浇注系统设计

横浇道断面形状
• 内浇道的断面形状 有梯形，圆形和圆 顶梯形三种。梯形 和圆顶形主要用于 浇注灰铸铁和有色 金属合金铸件，圆 形断面的横浇道散 热最少，但撇渣效 果差，用于浇注铸 钢件。
横浇道具有撇渣作用的条件：
• 横浇道必须呈充满状态； • 液流的流动速度低于渣粒的悬浮速度 （渣粒能在横浇道中浮起）； • 液流的紊流搅拌作用要尽量小； • 应使夹杂物有足够的时间上浮至顶面， 横浇道的顶面应该高出内浇道区一定 距离，末端应加长； • 内浇道和横浇道应有正确的相对位置。
③ 横浇道
• 横浇道用以连接直浇道与内浇道，并将金属 平稳而均匀的分配给各个内浇道； • 主要作用是捕集、保留由浇道流入的夹杂物， 所以又称“捕渣器”，是浇注系统最后一道 挡渣关口。 • 要求横浇道平稳、缓慢地输送金属液，而低 速流动又可减少充填时对型腔时的冲击，利 于渣粒在横浇道中上浮并滞留在其顶部而不 进入型腔。
• 对于结构复杂的铸件，往往采用同时凝固和顺序凝 固相结合的解决方法。即对每一个补缩区按顺序凝 固的需要安放内浇道，但对整个铸件，则需要按照 同时凝固的方式采用多个内浇道分散充型； • 在铸件壁厚相差悬而又必须从薄壁处导入金属时， 则应同时使用冷铁使厚壁处先凝固及加大冒口等工 艺措施； • 内浇道应使液流顺壁流入，不冲刷型壁，不冲击型 芯，且不阻碍收缩； • 内浇道应该避开铸件的重要加工面部分，防止出现 晶粒粗大，降低耐磨性等； • 内浇道的位置应使造型清理方便，且不阻碍铸件的 收缩。
在砂型中流动的水力学特点
1. 型壁的多孔性、透气性和合金液的不相润湿 性，给合金液的运动以特殊边界条件； 2. 在充型过程中，合金液和铸型之间有着激烈 的热作用、机械作用和化学作用； 3. 浇注过程是不稳定流动过程； 4. 合金液在浇注系统中一般呈紊流状态； 5. 多相流动。 尽管如此，运用水力模似还是可以提供一些有 益的情况。
直浇道的结构设计
• 直浇道与横浇道的连接 要 增设直浇道窝的结构防止 冲砂和卷气，使金属液的 紊乱程度降低。窝座的直 径一般为横浇道宽的2倍左 右面，最好接近横浇道的 高度，直浇道与横浇道的 连接也应做成圆角。
直浇道窝
• 直浇道窝的作用：减小金属液的紊流和对 铸型的冲蚀作用，减小局部阻力和压头损 失，有利于渣、气与金属液分离并上浮。 • 湿型砂强度低，必要时可在直浇道底放一 干芯片（或耐火砖片）以承受金属液的冲 击。
④ 内浇道
• 内浇道的作用是引导金属液进入型腔。 • 内浇道比较短，本身不能挡渣，但是合理 的结构尺寸与与横浇道的连接方式将有利 于横浇道的挡渣。 • 内浇道可以调节铸型与铸件各部分的温差 和凝固顺序；分配金属液；控制金属液流 的充型速度与方向，使之平稳充型。
• 内浇道在铸件上开设位置的选择
• 对壁厚均匀的铸件，应当采用同时凝固的方式， 可选用多个内浇口分散引入金属液。壁厚不均匀 的铸件，可从薄壁处引入，这样可以平衡铸型各 部分的温差，使铸件大体在相同时间凝固，当需 要顺序凝固时； • 对需要采用冒口补缩的铸件，应获得顺序凝固的 条件，从厚壁处引入金属液，形成从薄壁到厚壁 最后到冒口的先后凝固顺序；
• 池盆形浇口杯：挡渣作用明显，但是制作程 序复杂，消耗的金属较多，主要用于中大型 铸铁件。浇口盆的深度应该大于直浇道上端 直径的5倍。
• 常用浇口杯类型
a)熔化铁隔片浇口杯
b)扒塞浇口杯
c)浮动闸门浇口杯
② 直浇道
• 直浇道多为圆形或方 注系统的其他组元或直接导入型腔，并 提供足够的压力头，使金属液在重力作 用下能克服流动过程中的各种阻力，充 满型腔的各个部分。
3.2 浇注系统类型选择 3.2.1 浇注系统的组元
① 浇口杯
• 作用：用来承受来自浇包的金属液流并引 入直浇道，防止过浇而溢出； • 避免流股直冲直浇道，减少液流对铸型的 冲击； • 有一定的挡渣作用； • 当砂箱高度低、压头不够时，又可用以增 加金属液的静压头。
• 漏斗形浇口杯：结构简单，制作方便，容积小，消耗 金属液少；只能用来接纳和缓冲浇注的金属流股，挡 渣能力小；主要用在小型铸铁件及铸钢件，广泛用于 机器造型。漏斗口的直径应该比直浇道大一倍以上。 可用带滤网的漏斗形浇口杯。
撇渣原理
撇渣原理
• 吸动区范围大小与内 浇道中的液流速度成 正比例，还随内浇道 断面的增大及内浇道、 横浇道高度比值得增 大而增大。生产中常 将横浇道做成高梯形， 内浇道制成扁平梯形， 内浇道置于横浇道之 下，使横浇道高度为 内浇道高度的5~6倍。
• 为了使从直浇道急转弯 进入横浇道的金属液的 流动比较平稳，以及使 渣来得及浮到横浇道顶 部，直浇道中心到第一 个内浇道的距离为L≥5h 横，浇道末端要加长一 段距离，以减少最后一 个内浇道的吸动作用， 甚至加上冒渣口，及使 聚集在加长段中的夹杂 物不再随液流返回到横 浇道的工作段中去。
第四章
浇注系统设计
4.1 概述
浇注系统的功能
• 使液态合金平稳充满砂型； • 阻挡夹杂物进入型腔，以免形成渣孔； • 调节铸型与铸件各部分的温度分布以控制铸件的凝固 顺序； • 起一定的补缩作用，在内浇道凝固前补给部分液态收 缩； • 让液态合金以最短的距离，最合适的时间充满型腔， 有足够的压力头，并保证金属液面在型腔内有必要的 上升速度等，以确保铸件的质量； • 充型流股不要正对冷铁和芯撑； • 合理的浇注系统应能节约金属，有利于减少冒口的体 积。 • 结构简单紧凑，利于提高铸型面积的利用率，便于造 型和从铸件上清除。
直浇道的结构设计
•入口处的连接 采用圆角，其 半径为直浇道上端直径的0.25 倍。这样可以减少气体的卷入 和冲砂的危险。
直浇道的结构设计
• 直浇道的形状 上大下 小的锥形。特例：机 器造型机上使用直浇 道多是上小下大的倒 锥形，这时要靠增加 直浇道的出口阻力， 如在直浇道中增加滤 网，阻流片使充满；
浇注系统的设计内容与步骤
• 选择浇注系统的类型和结构； • 合理地在铸型中布置浇注系统及确定内浇道的 引入位置和个数； • 计算浇注时间和浇注系统中的最小断面积，确 定直浇道的高度（如有浇口杯则从杯中液面高 度算起）； • 按经验比例数据决定其他组元的断面积； • 大批量生产时需经过生产阶段的反复，如有不 足之处，应调整以上各项设计内容，甚至修改 工艺方案，直到合理并保证质量为止。