第三章 浇注系统设计

4 浇注系统的类型及特点
1）按浇注系统各组元截面比例关系分类
（1）封闭式浇注系统
S直＞ S横＞ S内
（2）开放式浇注系统
S直＜ S横＜ S内
（3）半开放半封闭式浇注系统 S直＞ S横， S内＞ S横
2）按内浇道在铸件上的位置分类分类
（1）顶注式浇注系统
液态金属从铸型型腔（铸件）顶部注入
（2）底注式浇注系统 内浇道设置在铸件底部的浇注系统
2）直浇道窝形状 直浇道窝的大小、形状应适宜，砂 型应坚实。直浇道窝常做成半球形、圆锥台等形状。
5横浇道中的流动 1）横浇道作用 向内浇道分配洁净的金属液；储存最
初浇入的含气和夹杂的低温金属液并阻留夹杂；使金 属液流平稳和减少产生氧化夹杂物 2）横浇道截面形状 圆形、半圆形、梯形等多种形式 3）横浇道的形状尺寸以及横浇道与内浇道的位置关系取 决于浇注系统类型 封闭式浇注系统 采用深梯形断面形状的横浇道，其 高度大于宽度（高度/宽度=1.2～1.5）；内浇道应位于 横浇道的下部，且和横浇道具有同一底面 开放式浇注系统 采用扁而宽的梯形状的横浇道，内 浇道应位于横浇道的上方，且搭接面积要小，但应大 于内浇道的截面积。
③直浇道窝
直浇道窝常做成半球形、圆锥台等形状，查阅手 册确定尺寸
⑤内浇道 形状多为扁矩形，其宽度和厚度比值应按铸件壁
厚和所要求的凝固方式而定; 根据内浇道截面积和结 构形状及浇注系统类型和铸造合金等，查表确定尺寸。
横浇道与内浇道的位置关系取决于浇注系统类型 封闭式浇注系统内浇道应位于横浇道的下部，且 和横浇道具有同一底面。 开放式浇注系统内浇道应位于横浇道的上方，且 搭接面积要小，但应大于内浇道的截面积。
6 内浇道中的流动 1）内浇道作用 控制充型速度和方向、分配金属、
调节铸件各部位的温度和凝固顺序 2）内浇道截面形状 形状多为扁矩形，其宽度和厚度
比值应按铸件壁厚和所要求的凝固方式而定。 3）浇口比的影响 4）内浇道流量的不均匀性 7 金属过滤技术
采用过滤网（板）金属过滤技术可防止铸件产生 夹渣缺陷，从而获得高纯净度的铸件
3）直浇道位置和高度的确定
直浇道的位置应设在横、内浇道的对称中心点 上，以使金属流程最短，流量分布均匀。
直浇道距内浇道应有足够的距离； 压头不得低 于最小剩余压头，即HM ≥Ltg
4）浇注时间与金属液上升速度的核算
合适的浇注时间与铸件结构、铸型工艺条件、铸 造合金种类及选用的浇注系统类型等有关，考虑铸 件结构和工艺因素。
（3）中间注入式浇注系统 从铸件中间某一高度上开设内浇道的浇注系统
（4）阶梯式浇注系统 在铸件不同高度上开设两层或两层以上内浇道的浇
注系统 （5）缝隙式浇注系统
沿着整个铸件高度上开设垂直缝隙状内浇道的浇注 系统
3.2 液态金属在浇注系统中流动的水力学特性 1 在砂型中流动的水力学特点
合金液和铸型之间有着激烈的热作用、机械作用和 化学作用，属于多相流动，一般呈紊流状态，是不稳定 流过程。 2 浇口杯中的流动 1） 浇口杯作用 承接来自浇包的金属液，防止金属液 飞溅和溢出，便于浇注；减轻液流对型腔的冲击；分离 渣滓和气泡，阻止其进入型腔； 2）浇口杯分类 漏斗形浇口杯（用于中、小型铸件）和 盆（池）形浇口杯（用于中、大型铸件 3）影响浇口杯内水平漩涡的主要因素是浇口杯内液面的 深度，其次是浇注高度、浇注方向和浇口杯的结构等
从理论上看，存在着最小上升速度vmin（防止 浇不足和冷隔及夹砂结疤类缺陷的产生）和最大上 升速度vmax（保证型内排除和和防止过度紊流）两 个极限值。
5）计算阻流面积 计算阻流面积的方法主要有公式法和图表法。 奥赞公式 查表法 查图法
6）确定浇口比并计算各组元截面积 浇注系统各组元的截面积比例称为浇口比。 根据铸造合金种类及铸件大小和结构特点、浇注
根据铸造合金、铸造方法和铸件结构及铸件质量 要求等具体情况，确定浇注系统的类型
2)内浇道的基本设计原则(位置、数量和方向 ) ①内浇道在铸件上的位置和数量应服从所选定的凝固
原则或补缩方法 ②方向不得冲着细小砂芯、冷铁和芯撑，必要时采用
切线流入 ③内浇道应尽量薄 ④内浇道不得开设在铸件质量要求高的部位 ⑤有利于金属液平稳地充满铸型型腔 ⑥对薄壁铸件可用多内浇道的浇注系统实现补缩 ⑦有利于减少收缩应力和防止裂纹 ⑧内浇道尽量开设在分型面 ⑨有利于改善铸件外观质量
系统类型，确定浇口比 基于浇口比及阻流面积，求出浇注系统各组元的
截面积
7）确定各组元的结构和形状及尺寸 ①浇口杯
漏斗形浇口杯和池形浇口杯; 根据直浇道直径或 铸件质量，查阅手册确定尺寸 ②直浇道
通常为上大下小的圆锥形，有时为等截面的圆柱 形、蛇形和片状形等形状;根据直浇道下端截面积， 查阅手册确定直径和高度等尺寸。
3.3 浇注系统设计 1 浇注系统设计的主要内容
确定浇注系统的类型及各组元的结构和尺寸 2 设计浇注系统的方法和过程 1）确定浇注系统的类型 2）确定内浇道的位置、数目和金属引入方向 3）确定直浇道的位置和高度 4）浇注时间与金属液上升速度的核算 5）计算阻流面积
6）确定浇口比并计算各组元截面积 7）确定各组元的结构和形状及尺寸 8）绘出浇注系统图 9）生产调试并酌情修订 3浇注系统的设计步骤 1）浇注系统类型的选择
第三章 浇注系统设计
3.1概述 1 概念 铸型中引导液态金属进入型腔的通道之总称。 2 组成 1）浇口杯 2）直浇道 3）横浇道 4）内浇道
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3 对浇注系统的基本要求 1）能控制铸件的温度场分布 2）保证在规定时间内充满铸型型腔 3）保证铸件轮廓、棱角清晰 4）控制金属液流动的速度和方向 5）具有良好的撇渣功能 6）简化生产，降低成本
3 直浇道中的流动
1）直浇道的作用 将来自浇口杯的金属液引入横浇道、 内浇道或直接导入型腔，并提供充型过程所必需的压力
2）直浇道形状 通常是上大下小的圆锥形，有时为等截面 圆柱形、上小下大的倒圆锥形、蛇形和片状形等形状
3）液态金属在直浇道中存在充满式流动或非充满式流动 两种流态
4 直浇道窝
1）直浇道窝作用 缓冲，缩短直浇道—横浇道拐弯处的 高度紊流区；改善内浇道流量分布，减少横浇道—内浇 道拐弯处的局部阻力系数和水头损失；浮出金属液中的 气体。