1、第三章 澆注系統(tǒng)設(shè)計,3.1概述 1 概念 鑄型中引導液態(tài)金屬進入型腔的通道之總稱。 2 組成 1）澆口杯 2）直澆道 3）橫澆道 4）內(nèi)澆道,3 對澆注系統(tǒng)的基本要求 1）能控制鑄件的溫度場分布 2）保證在規(guī)定時間內(nèi)充滿鑄型型腔 3）保證鑄件輪廓、棱角清晰 4）控制金屬液流動的速度和方向 5）具有良好的撇渣功能 6）簡化生產(chǎn)，降低成本,4 澆注系統(tǒng)的類型及特點 1）按澆注系統(tǒng)各組元截面比例關(guān)系分類 （1）封閉式澆注系統(tǒng) S直 S橫 S內(nèi) （2）開放式澆注系統(tǒng) S直 S橫 S內(nèi) （3）半開放半封閉式澆注系統(tǒng) S直 S橫， S內(nèi) S橫 2）按內(nèi)澆道在鑄件上的位置分類分類 （1）頂注式澆注系統(tǒng) 液

2、態(tài)金屬從鑄型型腔（鑄件）頂部注入,（2）底注式澆注系統(tǒng) 內(nèi)澆道設(shè)置在鑄件底部的澆注系統(tǒng) （3）中間注入式澆注系統(tǒng) 從鑄件中間某一高度上開設(shè)內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng) （4）階梯式澆注系統(tǒng) 在鑄件不同高度上開設(shè)兩層或兩層以上內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng) （5）縫隙式澆注系統(tǒng) 沿著整個鑄件高度上開設(shè)垂直縫隙狀內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng),3.2 液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)中流動的水力學特性 1 在砂型中流動的水力學特點 合金液和鑄型之間有著激烈的熱作用、機械作用和化學作用，屬于多相流動，一般呈紊流狀態(tài)，是不穩(wěn)定流過程。 2 澆口杯中的流動 1） 澆口杯作用 承接來自澆包的金屬液，防止金屬液飛濺和溢出，便于澆注；減輕液流對型腔的沖擊；分離渣

3、滓和氣泡，阻止其進入型腔； 2）澆口杯分類 漏斗形澆口杯（用于中、小型鑄件）和盆（池）形澆口杯（用于中、大型鑄件 3）影響澆口杯內(nèi)水平漩渦的主要因素是澆口杯內(nèi)液面的深度，其次是澆注高度、澆注方向和澆口杯的結(jié)構(gòu)等,3 直澆道中的流動 1）直澆道的作用 將來自澆口杯的金屬液引入橫澆道、內(nèi)澆道或直接導入型腔，并提供充型過程所必需的壓力 2）直澆道形狀 通常是上大下小的圓錐形，有時為等截面圓柱形、上小下大的倒圓錐形、蛇形和片狀形等形狀 3）液態(tài)金屬在直澆道中存在充滿式流動或非充滿式流動兩種流態(tài) 4 直澆道窩 1）直澆道窩作用 緩沖，縮短直澆道橫澆道拐彎處的高度紊流區(qū)；改善內(nèi)澆道流量分布，減少橫澆道內(nèi)澆

4、道拐彎處的局部阻力系數(shù)和水頭損失；浮出金屬液中的氣體。 2）直澆道窩形狀 直澆道窩的大小、形狀應(yīng)適宜，砂型應(yīng)堅實。直澆道窩常做成半球形、圓錐臺等形狀。,5橫澆道中的流動 1）橫澆道作用 向內(nèi)澆道分配潔凈的金屬液；儲存最初澆入的含氣和夾雜的低溫金屬液并阻留夾雜；使金屬液流平穩(wěn)和減少產(chǎn)生氧化夾雜物 2）橫澆道截面形狀 圓形、半圓形、梯形等多種形式 3）橫澆道的形狀尺寸以及橫澆道與內(nèi)澆道的位置關(guān)系取決于澆注系統(tǒng)類型 封閉式澆注系統(tǒng) 采用深梯形斷面形狀的橫澆道，其高度大于寬度（高度/寬度=1.21.5）；內(nèi)澆道應(yīng)位于橫澆道的下部，且和橫澆道具有同一底面 開放式澆注系統(tǒng) 采用扁而寬的梯形狀的橫澆道，內(nèi)澆

