开放式浇注系统
第二节 浇注系统设计.
2)应用
特别适合薄壁的中小件。
楔形式
搭边式
压边式
2.底注式浇注系统 1)特点 以浇注位置为基准，内浇道设在铸件的 底部。 金属液从下部开始充填，充型平稳，可 避免金属液发生喷溅、氧化及由此而形成 的铸件缺陷，利于气体排出和横浇道阻渣。 金属的温度分布不利于顺序凝固和冒口 补缩，充型过程中温度损失大，难以保证 高大薄壁铸件充满，易形成浇不到、冷隔 等缺陷，金属消耗较大。
3)设计要点
①流量分布均匀：缩小远离直浇道的内浇道 的截面积，或使横浇道截面积依比值逐步缩 小。 ②金属充填型腔时平稳、无喷射和飞溅现象。
4)内浇道与铸件型腔连接位置的选择原则
①浇道中的金属液能畅通无阻地进人型腔， 不正面冲击铸型壁、砂芯或型腔中薄弱的突 出部分。 ②内浇道不应妨碍铸件 收缩。 ③内浇道尽量不开设在 铸件的重要部位。
v2 H0 (1 浇） 2g
v 2 gH 0 / (1 浇 )
充填下半型的金属液重量为：
m1 S阻 1 2 gH 0 / 1 浇 1 1 令： ，称为流量系数 1 浇
m1 1S阻1 2 gH0 S阻 m1 /( 11 2 gH0 )
1.顶注式浇注系统 1)特点 以浇注位置为基准，内浇道 设在铸件的顶部。
金属液自型腔顶部注入，铸 件上部的温度高于下部的 温度，有利于实现自下而 上的顺序凝固和冒口补缩， 冒口尺寸较小，节约金属。
金属液自由下落，冲击力大，充型不平 稳，易发生飞溅、氧化和卷入空气等现象， 铸件中容易出现砂眼、气孔 和夹渣等缺陷。
④内浇道开在易清理和打磨的地方。 ⑤当合金收缩较大，且壁 厚有一定差别时，宜将内 浇道从铸件厚壁处引入； 而对壁薄而轮廓尺寸又较 大的铸件，宜从铸件薄壁 处引入。
第七章浇注系统设计
3.3 浇注系统最小断面尺寸的计算
①Osann（奥赞）公式
• 设单位时间内流经内浇道 金属液的体积为Qm3/s， 则
Q=F内v内 F内－内浇道断面积 m2； v内－内浇道口的平均流速 m/s，可由伯努里方程得 到；
•由伯努里方程可得
2 P外－p内 v外 v内 2 g H 0 h 2g
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。
•封闭－开放式浇注系统
• 控制流量的阻流断面位于直浇道下端，或在 横浇道中，或者在集渣包出口处等。 • 这类浇注系统在阻流之前是封闭的，可起挡 渣作用；其后开放，可使充型平稳。兼有开 放式和封闭式浇注系统的优点，一般用于小 型铸铁件和铝合金浇注，特别是在一箱多铸 小件时应用，这种浇注系统结构复杂，浇道 模样制造以及造型费事，多用于手工造型。
第七章
浇注系统设计
7.1 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。
材料成形技术基础（问答题答案整理）
材料成形技术基础（问答题答案整理）第二章铸造成形问答题：合金的流动性（充型能力）取决于哪些因素？提高液态金属充型能力一般采用哪些方法？答：因素及提高的方法：（1）金属的流动性：尽量采用共晶成分的合金或结晶温度范围较小的合金，提高金属液的品质；（2）铸型性质：较小铸型与金属液的温差；（3）浇注条件：合理确定浇注温度、浇注速度和充型压头，合理设置浇注系统；（4）铸件结构：改进不合理的浇注结构。
影响合金收缩的因素有哪些？答：金属自身的化学成分，结晶温度，金属相变，外界阻力（铸型表面的摩擦阻力、热阻力、机械阻力）分别说出铸造应力有哪几类？答：（1）热应力（由于壁厚不均、冷却速度不同、收缩量不同）（2）相变应力（固态相变、比容变化）（3）机械阻碍应力铸件成分偏析分为几类？产生的原因是什么？答：铸件成分偏析的分类：（1）微观偏析晶内偏析：产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金内。
（因为不平衡结晶）晶界偏析：（原因：(两个晶粒相对生长，相互接近、相遇；(晶界位置与晶粒生长方向平行。
