液态金属铸造成形（第2章）第2讲 浇注系统

1、HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY材料科学与工程学院华中科技大学2022年3月5日星期六20时54分21秒1HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY授课教师：董选普教授 吕书林博士2HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY授课教师：吕书林3HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY4主要主要内容内容v浇注浇注系统的定义系统的定义v浇注浇注系统的典型结构系统的典型结构v浇注浇注系

2、统的分类系统的分类v浇注浇注系统的设计系统的设计原则原则v课后作业课后作业2022年3月5日星期六20时54分22秒5铸造的铸造的目标：目标：金属液平稳地充满型腔。金属液平稳地充满型腔。后母后母戊鼎戊鼎发动机缸盖发动机缸盖飞机叶片飞机叶片2022年3月5日星期六20时54分22秒6定义：为填充铸型型腔而开设于铸型中的一系列通道。定义：为填充铸型型腔而开设于铸型中的一系列通道。2022年3月5日星期六20时54分22秒7假设铸造的对象：方鼎假设铸造的对象：方鼎2022年3月5日星期六20时54分22秒8铸型铸型浇口杯浇口杯直浇道直浇道直浇道窝直浇道窝横浇道横浇道末端延长段末端延长段内浇道内浇道2

3、022年3月5日星期六20时54分23秒9浇口杯的作用：浇口杯的作用：浇口杯浇口杯1. 承接金属液；承接金属液；2. 减轻液流冲击铸型；减轻液流冲击铸型；3. 分离熔渣和气泡。分离熔渣和气泡。2022年3月5日星期六20时54分23秒10浇口杯的分类浇口杯的分类漏斗形漏斗形盆形盆形凸缘凸缘2022年3月5日星期六20时54分23秒11直浇道的作用直浇道的作用直浇道直浇道1. 获得足够压头；获得足够压头；2. 缓冲液流冲击。缓冲液流冲击。直浇道窝直浇道窝直浇道内金属液流动形直浇道内金属液流动形态为上大下小的倒锥形态为上大下小的倒锥形2022年3月5日星期六20时54分23秒12横浇道的作用横浇道

4、的作用横浇道横浇道末端延长段末端延长段1. 稳流作用；稳流作用；2. 流量分配；流量分配；3. 挡渣作用。挡渣作用。2022年3月5日星期六20时54分23秒13内浇道的作用内浇道的作用1. 控制充型控制充型速度和方向；速度和方向；2. 调节温度场、凝固次序；调节温度场、凝固次序；3. 具有一定补缩作用。具有一定补缩作用。内浇道内浇道2022年3月5日星期六20时54分23秒14顶注式顶注式根据金属液进入型根据金属液进入型腔的位置，分为：腔的位置，分为：v 顶注式；顶注式；v 底注式；底注式；v 中注式；中注式；v 阶梯式。阶梯式。2022年3月5日星期六20时54分23秒15顶注式顶注式20

5、22年3月5日星期六20时54分23秒16顶注式顶注式1. 有利于顺序凝固；有利于顺序凝固；2. 有利于发挥冒口补缩作用；有利于发挥冒口补缩作用；3. 充型能力强。充型能力强。1. 对铸型冲击强烈；对铸型冲击强烈；2. 易卷气形成气孔；易卷气形成气孔；3. 易形成氧化夹渣。易形成氧化夹渣。优点优点缺点缺点2022年3月5日星期六20时54分23秒17底注式底注式2022年3月5日星期六20时54分23秒181. 液流由下至上，充型平稳；液流由下至上，充型平稳；2. 横浇道满流，利于挡渣；横浇道满流，利于挡渣；3. 利于型腔内的气体排出。利于型腔内的气体排出。1. 不利于顺序凝固；不利于顺序凝固

6、；2. 充型能力差，易产生浇不足；充型能力差，易产生浇不足；3. 造型复杂，金属消耗量大。造型复杂，金属消耗量大。优点优点缺点缺点底注式底注式2022年3月5日星期六20时54分24秒19中注式中注式阶梯式阶梯式2022年3月5日星期六20时54分24秒202022年3月5日星期六20时54分24秒21最小阻流截面积计算法：奥赞公式其中，m为流经阻流断面的液体金属总质量，为流量系数，为充填全部型腔的时间，为液体的密度，H均为平均计算静压头。2022年3月5日星期六20时54分24秒22选择浇注系统类型；确定内浇道位置数目和液流引入方向；确定直浇道的位置和高度；计算浇注时间并核算金属液上升高度；