5、道應(yīng)位于橫澆道的上方，且搭接面積要小，但應(yīng)大于內(nèi)澆道的截面積。,6 內(nèi)澆道中的流動 1）內(nèi)澆道作用 控制充型速度和方向、分配金屬、調(diào)節(jié)鑄件各部位的溫度和凝固順序 2）內(nèi)澆道截面形狀 形狀多為扁矩形，其寬度和厚度比值應(yīng)按鑄件壁厚和所要求的凝固方式而定。 3）澆口比的影響 4）內(nèi)澆道流量的不均勻性 7 金屬過濾技術(shù) 采用過濾網(wǎng)（板）金屬過濾技術(shù)可防止鑄件產(chǎn)生夾渣缺陷，從而獲得高純凈度的鑄件,3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計,1 澆注系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容 確定澆注系統(tǒng)的類型及各組元的結(jié)構(gòu)和尺寸 2 設(shè)計澆注系統(tǒng)的方法和過程 1）確定澆注系統(tǒng)的類型 2）確定內(nèi)澆道的位置、數(shù)目和金屬引入方向 3）確定直澆道的位置和高

6、度 4）澆注時間與金屬液上升速度的核算 5）計算阻流面積,6）確定澆口比并計算各組元截面積 7）確定各組元的結(jié)構(gòu)和形狀及尺寸 8）繪出澆注系統(tǒng)圖 9）生產(chǎn)調(diào)試并酌情修訂 3澆注系統(tǒng)的設(shè)計步驟 1）澆注系統(tǒng)類型的選擇 根據(jù)鑄造合金、鑄造方法和鑄件結(jié)構(gòu)及鑄件質(zhì)量要求等具體情況，確定澆注系統(tǒng)的類型,2)內(nèi)澆道的基本設(shè)計原則(位置、數(shù)量和方向 ) 內(nèi)澆道在鑄件上的位置和數(shù)量應(yīng)服從所選定的凝固原則或補縮方法 方向不得沖著細小砂芯、冷鐵和芯撐，必要時采用切線流入 內(nèi)澆道應(yīng)盡量薄 內(nèi)澆道不得開設(shè)在鑄件質(zhì)量要求高的部位 有利于金屬液平穩(wěn)地充滿鑄型型腔 對薄壁鑄件可用多內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)實現(xiàn)補縮 有利于減少收縮應(yīng)

7、力和防止裂紋 內(nèi)澆道盡量開設(shè)在分型面 有利于改善鑄件外觀質(zhì)量,3）直澆道位置和高度的確定 直澆道的位置應(yīng)設(shè)在橫、內(nèi)澆道的對稱中心點上，以使金屬流程最短，流量分布均勻。 直澆道距內(nèi)澆道應(yīng)有足夠的距離； 壓頭不得低于最小剩余壓頭，即HM Ltg 4）澆注時間與金屬液上升速度的核算 合適的澆注時間與鑄件結(jié)構(gòu)、鑄型工藝條件、鑄造合金種類及選用的澆注系統(tǒng)類型等有關(guān)，考慮鑄件結(jié)構(gòu)和工藝因素。 從理論上看，存在著最小上升速度vmin（防止?jié)膊蛔愫屠涓艏皧A砂結(jié)疤類缺陷的產(chǎn)生）和最大上升速度vmax（保證型內(nèi)排除和和防止過度紊流）兩個極限值。,5）計算阻流面積 計算阻流面積的方法主要有公式法和圖表法。 奧贊公式

