浇注系统的计算

浇注系统的计算
浇注速度随压头的增长而变化。

例如：内浇口的面积为100m㎡,压头为100mm,浇注时速度为1Kg/Sec,而当压头为400mm时，内浇口的面积仍为100m㎡，浇注速度就为2Kg/Sec.这种较高的浇注速度是造成铸造缺陷特别是垂直型腔的下半部的重要原因。

㈠ V= 2gh V：铁水的流速 g:加速度 H:预定压头
这公式是在理想状态下的结果，没有考虑到在流动过程中由于摩擦造成的能量损失和黏度的变化。

损失因素：
当考虑在浇注系统中的能量损失时，一个影响因素应当介绍一下。

损失系数m，用来描述在浇注系统中速度或流速的减少，影响因素主要有两个方面，①在浇注系统和铸型中能量的损失，有时由于气压（在型腔中的）或铁水引入型腔的方式的错误；②铁水的黏度的变化（这种变化主要由于铁水的成分、浇注温度和金属的种类）
浇注系统的形状，主要是内浇口的形状对损失系数的影响见图1，同样的面积内浇口厚度不同流动中的损失也不同，内浇口越厚，损失越小。

损失系数m是一个典型的经验数据，可以预定一用于浇注系统的计算，预
定的m在以后的流动实验中将被修正。

当考虑到m时公式㈠将被修正为：V=m 2gH ㈡
流速 W 的概念是指在一段时间内经过浇道的铁水的公斤重量。

ω= G/T ㈢
ω也可以表达为 W= ρ * F * V V 流过浇道的速度
F 浇道的截面积
G/T= ρ * F* V
F=------------------------ 对于铁水：ρ=6.89*10 Kg/mm g =9810 mm/Sec
F= 1036*G/T*m* H ㈣
只有对于理想运动状态才没有损失，在任何真实运动中都存在损失系数是
0---1之间的分数，损失系数越大损失越小。

在水力系统中，如浇注系统中存在
损失，由损失系数来表示，表 1 给出了不同损失系数的流动损失（在浇注
系统中）：
m 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
% 11 25 43 67 100 150 233 400 占无摩擦流动的百分比
1/9 2/8 3/7 4/6 5/5 6/4 7/3 8/2
2．金属液在浇注系统中的流动：
静态的流层、平稳的流动只能在以下条件下实现。

ⅰ、系统被液态所填满，没有气体的充填。

静压头高度是固定的（铁水高
度在浇口杯中不变）：
为得到连续的铁水的流动，浇道和内浇口面积的相关计算必须以保证浇道迅速被充满，铁水能够同时进入各型腔。

浇道过大造成下部型腔先进铁水，可造成的缺陷有：
a.气孔缺陷：在型腔中产生的气体被紊流带进浇注系统流入型腔。

b.夹砂缺陷：紊流的铁水可以冲掉砂粒并把他们带入型腔。

c.夹渣缺陷：在铁水中产生的渣滓不能上升到铁水的表面（升到浇口
杯中），由于铁水的流管是不连续的。

d.模型的全部浇注时间将会比同时进入型腔的时间长，这将会引起由
于热作用于模型时间过长而造成的铸造缺陷；由于过长的浇注时间
超过了造型的周期时间，生产率将会降低。

ⅱ.当浇道和内浇口面积减小后，浇注系统可以迅速的被充满，从而形成了这些情况：
a.迅速形成预设的静压头 H1、H2、H3，从而使铁液连续的、迅速的、
无阻碍的流动。

