铸造浇注系统设计资料
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铸造浇注系统设计讲解
防止液流带入气体和冲砂，设计直浇道时应注意 以下几点：
1）、入口处的连接 (与浇口
杯连接处)
采用圆角，一般要求入 口处圆角半径r≥d／4(d为 直浇道上口直径)。
这样可以减少气体的卷 入和避免尖角型砂被冲掉引 起冲砂缺陷。
2）．直浇道的形状
• 直浇道的形状—上大下小的锥形即设计锥度 上大下小的锥形，
生产中减轻水平旋涡的措施
a 用大深度浇口杯 b 浇口杯底部安放筛网等
c 在浇口杯底部设置堤坝，形成垂直旋涡。
垂直旋涡的挡渣作用： 金属液沿斜壁流下， 由于流速的减低和流 向的改变，形成垂直 方向的旋流。
a)合理
b)不合理
• 在池形浇口杯中增设隔板和在浇口杯出口处又有 底坎，就能把浇包落入浇口杯中流股的紊乱搅拌
④ 缩短直-横浇道拐弯处的湍流区。
直浇道窝的作用
⑤ 浮出金属液中的气泡：最初注入型内的最初金 属液中，常带有一定量的气体，在直浇道窝内 可以浮出去。
直浇道窝结构设计
直浇道窝的直径应为直浇道下端直径的1.4-2倍，高度为横 浇道直径的2倍，直浇道与横浇道的连接也应做成圆角。
直浇道窝常做成半球形、圆锥台等形状。
主要作用是捕集、保留由渣关口。
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。
1、横浇道中的液流分配
• 金属液从直浇道进入横浇道初期，以较大速度沿 长度方向向前运动，等到达横浇道末端冲击该处 型壁后，金属液的动能转变为势能，横浇道末端 附近液面升高，形成金属浪，并开始返回移动， 使横浇道内液面向直浇道方面逐渐升高，直到全 部充满。
• 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）
1）、入口处的连接 (与浇口
杯连接处)
采用圆角，一般要求入 口处圆角半径r≥d／4(d为 直浇道上口直径)。
这样可以减少气体的卷 入和避免尖角型砂被冲掉引 起冲砂缺陷。
2）．直浇道的形状
• 直浇道的形状—上大下小的锥形即设计锥度 上大下小的锥形，
生产中减轻水平旋涡的措施
a 用大深度浇口杯 b 浇口杯底部安放筛网等
c 在浇口杯底部设置堤坝，形成垂直旋涡。
垂直旋涡的挡渣作用： 金属液沿斜壁流下， 由于流速的减低和流 向的改变，形成垂直 方向的旋流。
a)合理
b)不合理
• 在池形浇口杯中增设隔板和在浇口杯出口处又有 底坎，就能把浇包落入浇口杯中流股的紊乱搅拌
④ 缩短直-横浇道拐弯处的湍流区。
直浇道窝的作用
⑤ 浮出金属液中的气泡：最初注入型内的最初金 属液中，常带有一定量的气体，在直浇道窝内 可以浮出去。
直浇道窝结构设计
直浇道窝的直径应为直浇道下端直径的1.4-2倍，高度为横 浇道直径的2倍，直浇道与横浇道的连接也应做成圆角。
直浇道窝常做成半球形、圆锥台等形状。
主要作用是捕集、保留由渣关口。
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。
1、横浇道中的液流分配
• 金属液从直浇道进入横浇道初期，以较大速度沿 长度方向向前运动，等到达横浇道末端冲击该处 型壁后，金属液的动能转变为势能，横浇道末端 附近液面升高，形成金属浪，并开始返回移动， 使横浇道内液面向直浇道方面逐渐升高，直到全 部充满。
• 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）
浇注系统设计
浇注系统设计
一、浇注系统构成 浇注系统由浇口杯（外浇口）、直浇道、横浇道和内浇道等构成。其构造见下图
1—浇口杯；2—直浇道；3—横浇道；4—内浇道
注意点：内浇道形状（提议使用Ⅰ型） ❖ Ⅰ型扁平内浇道易于清理，能提升横浇道旳挡渣效果。当使用宽度受限制时，可
用Ⅱ型。 ❖ Ⅲ型内浇道用于铸件垂直壁处或不宜冲刷处。 ❖ Ⅳ型和Ⅴ型内浇道用于需内浇道凝固较慢旳场合，其清理较困难。 ❖ Ⅵ型内浇道冷却较快、轻易清理。
老式浇系极难胜任三大功能旳两项:挡渣和降低紊流
浇注系统旳主要功能：1. 提供金属液进入型腔旳通道；2. 金属液尽量平稳；3.阻止渣/砂和其他反应产物进入型腔；
过滤器应用
带过滤器旳浇系
The controlling crosssection阻流截面
Downsprue : Runner Bar
:
Runner Bar : Ingate
带有过滤器旳浇注系统
❖ 内浇道和横浇道高度比
1. 内浇道形状扁平梯型；
2. H横=(5-6)H内—预防吸动作用产生杂质进型腔（针对放置在横浇道底部） ❖ 内浇道与横浇道连接方式
1. 放置在横浇道底部（在同一平面）---合用于封闭式浇注系统 2. 放置在横浇道顶部（不在同一平面）—封闭-开放式浇注系统
又称“缓流封闭式”。故充型旳平稳性及对型腔旳冲刷力都好于封闭式； ❖ 用于各类灰铸铁件及球铁件
