澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)6學(xué)時(shí)公開課課件

第二章澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、計(jì)算阻流截面的水力學(xué)公式四、鑄件澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算五、金屬過濾技術(shù)三、計(jì)算阻流截面的水力學(xué)公式1、奧贊公式2、澆注時(shí)間3、金屬液在型腔內(nèi)上升的速度4、流量系數(shù)μ的確定1、奧贊公式以中間注入式澆注系統(tǒng)為例當(dāng)充填下半型腔時(shí)，作用于阻流的金屬壓力頭不變。假定型腔內(nèi)氣體壓力等于大氣壓力。以分型面(內(nèi)澆口一阻流的頂面)為0-0面。在澆口杯頂液面和阻流截面之間應(yīng)用伯努利方程，有充填下半型腔時(shí)，通過阻流的金屬質(zhì)量m下和澆注時(shí)間τ1有如下關(guān)系充填上半型腔時(shí)，阻流處流速隨充型壓頭變化而變化，最大流速最小流速因此，在充填上半型的時(shí)間τ內(nèi)，一定存在某平均壓力頭為h平均，使得1、奧贊公式1、奧贊公式平均壓頭的計(jì)算1)金屬液從澆口杯頂液面至流出阻流所作的功，可用總質(zhì)量m、重力加速度g和平均計(jì)算壓力頭HP的連乘積來表示，即mgHP2)假定鑄件(型腔)的橫截面積5沿高度方向不變。平均計(jì)算壓力頭的通用公式，至今仍廣為應(yīng)用。其主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡單方便。應(yīng)指出：在推導(dǎo)公式的過程中，引入兩個假定條件，假定1)缺乏科學(xué)邏輯上的嚴(yán)密性，而假定2)對于非等截面的鑄件，與實(shí)際情況不符。這都會帶來片，計(jì)算誤差。還應(yīng)指出：在伯努利方程應(yīng)用的過程中，忽略了從包嘴至澆口杯之間的金屬液下落動能的影響。這部分動能的影響有時(shí)相當(dāng)大，特別是澆注高度大，而又采用漏斗形澆口杯的條件下。下落動能的一部分，作為流股進(jìn)入澆口杯液面的阻力損失而轉(zhuǎn)換為熱能，而另外一部分動能則作為充型的動力而強(qiáng)化了充型過程使流量增大。最終會使計(jì)算結(jié)果和實(shí)測結(jié)果有出入。1、奧贊公式2、澆注時(shí)間1)．快澆、慢澆澆注時(shí)間對鑄件質(zhì)量有重要影響，應(yīng)考慮鑄件結(jié)構(gòu)、合金和鑄型等方面的特點(diǎn)來選擇快澆、慢澆或正常澆注為好。快澆的優(yōu)點(diǎn):金屬的溫度和流動性降低幅度小，易充滿型腔。減少皮下氣孔傾向。充型期間對砂型上表面的熱作用時(shí)間短，可減少夾砂結(jié)疤類缺陷。對灰鑄鐵、球墨鑄鐵件，快澆可充分利用共晶膨脹消除縮孔、縮松缺陷。

