第三章 浇注系统的设计与计算zd

第一节浇注系统一、浇注系统的组元浇口杯：接纳、引入金属直浇道：引入金属，形成压头横浇道：引入金属，阻撇熔渣内浇道：引入金属，调控温度场第三章浇注系统的设计与计算

二、对浇注系统的要求足够的浇注速度，流动平稳，满足一定时间内充满型腔；防止冲砂，防止铸件出现夹砂、冷隔等缺陷；防止旋涡，防止吸气或金属过度氧化；内浇道的位置和数量符合铸件所需凝固或补缩原那么；结构合理，造型简单；浇注系统本身消耗金属少。合金液在充型过程中，从不同方向充入铸型的合金液在其集合处还没有融合之前已发生凝固，从而在铸件中形成的缝隙。三、浇注系统的类型

1.顶注式

图中：

a)普通式b)楔形式

c)压边式d)雨淋式

e)搭边式

〔一〕按内浇道在铸件上的位置分压头大，流动阻力小，能够减少浇缺乏、冷隔缺陷；温度分布上高低低，铸件补缩效果好对型腔底部冲击力大，易激溅、氧化、卷入空气，可造成砂眼、铁豆、气孔、氧化夹渣等缺陷。顶注式的优缺点优点缺点优点：充型平稳。横浇道、内浇道充满时利于挡渣；能够减少金属氧化。缺点：温度分布下高上低，铸件补缩效果不好；内浇道附近易于过热，易发生缩松和晶粒粗大等缺陷；铸件顶部、遥远处容易形成浇不到，冷隔等缺陷。应用：主要用于结构复杂的各种黑色金属铸件和易氧化的有色合金铸件。底注式的优缺点汽缸头中间浇注综合有顶注式和底注式的优缺点；内浇道、横浇道设在分型面上，造型方便。中间浇注应用广泛

兼有底注式和顶注式的优点，充型平稳。但结构复杂，设计和计算较难。用于高度大的中、大型铸件。阶梯式或缝隙式用于垂直分型无箱挤压造型或金属型铸造，阶梯式的优缺点1、封闭式浇注系统

∑Ａ内<∑Ａ横<Ａ直一般为∑Ａ内：∑Ａ横：Ａ直＝1：1.1：1.15特点：

挡渣力强，金属消耗少，易清理；充型流速高，易喷射冲砂；用于不易氧化的金属。

〔二〕按浇注系统各组元截面积的比例关系分

２、开放式浇注系统∑Ａ内>∑Ａ横>Ａ直

开放式浇注系统初期各组元不可能全充满，撇渣能力较差，充形流速不高；冲刷力小，受氧化的程度轻。用于易氧化的有色合金铸件、球铁铸件。对于铝、镁合金，常用开放式浇注系统。各组元截面积比可参考应用：

Ａ直：∑Ａ横：∑Ａ内=1：2：4四浇注系统组元设计中的创新思维1、浇口杯中加过滤网，浇口盆中采用挡渣措施。

3、提升横浇道的撇渣效果

前过滤阻流式缓流式离心集渣式轻合金浇注系统中安装过滤网4、内浇道的设计1〕内浇道的作用：控制液态金属充型速度和流动方向、温度分布和凝固顺序。2〕形状：扁平梯形、月牙形和三角形。3〕位置的选择：依据铸件所需凝固方式和流动特性考虑。同时凝固：对于壁厚均匀的铸件，拟采用多个内浇道分散引入；对于不均匀的铸件，那么从薄壁处引入。顺序凝固：从厚壁处引入金属液。5、确定内浇道位置的几个具体问题结构复杂的铸件，壁厚差异大的补缩区域那么按顺序凝固从厚处引入；整个铸件按同时凝固方式采用多个内浇道充型。要求各内浇道的流量分布合理。液流顺壁流入，不冲刷型壁、型芯和铸型凸出局部。避开铸件重要部位，防止晶粒粗大。造型、清理操作方便，不阻碍铸件收缩。7．如何应用奥赞(Osann)公式计算阻流截面积？如何确定或计算式中各个工艺参数？8．一铸铁件重5吨，平均壁厚为30毫米，试求浇注时间？假设为铸钢件，其浇注时间应为多少？第三节冒口、冷铁与铸肋１、冒口的作用：补缩、排气、集渣冒口种类普通冒口顶冒口、暗冒口侧冒口

特种冒口大气压力冒口发热冒口保温冒口铸铁件的实用冒口浇注系统当冒口控制压力冒口２、冒口种类一概述球形

圆柱形〔带斜度〕

球顶圆柱形

腰圆柱形

暗腰圆柱形４、冒口形式a〕铸钢件明边冒口b〕铸铁件暗边冒口３、冒口形状

５、冒口位置

1、铸件热节上方或侧旁；2、铸件最高最厚部位；3、一个冒口同时补缩几个铸件；4、不选应力集中部位，重要的受力大的部位希望放在加工面上；5、用冷铁隔开冒口的补缩范围。

二

铸钢件冒口的设计与计算冒口必须提供足够的金属液，补偿铸件凝固的体收缩,条件应有：即Vr=Vcε/(η-ε)

式中：Vr—冒口体积；Vc—铸件体积；

Ve—型壁移动所扩大的体积；ε—体收缩率；

η—冒口补缩效率。≤

常用合金的体收缩率ε

冒口种类或工艺措施η（%）圆柱或腰园柱形冒口球形冒口补浇冒口时浇口通过冒口时发热保温冒口大气压力冒口12～1515～2015～2030～3530～5015～20冒口的补缩效率η铸件材质ε（%）中碳钢wc=1%钢灰铸铁白口铸铁纯铝纯铜2.5～3.04.01.9～膨胀4.0～5.56.64.92〔四〕铸件工艺出品率的校核

铸件工艺出品率是铸造生产中的一项重要经济指标，表示得到一件铸件产品究竟需要消耗多少金属液。实际上：浇注系统质量约占铸件质量的3％～6％。在铸钢生产中，浇、冒口消耗钢液较多，铸件工艺出品率一般只有50％～70％。铸铁件的体积收缩和石墨结晶膨胀值叠加原理示意图三铸铁件实用冒口的设计〔二〕铸铁件实用冒口设计理念板件：QT450-5，3070kg，Mc=11.52〕要求铸型紧实度较高，刚性好，能够迫使金属液体在石墨膨胀压力作用下流向缩孔、缩松处。否那么，铸件在冒口先行凝固后，内部会产生一定的真空度，降低自补缩能力。四

冷铁和铸肋冷铁是用来增加铸件局部冷却速度，减小热节缩孔等缺陷的一项常用工艺措施。冷铁分为内冷铁和外冷铁两类。1、外冷铁外冷铁又分为直接外冷铁和间接外冷铁。直接外冷铁与铸件外表直接接触；间接外冷铁同被激冷铸件间有10～15mm厚的砂层相隔离，以防铸铁局部产生白口。

直接外冷铁间接外冷铁当铸铁中，碳本应以石墨形式析出，却以碳化物形式析出。断口表现出本来是灰口，变成了白口。铸铁冷速快或成份控制不当容易形成白口。序适用条件外冷铁厚度序适用条件外冷铁厚度123灰铁件球铁件可锻铸铁

（0.25～0.5）T

（0.3～0.8）T

1.0T456铸钢件铜合金轻合金（0.25～0.5）T铸铁材料：（1.0～2.0）T钢质材料（0.6～1.0）T（0.8～1.0）T外冷铁厚度2、内冷铁