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1、,第一节 浇注系统的类型 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,浇注系统设计正确与否关系到铸件的成败， 是铸造生产中的关键技术,第三章 浇注系统的设计,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，避免铸件出现夹砂 、冷隔等缺陷； 防止旋涡，避免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 缩原则； 结构合理，造型简单； 浇注系统本身消耗金属少。,三 、浇注系统的类型,图中： a) 普通式 b) 楔形式 c) 压边式 d) 雨淋式 e) 搭边式,
2、（一）按内浇道在铸件上的位置分,1. 顶注式,压头大，流动阻力小，能够减少浇不足、冷隔缺陷；温度分布上高下低，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,2. 底注式,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、边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
3、道、横浇道设在分型面上，造型方便。,3. 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，,4. 阶梯式的优缺点,1、封闭式浇注系统 内 横直 一般为 内：横：直1：1.1：1.15 特点： 挡渣力强，金属消耗少，易清理； 型内金属流速高，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,、开放式浇注系统,内 横直 开放式浇注系统中的各组元不可能全充满，撇渣能力较差，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
4、合金，常用开放式浇注系统。各组元截面积比可参考应用： 直：横：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。,2、直浇道底部开设半球形或圆台形窝坑，称 为直浇道窝。对铸钢，要用耐火砖。,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、认真作好内浇道的设计,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
5、，则从薄壁处引入。 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,对于结构复杂的铸件，在壁厚差别大的补缩区域则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分散充型。 要求各内浇道的流量分布合理。 液流顺壁流入，不冲刷 型壁、型芯和铸型凸出部分。 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。,第二节 浇注系统的计算,1、 奥赞(Osann)公式 阻流（最小）截面积的计算 。 阻流（最小）组元指浇注系统中最小截面积的浇道，一般为内浇道，即,A阻=,1）金属充填型腔时平均静压头 Hp 的计算,根据水力学相关公式推导得知 ， 对于从分型
6、面注入： Hp = Ho P 2 / 2C 式中 Ho 阻流（最小）截面“重心”以上的平均静压头，mm ; P 阻流（最小）截面“重心”以上的型腔高度，mm ; C铸件高度， mm ; 对于 顶注式 ： P=O , Hp = Ho 底注式 ： Hp = Ho - C/ 2,2）浇注时间的确定,浇注快慢对铸件质量有重大影响。 浇注时间的确定，主要根据合金性质靠生产经验选择。 汽车灰口铸铁件的浇注时间依铸件质量的大小（250 kg）控制在4-6 秒之内。 球墨铸铁件的浇注时间参照图示曲线查询。 一般采用快浇。 对于收缩大的合金件，采用慢浇有利于补缩。,核算方法如下：,3）核算金属液在型腔中的液面上
7、升速度,型内金属液面在型腔中的上升速度过低可能形成氧化膜或结壳，易产生冷隔；铸件顶面和侧壁易出现夹砂等缺陷。,型内铸铁液最小上升速度,型内铸钢液最小上升速度,4）流量系数的确定,铸铁件流量系数,铸钢件流量系数,球墨铸铁件流量系数,2、阶梯式浇注系统的计算,目标是合理实现分层引注。 满足条件： 1） 直接连接内浇道的分配直浇道呈非充满状态； 2） 分配直浇道中的有效静压头小于两层内浇道间的距离， 即 h有效Ho 否则，会发生自两层内浇道中同时流出金属液的“混流”现象。,上层内浇口面积=12 F内底,1、参照奥赞(Osann)公式计算阻流截面积（A-A截面）A阻 ，,2、分配直浇道截面积 各层 取
8、分配直浇道截面积等于12 倍阻流面积。 3、每层内浇道的截面积通过阻流 截面的流量Q1和通过底层内浇 道的流量Q2相等。,4、上层内浇口面积 A内（上） = 12 A内(底),计算步骤：,即,Hp = H P 2 / 2C,；,、垂直分型面浇注系统的计算,技术难点是各层铸件充型压力不一致，底层压力比顶层压力大好几倍。怎么办呢？ 建议采用等流量恒压浇注系统。 等流量恒压浇注系统的本意是满足每层铸件的内浇道（阻流）在充型时具有以下条件：,挤压造型铸造生产线均采用垂直分型无箱造型，用于大量生产条件下的小件多层浇铸。,1）恒定的压力头； 2）每个内浇道的流量相等； 3）各层型腔同时充满。,计算步骤：,
