錫林滾筒頂排水澆注系統(tǒng)的設計

用于皮碗的傾斜過程，采用滾筒ht200，輪廓尺寸1.318m150mm，壁厚22mm，鑄造重量g.1260kg。它屬于大型薄壁桶。表干型,內(nèi)孔與外圓同心度要求高,內(nèi)外表面加工,鑄件不允許有縮孔、縮松、夾渣、氣孔、砂眼等缺陷。原工藝采用底注、明澆(見圖1),澆注時間為130～140s,鑄件外圓加工后,有氣孔、夾渣缺陷,廢品率在10%左右,為消除缺陷采取過提高澆注溫度和縮短澆注時間等措施但收效不大。根據(jù)均衡凝固理論,采用頂雨淋工藝,收到了良好效果。本文介紹用大孔出流理論進行澆注系統(tǒng)充填設計,用收縮模數(shù)法進行澆注系統(tǒng)補縮校核以及鐵液液面在鑄型中上升速度驗算的設計過程和計算方法。1頂注淋排水按均衡凝固頂注優(yōu)先的原則,將原底返雨淋、明澆工藝改為頂注雨淋。1只直澆道位于圓環(huán)橫澆道上,設置32只雨淋孔內(nèi)澆道均布在橫澆道下,由此構(gòu)成澆口杯—直澆道—圓環(huán)橫澆道—雨淋孔內(nèi)澆道組成的四單元澆注系統(tǒng)如圖2。1.1直澆道與橫澆道、直澆道對比(1)選取先開放后封閉式澆注系統(tǒng),初定A直∶∑A橫∶∑A內(nèi)=1.0∶1.5∶1.0(2)計算澆注時間:t=s√G=1.5×√1260=53.24(s),取t=53s式中s為壁厚系數(shù),取s=1.5。(3)直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道流量系數(shù)分別為μ1、μ2、μ3,取μ1=μ2=0.55,μ3=0.50,則直澆道與橫澆道、直澆道與內(nèi)澆道有效截面比k1、k2分別為:k1=μ1A直μ2?∑A橫=0.55×10.55×1.5=0.67k21=0.44k2=μ1?A直μ3?∑A內(nèi)=0.55×10.50×1=1.10k22=1.21(4)平均壓頭hphp=k221+k21+k22Η=1.211+0.44+1.21×40=18.26(cm)H=H直+H杯=200+200=400(mm)式中H直——直澆道高度;H杯——澆口杯高度。(5)內(nèi)澆道總截面積∑A內(nèi)=G0.31?μ3?t?√hp=12600.31×0.50×53×√18.26=35.92(cm2)設計內(nèi)澆道雨淋孔直徑?12mm、高50mm,32只,其實際總截面積∑A′內(nèi)=36.17cm21.2橫澆道截面積∑A橫=1.51.0×∑A內(nèi)=1.5×35.92=53.88(cm2)設計橫澆道截面50/60mm×50mm,其實際總截面積∑A′橫=55cm21.3計算直流道剩余積的計算A直=1.01.0×35.92=35.92(cm2)設計直澆道直徑?70mm,其實際截面積A′直=38.47cm22灌溉鑄件模數(shù)M件=1.1cm,質(zhì)量周界商Qm=G/M3件=947.37kg/cm3。2.1充填模數(shù)計算式中f1——冒口平衡系數(shù),取f1=1.5;f2——收縮模數(shù)系數(shù)。f=√Ρc?Ρc為鑄件收縮時間分數(shù)Ρc=1e(0.5Μ件+0.01Qm)=1e(0.5×1.1+0.01×947.3)=0.004f2=√0.004=0.06式中f3——冒口壓力系數(shù),取f3=1.3;f直流——直澆道流通系數(shù),取f直流=0.75。M直=1.5×0.06×1.3×0.75×1.1=0.10(cm)用大孔出流充填設計的直澆道?70mm,其模數(shù)M′直=7/4=1.75cm>0.1cm。說明按充填設計的直澆道可以滿足直澆道當冒口的補縮要求,即?70mm的直澆道可以起到冒口的作用。2.2f橫流的計算M橫=f1·f2·f3·f橫流·M件式中f橫流——橫澆道流通系數(shù),取f橫流=0.85。M橫=1.5×0.06×1.3×0.85×1.1=0.11(cm)用大孔出流充填設計的圓環(huán)橫澆道50/60mm×50mm其模數(shù)M′橫=0.5cm>0.11cm說明橫澆道具有補縮能力。2.3內(nèi)澆道模數(shù)的測定式中fp——流通效應系數(shù),取fp=0.45;f4——冒口頸(內(nèi)澆道)長度系數(shù),取f4=0.7。M內(nèi)=0.45×0.06×0.7×1.1=0.02(cm)用大孔出流充填設計的內(nèi)澆道(雨淋孔)直徑?12mm,高50mm其模數(shù)M′內(nèi)=0.30cm?0.01cm,說明內(nèi)澆道可以起冒口頸的作用。驗算結(jié)果表明,設計的澆注系統(tǒng)能滿足錫林滾筒鑄件的補縮需要。3實際鑄件澆注過程澆注系統(tǒng)實際澆道截面比A′直∶∑A′橫∶∑A′內(nèi)=38.47∶55∶36.17=1∶1.43∶0.94。直澆道與橫澆道、直澆道與內(nèi)澆道實際有效截面比k′1、k′2:k′1=μ1?A′直μ2?∑A′橫=0.55×38.470.55×55=0.70k′21=0.49k′1=μ1?A′直μ3?∑A′內(nèi)=0.55×38.470.50×36.17=1.17k′22=1.37實際平均壓頭h′p=k′221+k′21+k′22Η=1.371+0.49+1.37×40=19.16(cm)澆注時間t′=G0.31?μ3?∑A′內(nèi)?√h′p=12600.31×0.5×36.17×√19.16=51.34(s)鐵液液面在鑄型中的上升速度VL=hct′=11551.34=2.24(cm/s)?hc為鑄件在澆注位置時的高度(cm),hc=15cm校驗表明:型內(nèi)液面上升速度合理,在文獻推薦的范圍內(nèi)。4鑄造缺陷實測與分析(1)采用