）（2）宏观偏析正偏析（因为铸型强烈地定向散热，在进行凝固的合金内形成一个温度梯度）逆偏析产生偏析的原因：结晶速度大于溶质扩散的速度铸件气孔有哪几种？答：侵入气孔、析出气孔、反应气孔如何区分铸件裂纹的性质（热裂纹和冷裂纹）？答：热裂纹：裂缝短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化颜色冷裂纹：裂纹细小，呈连续直线状，缝内有金属光泽或轻微氧化色。
七：什么是封闭式浇注系统？什么是开放式浇注系统？他们各组元横截面尺寸的关系如何？答：封闭式浇注系统：从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐减小，阻流截面在直浇道下口的浇注系统。
(ΣF内<ΣF 横<f直下端<f直上端)< bdsfid="120" p=""></f直下端<f直上端)<> 开放式浇注系统：从浇口杯底孔到内浇道的截面逐渐加大，阻流截面在直浇道上口的浇注系统。
封闭与开放式浇注系统的组合应用
Ｔｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｆ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ａ ｌ ｇ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ｅ ｘ ｈ ａ ｕ ｓ ｔ ｈ ｏ ｏ ｄ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ
情 况 的统 计 分析 。
表１ 排 气 缸 缺 陷分 析 表 ／ 件
大 、质量重 的铸件 ，适 合选用开放 式浇注系统 ；
而 薄 壁 小 铸 件 ，更 适 合 选 用 封 闭 式 浇 注 系 统 …。
但是 ，并不是一种铸件 只能选择 一种浇注系统 ，
由表 １ 可 知 ， 夹 渣 、 夹 砂 缺 陷 占 总 废 品 的
１ 为 该浇 注 系 统 的分 布 。经 计 算其 内浇 口平 均 流 速
为１ ． ２ ５ ｍ／ ｓ 。
表 ２ 原 浇 注 系 统 参 数
１ 铸 件 缺 陷原 因分 析
排 气 缸 铸 件 的轮 廓 尺 寸 为２ ６ ２ ６ ｍ ｍ×
ｌ １ ７ ８ ｍｍ ×２ ３ ５ ６ ｍｍ。 但 是 长 期 以来 质 量 并 不 稳
６ ６ ． ７ ％，是 影 响 产 品质 量 的主 要 原 因 。通 过 分 析 浇 注 参 数 和 化 学 成 分 未 发 现 异 常 ， 因 此 ，排 除 了熔 炼 工 艺 的 影 响 因素 。表 ２ 为 原浇 注 系统 的参 数 ， 图
只 要 设 计 合 理 ，可 以 将 两 种 浇 注 系 统 同 时应 用 于 同一铸 件 以更 好 地避 免 铸 件 缺 陷 。
ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｎ — ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｇ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｇ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｈ ｅ ａ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｌ ｏ ｗ ｆ ｅ ｅ ｄ
开放式浇注系统
开放式浇注系统
发布时间：2012-10-28 点击率：407
阻流部位不是内浇口的浇注系统，都是开放式浇注系统，因为只要窄口不在内浇口，不管在什么部位，浇注过程中浇注系统都不会充满，浇口系统不充满，内浇口处的压头就要小得多，所以液流速度较低，对铸型的冲刷较轻。
但是撇渣作用也就很差。
采用开放式浇注系统时，往往采用拨塞式浇口杯或挡板式浇口杯，以求解决撇渣问题
一、阻流部位在浇包嘴：浇包嘴太小，或浇口系统的尺寸大得不合理，就会造成这种条件。
在此情况下直到铸型型腔充满时，浇口系统仍不能充满，根本没有撇渣作用。
所以，绝不应设置这样的浇注系统。
二、阻流部位在直浇口顶部：如果在浇口系统中直浇口的截面积最小，而且直浇口又是上下一般粗或上细下粗的，就属于这种情况。
此时，直浇口充不满，铁水产生严重絮流，无撇渣作用，而且容易卷入气体。
