第三章 澆注系統的設計與計算zd

第一節(jié)澆注系統一、澆注系統的組元澆口杯：接納、引入金屬直澆道：引入金屬，形成壓頭橫澆道：引入金屬，阻撇熔渣內澆道：引入金屬，調控溫度場第三章澆注系統的設計與計算

二、對澆注系統的要求足夠的澆注速度，流動平穩(wěn)，滿足一定時間內充滿型腔；防止沖砂，防止鑄件出現夾砂、冷隔等缺陷；防止旋渦，防止吸氣或金屬過度氧化；內澆道的位置和數量符合鑄件所需凝固或補縮原那么；結構合理，造型簡單；澆注系統本身消耗金屬少。合金液在充型過程中，從不同方向充入鑄型的合金液在其集合處還沒有融合之前已發(fā)生凝固，從而在鑄件中形成的縫隙。三、澆注系統的類型

1.頂注式

圖中：

a)普通式b)楔形式

c)壓邊式d)雨淋式

e)搭邊式

〔一〕按內澆道在鑄件上的位置分壓頭大，流動阻力小，能夠減少澆缺乏、冷隔缺陷；溫度分布上高低低，鑄件補縮效果好對型腔底部沖擊力大，易激濺、氧化、卷入空氣，可造成砂眼、鐵豆、氣孔、氧化夾渣等缺陷。頂注式的優(yōu)缺點優(yōu)點缺點優(yōu)點：充型平穩(wěn)。橫澆道、內澆道充滿時利于擋渣；能夠減少金屬氧化。缺點：溫度分布下高上低，鑄件補縮效果不好；內澆道附近易于過熱，易發(fā)生縮松和晶粒粗大等缺陷；鑄件頂部、遙遠處容易形成澆不到，冷隔等缺陷。應用：主要用于結構復雜的各種黑色金屬鑄件和易氧化的有色合金鑄件。底注式的優(yōu)缺點汽缸頭中間澆注綜合有頂注式和底注式的優(yōu)缺點；內澆道、橫澆道設在分型面上，造型方便。中間澆注應用廣泛

兼有底注式和頂注式的優(yōu)點，充型平穩(wěn)。但結構復雜，設計和計算較難。用于高度大的中、大型鑄件。階梯式或縫隙式用于垂直分型無箱擠壓造型或金屬型鑄造，階梯式的優(yōu)缺點1、封閉式澆注系統

∑Ａ內<∑Ａ橫<Ａ直一般為∑Ａ內：∑Ａ橫：Ａ直＝1：1.1：1.15特點：

擋渣力強，金屬消耗少，易清理；充型流速高，易噴射沖砂；用于不易氧化的金屬。

〔二〕按澆注系統各組元截面積的比例關系分

２、開放式澆注系統∑Ａ內>∑Ａ橫>Ａ直

開放式澆注系統初期各組元不可能全充滿，撇渣能力較差，充形流速不高；沖刷力小，受氧化的程度輕。用于易氧化的有色合金鑄件、球鐵鑄件。對于鋁、鎂合金，常用開放式澆注系統。各組元截面積比可參考應用：

Ａ直：∑Ａ橫：∑Ａ內=1：2：4四澆注系統組元設計中的創(chuàng)新思維1、澆口杯中加過濾網，澆口盆中采用擋渣措施。

3、提升橫澆道的撇渣效果

前過濾阻流式緩流式離心集渣式輕合金澆注系統中安裝過濾網4、內澆道的設計1〕內澆道的作用：控制液態(tài)金屬充型速度和流動方向、溫度分布和凝固順序。2〕形狀：扁平梯形、月牙形和三角形。3〕位置的選擇：依據鑄件所需凝固方式和流動特性考慮。同時凝固：對于壁厚均勻的鑄件，擬采用多個內澆道分散引入；對于不均勻的鑄件，那么從薄壁處引入。順序凝固：從厚壁處引入金屬液。5、確定內澆道位置的幾個具體問題結構復雜的鑄件，壁厚差異大的補縮區(qū)域那么按順序凝固從厚處引入；整個鑄件按同時凝固方式采用多個內澆道充型。要求各內澆道的流量分布合理。液流順壁流入，不沖刷型壁、型芯和鑄型凸出局部。避開鑄件重要部位，防止晶粒粗大。造型、清理操作方便，不阻礙鑄件收縮。7．如何應用奧贊(Osann)公式計算阻流截面積？如何確定或計算式中各個工藝參數？8．一鑄鐵件重5噸，平均壁厚為30毫米，試求澆注時間？假設為鑄鋼件，其澆注時間應為多少？第三節(jié)冒口、冷鐵與鑄肋１、冒口的作用：補縮、排氣、集渣冒口種類普通冒口頂冒口、暗冒口側冒口

