浇注系统设计

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38

C)根据标准冒口形状，从圆柱形冒口中 选择与计算值最接近且大于计算值的冒 口。MR=0.84(6#)符合条件： MR ≥0.79cm
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d) 冒口直径为：DR=45mm e)冒口径的横截面积计算如下： 冒口径直径： DN>1/3DR=45/3=15mm 冒口径的面积（为圆形）
注：在许多的情况下，使用综合式的浇注系统获得优质的铸件。
浇口杯
a3
a2 a3>a2>a1
a1
内浇口
内浇口
加压式
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3
1》封闭式浇注系统的计算公式
F=1036G/Tm H

1036是常数，包含了铁水的密度； F是内浇口的面积（m㎡ ）； G是铸件单重（冒口）Kg; T是浇注时间（S) 秒； H是静压高度（ mm）从浇口杯到内浇口之间的距离； M是摩擦系数（损耗系数）（0.2-0.6） 4
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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。
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5.开箱前或开箱后因铸件处理不当引起的缺陷
确定铸件缺陷产生的原因后必须采 用一定的措施改进，然后再计划新 的浇注测试。
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50
22
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标准梯形直浇道的形状
2A
A
2A
A
4A
2A
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冲型顺序
H1 H3 H2 1 II III 1 II III 1 II III
1SEC.
3SEC.
5SEC.
1 II III
1 II III
1 II III
9SEC.
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11SEC.
13SEC.
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冲型顺序

正确的冲型顺序，虽然内浇口符合理论 静压高度，但是仍不能建立预设的压力。 原因：横 、直浇道不正确。
浇注系统设计
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1
2.DISA垂直分型浇注系统的设计
共有三种

1》封闭式浇注系统（增压式）；
2》开放式浇注系统（减压式）; 3》混和式浇注系统 （综合式）.
2


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浇注系统类型
浇口杯
y1 y2 y3>y2>y1 y3
内浇口
减压式
浇口杯
p2
p3 P3>P2>P1
p1
内浇口 内浇口
综合式
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冒口径分为两种
1.标准冒口 2.压边冒口 合理布置冒口有许多的优点： a.更好的铸件质量。 b. 砂型的高出品率。 c.减少熔化成本。 d.更好的模板利用率。 e.使铸件切削量最小。 这是因为合理的浇冒口设计可以大大减少冒口的 尺寸和数量。
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压边冒口
压边冒口是避免铸件的收缩，防止不完 整铸件的极好方法，当由于模板空间限 制或铸件清理需要而不能使用传统冒口 时，就要使用传统冒口。
1.冷隔 6.错模 7.粘砂 8.气孔
2.砂渣眼
3.掉砂 4.粘板 5.押入
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9.缩孔
10.打联 46
分析对铸件缺陷产生原因
1.浇注系统
a)因浇道位置引起的铸件缺陷。 b)因浇道形状引起的铸件缺陷。 c)因浇道面积引起的铸件缺陷。
2.因机器参数设置引起的缺陷
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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。
1.何处安置冒口 冒口用以补充铸件最热部位(最后凝固）, 因此必须比被补充部位凝固的晚。 2.冒口的尺寸多大 冒口必须装有足够多的金属液补充铸件收缩。 3.冒口的形状如何 冒口的形状必须以最小的体积获得最大的热容 量，使金属液顺利补缩。
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设计冒口的基本原则
冒口附着在铸件上储存金属液，当铸件凝固收缩时 可及时补充金属液，冒口技术有四个主要方面：
F7=1.5A
F5=A F4=(0.7-0.5)A F3=A
F6=1.5A
F1＝1036*G/T*M* Hm = A F2=(1.5-2)A
系数取决于铁 水干净程度 a.干净取1.5倍 b.不干净取2倍
流量示意图：
(0.7-0.5)A
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(1.5-2)A
A
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浇注系统
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45
铸造常见的几种缺陷
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3.冒口径的计算公式：
DN>1/3DR
(DN为冒口径横截面积直径，DR为冒口横截面直径）。
冒口径直径是冒口直径的1/3，冒口径长度2-3mm
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4.冒口径的面积及形状：
D D
D
圆形:π D²/4
a b
b
b
a b
矩形：a*b
h
h
梯形（a+b）*h/2 方形 a²
a
a
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凝固模数
1.凝固模数M选择公式直接输入： M=V/A(cm)
M＝冒口系数 （凝固模数） V=体积
A=表面积 30
凝固模数的计算公式
附图
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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）
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Hale Waihona Puke Baidu
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浇注系统与浇口杯之间的关系
一个好的浇口杯应具备以下几点：
1.把金属液导入浇注系统，尽快建立静压力。 2.其设计形状和尺寸与浇注系统其它处的流量相对 应。 3.阻止金属液飞溅。 4.确保最初的渣液分离，使渣和其它杂质浮到金属 液表面。 5.防止铁水满溢，使铁水不流到砂型的顶部。 6.高效率、浇口杯所提供的流量与浇口杯重量之比 越高越好。
a
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冒口径


决定冒口径是冒口技术的最关键部分。 与铸件连接的通道封闭后，冒口就没有 用了，当冒口径的直径至少为冒口横截 面积的三分之一时，冒口的凝固模数可 以保证在液态收缩结缩前，冒口内的金 属始终具有流动性。 DN>1/3DR (DN为冒口径横截面积直径， DR为冒口横截面直径）。
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冒口计算范例