浇注系统设计
(4) 封闭- 开放式---（推荐使用） ❖ F杯>F直<F横<F内 ❖ F杯>F直>F集渣包出口<F横后<F内 ❖ F直>F阻<F横后<F内 ❖ F直>F阻<F内<F横 ❖ 阻流截面设在直浇道下端，或在横浇道中，或在集渣包出口处，或在内浇道之
浇注系统设计资料
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静压高度H，根据入水方式的不同有如下三种计算方法。
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5
只有在理想状态时无损耗（损耗系数＝1）， 在实际状态中损耗系数在0和1之间。损耗 系数越高，损耗越小。(0<M<1).用不同的 损耗系数计算出的浇注系统流量损耗：
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6
对于相同的浇口面积（ m㎡ ），因形状的不 同而使摩擦损耗各不相同，这主要反应在浇注 系统的冲型顺序和浇注时间的不同。内浇口几 何形状对损耗系数的影响，同样的浇口面积因 浇口的厚度不同，而使流量损耗不同：浇口越 厚，损耗系数越低。
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C)根据标准冒口形状，从圆柱形冒口中 选择与计算值最接近且大于计算值的冒 口。MR=0.84(6#)符合条件： MR ≥0.79cm
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d) 冒口直径为：DR=45mm e)冒口径的横截面积计算如下： 冒口径直径： DN>1/3DR=45/3=15mm 冒口径的面积（为圆形）
F7=1.5A
F5=A F4=(0.7-0.5)A F3=A
F6=1.5A
F1＝1036*G/T*M* Hm = A F2=(1.5-2)A
系数取决于铁 水干净程度 a.干净取1.5倍 b.不干净取2倍
流量示意图：
(0.7-0.5)A
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(1.5-2)A
A
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浇注系统
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45
铸造常见的几种缺陷
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凝固模数
1.凝固模数M选择公式直接输入： M=V/A(cm)
M＝冒口系数 （凝固模数） V=体积
A=表面积 30
凝固模数的计算公式
精选铸造工艺学浇口设计
3 横浇道发挥阻渣作用应具备的条件
（1） 横浇道应呈充满状态：内浇道的截面、位置； （2） 流速应尽量低；
（3）横浇道与内浇道的位置关系要正确; a 内浇道距离直浇道应足够远，使渣团能上浮到吸动区上部。 b 有正确的横浇道末端延长段，以容纳初流金属液；吸收液流
动能使金属液平稳；防止液流折返。
27
c 封闭式浇注系统的内浇道应 位于横浇道的下部，且和横 浇道具有同一底面；开放式 浇注系统的内浇道应重叠在 横浇道之上，且搭接面积要 小，但大于内浇道横截面积 。
第7章 浇注系统设计
浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道。 组成：浇口杯（又称外浇口）、直浇道、横浇道、内浇道等。
1
浇注基本要求： （1）内浇道设置符合铸件凝固原则和补缩方法； （2）在规定的浇注时间内充满型腔； （3）提供必要的充型压头，保证铸件轮廓、棱角清晰； （4）使金属液流动平稳，防止紊流、卷气、金属氧化； （5）具有良好的阻渣能力； （6）金属液进入时速度不可过高，避免飞溅、冲刷； （7）保证金属液面有足够的上升速度，避免夹砂结疤、浇
P = Pα+ρg·h （2）伯努利（E.Bernoulli）方程（能量守衡定律）
在封闭系统中移动的流体由三种不同的能量组成： 位能：用位于距离基准面以上h处的单位体积的流体来表
示（基准面位置任选）。EP=h（m）
压能：作用在单位体积流体上的压力来表示。
EP=p/ρ（m） p 质量压力（kg/m2）
ρ金属密度（kg/m3）
动能：用单位体积的流体以速度v移动时的动量来表示。
EK=v2/2g
定理：在一封闭系统中，单位质量流体所携带的总能量是
不变的，但其位能、压能、动能可以互换。
h1+p1/γ+V12/2g=h2+p2/γ+v22/2g 伯努利方程 （3）托里拆利（Torricelli）定理
（1） 横浇道应呈充满状态：内浇道的截面、位置； （2） 流速应尽量低；