b.几乎同时充满型腔，从而是最短的浇注时间。

ⅲ. 由于内浇口过小，虽然可以同时充填型腔，但也会造成浇不足现象而引起铸造缺陷。

造成这种现象的原因是通过内浇口的流速太小，换句话说内浇口与浇道截面积和型腔体积的不协调。

这种情况可以造成以下缺陷：
a.浇不足。

b.铸件冷隔（浇注工通常使铁水面保持在较低的水平，然后充满浇
口杯。

c.铸件的夹渣、夹砂缺陷（杂质如砂、渣，当连续浇注时上升到上
部，如果突然断流或液面下降，杂质将被压在铸型中）。

3. 充填型腔的次序：
不正确的充型顺序是大多数情况下造成铸造缺陷的原因。

不合理的浇冒口设计会造成不同时的充填各个型腔，这样不但会造成浇注时间过长和生产率下降，也会造成废品率的大幅上升。

从而可以得出这样的结论，不只是内浇口的截面积对合适的充填系统是重要的，内浇口与浇道面积的合理比例也是一项具有重大意义的因素。

换句话说，内浇口的面积与各自的静压头是相匹配的，但充填的方式仍可不正确（当静压头还未形成时），如果浇道还未充满，在内浇口处的静压头与预设的完全不同了。

所以应必要的调整浇道的尺寸以尽快充满浇道。

调整浇注系统的结果将使实际的浇注顺序更接近于同时充型，浇注系统的充满时间和浇注时间尽可能的短。

4. 观察充型的顺序
5．标准浇注计算图表
迪砂介绍了计算浇注系统的标准图表给出结合公式㈣的相关因素，提供了相对容易的决定内浇口和浇道面积的方法。

为了使用图表需要知道的因素有：
a. 各铸件的重量 G (Kg)
b. 充满个别型腔需要的时间 T (Sec)
c. 损失系数 m
d. 铁水静压头 H (mm)
6. 铸件的重量
铸件的重量是一个典型因素在图表中，当要使用冒口时，冒口作为铸
件的一部分，冒口颈的截面积由别的原则决定。

有些时候两铸件公用一个冒口，在这种情况下，两铸件和冒口的总重量将用于确定相关铸件之上的截面积，最后对于整个分支的铁水提供的浇道的截面积用整个分支的总重量决定。

总而言知浇道的截面积是由浇注过程中流经这个截面的总的金属重量来决定的。

7. 浇注时间：当选择浇注时间时，下列因素应在考虑之中：
a. 整个浇注时间T2是流满各型腔的时间T和充满浇注系统所用的时间
T1的总和。

b. 最大的浇注时间必须小于造型周期（设备周期）t.
c. 设备的工作周期 t2 是造型周期 t 和模型传送带运输时间 t1
在浇注后运输一般为 2—3 Sec
d. T2一般来说越短越好，应比 t 短。

根据浇注系统设计和铸件类型，浇注系统的充满时间一般在1—3 Sec之间，充满型腔的最长时间由机器的类型和所需生产率决定。

以上主要表示如下：
T + T1 ＜ 3600/P (Sec) T + T1 ＜ t
8. 压力头
压力头由内浇口中心线到浇口杯中液面高度的距离决定。

冒口技术
一个合理的冒口工艺可提供以下好处：
更好的铸件质量
模型高的利用率
减少熔炼损失
更高的模板利用率
铸件的磨修减少
这是因为一套设计良好的冒口系统配合一套合理的浇注系统，在大多数情况下可明显减少必须的浇口数量和尺寸。

1．缩松的产生
液态金属由浇注时的温度冷却到室温，将会发生三个阶段的收缩过程
a.由浇注温度到早期凝固温度
b.由液态到固态区域
c.由凝固结束到室温
缩松的产生在图（32）中说明
当图（32）中的铸件在 T1的浇注温度下被浇注高度达到 A1时，液态金属开始收缩（液态收缩），当达到凝固温度 T2 时，铸件液面高度已降至 A L 。

下一步金属紧靠型腔收缩（因为热量大部分是在这里散发出的）和铸件向内的凝固，但是因为固态金属比液态金属重，在凝固过程中会有进一步的收缩，最后固态金属在冷却到室温的过程中发生收缩，铸件轻微离开型壁 A S的距离。

如果我们认为在整个凝固过程中没有复加的液体进入型腔，在凝固的早期铸件的表面层与型壁紧密结合，金属的收缩导致了没有足够的铁水去填充模型
空间，从而导致了缩松的产生。

这里有两种缩松的种类：
a.微观缩松：在凝固过程中发生在从熔体中沉淀下来的枝晶的间隙中。

在树枝晶包围下的熔体的不到其余熔体的补充，从而在收缩和凝固过
程中产生了微观缩松，缩松的形状与枝晶形状相对应，这种缩松常发
生在结晶区间大的合金中（T1—T2）。

微观缩松是不容易用冒口方式消
除的。

b.宏观缩松：指在铸件上大的孔洞（有时也表现为铸件表面的下陷），
一般发生在最后凝固和冷却最慢的部位，出现在热节部位，宏观缩松
通过铸件的凝固过程和冷却速度的控制来消除，使缩孔发生在铸件以
外的冒口部分。

基本原则。