浇注系统设计6学时

• 慢浇法适用于：有高的砂胎或吊砂的湿型；型内砂 芯多，砂芯大而芯头小或砂芯排气条件差的情况下； 采用顶注法的体收缩大的合金铸件。
精选PPT
12
• 2)．合适的浇注时间的确定
• 合适的浇注时间与铸件结构、铸型工艺条件、 合金种类及选用的浇注系统类型等有关。每种铸 件，在已确定的铸造工艺条件下，都对应有适宜 的浇注时间范围。
第二章浇注系统设计
• 三、计算阻流截面的水力学公式 • 四、铸件浇注系统设计与计算 • 五、金属过滤技术
精选PPT
1
三、计算阻流截面的水力学公式
• 1、奥赞公式 • 2、浇注时间 • 3、金属液在型腔内上升的速度 • 4、流量系数μ的确定
精选PPT
2
1、奥赞公式
以中间注入式浇注 系统为例
当充填下半型 腔时，作用于阻流 的金属压力头不变。 假定型腔内气体压 力等于大气压力。 以分型面(内浇口一 阻流的顶面)为0-0 面。在浇口杯顶液 面和阻流截面之间 应用伯努利方程， 有
精选PPT
3
精选PPT
4
间充τ填1有下如半下型关腔系时，通过阻流的金属质量m下和浇注时
精选PPT
5
充填上半型腔时，阻流处流速随充型压头变化而变化， 最大流速 最小流速
因此，在充填上半型的时间τ内，一定存在某平均压力头为h平均，使得
精选PPT
6
1、奥赞公式
精选PPT
7
1、奥赞公式
为了实用把上述两个式子合并，得到计算水 力学阻流截面积的计算公式
11
• 慢浇的优点：金属对型壁的冲刷作用轻；可防止胀 砂、抬箱、冲砂等缺陷。有利型内、芯内气体的排 除。对体收缩大的合金，当采用顶注法或内浇道通 过冒口时，慢浇可减小冒口。浇注系统消耗金属少。
• 慢浇的缺点：浇注期间金属对型腔上表面烘烤时间 长，促成夹砂结疤和粘砂类缺陷。金属液温度和流 动性降低幅度大，易出现冷隔、浇不到及铸件表皮 皱纹。慢浇还常降低造型流水线的生产率。
精选PPT
10
2、浇注时间
• 1) ．快浇、慢浇
• 浇注时间对铸件质量有重要影响，应考虑铸件结构、合金和 铸型等方面的特点来选择快浇、慢浇或正常浇注为好。
• 快浇的优点:金属的温度和流动性降低幅度小，易充满型腔。 减少皮下气孔倾向。充型期间对砂型上表面的热作用时间短， 可减少夹砂结疤类缺陷。对灰铸铁、球墨铸铁件，快浇可充 分利用共晶膨胀消除缩孔、缩松缺陷。
• 二、对于一般铸件根据经验数据确定。
精选PPT
20
流量系数μ的确定
精选PPT
21
精选PPT
22
流量系数的修正
精选PPT
23
1、铸铁件浇注系统设计
• 一、设计步骤 • 通常在确定铸造方案的基础上设计浇注系统。大致步骤
为 • 1）选择浇注系统类型 • 2）确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属引入方向 • 3）决定直浇道的位置和高度 • 4）计算浇注时间并核算金属上升速度 • 5）计算阻流截面积S阻 • 6）确定浇口比并计算各组元截面积 • 7）绘出浇注系统图形
t S2 2pG
• P:常数，一般取0.62 • S2:系数，与壁厚关系如下：
壁厚(mm)
<10
系数s
0.32
10～20 0.41
20～40 0.48
精选PPT
40～80以上 0.54
17
3、金属液在型腔内上升的速度
• 浇注时间确定后，对于具有大平面或者复杂结构的铸件还 应核算金属液在型腔中的液面上升速度。因为液面上升太 慢，易形成夹砂缺陷；易形成氧化膜或者结壳，产生冷隔。
• 快浇的缺点:对型壁有较大的冲击作用，容易造成胀砂、冲 砂、抬箱等缺陷。浇注系统的重量稍大，工艺出品率略低。
• 快浇法适用于:薄壁的复杂铸件、铸型上半部分有薄壁的铸
件，具有大平面的铸件，铸件表皮易生成氧化膜的合金铸件，
采用底注式浇注系统而铸件顶部又有冒口的条件下和各种中
大型灰铸铁件、球墨铸铁件。
精选PPT
• 由于近年来普遍认识到快浇对铸件的益处，因 此浇注时间比过去普遍缩短，特别是灰铸铁和球 墨铸铁件更是如此。
精选PPT
13
A)、查表法
精选PPT
14
精选PPT
15
• B)、经验公式法 • （i）壁厚为2.5～15mm，形状复杂的铸铁
件：
t s G
S为系数，取决于壁厚
壁厚 (mm)
系数s
2.5～3.5 3.5～8.0
Biblioteka Baidu精选PPT
24
• 校核压力角 • 剩余压头：浇口杯离铸件最高表面的距离。 • 当铸件尺寸较大而壁又很薄，以及液态金属流路
较远的情况下，需用压力角来核算HM是否足够。
HMLtg
精选PPT
精选PPT
8
1、奥赞公式
平均压头的计算
1)金属液从浇口杯顶液面至流出阻流所作的功，可用总质量m、 重力加速度g和平均计算压力头HP的连乘积来表示，即mgHP 2)假定铸件(型腔)的横截面积5沿高度方向不变。
精选PPT
9
1、奥赞公式
平均计算压力头的通用公式，至今仍广为应用。
其主要优点是计算简单方便。应指出：在推导公式的过程中， 引入两个假定条件，假定1)缺乏科学逻辑上的严密性，而假定 2)对于非等截面的铸件，与实际情况不符。这都会带来片，计 算误差。
还应指出：在伯努利方程应用的过程中，忽略了从包嘴至 浇口杯之间的金属液下落动能的影响。这部分动能的影响有时 相当大，特别是浇注高度大，而又采用漏斗形浇口杯的条件下。 下落动能的一部分，作为流股进入浇口杯液面的阻力损失而转 换为热能，而另外一部分动能则作为充型的动力而强化了充型 过程使流量增大。最终会使计算结果和实测结果有出入。
0.53
0.59
8.0～15 0.70
精选PPT
16
• （ii）
t s13 G
• δ:平均壁厚
• S1:系数，一般取0.96，当含硫量较高，含碳小于3.3%， 流动性较差或者浇铸温度较低，或者底注冒口在顶部， 或有内外冷铁等而需要快速浇注的时候s1=0.79～0.89
• （iii）对于重型铸件可用下述公式：
精选PPT
18
精选PPT
19
4、流量系数μ的确定
流量系数的影响因素：流量系数与浇注系统中各部 分的阻力及型腔内流动阻力大小有关，凡与此有 关联的因素，如浇注系统的结构、尺寸、浇口比、 铸件 复杂程度、铸型条件、合金特性、浇注温度 等都对流量系数值有影响。
两种方法来确定：
• 一、对重要的铸件或大量生产的铸件，可用水力 模拟试验法，在实验室中测出流量系数；