（3）横浇道与内浇道的位置关系要正确; a 内浇道距离直浇道应足够远，使渣团能上浮到吸动区上部。 b 有正确的横浇道末端延长段，以容纳初流金属液；吸收液流
动能使金属液平稳；防止液流折返。
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c 封闭式浇注系统的内浇道应 位于横浇道的下部，且和横 浇道具有同一底面；开放式 浇注系统的内浇道应重叠在 横浇道之上，且搭接面积要 小，但大于内浇道横截面积 。
第7章 浇注系统设计
浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道。 组成：浇口杯（又称外浇口）、直浇道、横浇道、内浇道等。
1
浇注基本要求： （1）内浇道设置符合铸件凝固原则和补缩方法； （2）在规定的浇注时间内充满型腔； （3）提供必要的充型压头，保证铸件轮廓、棱角清晰； （4）使金属液流动平稳，防止紊流、卷气、金属氧化； （5）具有良好的阻渣能力； （6）金属液进入时速度不可过高，避免飞溅、冲刷； （7）保证金属液面有足够的上升速度，避免夹砂结疤、浇
P = Pα+ρg·h （2）伯努利（E.Bernoulli）方程（能量守衡定律）
在封闭系统中移动的流体由三种不同的能量组成： 位能：用位于距离基准面以上h处的单位体积的流体来表
示（基准面位置任选）。EP=h（m）
压能：作用在单位体积流体上的压力来表示。
EP=p/ρ（m） p 质量压力（kg/m2）
ρ金属密度（kg/m3）
动能：用单位体积的流体以速度v移动时的动量来表示。
EK=v2/2g
定理：在一封闭系统中，单位质量流体所携带的总能量是
不变的，但其位能、压能、动能可以互换。
h1+p1/γ+V12/2g=h2+p2/γ+v22/2g 伯努利方程 （3）托里拆利（Torricelli）定理
第八章 浇注系统设计
Fmin
G 0.0443 H P
用上式计算浇注系统最小截面积时需仔细确定式中各因素的数值。
在计算的铸件确定以后，即已确定。铸件图上一般已标出了铸 件的重量（未标时根据铸件图可估算出铸件重量），再加上浇注系 统和冒口的重量即为G值。
影响µ值的因素很多，难于用数学计算方法确定，一般都按生产 经验和参考实验结果选定。对于航空铝、镁合金铸件所用的扩张式浇 注系统，其µ值可在0.3～0.7之间选取。实际铸造时可根据铸件合金种 类、浇注温度和铸件结构选择。
(1) 应在一定的浇注时间内，保证充满铸型 (2) 应能控制液体金属流入型腔的速度和方向 (3) 应能把混入金属液中的熔渣和气体挡在浇注系统里 (4) 应能控制铸件凝固时的温度分布
(5) 浇注系统结构应力求简单，简化造型，减少清理工作量和 液体金属的消耗。
（1）承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注；
H
p
P2 H 2C
用上式计算平均静压头有下列三种情况 (1) 采用底注式浇注系统时，因为P＝C(图中(a))，所以有： HP＝H－C/2 (2) 采用顶注式浇注系统时(图中(b))，因为P＝0，所以有： HP＝H (3) 采用中注式浇注系统时(图中(c))，HP可用上面的HM的计 算公式来计算。 HP＝H－C/8
内浇道流量不均匀现象对铸件质量有显著影响： ① 对大型复杂铸件和薄壁铸件易出现浇不足和冷隔缺陷
② 在流量大的内浇道附近会引起局部过热、破坏原来所 预计的铸件凝固次序，使铸件产生氧化、缩松、缩孔
和裂纹等缺陷。பைடு நூலகம்
为了克服内浇道流量不均匀带来的弊病，通常采用如下方法
（1）尽可能将内浇道设置在横浇道的对称位置； （2）将横浇道断面设计成顺着液流方向逐渐缩小形式； （3）采用不同断面内浇道，缩小远离直浇道的内浇道断两积； （4）设置浇口窝等。
《浇注系统设计》课件
选择合适的浇口杯和直浇道
根据铸件的大小和材质，选择合适的 浇口杯和直浇道，以确保金属液的流 动平稳和充型能力。
设计横浇道和内浇道
根据铸件的结构和工艺要求，设计合 理的横浇道和内浇道，以控制金属液 的流动方向和速度。
优化浇注系统的结构
根据实际生产情况和铸件质量要求， 对浇注系统的结构进行优化，以提高 生产效率和铸件质量。
计。
03
浇注系统设计实例
实例一：单点浇注系统设计
在此添加您的文本17字
总结词：简单、易操作
在此添加您的文本16字
详细描述：单点浇注系统设计通常适用于小型模具，其结 构简单，操作方便，能够满足基本的浇注需求。
在此添加您的文本16字
总结词：适用范围较小
在此添加您的文本16字
详细描述：由于单点浇注系统的设计较为简单，其适用范 围相对较小，可能无法满足大型模具或复杂产品的高精度 浇注要求。
金属液氧化
总结词
金属液在浇注过程中会与空气中的氧气发生反应，导致其成分和性能发生变化。
详细描述