8、 查表法 查圖法 6）確定澆口比并計算各組元截面積 澆注系統(tǒng)各組元的截面積比例稱為澆口比。 根據(jù)鑄造合金種類及鑄件大小和結(jié)構(gòu)特點、澆注系統(tǒng)類型，確定澆口比 基于澆口比及阻流面積，求出澆注系統(tǒng)各組元的截面積,7）確定各組元的結(jié)構(gòu)和形狀及尺寸 澆口杯 漏斗形澆口杯和池形澆口杯; 根據(jù)直澆道直徑或鑄件質(zhì)量，查閱手冊確定尺寸 直澆道 通常為上大下小的圓錐形，有時為等截面的圓柱形、蛇形和片狀形等形狀;根據(jù)直澆道下端截面積，查閱手冊確定直徑和高度等尺寸。 直澆道窩 直澆道窩常做成半球形、圓錐臺等形狀，查閱手冊確定尺寸,內(nèi)澆道 形狀多為扁矩形，其寬度和厚度比值應(yīng)按鑄件壁厚和所要求的凝固方式而定; 根據(jù)內(nèi)澆道

9、截面積和結(jié)構(gòu)形狀及澆注系統(tǒng)類型和鑄造合金等，查表確定尺寸。 橫澆道與內(nèi)澆道的位置關(guān)系取決于澆注系統(tǒng)類型 封閉式澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道應(yīng)位于橫澆道的下部，且和橫澆道具有同一底面。 開放式澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道應(yīng)位于橫澆道的上方，且搭接面積要小，但應(yīng)大于內(nèi)澆道的截面積。,3.4 鑄鐵件澆注系統(tǒng)的特點及設(shè)計,1 灰鑄鐵件澆注系統(tǒng) 1）澆注系統(tǒng)的特點 封閉式澆注系統(tǒng) 2）澆注系統(tǒng)橫截面積確定方法 公式法 奧贊公式法，簡易公式法 圖表法 查表法，查圖法 3）設(shè)計方法 (1)確定澆注系統(tǒng)的類型 通常采用封閉式澆注系統(tǒng) (2)草擬型板布置圖 根據(jù)造型機標準模板尺寸或砂箱輪廓尺寸，基于鑄件尺寸及合理吃砂量等，確定砂箱中鑄件的

10、數(shù)目與分布、內(nèi)澆道的位置、數(shù)目和金屬引入方向及直澆道的位置和高度，草擬出型板布置圖,（3）澆注時間與金屬液上升速度的核算 （4）計算阻流面 公式法（奧贊公式法，簡易公式法）和圖表法（查表法，查圖法） （5）確定澆口比并計算各組元截面積 （6）確定各組元的結(jié)構(gòu)和形狀及尺寸 澆口 直澆道 直澆道窩 橫澆道 內(nèi)澆道 （7）繪出澆注系統(tǒng)圖 （8）生產(chǎn)調(diào)試并酌情修訂,2球墨鑄鐵件澆注系統(tǒng) 1）澆注系統(tǒng)的特點 通常采用封閉式澆注系統(tǒng)，但厚壁件應(yīng)采用開放式澆注系統(tǒng)，薄壁小件多采用半封閉式澆注系統(tǒng)。 2）澆注系統(tǒng)橫截面積確定方法 公式法 查表法 3）設(shè)計方法 類似于灰鑄鐵件澆注系統(tǒng)的設(shè)計 確定澆注系統(tǒng)的類型;

11、草擬型板布置圖; 澆注時間與金屬液上升速度的核算; 計算阻流面積; 確定澆口比并計算各組元截面積;確定各組元的結(jié)構(gòu)和形狀及尺寸;繪出澆注系統(tǒng)圖;生產(chǎn)調(diào)試并酌情修訂,3.5 鑄鋼及非鐵合金鑄件澆注系統(tǒng)的特點及設(shè)計,1 鑄鋼件澆注系統(tǒng) 1）澆注系統(tǒng)的特點 設(shè)計時多遵循順序凝固的原則；對小型鑄鋼件，可采用轉(zhuǎn)包澆注，澆注系統(tǒng)一般為封閉式或半封閉式澆注系統(tǒng)；對大多數(shù)鑄鋼件，通常采用底注包（漏包、柱塞包）澆注工藝，澆注系統(tǒng)一般為開放式澆注系統(tǒng)。 2）轉(zhuǎn)包澆注工藝設(shè)計 澆注系統(tǒng)一般采用封閉式或半封閉式澆注系統(tǒng) 3）柱塞包澆注工藝設(shè)計 采用柱塞包（漏包、底注包）澆注的鑄鋼件，以包孔截面積為基準，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗確定的澆口比，確定