有时，在直浇口顶部放过滤网，而网孔的总截面积又小于浇口系统各组元的截面积。
这些情况，都相当于阻流部位在直浇口顶部。
三、阻流部位在直浇口底部：阻流部位在直浇口底部时，直浇口能很快充满。
在此情况下，渣子可能漂在浇口杯顶部，而且不易卷入气体，铁水流动也比较平稳。
对于开放式浇注系统来讲，这是唯一合适的方案。
四、阻流部位在横浇口内：横浇口是撇渣作用最好的部位。
为了达到撇渣的目的，希望铁水在横交口内流动时平稳而又缓慢，以利于渣粒上浮。
阻流部位在横浇口内，会破坏这样的条件，如果阻流部位一定要设在横浇口内，那就应该让他尽量靠近直浇口，这样做相当于阻流部位在直浇口底部。
[精彩]第三章 浇注系统的设计与计算
![[精彩]第三章 浇注系统的设计与计算](https://img.taocdn.com/s3/m/2c43a13b10a6f524ccbf85c8.png)
Department of Materials Engineering
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= 2 gHp
H P H0 P
2
2C
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
轻合金浇注系统中安装过滤网
湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engineering
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： 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 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。 湖北汽车工业学院材料工程系
（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；
铸造工艺习题及答案
一、名词解释1、（铸造用原砂中的）泥份：是指原砂中直径小于20μm的颗粒2、钙膨润土活化处理：；根据阳离子的交换特性对钙土进行处理使之转化为钠基膨润土，蒙脱石的晶层间阳离子交换{PNa(+1)→PCa(+2)}3、铸件工艺出品率：铸件出品率=铸件质量除以铸件质量+冒口总质量+浇注系统质量乘以100%4、通用冒口：在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔5、浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道6、铸造收缩率：由于合金的收缩，为保证铸件应有的尺寸，在模型上必须比铸件放大一个该合金的收缩量。
它取决于合金种类、铸件结构、尺寸等因素7、起模斜度：为便于起模样或开芯盒，在铸件垂直分型面的各个侧面上设计的斜度8、封闭式浇注系统：在正常浇注条件下，所有组元都能为金属液充满的浇注系统9、开放式浇注系统：金属液不能充满所有组元的的浇注系统。
10、粘土型砂：以粘土为粘结剂的型砂11、紧实率：型砂紧实前后的体积变化12、侵入气孔：-也叫外因气孔由于型砂中的气体侵入金属造成的在湿型铸件中常见的一种缺陷13、破碎指数：生产中常采用落球法测出的破碎指数来间接表示型砂的韧性。
测量时，将一个钢球在一定高度落下，砸在一个放在筛网上的标准试样上，用留在筛网上的砂块重量与标准试样重量之比值表示破碎指数14、铸件的分型面：两半铸型相互接触的表面15、铸件的浇注位置：指浇注时铸件在铸型中所处的位置16、化学粘砂：在高温条件下金属氧化物与铸型间发生化学作用而使金属表面与铸型发生粘结的现象。
17、机械粘砂：金属熔液渗入砂粒间隙，凝固后将砂粒机械的粘连在铸件的表面上18、型砂的透气性：型砂允许气体通过并逸出的能力19、覆模砂：指树脂以一层薄膜包覆在砂粒表面，这样可以完全发挥树脂的粘结作用，改善树脂砂的性能，节省树脂用量20、型砂的残留强度：是将∮30mm*50mm或者∮50mm环形钠水玻璃砂试样加热到一定温度并在该温度下保温30-40分钟在随炉冷却至室温测定的抗压强度21、铸造工艺设计：对于某一个铸件，编制出其铸造生产工艺过程的技术文件就是铸造工艺设计22、铸造工艺方案：造型，造芯方法和铸型种类的选择，浇注位置及分析面的确定23、剩余压力角：24、冷芯盒法：在室温下，通过吹气使砂芯在芯盒内快速硬化的制芯方法叫冷芯盒法。