金属液氧化的原因可能是由于浇注速度过快、浇口设计不合理等引起的。为了减少金属液氧化的风险 ，需要优化浇注系统的设计，如采用封闭式浇注系统和减少金属液暴露时间等措施。同时，控制浇注 温度和速度，以降低金属液与空气的反应程度。
《浇注系统设计》ppt课件
目录
• 浇注系统概述 • 浇注系统设计原则 • 浇注系统设计实例 • 浇注系统常见问题与解决方案 • 未来浇注系统的发展趋势
01
浇注系统概述
浇注系统的定义与作用
01
浇注系统定义
02
浇注系统作用
浇注系统是铸造生产中用以控制金属液浇入铸型腔时流量、流速和方 向的各种金属流通道的总称。
铸造浇注系统设计-课件(1)
11
池盆形浇口杯
特点：挡渣作用明显，但是制作程序复杂，消耗 的金属较多 应用：主要用于中大型铸铁件。 结构：浇口盆 的深度应该大 于直浇道上端 直径的5倍。
12
浇口杯中应避免出现水平涡流
液态金属在平底的浇口杯中 流动 时易出现水平涡流。 流量分布不均匀造成流速方 向偏 斜。水平分速度对直浇 道中心线 偏斜，形成水平涡 流运动。在涡 流中心区形成 一个漏斗形充满空 气的等压 自由液面的空穴。容易 将空 气和渣子带入直浇道。
第七章 浇注系统设计
本章主要讲授浇注系统类型的选择，浇注最小截 面尺寸的计算，其它铸造合金浇注系统的特点。要 求掌握浇注系统的选择原则。
重点为浇注系统的选择原则和确定浇注位置，难 点为浇注系统选择原则的灵活应用。
1
概述
浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道之总称 组成：浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道、内浇道
2)采用纵向逆浇，设置底坎、挡板和闸门等； 3)采用特殊结构的浇口杯：拔塞式、浮塞式、铁隔 片式、闸门式等； 4）浇口杯与直浇道相连的边缘做成凸起状。
22
三、直浇道中的流动
直浇道的功用： 引导金属液进入横浇道、内绕道或直接导入型腔； 提供足够的压力头，使金属液克服各种流动阻力，
在规定时间内充满型腔。
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
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；合金液冲刷型壁，粘度增大，体积收 缩，吸收气体、使金属氧化等；
浇注过程是不稳定流动过程 ✓ 在型内合金液淹没了内浇道之后，随着合金液面上升，
充型的有效压力头渐渐变小 ✓ 型腔内气体的压力并非恒定 ✓ 浇注操作不可能保持浇口杯内液面的绝对稳定
池盆形浇口杯
特点：挡渣作用明显，但是制作程序复杂，消耗 的金属较多 应用：主要用于中大型铸铁件。 结构：浇口盆 的深度应该大 于直浇道上端 直径的5倍。
12
浇口杯中应避免出现水平涡流
液态金属在平底的浇口杯中 流动 时易出现水平涡流。 流量分布不均匀造成流速方 向偏 斜。水平分速度对直浇 道中心线 偏斜，形成水平涡 流运动。在涡 流中心区形成 一个漏斗形充满空 气的等压 自由液面的空穴。容易 将空 气和渣子带入直浇道。
第七章 浇注系统设计
本章主要讲授浇注系统类型的选择，浇注最小截 面尺寸的计算，其它铸造合金浇注系统的特点。要 求掌握浇注系统的选择原则。
重点为浇注系统的选择原则和确定浇注位置，难 点为浇注系统选择原则的灵活应用。
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概述
浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道之总称 组成：浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道、内浇道
2)采用纵向逆浇，设置底坎、挡板和闸门等； 3)采用特殊结构的浇口杯：拔塞式、浮塞式、铁隔 片式、闸门式等； 4）浇口杯与直浇道相连的边缘做成凸起状。
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三、直浇道中的流动
直浇道的功用： 引导金属液进入横浇道、内绕道或直接导入型腔； 提供足够的压力头，使金属液克服各种流动阻力，
在规定时间内充满型腔。
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
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；合金液冲刷型壁，粘度增大，体积收 缩，吸收气体、使金属氧化等；
浇注过程是不稳定流动过程 ✓ 在型内合金液淹没了内浇道之后，随着合金液面上升，
充型的有效压力头渐渐变小 ✓ 型腔内气体的压力并非恒定 ✓ 浇注操作不可能保持浇口杯内液面的绝对稳定
铸造中浇注系统设计
不到、冷隔等缺陷。 金属消耗大；
应用:
主要用于构造复杂旳多种黑色金属 铸件和易氧化旳有色金属铸件。
3、中间注入式浇注系统
