消失模铸造浇注系统设计

消失模铸造浇注系统设计

浇注系统和浇注是获得高质量铸件的重要工序，浇注系统很关键，要经过反复试验，浇注系统可以用泡沫塑料板材来制造，但浇注系统最好是发泡成型，如果可能与模型成为一体，只有这样才能减少飞边，因为薄而复杂的浇注系统在操作过程中很容易损坏，所以使浇注系统简化很重要。

浇注系统和浇注操作的目的是减少浇注时产生紊流的倾向，减轻金属液的氧化，防止产生冷隔、皱皮等缺陷，应用成功的浇口设计有很多类型，如顶注、底注、雨淋式浇注，压边浇口、牛浇口等。

金属液的充型速度必频与模型热解的速度相同，浇注速度慢或出现断流的现象，都会引起严重的塌箱，金属液量一定要充分，以保持一定的金属静压头防止金属液前沿与熔融模型之间的空隙处发生他乡。铁或铝和氧的亲和性、铁或铝的吸气性以及模型结构对控制浇注的成功至关重要。

浇注时泡沫塑料模型要发生一些列的变化，包括熔融、解聚、热解、聚合物裂解等，模型的热解产物会引起很多铸造缺陷，如铝合金中的气孔、缩松，铸件中的碳缺陷，以及铸钢件中的增碳等。

金属液充型过程中，模型在约75C时开始软化，164C时溶熔，316C 时开始解聚，在580 C时开始分解，设计浇注系统和浇注过程中，要防止气体、干砂、模型的热解残留物卷入金属液中，减少模型热解残留物取决于浇注系统的设计、浇注速度、模型的几何形状（尤其是模型的表

面和体积之比）、涂料、砂箱的排气、真空的使用、模型的密度及种类

浇注系统的主要作用是用金属液充填型腔，同时必须不对铸型和金

属两者产生部可接受的损坏，浇注系统能够在型内建立温度梯度、提供补给

金属，以促进健全的铸件，浇注过程中，浇注系统内的金属流不仅要支撑铸型，还要通过浇注系统排除模型的热解产物，在涂料和干砂的充填、紧实的

过程中，浇注系统还可用以支撑和搬运，浇注系统还要有一定的强度，便于

操作并使模型某些部位可能加固，防止变形。

浇注出铸件后，必须去掉浇注系统。浇注系统应该与铸件部重要的部位相连并且面积应尽量减小，一般情况下，面积越小，可增加浇注系统装配模型数量。

消失模铸造工艺中多使用较大的浇口杯防止浇注过程中出现断流，能够快速而稳定地浇注，保持液态金属的静压头，浇口杯多采用合粘结剂的型砂制造。生产铸件时常用过滤网，它有助于防止浇注时直浇道的损坏，金属液的静压头必须超过金属与模型界面的压力，否则就会发生反喷，金属液压头越高，通常导致铸件的质量越好，铝合金铸件中采用中空直浇道和其它组元，有助于铝液的充型。

1、消失模铸造浇注位置的确定

确定浇注位置应考虑以下原则

①尽量立浇、斜浇，避免大平面向上浇注，以保证金属有一定上 1 速度。

②浇注位置应使金属与模型热解速度相同，防止浇注速度慢或出现断流现象，而引起塌箱、对流缺陷。

③模型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。

@重要加工面处在下面或侧面，顶面最好是非加工面。

⑤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怕过程方便支撑和搬运，使模型某些部位可能加固，防止变形。

2、消失模铸造浇注方式的确定

浇注系统按金属液引入型腔的位置分为顶注、侧注、底注或几种方式综合使用。所有这些方法都能够生产出合格的铸件，顶注时充型所需的时间最短，因此需要浇注速度最快，以防止塌箱。侧注充型速度最慢，而底注介于两者之间，因为铝合金浇注时模型分解的速度很慢，型腔保持充满可避免塌箱，因此多采用顶注，但是这样难以控制金属液流，容易卷入热解残留物。

2.1 顶注系统：顶注充型所需时间最短，浇注快有利于防止塌箱；温度降低少，有利于防止浇不足和冷隔缺陷；工艺出品率高，顺序凝固补缩效果好，可以消除我铸铁件碳缺陷，因难控制金属液流，容易使EPS 热解残留物卷入，增碳倾向降低。由于铝合金浇注时模型分解速度慢，型腔保持充满，可避免塌箱，一般薄壁件多采用顶注。

2.2 侧浇注系统：液体金属从模型中间引入，一般在铸件最大投影面积部位引入，可缩短内浇道的距离。生产铸件的采用顶注和侧注，铸件上表面出现碳缺陷的机率低。但卷入铸件内部碳缺陷常常出现。

2.3 底浇注系统：从底部模型引入金属液，上升平稳，充型速度慢，铸件上表面容易出现碳缺陷，尤其厚大件更为严重。因此应将厚大平面置于垂直方向而非水平方向。底注工艺最有利于金属充型，金属液前沿的分解产物在界面空隙中排出的同时，又能够支撑干砂型壁。一般厚大件应采取底注方式。

2.4 阶梯式浇注系统：分两层或多层引入金属时采用中空直浇道，大部分金属从最上层内浇道引入金属，多层内浇道作用减弱。阶梯浇道引入容易引起冷隔缺陷。一般在高大铸件时采用。

上述浇注方式在一定条件下能生产出合格的铸件。浇道比例和引入位置，采用的浇注系统原则

①引入液体金属流，应使充型过程连续不断供应金属不断流，液体金属必须支撑干砂型壁，采用封闭式浇注系统最为有利。（即内浇道断面最小。如内浇道：直浇道=1： 1. 2-1. 4。）

②浇注系统的形式与传统工艺不同，不考虑复杂结构形式（如常用的离

心式、阻流式、牛角式等，尽量减少浇注系统组成，常没有横浇道只有直浇道和内浇道以缩短金属流动的距离。形状简单，方形长方形为主。

③直浇道与铸件间距离（即内浇道长度）应保证充型过程不因温度升高而使模型变形。

@金属压头，应超过金属EPS 界面气体压力，以防呛火。呛火是液体金属从直浇道反喷出来，中空直浇道和底注有利于避免反喷，（同样适用于铸铝件）。对EPS/EPMkIA 共聚树脂模型更为突出，高的直浇道（压头高）容易导致良好的铸件质量和浇注时的安全。

生产铸件时，采用顶注和侧注，铸件表面出现碳缺陷，但是由于卷入模型残留物，铸件的内部常常出现碳缺陷。底注能够减少内部的碳缺陷，但是在铸件的上表面容易出现碳缺陷，尤其是在厚大铸件的上表面，

目此多将厚大平面置于垂直的而不是水平的方向。厚度介于3. 2-6. 4mm

的铸件一般不会出现什么问题，但是对于壁厚较大的铸件，需要更多的内浇