7、计算阻流截面积；确定浇口比并计算各单元截面积；绘出浇注系统图形。设计的一般流程设计的一般流程2022年3月5日星期六20时54分24秒23设计的注意事项设计的注意事项1）直浇道的形状 上大下小的锥形。 特例：机器造型机上使用直浇道多是上小下大的倒锥形，这时要靠增加直浇道的出口阻力，如在直浇道中增加滤网，阻流片使金属液呈充满式流动；2022年3月5日星期六20时54分24秒24设计的注意事项设计的注意事项2）生产中常将横浇道做成高梯形，内浇道制成扁平梯形，内浇道置于横浇道之下，使横浇道高度为内浇道高度的56倍。吸动区范围大小与内浇道中的液流速度成正比例，还随内浇道断面的增大及内浇道、横浇道高度比

8、值的增大而增大。2022年3月5日星期六20时54分24秒253）、为了使从直浇道急转弯进入横浇道的金属液的流动比较平稳，以及使渣来得及浮到横浇道顶部，直浇道中心到第一个内浇道的距离为L5h横，浇道末端要加长一段距离，以减少最后一个内浇道的吸动作用，甚至加上冒渣口，及使聚集在加长段中的夹杂物不再随液流返回到横浇道的工作段中去。设计的注意事项设计的注意事项2022年3月5日星期六20时54分24秒26设计的注意事项设计的注意事项内浇道与横浇道的交界处角度不应小于90。2022年3月5日星期六20时54分24秒27设计的注意事项设计的注意事项对于封闭式浇注系统，内浇道应在横浇道底部，内浇道和横浇道

9、的底面最好在同一平面上，否则浇注之初内浇道不能很好地保持空位而过早地起作用。对于开放式浇注系统，内浇道开在横浇道顶部，内浇道的顶面不能和横浇道顶面在同一平面上，而要置于横浇道的上方，以防止整个（或大部分）浇注期中，当横浇道还还未充满时杂质就进入内浇道而不滞留在横浇道顶部。2022年3月5日星期六20时54分24秒28 铸造性能特别铸造性能特别好好但不可锻造焊接但不可锻造焊接 流动性流动性好好，收缩小，收缩小，缩孔缩松缩孔缩松倾向很小倾向很小； 吸气吸气性性、偏析、偏析性均性均较小。较小。 一般一般用用同时同时凝固，凝固，不加冒口和不加冒口和冷铁。冷铁。 对杂质含量不敏感；对杂质含量不敏感； 熔

10、炼要求低熔炼要求低 熔点熔点低，对化学成份的要求不很严格，普通冲天炉低，对化学成份的要求不很严格，普通冲天炉即可即可满足熔炼要求满足熔炼要求。 铸型要求低铸型要求低 普通普通砂型（湿砂型、少量铸件用干型）即可满足要砂型（湿砂型、少量铸件用干型）即可满足要求。求。铸铁件铸铁件2022年3月5日星期六20时54分25秒29铸钢的熔点高铸钢的熔点高（约（约1500），），流动性差流动性差，在熔炼过，在熔炼过程中程中易吸气和氧化易吸气和氧化，因而铸造性能差，因而铸造性能差。要求要求铸钢件壁厚铸钢件壁厚8mm（砂型铸造）；要适当（砂型铸造）；要适当提高提高浇浇注温度和注温度和浇注速度浇注速度。收缩率大收

11、缩率大，E体体 约为约为1014%，E线线 约为约为1.82.5%，缩孔、，缩孔、 缩松倾向大，应采用缩松倾向大，应采用顺序凝固加冒口顺序凝固加冒口补缩，补缩，要求铸钢件壁厚尽可能均匀，避免热节，适当增大转要求铸钢件壁厚尽可能均匀，避免热节，适当增大转角处的圆角角处的圆角半径。半径。铸钢件铸钢件2022年3月5日星期六20时54分25秒30流动性好；线收缩较小，但有一定的缩孔倾向，多采用顺序凝固，加冒口补缩。易氧化，吸气。 2Al+O2Al2O3， Al2O3的熔点为2050，比重大于铝，易形成氧化夹杂； 降低铝铸件的机械性能。 液态铝可溶解大量氢，凝固时，氢的溶解度下降15倍左右；过饱和的氢来不及析出，以分子态聚