对内浇道下列旳型腔部分为顶注 式；对内浇道以上旳型腔部分相 当于底注式。故它兼有顶注式和 底注式浇注系统旳优缺陷。因为 内浇道在分型面上开设，故极为 以便，广为应用。合用于高度不 大旳中档壁厚旳铸件。
轻易充斥，可降低薄壁 件浇不到、冷隔方面旳 缺陷
充型后上部温度高于底 部，有利于铸件自下而 上 旳顺序凝固和冒口旳 补缩
冒口尺寸小，节省金属
内浇道附近受热较轻
构造简朴，易于清除
缺陷:
易造成冲砂缺陷金属， 液下落过程中接触空气， 出现飞溅、氧化、 卷入 空气等现象，使充型不 平稳
易产生砂孔、铁豆、气 孔和氧化夹杂物缺陷， 大部分浇注时间，内浇 道工作在非淹没状态，
第四章 浇注系统
浇注系统旳作用：将液态金属引入铸型。
经典浇注系统旳构造 a)封闭式 b)开放式 1-浇口杯，2-直浇道，3-直浇道窝，4-横浇道，5-末端延长段，6-内浇道
对浇注系统旳基本要求
1.所拟定旳内浇道旳位置、方向和个数应符合铸件旳凝固原则或补缩 措施。
2.在要求旳浇注时间内充斥型腔。 3.提供必要旳充型压力头，确保铸件轮廓、棱角清楚。 4.使金属液流动平稳，防止严重紊流。预防卷入、吸收气体和使金属
过分氧化。 5.具有良好旳阻渣能力。 6.金属液进人型腔时线速度不可过高，防止飞溅、冲刷型壁或砂芯。 7.确保型内金属液面有足够旳上升速度，以免形成夹砂结疤、皱皮、
冷隔等缺陷。
第一节、浇注系统各单元旳作用：
1、浇口杯旳作用：①承接来自浇包旳金属液，预防金属液 飞溅和溢出，便于浇注；②减轻液流对型腔旳冲击、分离 渣滓和气泡，阻止其进入型腔；③增长充型压力头。
应用:
主要用于构造复杂旳多种黑色金属 铸件和易氧化旳有色金属铸件。
3、中间注入式浇注系统
对内浇道下列旳型腔部分为顶注 式；对内浇道以上旳型腔部分相 当于底注式。故它兼有顶注式和 底注式浇注系统旳优缺陷。因为 内浇道在分型面上开设，故极为 以便，广为应用。合用于高度不 大旳中档壁厚旳铸件。
轻易充斥，可降低薄壁 件浇不到、冷隔方面旳 缺陷
充型后上部温度高于底 部，有利于铸件自下而 上 旳顺序凝固和冒口旳 补缩
冒口尺寸小，节省金属
内浇道附近受热较轻
构造简朴，易于清除
缺陷:
易造成冲砂缺陷金属， 液下落过程中接触空气， 出现飞溅、氧化、 卷入 空气等现象，使充型不 平稳
易产生砂孔、铁豆、气 孔和氧化夹杂物缺陷， 大部分浇注时间，内浇 道工作在非淹没状态，
第四章 浇注系统
浇注系统旳作用：将液态金属引入铸型。
经典浇注系统旳构造 a)封闭式 b)开放式 1-浇口杯，2-直浇道，3-直浇道窝，4-横浇道，5-末端延长段，6-内浇道
对浇注系统旳基本要求
1.所拟定旳内浇道旳位置、方向和个数应符合铸件旳凝固原则或补缩 措施。
2.在要求旳浇注时间内充斥型腔。 3.提供必要旳充型压力头，确保铸件轮廓、棱角清楚。 4.使金属液流动平稳，防止严重紊流。预防卷入、吸收气体和使金属
过分氧化。 5.具有良好旳阻渣能力。 6.金属液进人型腔时线速度不可过高，防止飞溅、冲刷型壁或砂芯。 7.确保型内金属液面有足够旳上升速度，以免形成夹砂结疤、皱皮、
冷隔等缺陷。
第一节、浇注系统各单元旳作用：
1、浇口杯旳作用：①承接来自浇包旳金属液，预防金属液 飞溅和溢出，便于浇注；②减轻液流对型腔旳冲击、分离 渣滓和气泡，阻止其进入型腔；③增长充型压力头。
消失模铸造浇注系统设计
消失模铸造浇注系统设计1.选择浇注位置1）重要的加工平面应朝下或垂直放置；2）模样的大平面应垂直或倾斜放置；3）尽量将气化模截面积F与周长n之比最小的面朝上安放；4）尽量将气化模上具有开口部分（如空穴及凹槽等）朝上安放，便于填砂紧实；5）便于开设浇、冒系统和除渣排气通道；6）利于造型材料的填充，避免形成死角区；7）凝固原则，就是使截面的横截面积自下而上逐渐增大；8）浇注位置还应有利于多层铸件的排列，在涂料和干砂充填紧实的过程方便支撑和搬运，使模样某些部位加固，防止变形；9）模样在砂箱中的位置应有利于干砂充填，尽量避免水平面和水平向下的盲孔。
2.确定模样吃砂量原则：在保证铸型强度能承受住金属液冲刷和压挤力作用的前提下，吃砂量尽可能小。
表1 砂箱底部和侧面吃砂量的经验数据一箱浇注多件时，两气化模样之间的距离也可采用上述数据。
顶注的吃砂量应大些，控制在150～300mm之间。
3.选择浇注系统的形式a)顶注、 b)上注、 c)下1/3处浇注、d)阶梯浇注、 e)底注、 f)下雨淋浇注f）e）d）c）b）a）图1 浇注系统的形式对内在质量要求严格的中小件宜采用顶注，对结构复杂的大而薄的铸件宜采用底注， 下1/3处侧注及阶梯浇注系统是适用性最广、应用最多的浇注方式。
选用浇注系统时的依据： 1） 各种形式浇注系统的优缺点2） 合金本身的铸造工艺特性如流动性、易氧化性及收缩性等 3） 铸件的大小和壁厚4. 确定一箱多铸的铸件数量及模组的布置形式5. 内浇道设计（确定内浇口的截面总面积、位置和数量、内浇道的形状和尺寸）1） 内浇口截面总面积（1） 经验法 按传统砂型铸造内浇口设计，然后适当调整，一般增大15%~20%。
