完整的铸件。 合金液流不应冲刷冷铁和芯撑。 浇注系统尽可能简单，占砂箱面积小，体积小，有利于减少冒口体积，这样可节约合金和型砂，提高砂箱利用率，方便造型、清理和浇注系统模样的制造。,浇注系统设计,三、浇注系统的类型和特点 浇注系统有两种分类方法： 按浇注系统各组元截面的比例可分为封闭式、半封闭式及开放式浇注系统 (1) 封闭式浇注系统 F杯F直F横F内 阻流截面在内浇道。浇注开始后，金属液容易充满浇注系统，又称“充满式”浇注系统，呈有压流动状态； 挡渣能力较强，但充型液流的速度较快，冲刷力大，易产生喷溅； 一般地说，金属液消耗少且清理方便，适用于铸铁的湿型小件及干型中、大件,浇注系统设计,(2) 开放式浇注系统 F直上F直F内 阻流截面在内浇道，横浇道截面为最大。浇注中，浇注系统能充满，但较封闭式晚； 具有一定的挡渣能力。由于模浇道截面大，金属液在横绕道中流速减小，故又称“缓流封闭式”。故充型的平稳性及对型腔的冲刷力都好于封闭式； 用于各类灰铸铁件及球铁件,浇注系统设计,(4) 封闭- 开放式-（推荐使用） F杯F直F直F集渣包出口F阻F阻F内F横 阻流截面设在直浇道下端，或在横浇道中，或在集渣包出口处，或在内浇道之前设置的阻流挡渣装置处； 阻流截面之前封闭，其后开放，故既有利于挡渣，又使充型平稳，兼有封闭式与开放式的优点； 适用于各类铸铁件，在中小件上应用较多，特别是在一箱多件时应用广泛。目前铸造过滤器的使用，使这种浇注系统应用更为广泛； 注：F杯、F直、F横、F阻、F内等分别指浇口杯、直浇道、横绕道、阻流片、内浇道等各组元最小处的总截面积。,浇注系统设计,2. 根据内浇道的注入位置可分为顶注式、中注式、底注式及分层注入式。,浇注系统设计,压边浇口顶注式浇注系统的一种特殊结构形式 原理：边浇注边补缩。金属液流通过压边缝隙顺壁充型，实现铸件自上而下顺序凝固，且通过窄缝浇注延长了浇注时间，故浇注过程中就有补缩作用。充型过程中缝隙周围型砂被过热，补缩通道不会很快冷却而切断。 关键点：压边宽度约2-7毫米，大件和球铁件取上限或更宽。缝隙过宽，会使充满过快，则失去边浇边补缩作用造成铸件出现缩松或缩孔,压边浇口,浇注系统设计,球墨铸铁件浇注系统的设计要求： 金属液要平稳地充填型腔，以免铁水在充填型腔过程中产生黑渣、二次氧化。 要求快浇，使铁水迅速充满型胶。 要求浇注系统有挡渣作用，但形式要简单，以免铁水在浇口内发生二次氧化。,带有过滤片的浇注系统应用,特点： 能有效滤除夹渣及非金属杂质。 能梳整紊乱的金属液流，减少湍流，使金属液流变得平滑整洁。 可以任何角度放置于浇注系统中。安放位置靠近型腔越好。 使用陶瓷过滤器时可不考虑其他挡渣措施，简化浇注系统。 注意点：不能用过滤器来控制浇注速度。过滤器工作面积应为浇注系统阻流截面的4-6 倍，以确保浇注速度不受影响。,实际是需根据过滤片通过率来计算,带有过滤片的浇注系统应用,表面/渣饼和纵深多重过滤,过滤器种类：,陶瓷网格型,陶瓷泡沫型,主要是表面过滤,The controlling cross-section 卡脖/阻流,过滤器应用,传统的浇注系统,2019/11/17,15,可编辑,传统浇系特点： 截面逐渐缩减用以蓖渣（如同封闭式），这使得金属液流动加速冲向型腔并在内浇口处金属液速度最高(紊流最严重) 内浇口在横浇道下部,第一股金属流畅通无阻地进入型腔 由于这种浇系需要一定的时间充满,延迟其挡渣效果 浇注速度由内浇口控制 传统浇系很难胜任三大功能的两项:挡渣和减少紊流,过滤器应用,浇注系统的主要功能：1. 提供金属液进入型腔的通道；2.金属液尽量平稳；3.阻止渣/砂和其它反应产物进入型腔；,The controlling cross-section阻流截面,过滤器应用,带过滤器的浇系,带过滤器的浇系： 过滤器蓖渣而不是横浇道 浇注系统截面积在过滤器之后递增,金属液流向型腔的速度是个减速的过程（如同封闭-开放式）；金属液在内浇口处的速度最低（减少冲刷）； 内浇口开在横浇道的上部,确保第一股铁水不能流入型腔； 通常这种浇系在金属液进入型腔之前处于充满状态 浇注速度由阻流截面控制；,过滤器应用原则,浇系的三大功能均能发挥：阻渣、浇系充满紊流最小、浇系简化提高出品率,Slag chamber积渣包,Entry side,Exit side,试验展示,Model for water flow test 水流模型实验,Direction of flow,试验展示,Model for water flow test 水流模型实验,大量夹杂积累在过滤器前端,实例结果,过滤器应用原则,过滤器芯座设计： 精心设计和尺寸准确的芯座确保过滤器准确安放和锁定； 芯座的设计确保过滤器在吹砂和砂箱移动时锁定； 浇注时芯座支撑过滤器，降低损坏风险，确保金属液不旁流；,带有过滤器的浇注系统,过滤器安放位置,（a）在流道槽内水平安放，金属液由上型流向下列; （b）在流道槽内倾斜安放，金属液由上型流向下型; （c）在直浇道底部作垂直安放; （d）在流道槽内作垂直安放; （e）在垂直分隔的浇口盆内作垂直安放; （f）在型内孕育的系统中，安放在流道槽的水平位置;,带有过滤器的浇注系统,内浇道和横浇道高度比 内浇道形状扁平梯型； H横=(5-6)H内防止吸动作用产生杂质进型腔（针对放置在横浇道底部） 内浇道与横浇道连接方式 放置在横浇道底部（在同一平面）-适用于封闭式浇注系统 放置在横浇道顶部（不在同一平面）封闭-开放式浇注系统,关键是防止第一股铁水进内浇道,带有过滤器的浇注系统,浇注系统比例,实际截面比需根据经验调整,浇注系统计算,依据大孔出流理论（水平） 示例,浇注系统设计重点,使液态合金平稳充满铸型，不冲击型壁和型芯，不产生涡流和喷溅，不卷入气体；-采用封闭-开放式，合理选各浇道截面比 利于型腔内的空气和其他气体（如泥芯气）排出型外。-控制各内浇道截面比例分布，保证气体是按一定方向排出 阻挡夹杂物进入型腔。-尽可能采用过滤片浇系去渣（简化浇系设计） 调节铸型及铸件各部分温差，控制铸件的凝固顺序。-合理