特種冒口大氣壓力冒口發(fā)熱冒口保溫冒口鑄鐵件的實用冒口澆注系統當冒口控制壓力冒口２、冒口種類一概述球形

圓柱形〔帶斜度〕

球頂圓柱形

腰圓柱形

暗腰圓柱形４、冒口形式a〕鑄鋼件明邊冒口b〕鑄鐵件暗邊冒口３、冒口形狀

５、冒口位置

1、鑄件熱節(jié)上方或側旁；2、鑄件最高最厚部位；3、一個冒口同時補縮幾個鑄件；4、不選應力集中部位，重要的受力大的部位希望放在加工面上；5、用冷鐵隔開冒口的補縮范圍。

二

鑄鋼件冒口的設計與計算冒口必須提供足夠的金屬液，補償鑄件凝固的體收縮,條件應有：即Vr=Vcε/(η-ε)

式中：Vr—冒口體積；Vc—鑄件體積；

Ve—型壁移動所擴大的體積；ε—體收縮率；

η—冒口補縮效率?！?/p>

常用合金的體收縮率ε

冒口種類或工藝措施η（%）圓柱或腰園柱形冒口球形冒口補澆冒口時澆口通過冒口時發(fā)熱保溫冒口大氣壓力冒口12～1515～2015～2030～3530～5015～20冒口的補縮效率η鑄件材質ε（%）中碳鋼wc=1%鋼灰鑄鐵白口鑄鐵純鋁純銅2.5～3.04.01.9～膨脹4.0～5.56.64.92〔四〕鑄件工藝出品率的校核

鑄件工藝出品率是鑄造生產中的一項重要經濟指標，表示得到一件鑄件產品究竟需要消耗多少金屬液。實際上：澆注系統質量約占鑄件質量的3％～6％。在鑄鋼生產中，澆、冒口消耗鋼液較多，鑄件工藝出品率一般只有50％～70％。鑄鐵件的體積收縮和石墨結晶膨脹值疊加原理示意圖三鑄鐵件實用冒口的設計〔二〕鑄鐵件實用冒口設計理念板件：QT450-5，3070kg，Mc=11.52〕要求鑄型緊實度較高，剛性好，能夠迫使金屬液體在石墨膨脹壓力作用下流向縮孔、縮松處。否那么，鑄件在冒口先行凝固后，內部會產生一定的真空度，降低自補縮能力。四

冷鐵和鑄肋冷鐵是用來增加鑄件局部冷卻速度，減小熱節(jié)縮孔等缺陷的一項常用工藝措施。冷鐵分為內冷鐵和外冷鐵兩類。1、外冷鐵外冷鐵又分為直接外冷鐵和間接外冷鐵。直接外冷鐵與鑄件外表直接接觸；間接外冷鐵同被激冷鑄件間有10～15mm厚的砂層相隔離，以防鑄鐵局部產生白口。

直接外冷鐵間接外冷鐵當鑄鐵中，碳本應以石墨形式析出，卻以碳化物形式析出。斷口表現出本來是灰口，變成了白口。鑄鐵冷速快或成份控制不當容易形成白口。序適用條件外冷鐵厚度序適用條件外冷鐵厚度123灰鐵件球鐵件可鍛鑄鐵

（0.25～0.5）T

（0.3～0.8）T

1.0T456鑄鋼件銅合金輕合金（0.25～0.5）T鑄鐵材料：（1.0～2.0）T鋼質材料（0.6～1.0）T（0.8～1.0）T外冷鐵厚度2、內冷鐵