（2） 公式计算∑=PH t GF 31.0μ内式中：G —流经内浇道的液态金属重量（kg ）（包括铸件重和浇注系统重量）； μ—流量系数（可参考传统工艺查表）一般取0.3～0.4之间； P H —压头高度，根据模样在砂箱中位置确定；t —浇注时间，消失模采用快速浇注的方法，可按下式计算：对于中小型铸铁件：()G G K t t+=3对大型铸铁件：3G K t t =， t K 是修正值，一般取0.85左右。
铸造工艺学浇注系统设计
铸造工艺学浇注系统设计一、引言铸造是制造业中非常重要的一种工艺。
在铸造的过程中，浇注系统设计是一个至关重要的环节。
浇注系统设计的好坏直接影响到铸件的质量和成本。
因此，本文将探讨铸造工艺学浇注系统设计的相关内容。
二、浇注系统的基本组成浇注系统是将熔化的金属倒入铸型中的设备。
一个完整的浇注系统通常由浇口、流道、浇道和进气系统组成。
下面将分别对这些组成部分进行介绍。
1. 浇口浇口是铸件与浇杆相连的部分。
浇口的设计要考虑到金属的流动性和气体的排出。
一般来说，浇口的形状应当为圆形或方形，尽量避免使用锥形或不规则形状的浇口。
2. 流道流道是将熔化金属从浇口引导到铸型中的管道。
流道的设计要保证金属可以顺利地流动，不产生气体团聚和金属氧化。
流道的截面积要逐渐增大，以确保金属流动的顺畅。
3. 浇道浇道是将熔化金属从炉中引导到浇口的管道。
浇道的设计要考虑金属流速和温度的均匀性。
一般来说，浇道的截面积要比流道大，以减少金属的回流和氧化。
4. 进气系统进气系统是将熔化金属中的气体排出的装置。
进气系统的设计要考虑金属的温度和粘度，保证气体可以顺利地排出，避免气泡和气孔的产生。
三、浇注系统设计要点1. 浇口位置浇口的位置要尽量选在铸件最厚部位的上方，保证金属可以顺利地充填整个铸型，并避免气体团聚。
此外，浇口的位置也要尽量避免对铸件表面造成损伤。
2. 流道和浇道设计流道和浇道的设计要满足金属流动的需要，保证金属可以顺利地流动并充填整个铸型。
流道和浇道的截面积要合理选择，使金属流速均匀，避免金属氧化和渣夹杂。
3. 进气系统设计进气系统的设计要保证气体可以顺利地排出，避免气泡和气孔的产生。
进气系统的位置要选择在最容易产生气孔的位置，如铸件表面和浇注系统连接处。
四、浇注系统设计实例分析以某种铸造工艺为例，介绍浇注系统设计的具体步骤和方法。
通过实例分析，展示浇口、流道、浇道和进气系统的设计原理和关键点。
五、结论本文从浇注系统的基本组成、设计要点以及实例分析等方面，探讨了铸造工艺学浇注系统设计的相关内容。
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应用：主要用在小型铸铁件及铸钢件，广泛用于机器造 型。
结构：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。
池盆形浇口杯
特点：挡渣作用明显，但是制作程序复杂，消耗 的金属较多
应用：主要用于中大型铸铁件。
结构：浇口盆 的深度应该大 于直浇道上端 直径的5倍。
浇口杯中应避免出现水平涡流
影响水平旋涡的因素
浇口杯中金属流股的水平分速度越大，越容易形成水 平旋涡。而水平分速度的大小又与以下因素有关：
a 浇口杯内液面的深度：液面深度超过直浇道上端直
径的5平
旋涡。
• c 浇注方向：逆向浇注较顺向浇注为佳。纵向逆浇不 易形成水平涡流，而纵向顺浇易将夹渣带入型腔；带 底坎时，侧向浇注时金属液可能绕过底坎从另一侧进 入直浇道形成水平涡流。
图 底坎和浇注方向对液流流向的影响 a) 纵向逆浇 b)纵向顺浇 c)侧向浇注
图 底坎和浇注方向对液流流向的影响 a) 纵向逆浇 b)纵向顺浇 c)侧向浇注
• 纵向顺浇方便浇注工作，不易产生垂直涡流，轻 质点夹杂物进入直浇道的可能性大；
• 纵向逆浇易形成垂直涡流，有助于夹杂物上浮。
• 侧向浇注形成垂直涡流的可能介于上述两者之间 ，液流从一侧流向直浇道，易形成水平涡流。
第七章 浇注系统设计
本章主要讲授浇注系统类型的选择，浇注最小截 面尺寸的计算，其它铸造合金浇注系统的特点。要 求掌握浇注系统的选择原则。
重点为浇注系统的选择原则和确定浇注位置，难 点为浇注系统选择原则的灵活应用。
概述
浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道之总称
组成：浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道、内浇道
正确设计浇注系统使液态合金平稳合理的充满型 腔，对铸件品质影响很大，铸件废品中的30%是因浇注 系统不当引起。
浇注系统的组成
浇注系统设计原则
使液态合金平稳充满铸型，不冲击型壁和型芯， 不产生涡流和喷溅，不卷入气体，并利于型腔内 的空气和其他气体排出型外，防止金属液过度氧 化及产生砂眼、冷豆、气孔。
