熔模铸造浇注系统计算

1、熔模铸造浇注系统计算1熔模铸造浇注系统计算浇注系统是熔模铸造工艺设计的重要部分。国内熔 模碳钢铸件居多，其浇注系统除应具有引入金属液等作用外， 还要能为铸件提供必要的补缩金属液和补缩通道。目前，很 多工厂熔模铸件浇注系统大小是设计人员凭经验定的，直接 影响了铸件的成品率和工艺出品率。因此，有必要开展熔模 铸造浇注系统计算方法的探讨。从结构上看，熔模铸造浇注系统有直浇道-内浇道、横浇道-内浇道和组合式三大类。其中直浇道-内浇道式又分:单一直浇道、直浇道-补缩环、多道直浇道和特种形状直浇 道等形式。但在实际生产中应用最广泛的是单一直浇道浇注 系统，如图1所示。图1单一直浇道Fig.1 Single

2、 sprue目前用于单一直浇道浇注系统的计算方法有： 亨金法、比例系数法、浇口杯补缩容量法、当量热节 法、浇注系统确定参考图法等。其中亨金法较全面地 考虑了影响补缩的因素；并可计算出直浇道、内浇口 尺寸，以及一个浇注系统铸件组最多允许的铸件数量。据介绍亨金法更适用于该类浇注系统。本文就单一直浇道浇注系统计算开展研究。 利 用计算机对第一拖拉机股份有限公司 ( 简称洛阳拖拉 机厂 ) 、东风汽车公司精密铸造厂 ( 简称第二汽车制造 厂) 大量工艺已成熟零件的浇注系统与亨金法计算结 果相比较，并对亨金法进行修正。该修正公式可供各 工厂技术人员在设计浇注系统时参考。2 亨金法简介为使铸件获得补缩，内

3、浇口应设在铸件厚处 ( 热节处 ) ，以保证在金属液凝固时，内浇口比铸件厚 处晚凝固，而直浇道又比内浇口晚冷，从而利用直浇 道中金属液补缩铸件。因此，内浇口截面的热模数 Mg(mm是铸件热节处的热模数 Mc(mm、直浇道截面的 热模数Ms(mm、单个铸件质量 Q(g)和内浇口长度 Lg(mm)的函数，即Mg=f(Mc,Q,Lg,Ms)(1)前苏联学者亨金用不同铸件做试验，把公式(1) 中各参数关系绘成曲线后发现， 它们之间的关系为 各种不同方次的抛物线关系， 最后归纳得到下列公式：式中 Kh比例系数，中碳钢 Kh2一般工厂直浇道尺寸已标准化。利用式 (2) 可 计算出铸件内浇口截面热模数，从而

4、得到内浇口具体 尺寸。采用这种单一直浇道形式浇注系统组成的铸 件组，其最大允许铸件的数量nmax 为：(3)式中y合金的密度，g/cm3Fs直浇道截面积，cm2H直浇道高度，cmB 合金的体收缩系数，中碳钢4%式(2) 、(3) 就是常称的亨金公式。亨金在发表 该公式的文章中提到， 公式还必须考虑生产实际情况， 如直浇道最佳直径在 2055 mm之间，内浇口长度最 好8 mm,用不同切断浇口方法可稍有加长等等。3 亨金法实用性分析3.1 熔模铸件选择在洛阳拖拉机厂和第二汽车制造厂共收集 210 个熔模铸件及其浇注系统系统。其中洛阳拖拉机厂 75 型、150 型和 180 型拖拉机的 130 个

5、零件， 第二汽车制 造厂 80 个汽车零件。 这些铸件废品率均小于 5%，无缩 孔、缩松等缺陷，其浇注工艺已成熟。熔模铸件多为小件，所选 210个零件的质量从 0.01 kg 到 3.6 kg, 铸件热节处模数从1.2 mm到5.9 mm,这对于熔模铸件 来说是具有代表性的。钢种多数是ZG45,ZG35,少量是ZG15。两厂生产工艺相似，均为单一直浇道系统，直 浇道直径为 3855 mm,直浇道长度 300 mm或350 mm;90%左右采用易割浇口，均不设单独冒口。使用水 玻璃型壳，型壳层数多为六层半。铸件浇注时钢液浇 温1 5401 580 C ,型壳温度大于 400 C。3.2 亨金公式

6、 (2) 实用性分析利用计算机将以上 210个熔模铸件实际使用的 浇注系统和用亨金公式 (2) 计算的数据进行比较。表 1 和表 2 为部分铸件内浇口截面模数有关数据。将洛阳 拖拉机厂和第二汽车制造厂全部零件热节处的模数和 内浇口截面模数关系、铸件质量和内浇口截面模数关 系分别拟合成图 2、图 3 曲线，其中曲线 1 为实际值、 曲线 2为计算值。如前所述，所统计铸件质量从 0.01 kg 到3.6 kg,图3铸件质量只统计到 0.6 kg,大于0.6 kg 铸件其件重和内浇口截面处模数关系趋势是一致的。表 1 洛阳拖拉机厂部分铸件有关数据Table 1 Related data of som

7、e castingsselected fromThe Precise Foundry Flant of the China FirstTractor& Construction Machinery Corporation铸直内件热浇道浇口铸内亨金法计节截截件质浇口长算的内浇处量面度面口截面模模数处模模数kg数mm数/mm/mmmmmm1.0.9.11.21.05211 3014 05000.741.0.9.9.031.74757 3046 0500.431.0.9.12.32.11875 0056 05000.753.0.9.10.33.23103 4083 05030.752.0.9

8、.12.43.68987 0127 05000.093.0.1014.33.76125 0147 0.5000.752.0.9.12.33.34362 0176 05000.503.0.9.8.044.14630 1195 0500.003.0.1011.44.38571 4250 0.5000.154.0.1012.55.44474 6270 0.5000.223.0.9.7.044.55684 2325 0500.254.0.1012.45.55220 8350 0.5000.503.0.9.12.55.78552 6460 05000.224.0.1011.55.70016 3505 0

9、.5000.0013.0.1012.55.55565 0580 0.5000.293.0.1013.56.08548 4760 0.5000.334.1.1217.57.74494 4380 0.5000.885.1.7.12.45.66927 7785 02200.003.2.1015.68.96981 4100 0.5000.83表2第二汽车制造厂部分铸件有关数据Table 2 Related data of some castingsselected fromPrecise Foundry Works of DFM铸件热铸浇道直内内浇口截1亨金法计节件质截浇口面算的内浇处量面长度处模口截

10、面处模数kg模数mr数模数/mm/mmrmm1.0.111030.95456 2011 0.00.00.003.0.111242.60360 7040 0.00.00.002.0.111032.40865 9060 0.00.00.503.0.101243.13104 8090 0.55.00.003.0.101243.61507 7130 0.97.00.504.0.102144.88545 5170 0.55.00.503.0.101244.42837 4190 0.55.00.504.0.101255.04172 5250 0.58.00.003.0.9.1244.06058 8270 000.00.005.0.101267.27242 1290 0.55.00.003.0.8.1034.00131 0300 075.00.234.0.8.1466.64082 6310 075.00.00p.0.111045.85678 4400 0.08.00.242.0.111244.34727 3600 0.0