机械制造基础习题集[热加工]
![机械制造基础习题集[热加工]](https://img.taocdn.com/s3/m/53ba7e78f242336c1eb95e98.png)
机械制造基础习题集一、解释名词1.开放式浇注系统：内浇口的总截面积大于直浇口的截面积的浇注系统。
合金在直浇口中不停留而直接进入铸型的浇注系统。
该浇注系统流动性好，但缺乏挡渣作用。
2.封闭式浇注系统：内浇口的总截面积小于直浇口的截面积的浇注系统。
直浇口被合金灌满而使渣漂浮在上部，具有较好的挡渣作用，但影响合金的流动性。
3.顺序凝固原则：通过合理设置冒口和冷铁，使铸件实现远离冒口的部位先凝固，冒口最后凝固的凝固方式。
4.同时凝固原则：通过设置冷铁和补贴使铸件各部分能够在同一时间凝固的凝固方式。
5.孕育处理：在浇注前往铁水中投加少量硅铁、硅钙合金等作孕育剂，使铁水内产生大量均匀分布的晶核，使石墨片及基体组织得到细化。
6.可锻铸铁：是白口铸铁通过石墨化退火，使渗碳体分解而获得团絮状石墨的铸铁。
7.冒口：是在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔。
8.熔模铸造：用易熔材料如蜡料制成模样，在模样上包覆若干层耐火涂料，制成型壳，熔出模样后经高温焙烧，然后进行浇注的铸造方法。
9.离心铸造：使熔融金属浇入绕水平轴、倾斜轴或立轴旋转的铸型，在惯性力的作用下，凝固成形的铸件轴线与旋转铸型轴线重合的铸造方法。
10.锻造比：即锻造时变形程度的一种表示方法，通常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示。
11.胎模锻造：是在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法。
12.拉深系数：指板料拉深时的变形程度，用m=d/D表示，其中d为拉深后的工件直径，D为坯料直径。
13.熔合比：熔化焊时，母材加上填充金属一起形成焊缝，母材占焊缝的比例叫熔合比。
14.焊缝成形系数：熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）的比值（φ=B／H）。
15.氩弧焊：是以氩气作为保护气体的气体保护电弧焊。
16.电渣焊：是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热做为热源，将工件和填充金属熔合成焊缝的垂直位置的焊接方法。
17.点焊：是利用柱状电极在两块搭接工件接触面之间形成焊点而将工件焊在一起的焊接方法。
开放式浇注系统
一般地说，金属液消耗多，不利于清理，常用于有色合金、球墨铸铁及铸钢等易氧化的金属铸件，灰铸铁件 上很少应用。
感谢观看
用于铝合金的原因
由于铝合金的特点是密度小、收缩大，极易吸气和氧化，且氧化物的密度和铝液相近，常混入铝液中难以浮 起，因此浇注系统应使充型速度快，挡渣能力强，液体流动平稳，无飞涡、飞溅和冲击现象。开放式浇注系统是 以片状内浇道与整个铸件相连，浇注时能保证金属液自下而上的逐渐充满型腔，使之氧化轻，冲击力小，便于熔 渣上浮，铸型温度分布合理，有利于冒口补缩。
开放式浇注系统
从浇口杯底孔到内浇口断面积逐渐加大 的浇注系统
目录
01 浇注系统分类
03 主要优缺点
02 用浇注系统也称扩张式或不充满式浇注系统。是从浇口杯底孔到内浇口断面积逐渐加大的浇注系统。各 组元断面积逐渐增加的比值，称为开放比。金属液在浇注过程中不能充满浇注系统，故呈重力流状态。从这种浇 口流出的金属速度很低，充型平稳，主要用于易氧化的有色金属铸件、球墨铸铁件及使用漏包浇注的铸钢件。
主要优缺点
开放式浇注系统主要优点：进入型腔时金属液流速度小，充型平稳，冲刷力小，金属氧化轻。适用于轻合金 铸件、球铁件等。漏包浇注的铸钢件也宜采用开放式浇注系统，但直浇道不能呈充满态，以防钢水外溢，造成事 故。
