半环形内浇道与侧冒口的计算

半环形内浇道与侧冒口的计算

轮型是一种常见的铸造类型，包括齿轮、方向盘、皮带轮、螺母轮、滑动轮、手轮、槽轮、绳轮等。轮类件的结构一般由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成,轮缘外表面和上下面及轮毂内孔通常进行机械加工,要求组织致密,无缩孔、缩松缺陷,加工面和非加工面还要求没有气孔、夹渣类缺陷。本文以灰铸铁制动轮为例,介绍采用浇注系统与冒口联合补缩的工艺形式,生产表面光洁、无渣孔、无气孔、组织致密的铸件的补缩设计过程及方法。1冒口补缩设计(1)推荐采用半环形横浇道,内浇道径向引入,对面放耳冒口溢流—补缩,铸件本体的轮缘和轮毂上不安放顶冒口,以防止顶冒口根部产生缩孔,缩松缺陷。(2)采用收缩模数法设计冒口,当收缩模数小于轮辐的几何模数M辐时,放在轮缘的冒口,可以通过轮辐对轮毂进行补缩。(3)浇注系统按冒口设计,实现浇注系统和冒口联合补缩的工艺形式,可以有效实现轮类铸铁件的浇注系统和冒口的双重补缩,使补缩更可靠。按冒口设计的直浇道和横浇道,截面积较大,配合短、薄、宽的内浇道,可以提高档渣效果。2制车轮工艺和收缩设计2.1生产条件材质:HT200,树脂砂型,浇注温度1350～1380℃,铸件重85kg,铸件尺寸及工艺方案见图1。2.2收缩时间分数pcM轮缘=1.74cm;M轮辐=1.25cm;M轮毂=1.48cm铸件模数取三者的最大值,M件=M轮缘=1.74cm质量周界商Qm=851.743=16(kg/cm3)Qm=851.743=16(kg/cm3)收缩时间分数Pc:Pc=1.0e(0.5M件+0.01Qm)=0.36Ρc=1.0e(0.5Μ件+0.01Qm)=0.36收缩模数系数f2:f2=Pc−−√=0.6f2=Ρc=0.6收缩模数Ms:Ms=f2M件=1.04cm2.3冒口颈厚的计算式中f1—冒口平衡系数,取f1=1.2f3—冒口压力系数,取f3=1.1MR=1.2×0.6×1.1×1.74=1.38(cm)D冒=6MR=80(mm)冒口颈模数MN:MN=fp·f2·f4·M件式中fp—流通效应系数,取fp=0.45f4—冒口颈长度系数,取f4=0.8MN=0.45×0.6×0.8×1.74=0.38(cm)计算得冒口颈厚8mm,取冒口颈宽140mm,冒口颈长度(冒口内边与铸件的距离)10mm。冒口以耳冒口的形式,放在内浇口的对面,作为溢流—补缩冒口。2.4横浇道模数计算直浇道模数M直:M直=f1·f2·f3·f直流·M件式中f直流—直浇道流通效应系数,取f直流=0.75M直=1.2×0.6×1.1×0.75×1.74=1.03(cm)直浇道直径D直=5M直=50(mm)横浇道模数M横:M横=f2f横流M件式中F横流—横浇道流通效应系数,取f横流=0.8M横=0.6×0.8×1.74=0.83(cm)取横浇道为梯形,上底35mm,下底40mm,高50mm,见图1。M横实=1.07cm>M横计算值0.83cm,安全裕量为(1.07÷0.83)=1.29。计算得浇注系统各组元面积为:F直=20cm2F横=1.85cm2×2=37cm2(双向横浇道)F内=2.8cm2×4=11.2cm2(4只内浇道)F直∶F横∶F内=20∶37∶11.2=1.8∶3.3∶1浇注系统有比较大的封闭比,有利于横浇道充满,有较好的挡渣作用,可以保证洁净地充型。2.5制造试验和效果批量生产验证,铸件浇注时间12～15s,工艺出品率85%,铸件表面光洁,无渣孔缺陷,机加工后铸件致密。3工艺的制作和验证球铁内齿轮,牌号QT500-7,M件=1.65cm,重85kg,Qm=18.9kg/cm3,浇注温度1350～1380℃,湿砂型。耳冒口《75mm×250mm,冒口颈厚7mm,直浇道《40mm×250mm,横浇道30mm/35mm×35mm,4个内浇道,40mm×7mm。经批量生产验证,工艺出品率87%,铸件合格品率100%,见图2。从图中可以清楚地看到,浇注系统对面的耳冒口较好地发挥了补缩作用。4中等轮形铸件(1)采用内浇口径向引入,对