9、以内浇道为阻流（最小）截面，用奥赞(Osann)公式,计算每个内浇道截面积。 式中Hp可用浇口杯中液面到内浇道中心的距离Ho计算。,配套措施： 1）浇口杯应足够大； 2）严格控制浇注时间。,内浇道截面积 A内也可用内浇道计算诺谟图由参数 m、 Ho 值直接查出。,各层铸件内浇道的金属压力头： h1=100mm； h2=250mm； h3=350mm。,2、计算型内金属质量 m /kg 型内金属质量（即铁水质量数） 为212 /0.7=34.3 kg 。 3、浇注时间 生产节拍为12S/型。查表浇注时间为 8S。 约用2S充满浇注系统，则充填单个型腔的净浇注时间为 6S。 每个型腔的浇注速度应为
10、2 kg/6S0.33 kg/S。,计算实例：,1、绘制模板布置简图,4、 选用浇口杯 根据铸型的浇注速度，使用4号浇口杯，铁液积存5.5 kg； 5、分别计算或由内浇道计算诺谟图查各层内浇道截面积： （流量系数取 =0.5） A1=70mm2 ； A2=45mm； A3=38mm2。 6、分直浇道截面积 A内 =2（70+45+38）=306mm2, A分直=1.2S内=3061.2=367mm2 分直浇道的截面尺寸： 上底宽11mm；下底宽22mm；高22mm 。 实际：A分直=363mm2。 7、 水平横浇道尺寸 A横=1.3363 mm2=472 mm2。 选上底宽12.5mm；下底宽
11、25mm；高25mm； 实际截面积469mm2。,小结浇注系统设计步骤,选择浇注系统类型； 确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属引入方向； 决定直浇道高度（一般取决于砂箱高度）； 计算浇注时间并核算金属在型内的上升速度； 计算阻流（最小）截面积； 确定组元截面积比； 于铸造工艺图上绘制浇注系统结构及组元截面图。,复习题,1浇注系统由哪些部分组成？分别说明各个组元的作用？ 2比较顶注式和底注式浇注系统的优缺点。 3比较封闭式和开放式浇注系统的优缺点。 4 . 如何提高横浇道的撇渣效果？ 5. 内浇道在铸件浇铸中能够起到哪些重要作用？ 6确定内浇道位置要注意哪些具体问题？,7如何应用奥赞(Osan
12、n)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计算阶梯式浇注系统的内容和步骤是什么？ 9一铸铁件重 5 吨，平均壁厚为30毫米，试求浇注 时间？若为铸钢件，其浇注时间 应为多少？,10. 教材中P88图3-21所示 为东风汽车的一个协 配零件,是一个研究 项目。据图计算其浇 注系统。(随后有解),例题讲解,解：一型两件，吃砂量：A=B=C=35mm。 1. 压力头 上浇道 ：H1=135+35=170mm； 底浇道 ：H2 =135+90+35=260mm； 2. 单个铸件质量 m=8 kg； 3. 浇注时间和浇注速度 查 =8秒（表3-8，P81）； 充填单个铸型时间为 6
13、s ； 浇注速度：V=8/6=1.33 kg/s；,4. 选浇口杯，4号，铁液质量5.5 kg 5. 底浇道面积 取=0.5；c=250mm，p=225， H2=260mm，H均=H2-P2 /2c=160mm； 查图3-18（P79）得A底=220 mm2， 用2210的长方形断面。 6. 上浇道面积取 A上=1.5 220 =330mm2， 用2513.5的长方形断面。 7. 下部 A直下=2 220=440mm2 ；d下=26 mm； 8. 上部 A直上= 2 330=660mm2 ； d上=30 mm。 9. 浇口杯底为阻流截面 A阻= A底=2220 =440mm2。,第四章 冒口、
14、冷铁与铸肋,一 、冒口的作用：补缩 、排气、集渣,二、冒口种类,第一节 概述,球形 圆柱形（带斜度） 球顶圆柱形 腰圆柱形 暗腰圆柱形,四、冒口形式 a）铸钢件 明边冒口 b）铸铁件 暗边冒口,三、冒口形状,五、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， 希望放在加工面上； 5、 用冷铁隔开冒口的 补缩范围。,第二节 铸钢件冒口的设计与计算,冒口必须提供足够的金属液，补偿铸件凝固完毕前的体收缩和因型壁移动而扩大的容积，满足此条件应有： 即 Vr =Vc/(-) 式中： Vr 冒口体积； Vc铸件体积； Ve型壁移动所扩大
15、 的体积； 体收缩率； 冒口补缩效率。,常用合金的体收缩率,冒口的补缩效率,（一）应用 模数法计算冒口尺寸 1、模数概念 冷凝物体的模数是它的体积V 和散热面积A 之比。 即 M=V/A,应用 模数法计算冒口尺寸的计算原理是基于冒口 的凝固时间r 大于铸件补缩部位的凝固时间c ， 即 r c,而 c= ； r =, ,式中 Mr 、 Mc 冒口与被补缩铸件部位 的模数； Kr、 Kc 冒口与被补缩铸件的凝 固系数。 对于普通冒口， Kr =Kc， Mr = f Mc f 冒口安全系数， 一般取f =1.2 。,对于碳钢、低合金钢铸件,侧冒口 ：Mc : Mn : Mr = 1 : 1.1 : 1.2 内浇道通过冒口： Mc : Mn : Mr = 1:（11.03）: 1.2 顶冒口： Mr=（1.21）Mc 式中 Mn为冒口颈的模数。,2、简单几何体及热节部位模数的计算（参照教材 P106-P107）,用“一倍厚度法”求热节模数,a）平板或圆柱（a5T）：M=T/2 b）矩、方形体：M=ab/2（ab） c）立方体、圆柱体、球：M=a/b d）空心圆柱体：M=a/2,3、模数法冒口设计步骤,把铸件划分为几