主要缺点：阻渣效果稍差，内浇道较大，金属消耗略多。
特点及应用
阻流截面在直浇道上口(或浇口杯底孔)。当各单元开放比例较大时，金属液不易充满直道、横道、内浇道， 呈非充满流动状态。
浇注系统分类
按浇注系统各组元截面的比例可分为封闭式、半封闭式及开放式浇注系统 (1)封闭式浇注系统：F杯>F直>F横>F内 (2)开放式浇注系统：F直上<F直下<F横<F内 (3)半封闭式：F横>F直>F内 注：F杯、F直、F横、F阻、F内等分别指浇口杯、直浇道、横浇道、阻流片、内浇道等各组元最小处的总截 面积。
浇注系统设计说明
两个型腔几乎同时开始充满。
五秒钟后砂型似乎充满；铁水溢出砂型顶部。 操作者停止浇注，认为可以浇注下一砂型了。 （B)砂型向前移动一个砂型距离后，浇口杯中 的液面却下降了。原因：内浇口的金属液流速 太慢，换句话说，内浇口相对于直浇道面积和 型腔容积阻流过大，这会导致：
22:10
29
凝固模数
1.凝固模数M选择公式直接输入：
M＝冒口系数 （凝固模数）
V=体积
A=表面积
M=V/A(cm)
凝固模数的计算公式
附图
22:10
30
凝固模数
2.冒口的模数（MR)取决于被补缩铸件的模数（MC) 与冒口（K) 的乘积：
MR≥ K*Mc
MR＝冒口模数
Mc =铸件模数
K的取值：灰铁（0.6～1.0),球铁（0.8～1.1）
22:10
14
22:10
F4
H3
A
1
F1
2
F2
B
3
F3 C
F5 H1 H2
15
A=70mm,B=60mm,C=50mm
33
1.5 F1 =50
10 20 F4 =300
27
1.5
F2 =40
20 11
22
1.5
F3 =33
22 F4 =363
内浇口一般高度为1.5-3mm，
内浇口摩擦力大流量小。
47
3.型砂质量
a)成分不对引起的缺陷。 b)处理不当引起的缺陷。
22:10
48
4.铁水质量
a)因配料引起的缺陷。 b)因不正确的熔解引起的缺陷。 c)因浇注方法因起的缺陷。
浇注系统设计方案
流道设计的优化与改进
减少流道阻力
采用大截面、短流程的流道
防止金属液氧化
采用密封式或保护气氛浇注系 统
提高充型能力
采用多浇口、分流道设计
降低能耗
采用热平衡设计，减少热量损 失
04 模具设计
模具材料的选用
01
02
03
耐热性
选择耐热性好的材料，如 钢材、铝合金等，以确保 模具在高温下件结构、生产批量、合金种类、浇注条件
适用场合
直浇道适用于中小型铸件的大批量生产；横浇道适用于大型铸件的 单件、小批量生产；内浇道适用于各种铸件
流道尺寸与形状的确定
流道截面积
满足金属液的流量要求，保证充 型能力
流道长度与宽度
根据铸件大小、浇注温度和速度确 定
流道高度
根据金属液的静压力头和浮力确定
调整工艺参数
调整浇注温度、注射压力和注射速度等工艺 参数，提高浇注质量和效率。
改进模具结构
优化模具冷却、排气和顶出机构，提高模具 使用寿命。
采用先进的浇注技术
如应用热流道技术、顺序阀控制等，提高生 产效率和浇注质量。
浇注系统方案的经济性分析
模具成本
生产成本
评估不同浇注系统方案对模具材料、加工 和装配成本的影响。
排溢系统设计
设计有效的排溢系统，以 排除模具内的气体和溢出 的金属液，防止产品产生 气孔和浇不足等缺陷。
模具冷却系统的设计
冷却水道设计
合理布置冷却水道，以提高模具的冷 却效果，减少冷却时间，提高生产效 率。
冷却介质选择
冷却水道密封
确保冷却水道的密封性，防止冷却液 泄漏，以保证生产安全和产品质量。
根据模具材料和使用条件，选择合适 的冷却介质，如水、油等。
浇注系统简介
浇口杯 类型
浇口杯类型：1、漏斗形浇口杯；2、池盆形浇口； 3、融化铁隔片浇口杯；4、拔塞浇口杯; 5、浮动闸门浇口杯。
1、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。
另：根据内浇道的注入位置可分为顶注式、中注式、底注式及分层注入式。
对浇注系统要求：
良好的浇注系统通常满足以下几点要求:
• 1) 控制金属液流动的速度和方向，并保证充满型腔，保证适当的浇注时间。