生产中减轻水平旋涡的措施
a 用大深度浇口杯 b 浇口杯底部安放筛网等
c 在浇口杯底部设置堤坝，形成垂直旋涡。
垂直旋涡的挡渣作用： 金属液沿斜壁流下， 由于流速的减低和流 向的改变，形成垂直 方向的旋流。
a)合理
b)不合理
• 在池形浇口杯中增设隔板和在浇口杯出口处又有 底坎，就能把浇包落入浇口杯中流股的紊乱搅拌
• 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。
第一节 液态金属在浇注系统的流动
一、砂型流动的水力学特点
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
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；合金液冲刷型壁，粘度增大，体积收 缩，吸收气体、使金属氧化等；
液态金属在平底的浇口杯中 流动 时易出现水平涡流。 流量分布不均匀造成流速方 向偏 斜。水平分速度对直浇 道中心线 偏斜，形成水平涡 流运动。在涡 流中心区形成 一个漏斗形充满空 气的等压 自由液面的空穴。容易 将空 气和渣子带入直浇道。
原因：水平各向流量不均 衡造成流速方向的偏斜。
若忽略金属粘度的影响，视液态金属为理想流体， 浇口杯内液态金属应满足动量矩守衡：
二、浇口杯中的流动
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。
二、浇口杯中的流动
浇口杯分类：漏斗形浇口杯、池盆形浇口杯
漏斗形浇口杯
特点：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；
阻挡夹杂物进入型腔，以免在铸件上形成渣孔。
调节铸型及铸件各部分温差，控制铸件的凝固顺序， 不阻碍铸件的收缩，减少铸件的变形和开裂倾向。
合金液流不应冲刷冷铁和芯撑。防止冷铁的激冷效 果降低及表面熔化，避免芯撑过早软化和熔化，造 成铸件壁厚变化
浇注系统设计原则
浇注系统尽可能结构简单紧凑，占砂箱面积小，体 积小，有利于减少冒口体积，节约合金和型砂，提 高砂箱利用率，方便造型、清理和浇注系统模样的 制造
浇注过程是不稳定流动过程 ✓ 在型内合金液淹没了内浇道之后，随着合金液面上升，
充型的有效压力头渐渐变小 ✓ 型腔内气体的压力并非恒定 ✓ 浇注操作不可能保持浇口杯内液面的绝对稳定
一、砂型流动的水力学特点
合金液在浇注系统中一般呈湍流状态
多相流动
一般合金液总含有某些少量固相杂质、液相夹杂和气 泡，在充型过程中还可能析出晶粒及气体，故充型时合 金液属于多相流动
使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；
起一定的补缩作用，在内浇道凝固前补给部分液 态收缩
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）
Mvr=常量
式中：M 距离直浇道中心为r处的质点的质量 v M点的切线速度 r M点距离直浇道中心的距离。
漏斗形等压自由液面的形成：一旦出现水平旋涡， 越靠近中心，M质点的离心加速度越高，重力加速 度和离心加速度的合成加速度越接近于水平，根据 流体力学原理，等压面垂直于总加速度方向。等压 面逐步由水平过度到垂直，形成中空的大气压力表 面。 对铸件质量的影响：卷气、渣沿等压面进入型腔。
作用限制在浇注区范围内，且能急剧改变流股方
向，形成使轻质点杂质上浮的流向。
d 用拔塞等方法，使浇口杯内液面达到一定深度时
再向直浇道注入
• 即使带隔板和底坎（或凹坑）的浇口杯，也不能 完全阻挡浇注开始时液流带入的气体和夹杂物， 故浇注重要铸件时，常在浇注前用各种方法将直 浇道堵住，等浇口杯充满后再打开，并一直保持 浇口杯的液面高度。
结构：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。
池盆形浇口杯
特点：挡渣作用明显，但是制作程序复杂，消耗 的金属较多
应用：主要用于中大型铸铁件。
结构：浇口盆 的深度应该大 于直浇道上端 直径的5倍。
浇口杯中应避免出现水平涡流
影响水平旋涡的因素
浇口杯中金属流股的水平分速度越大，越容易形成水 平旋涡。而水平分速度的大小又与以下因素有关：
a 浇口杯内液面的深度：液面深度超过直浇道上端直
径的5平
旋涡。
• c 浇注方向：逆向浇注较顺向浇注为佳。纵向逆浇不 易形成水平涡流，而纵向顺浇易将夹渣带入型腔；带 底坎时，侧向浇注时金属液可能绕过底坎从另一侧进 入直浇道形成水平涡流。
图 底坎和浇注方向对液流流向的影响 a) 纵向逆浇 b)纵向顺浇 c)侧向浇注
图 底坎和浇注方向对液流流向的影响 a) 纵向逆浇 b)纵向顺浇 c)侧向浇注
• 纵向顺浇方便浇注工作，不易产生垂直涡流，轻 质点夹杂物进入直浇道的可能性大；