为更好的说明冒口计算，此处以球铁的 万向节冒口设计为例。很显然圆柱支柱 是铸件最紧实部分，这部分冷却最慢， 凝固最晚，因此在金属收缩时需要金属 补缩。模板的布置图如下：冒口放置在 圆柱的顶部，以便（1）获得顺序凝固 （2）补缩时借助重力
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冒口计算范例
如图：
35mm
80mm
14
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F4 H3 A
F5 H1 H2
1
F1
2
F2
B
C
3
F3
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15
A=70mm,B=60mm,C=50mm
10
33
1.5
F1 =50
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。
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4.浇注系统的缺陷
A( 秒） B(5秒） C(8秒）
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A:浇道内有持续金属流，两个型腔几乎 同时开始冲型。 B:内浇口面积与流速 不匹配，系统似乎 已经充满，操作者开始浇注下一个砂型。


C:金属液面在系统内缓慢下降，结果： 铸造缺陷。
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上图：横、直浇道面积正确，但内浇道面积大 小时的三个浇注阶段。 总结：直浇道面积比例适当，几秒钟后浇注系 统即被充满，在第三秒时（A） 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：
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静压高度H，根据入水方式的不同有如下三种计算方法。
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只有在理想状态时无损耗（损耗系数＝1）， 在实际状态中损耗系数在0和1之间。损耗 系数越高，损耗越小。(0<M<1).用不同的 损耗系数计算出的浇注系统流量损耗：
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对于相同的浇口面积（ m㎡ ），因形状的不 同而使摩擦损耗各不相同，这主要反应在浇注 系统的冲型顺序和浇注时间的不同。内浇口几 何形状对损耗系数的影响，同样的浇口面积因 浇口的厚度不同，而使流量损耗不同：浇口越 厚，损耗系数越低。
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开放式浇注系统
Hm=a-c/2 F1＝1036*G+G1/T*M* Hm F2=2F1 H F3=2F1 a=内浇口的静压高度 c=铸件的高度 G=铸件的重量 G1=浇道的重量
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Hm a c
F3 F1 F2
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对比封闭式和开放式浇注系统的优缺点
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综合式浇注系统
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冒口计算范例

冒口和冒口径的计算如下： a )铸件的模数（Mc)以支柱作为铸件补 缩的部分，因此模数为： Mc＝D * H /2(D+2H)=3.5*8/2(3.5+2*8)=0.72cm
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冒口计算范例
b）铸件用球铁浇注，因此冒口系数K＝ 0.8-1.1，取K=1.1,则冒口模数为： MR≥K*Mc MR≥1.1*0.72cm MR≥0.79cm
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3.铸件内影响流量损失的因素
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如果金属液是理想流，那不摩擦和粘度的变化 而产生能量损耗，为考虑浇注系统中的能量损 耗，可采用损耗系数。此系数（m）说明在浇 注系统中的铁水流速下降总量。在一般的情况 下，有两个因素的影响损耗系数，其一，由于 气体的反压力或不正确的铁水导入型腔的方式 引起的浇注系统和铸件的能量损耗。其二，依 赖于金属成分、浇注温度和金属类型的铁水粘 度。损耗系数是一个典型的经验数据，它可作 为浇注系统初步设计的估计值，以后在试用浇 注系统时，在对其进行修正。
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浇注系统与浇口杯之间的关系
模板上浇口杯的位置：
B B DISA型号 2013 230B B min(mm) 50 75
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正确的顺序为：
H1 H3 H2 1 II III 1 II III 1 II III
2SEC.
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标注冒口

标准冒口的任务之一是将热节从铸件关 键部位移开。因此，冒口保持热量的时 间尽量长，使其有足够的金属液补缩铸 件，这就是冒口必须有最大体积和最小 热扩散面积的原因。
冒口的类型： 圆柱形 球形 梯形 常用的冒口是圆柱或球形
附图
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冒口有两种类型的收缩
1.表面缩孔。 2.内部缩松。 改善表面缩孔的对策： a.增加冒口 b.降低浇注温度 c.增加砂型强度 d.顺序凝固 e.改变入水方式 f.增大冒口径
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设计冒口的基本原则
冒口附着在铸件上储存金属液，当铸件凝固收缩时 可及时补充金属液，冒口技术有四个主要方面：
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1.浇不足 2.铸件冷隔 3.铸件加渣（炉渣或型砂等杂物在上浮时被
突然下沉的金属液冲入型腔）。
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5.冲型顺序

不正确的冲型顺序是产生铸件缺陷的主 要原因。不正确的浇道尺寸会引起型腔 的不同冲型，延长了浇注时间，降低了 生产效率，而且大大提高了废品率。 由此可以得出结论：不仅内浇口面积对 系统正确冲型是重要的，而且内浇口的 面积与直浇道面积间的比例也是极为重 要的。例如：
4. 冒口与铸件如何连接（冒口径） 冒口径的形状设计必须能保证冒口与铸 件间通道始终畅通，金属液以最佳的方 式对铸件进行补缩。
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冒口有两种类型的收缩
1.表面缩孔。 2.内部缩松。 改善内部的缩松对策： a.提高CE值 b.增加砂型强度 c.使用冷铁 d.顺序凝固 e.减少孕育用量 f.铁液净化 g.镁残留量趋进0.035
AN= π D²/4＝177mm² f)选择方形冒口径，则“a”值可轻易求得： A² =177mm² A=13.3mm
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g)与冒口相连的冒口径必须设计合理，使冲型 时金属液自然流入型腔，在最后的阶段补缩时 仍有足够金属液注入。 冒口与铸件间的距离应尽量小，尽量使冒口径 受热不凝固。铸件上的冒口径为凹槽形这是为 了：1.形成热节，保持金属液流畅通。 2.铸件清理时容易去处冒口。