• 2) 金属注入方式及内浇口方向应不致使金属冲毁铸型或砂型，并有利于杂质上浮和型中气体排出。 金属液在型腔中的流动应平稳、均匀以免夹带空气、产生金属氧化物。
范文下载：
试卷下载：
教案下载： PPT论坛：
浇口杯： 单独制造或直接在铸型内形成，成为直浇道顶部的扩大部分。
浇口杯的作用： 1、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； 2、避免流股直冲直浇道，减少液流对铸型的冲击； 3、有一定的挡渣作用； 4、当砂箱高度低、压头不够时， 又可用以增加金属液的静压头。
式”浇注系统，呈有压流动状态； • 挡渣能力较强，但充型液流的速度较快，冲刷力大，易产生喷溅； • 一般地说，金属液消耗少且清理方便，适用于铸铁的湿型小件及干型中、
大件
(2) 开放式浇注系统
• F直上<F直下<F横<F内 • 阻流截面在直浇道上口（或浇口杯底孔）。当各组元开放比例较大时，金属液
不易充满浇注系统，呈无压流动状态； • 充型平稳，对型腔冲刷力小，但挡渣能力较差；
10)减小砂型体积，造型简单，模样制造 容易。
铸造工艺学-浇口设计
13
c 浇注方向：逆向浇注较顺向浇注为佳。
14
生产中减轻水平旋涡的措施 a 用大深度浇口杯； b 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； c 浇口杯底部安放筛网砂芯等；
15
d 在浇口杯底部设置堤坝，形成垂直旋涡。
2 ）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。
7.1.3 直浇道中的流动
1 直浇道的功用
（1）引导金属进入横浇道、内浇道或型腔。 （2） 提供足够的压头。 真空吸气理论：等截面直浇道附近型砂中的气体会被 吸入液流，溶于液态金属中的气体也会因压力降低而析出。
2 直浇道的流动特点
（1）两种流态：充满和不充满。非充满状态易带气，但在 底注包浇注时或用阶梯浇注系统时采用。 （2）非充满直浇道中金属液以重力加速度做等加速运动， 流股必定向内收缩；流股内部与砂型表层气体之间无压力差 ，气体不可能被吸入，而是被金属表面吸收和带走。 （3）直浇道入口形状影响金属流态。入口尖角时，增加流 动阻力和端面收缩率，常导致非充满式流动。要使直浇道呈 充满流态，要求入口处圆角半径 r>d/4。 （4）水利学模拟实验与砂型中实际流动状况有差异。 （5）砂型中直浇道充满的理论条件。
（6）
化简：
(hi hr h横） 2g vr2 1 r i 2 vi vi2
代入连续流动定律
vr r S 横 vi S内
（ r 为r-r截面上流体的截面缩小系数） 并应用托利拆里方程 v 2 gH
i
（H为浇注系统总压头，μ内浇道的流量系数） 得横浇道充满条件：
2 横浇道的阻渣原理
阻渣条件：渣团上浮到横浇道顶部, 超过内浇道吸动区。
第三章 浇注系统设计
m Nnq
m —— 浇注金属质量(kg)；N —— 同时浇注的浇包数； n —— 单个浇包的包孔数。
四、铸造非铁合金的浇注系统
特点：密度小、熔点低、热容量小而热导率大，且极 易氧化和液态吸气性强。 常见铸造缺陷：非金属夹杂、浇不到、冷隔、气孔、 缩孔、缩松及裂纹、变形等。
设计非铁合金浇注系统应注意： 非铁合金降温快，应快浇。 1)浇注温度不高，对 型砂的热作用较轻。
二、计算举例（浇注系统设计方法和步骤） 图3-19为灰铸铁件的垂直分型浇注系统的结构形 式，即模板布置简图。
1．绘制模板布置简图 模板布置来自于工艺设计方案和参照造型机标准模 板尺寸及合理吃砂量(图中A、B、C三个尺寸)等。据此 确定出各层铸件内浇道的金属压力头为： h1 =100mm； h2 =250mm； h3 =350mm。 2．计算型内金属质量m 每个铸件质量 2kg，共布置12件。铸件工艺出品率 （灰铁件）按70％估计，则型内金属质量（即铁液质量 数）为2×12 kg / 0.7 = 34.3 kg。
3．确定浇注时间和浇注速度q 造型机产率为300箱／h，节拍12s／型。据表3-8查出 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2kg/6s≈0.33 kg/s。