• 纵向逆浇易形成垂直涡流，有助于夹杂物上浮。
• 侧向浇注形成垂直涡流的可能介于上述两者之间 ，液流从一侧流向直浇道，易形成水平涡流。
第七章 浇注系统设计
本章主要讲授浇注系统类型的选择，浇注最小截 面尺寸的计算，其它铸造合金浇注系统的特点。要 求掌握浇注系统的选择原则。
重点为浇注系统的选择原则和确定浇注位置，难 点为浇注系统选择原则的灵活应用。
概述
浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道之总称
组成：浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道、内浇道
正确设计浇注系统使液态合金平稳合理的充满型 腔，对铸件品质影响很大，铸件废品中的30%是因浇注 系统不当引起。
浇注系统的组成
浇注系统设计原则
使液态合金平稳充满铸型，不冲击型壁和型芯， 不产生涡流和喷溅，不卷入气体，并利于型腔内 的空气和其他气体排出型外，防止金属液过度氧 化及产生砂眼、冷豆、气孔。
生产中减轻水平旋涡的措施
a 用大深度浇口杯 b 浇口杯底部安放筛网等
c 在浇口杯底部设置堤坝，形成垂直旋涡。
垂直旋涡的挡渣作用： 金属液沿斜壁流下， 由于流速的减低和流 向的改变，形成垂直 方向的旋流。
a)合理
b)不合理
• 在池形浇口杯中增设隔板和在浇口杯出口处又有 底坎，就能把浇包落入浇口杯中流股的紊乱搅拌
• 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。
第一节 液态金属在浇注系统的流动
一、砂型流动的水力学特点
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
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；合金液冲刷型壁，粘度增大，体积收 缩，吸收气体、使金属氧化等；
液态金属在平底的浇口杯中 流动 时易出现水平涡流。 流量分布不均匀造成流速方 向偏 斜。水平分速度对直浇 道中心线 偏斜，形成水平涡 流运动。在涡 流中心区形成 一个漏斗形充满空 气的等压 自由液面的空穴。容易 将空 气和渣子带入直浇道。
原因：水平各向流量不均 衡造成流速方向的偏斜。
若忽略金属粘度的影响，视液态金属为理想流体， 浇口杯内液态金属应满足动量矩守衡：
二、浇口杯中的流动
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。
二、浇口杯中的流动
浇口杯分类：漏斗形浇口杯、池盆形浇口杯
漏斗形浇口杯
特点：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；
阻挡夹杂物进入型腔，以免在铸件上形成渣孔。
调节铸型及铸件各部分温差，控制铸件的凝固顺序， 不阻碍铸件的收缩，减少铸件的变形和开裂倾向。
合金液流不应冲刷冷铁和芯撑。防止冷铁的激冷效 果降低及表面熔化，避免芯撑过早软化和熔化，造 成铸件壁厚变化
浇注系统设计原则
浇注系统尽可能结构简单紧凑，占砂箱面积小，体 积小，有利于减少冒口体积，节约合金和型砂，提 高砂箱利用率，方便造型、清理和浇注系统模样的 制造
浇注过程是不稳定流动过程 ✓ 在型内合金液淹没了内浇道之后，随着合金液面上升，
充型的有效压力头渐渐变小 ✓ 型腔内气体的压力并非恒定 ✓ 浇注操作不可能保持浇口杯内液面的绝对稳定
一、砂型流动的水力学特点
合金液在浇注系统中一般呈湍流状态
多相流动
一般合金液总含有某些少量固相杂质、液相夹杂和气 泡，在充型过程中还可能析出晶粒及气体，故充型时合 金液属于多相流动
使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；
起一定的补缩作用，在内浇道凝固前补给部分液 态收缩
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）
Mvr=常量
式中：M 距离直浇道中心为r处的质点的质量 v M点的切线速度 r M点距离直浇道中心的距离。
漏斗形等压自由液面的形成：一旦出现水平旋涡， 越靠近中心，M质点的离心加速度越高，重力加速 度和离心加速度的合成加速度越接近于水平，根据 流体力学原理，等压面垂直于总加速度方向。等压 面逐步由水平过度到垂直，形成中空的大气压力表 面。 对铸件质量的影响：卷气、渣沿等压面进入型腔。
作用限制在浇注区范围内，且能急剧改变流股方
向，形成使轻质点杂质上浮的流向。
d 用拔塞等方法，使浇口杯内液面达到一定深度时
再向直浇道注入
• 即使带隔板和底坎（或凹坑）的浇口杯，也不能 完全阻挡浇注开始时液流带入的气体和夹杂物， 故浇注重要铸件时，常在浇注前用各种方法将直 浇道堵住，等浇口杯充满后再打开，并一直保持 浇口杯的液面高度。