第三章 浇注系统的设计与计算
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第三章 浇注系统的设计与计算
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
第一节 浇注系统 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
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
充型流速高，易喷射冲砂；
用于不易氧化的金属。
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
２、开放式浇注系统
∑Ａ内> ∑Ａ横>Ａ直
开放式浇注系统初期各组元不可能全充满， 撇渣能力较差，充形流速不高；
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、镁合金，常用开放式浇注系统。各 组元截面积比可参考应用：
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，则从薄壁处引入。 顺序凝固： 从厚壁处引入金属液。
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
5、确定内浇道位置的几个具体问题
结构复杂的铸件，壁厚差别大的补缩区域则按顺
三 、浇注系统的类型
（一）按内浇道在铸件上的位置分
1. 顶注式 a) 普通式
b) 楔形式
c) 压边式
d) 雨淋式
e) 搭边式
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
顶注式的优缺点
优点
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
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
m
A阻= 2gHp
2
H H P
P
0
2C
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
1）金属充填型腔时平均静压头 Hp 的计算
Ａ直：∑Ａ横：∑Ａ内=1：2：4
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
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。
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
内浇道、横 浇道设在分型 面上，造型方 便。
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
（二）按浇注系统各组元截面积的比例关系分
1、封闭式浇注系统
∑Ａ内< ∑Ａ横<Ａ直 一般为 ∑Ａ内：∑Ａ横：Ａ直＝1：1.1：1.15
特点：
挡渣力强，金属消耗少，易清理；
根据水力学相关公式推导得知 ，
对于从分型面注入：
Hp = Ho – P 2 / 2C
式中
Ho —阻流面以上的金属液静压头，mm ;
P —阻流面以上的型腔高度，mm ;
C—铸件高度， mm ; 对于
顶注式 ： 底注式 ：
P=O , Hp = Ho
Hp = Ho - C/ 2
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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。
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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。
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间的确定
浇注快慢对铸件质量有重大影响。 浇注时间主要根据合金性质靠生产 经验选择。 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。
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3）流量系数μ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
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计算步骤：
以内浇道为阻流（最小）截面，用奥赞(Osann)公式
S内
m 2gH p
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。
3、提升横浇道的撇渣效果
前过滤
缓流式
阻流式
离心集渣式
轻合金浇注系统中安装过滤网
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4、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：
缺点
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。
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优点：
底注式的优缺点
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。
汽缸头
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中间浇注应用广泛
中间浇注综 合有顶注式和 底注式的优缺 点；
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
第一节 浇注系统 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
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充型流速高，易喷射冲砂；
用于不易氧化的金属。
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２、开放式浇注系统
∑Ａ内> ∑Ａ横>Ａ直
开放式浇注系统初期各组元不可能全充满， 撇渣能力较差，充形流速不高；
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、镁合金，常用开放式浇注系统。各 组元截面积比可参考应用：
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，则从薄壁处引入。 顺序凝固： 从厚壁处引入金属液。
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5、确定内浇道位置的几个具体问题
结构复杂的铸件，壁厚差别大的补缩区域则按顺
三 、浇注系统的类型
（一）按内浇道在铸件上的位置分
1. 顶注式 a) 普通式
b) 楔形式
c) 压边式
d) 雨淋式
e) 搭边式
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顶注式的优缺点
优点
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
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
m
A阻= 2gHp
2
H H P
P
0
2C
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1）金属充填型腔时平均静压头 Hp 的计算
Ａ直：∑Ａ横：∑Ａ内=1：2：4
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
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。
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内浇道、横 浇道设在分型 面上，造型方 便。
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（二）按浇注系统各组元截面积的比例关系分
1、封闭式浇注系统
∑Ａ内< ∑Ａ横<Ａ直 一般为 ∑Ａ内：∑Ａ横：Ａ直＝1：1.1：1.15
特点：
挡渣力强，金属消耗少，易清理；
根据水力学相关公式推导得知 ，
对于从分型面注入：
Hp = Ho – P 2 / 2C
式中
Ho —阻流面以上的金属液静压头，mm ;
P —阻流面以上的型腔高度，mm ;
C—铸件高度， mm ; 对于
顶注式 ： 底注式 ：
P=O , Hp = Ho
Hp = Ho - C/ 2
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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。
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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。
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
间的确定
浇注快慢对铸件质量有重大影响。 浇注时间主要根据合金性质靠生产 经验选择。 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。
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3）流量系数μ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
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计算步骤：
以内浇道为阻流（最小）截面，用奥赞(Osann)公式
S内
m 2gH p
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。
3、提升横浇道的撇渣效果
前过滤
缓流式
阻流式
离心集渣式
轻合金浇注系统中安装过滤网
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4、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：
缺点
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。
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优点：
底注式的优缺点
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。
汽缸头
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中间浇注应用广泛
中间浇注综 合有顶注式和 底注式的优缺 点；