4．选用浇口杯 根据铸型的浇注速度，参照表3-7，可查出浇口杯 尺寸。 如用手工浇注，使用4号浇口杯，铁液积存5.5kg； 如用自动浇注，使用2号浇口杯，铁液积存4kg。
A直： A横： A内＝1：2：4
第二节
浇注系统组元中金属液的流动特性及组元设计
一、浇口杯(盆)
1．漏斗形浇口杯
特点：漏斗形浇口杯结构简 单，制作方便，其本身消耗 金属液少。 适用：小型铸件，在机器造 型中广泛使用。 杯底安放滤孔芯，可挡 渣并对金属液起缓冲作用。
开放式浇口 英语
开放式浇口英语English:"An open sprue, also known as an open gating system, is a method used in casting processes where the molten metal is poured directly into the mold cavity without the use of a gating system. In this method, the molten metal flows freely into the mold, filling it completely. Open sprue systems are commonly used in sand casting and investment casting processes, where simplicity and cost-effectiveness are prioritized over intricate gating systems. However, this method can result in increased metal wastage and may not be suitable for all casting applications. The simplicity of open sprue systems allows for easy removal of the casting after solidification, but it may also lead to surface defects and less control over the flow of metal into the mold cavity. Overall, the choice to use an open sprue system depends on factors such as the casting material, complexity of the part, and desired surface finish."中文翻译:"开放式浇口，也称为开放式浇注系统，是铸造工艺中一种方法，其中熔化的金属直接倒入模腔，而不使用浇口系统。
浇注系统的类型.
封闭式浇注系统特点
在浇注时很快被充满，而且在整个浇注过程
其浇注系统总是充满的，挡渣效果好，不容 易带入空气。 内浇道流入铸型钢液的线速度越大。因此易 冲坏铸型，易使钢液在进入铸型时产生喷溅、 氧化和卷入气体。
开放式浇注系统特点
从浇口杯底孔到内浇道的截面面积是逐步增
阶梯式浇注系统特点
阶梯形浇注系统有利于减少铸件的砂眼、气
孔、冷隔、浇不足、缩孔、缩松等缺陷，而 其铸件组织致密。 缺点是结构复杂，不论是造型，还是清理都 会增加一定的工作量。 多用于高度较大的铸件、复杂的铸件以及大 型铸件。
按浇注系统组元截面 比例关系分类
1.封闭式浇注系统 ΣF直>ΣF横>ΣF内 ΣF直∶ΣF横∶ΣF内=1.15∶1.1∶1 2.开放式浇注系统 ΣF直<ΣF横<ΣF内 ΣF直∶ΣF横：ΣF内=1∶2∶4 3.半开放式浇注系统
浇注系统的基本组成
• 1-浇口杯；2-直浇道；3-横浇道；4-内浇道
按内浇道的位置分类
• (a)顶部注入式 (b)中间注入式 • (c)底部注入式 (d)阶梯注入式
顶注式浇注系统的特点
钢液从上向下流动，易于充满铸型， 温度自下而上递增促进铸件的顺序凝固，补