快澆的缺點(diǎn):對型壁有較大的沖擊作用，容易造成脹砂、沖砂、抬箱等缺陷。澆注系統(tǒng)的重量稍大，工藝出品率略低。

快澆法適用于:薄壁的復(fù)雜鑄件、鑄型上半部分有薄壁的鑄件，具有大平面的鑄件，鑄件表皮易生成氧化膜的合金鑄件，采用底注式澆注系統(tǒng)而鑄件頂部又有冒口的條件下和各種中大型灰鑄鐵件、球墨鑄鐵件。2)．合適的澆注時(shí)間的確定合適的澆注時(shí)間與鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型工藝條件、合金種類及選用的澆注系統(tǒng)類型等有關(guān)。每種鑄件，在已確定的鑄造工藝條件下，都對應(yīng)有適宜的澆注時(shí)間范圍。由于近年來普遍認(rèn)識到快澆對鑄件的益處，因此澆注時(shí)間比過去普遍縮短，特別是灰鑄鐵和球墨鑄鐵件更是如此。A)、查表法（ii）δ:平均壁厚S1:系數(shù)，一般取0.96，當(dāng)含硫量較高，含碳小于3.3%，流動性較差或者澆鑄溫度較低，或者底注冒口在頂部，或有內(nèi)外冷鐵等而需要快速澆注的時(shí)候s1=0.79～0.89（iii）對于重型鑄件可用下述公式：P:常數(shù)，一般取0.62S2:系數(shù)，與壁厚關(guān)系如下：壁厚(mm)<1010～2020～4040～80以上系數(shù)s0.320.410.480.54澆注時(shí)間確定后，對于具有大平面或者復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鑄件還應(yīng)核算金屬液在型腔中的液面上升速度。因?yàn)橐好嫔仙?，易形成夾砂缺陷；易形成氧化膜或者結(jié)殼，產(chǎn)生冷隔。3、金屬液在型腔內(nèi)上升的速度流量系數(shù)μ的確定流量系數(shù)的修正校核壓力角剩余壓頭：澆口杯離鑄件最高表面的距離。當(dāng)鑄件尺寸較大而壁又很薄，以及液態(tài)金屬流路較遠(yuǎn)的情況下，需用壓力角來核算HM是否足夠。垂直分型澆注系統(tǒng)的計(jì)算1、計(jì)算原理垂直分型無箱造型的特點(diǎn)是：造型、澆注、冷卻過程中分型面均呈垂直狀態(tài)。有的研究者主張用底注開放式澆注系統(tǒng)，而有的研究者主張用恒壓等流量澆注系統(tǒng)——強(qiáng)封閉式澆注系統(tǒng)。實(shí)踐表明，恒壓等流量澆注系統(tǒng)有較多的優(yōu)點(diǎn)：①上下各層鑄件質(zhì)量比較一致；②澆注系統(tǒng)占用模板面積??；③工藝出品率高。1、鑄鐵件澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、過濾技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)大大減少了金屬中的非金屬夾雜物，防止鑄件夾渣缺陷；改善了金屬的力學(xué)性能，特別是疲勞強(qiáng)度；改進(jìn)了切削性能，延長刀具的使用壽命；提高鑄件的表面品質(zhì)，減小加工余量；簡化澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高鑄件的工藝出品率。過濾網(wǎng)、板應(yīng)滿足以下要求：①有足夠的耐火度，其變形、軟化溫度應(yīng)高于金屬的澆注溫度；②能濾去金屬液中盡可能小的微觀雜質(zhì)，使金屬液凈化；③具有高的抗熱沖擊性和抗重力沖擊性，澆注時(shí)不碎裂；④有足夠的金屬液通過速度；⑤熱容量小，以減小初始金屬液的降溫；⑥不污染金屬，不發(fā)氣；⑦室溫下有足夠的強(qiáng)度，不碎裂，不掉?；蚍勰＿^濾網(wǎng)位置1、過濾技術(shù)2、陶瓷網(wǎng)格過濾技術(shù)堇青石50％、莫來石50％，化學(xué)組成為：SiO238％，A12O355％，MgO7％”能承受1450℃的澆注溫度，適用于球鐵件、各種鑄鐵件及非鐵金屬件。設(shè)計(jì)帶有過濾板的澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮：A)、過濾板容易安放在砂型中，使金屬液全部穿過濾板而進(jìn)入型腔，過濾板盡量靠近型腔，澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)宜簡化，過濾板可以水平、傾斜或垂直放置。B)、對于球鐵件，過濾板的過濾面積大于4～8倍的阻流面積，才能保證正常的澆注速度。C)、過濾板四周的壓砂深度大些為好，至少應(yīng)大于3mm，并同砂型緊密接觸，以免金屬液從四周縫隙流過，起不到過濾作用。3、泡沫陶瓷過濾板用有機(jī)泡沫材料浸泡于陶瓷漿料中，經(jīng)擠壓、烘干、焙燒而制成的，是多孔性的泡沫陶瓷塊。陶瓷漿料組成為：陶瓷材料粉，流變劑，粘結(jié)劑或空氣硬化劑及適量水，有的還加入有機(jī)泡沫浸蝕劑、陶瓷纖維，以提高過濾板的強(qiáng)度。常用的陶瓷材料粉有：氧化鋁、氧化鉻、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈦、莫來石、鋁釩土及二氧化硅等，或者是它們之間的混合物。作為流變劑的有：膨潤土、粘土。用作粘結(jié)劑或空氣硬化劑的有：鋁的正磷酸鹽、鎂正硼酸鹽、氯化鋁的羥基氧化物、硅酸鈉、硅酸乙酯等。以正磷酸鋁的綜合效果最佳。國內(nèi)應(yīng)用比較多的是高硅氧玻璃纖維網(wǎng)，為提高其剛性和耐火度，預(yù)先經(jīng)過浸涂耐火涂料及烘干處理。這種網(wǎng)片有較高的耐火度且價(jià)格低廉，可用于鑄鐵件、非鐵合金鑄件。輕合金也可用更廉價(jià)的普通玻璃纖維網(wǎng)。鑄鐵件應(yīng)用過濾的面積可依下式計(jì)算4、耐火纖維編織過濾網(wǎng)所確定的