缩效果好。 浇注的过程中，钢液流从高处下落，不平稳、 冲击大，同时也易使钢液氧化和卷入气体。 多用于铸件高度较低，结构简单的铸件，薄 壁件或需用顶部冒口补缩的致密性要求较高 的中、小型厚壁铸件。
浇注系统类型
a)顶注式浇道 3-横浇道 4-内浇道 5-出气孔 6-铸件 7-冒口 8-冷铁 图6-27钢液注入的几种形式
底注式浇注系统特点
钢液从铸件底部引入型腔，钢液充型平稳，
3.3 浇注系统设计(3.3.1分类)
1. 金属液的流速：浇注系统应使金属液以合适的充填 速度、尽可能平稳地充满型腔，金属流股不冲击型 （芯）、也不互相冲击。 （大小-克服阻力，保证浇注时间τ；尽量降低紊流程 τ 度。方向-冲击） 2.金属液充型压头：浇注系统应能提供充型时所需的 压头，保证在规定时间内充满型腔，并使铸件赋形良 好。
浇注系统对铸件的影响和对它的要求
3.3.1 浇注系统的基本类型及选择
二、按内浇道在铸件上相对位置高低分类 1. 顶注式浇注系统(top gating)：从铸件浇注 位置的上部引入金属液，并且金属液是以自由流 股形式流入型腔。
3.3.1 浇注系统的基本类型及选择
二、按内浇道在铸件上相对位置高低分类
顶注式浇注系统优点： （1）利于实现自下往上顺序凝固 （2）对薄壁件易于充满 缺点： （1）金属液自由下落，冲击力大， 易产生飞溅、氧化和卷入气体 （2）常不设横浇道甚至内浇道，不能很好挡渣。 适用：结构简单且高度不大的薄壁或中等壁厚的不易氧化 的合金件。
以一条狭缝（2～7mm)将 浇口与铸件相连。 优点： （1）狭缝有阻流作用， 便于渣滓上浮 （2）狭缝延长浇注时间， 有边浇边补缩的作用 缺点： 会在狭缝周围造成晶粒粗 大
优点： （1）细化的流股不断冲 击液面，利于渣气上浮 （2）实现顺序凝固 缺点： 制作麻烦，不易用于易氧 化的有色件
3.3.1 浇注系统的基本类型及选择
3.3.1 浇注系统的基本类型及选择
一、按各组元断面比例 关系分类 2. 开放式(unchoked
flow, unpressurized, non-full)
浇注系统
F直＜F 横＜ F内
3.3.1 浇注系统的基本类型及选择
开放式浇注系统缺点： （1）挡渣效果差 （2）金属液消耗多 优点：
【系统】灰铁和球铁的浇冒口系统
【关键字】系统灰铁和球铁的浇冒口系统1 浇注系统的一般叙述1.1 液态金属在砂型中的流动特性铁水的浇注温度比结晶凝固温度高出200℃以上，铁水在1310℃-1340℃时，运动粘度γ铁水=0.003㎝2/s，水在20℃时，γ水=0.010㎝2/s在正常浇注温度下，铁水的运动粘度，比室温下水的运动粘度还要低，有理由认为，能应用流体力学的原理来研究铁水的充型过程。
但与水、油等液体在玻璃、塑料、金属管道里流动，不尽相同，铁水在砂型中流体运动的特点：1.型砂有透气性，铁水在多孔的型腔内运动，气体的压力可以迫使铁水流股与型壁脱离接触。
在玻璃、塑料、金属管道中液体呈充满状态，而铁水在砂型中流动时，边界条件为铁水任何截面的压力（P），必须大于或等于型壁的气体压力（Pa）即P≥Pa 当P>Pa 铁水呈充满状态流动。
P≤Pa时，铁水呈非充满状态流动。
这时气体会卷入型腔，发生氧化反应铁水吸气，这是不希望看见的。
2. 铁水在浇注系统流动过程中，造型材料受热产生水气、二恶英、3-4苯并芘等有机挥发物，型腔产生的大量气体形成背压，阻碍铁水充型，造成侵入性气孔。
铁水冲刷型壁、砂芯，冲刷过程产生化学反应，形成夹杂物等铸件缺陷。
2.冲型过程是不稳定过程，铁水充型及型腔气体背压，随铁水不断注入发生变化。
计算浇注系统时，把变量视为为恒量，简化计算工作量。
1.2 灰铁、蠕铁、球铁停止流动的机理灰铁、蠕铁、球铁，都是铁碳合金，流动性与合金化学成分关系密切。
从铁碳平衡图可以看出，共晶成分铁水流动性最好。
在相同温度下，铁水的流动性，球铁>蠕铁>灰铁，因为CE值是球铁>蠕铁>灰铁。
铁水停止流动的机理是温度降低以后铁水产生结晶凝固。
除共晶点外，铁水的凝固都在一个较宽的温度区间内。
另外，残余镁量过高铁水氧化膜增多，降低流动性。
少量稀土能降低铁水表面氧化膜结膜温度，使流动性提高。
Mg、RE是强烈的脱氧、脱硫、去气的元素，净化铁水减少外来结晶核心，提高铁水的过冷度。