第三章 浇注系统设计

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。 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。
1）浇注系统的特点 设计时多遵循顺序凝固的原则；对小型铸钢件， 可采用转包浇注，浇注系统一般为封闭式或半封闭式 浇注系统；对大多数铸钢件，通常采用底注包（漏包、 柱塞包）浇注工艺，浇注系统一般为开放式浇注系统。 2）转包浇注工艺设计 浇注系统一般采用封闭式或半封闭式浇注系统 3）柱塞包浇注工艺设计 采用柱塞包（漏包、底注包）浇注的铸钢件，以 包孔截面积为基准，根据生产经验确定的浇口比，确 定浇注系统各组元截面积
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。
3）设计方法
类似于灰铸铁件浇注系统的设计
①确定浇注系统的类型;②草拟型板布置图; ③浇注时 间与金属液上升速度的核算; ④计算阻流面积; ⑤确定 浇口比并计算各组元截面积;⑥确定各组元的结构和形 状及尺寸;⑦绘出浇注系统图;⑧生产调试并酌情修订
3.5 铸钢及非铁合金铸件浇注系统的特点及设计
1 铸钢件浇注系统
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 （2）开放式浇注系统 （3）半开放半封闭式浇注系统 S直 ＞ S横 ＞ S内 S直 ＜ S横 ＜ S内 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
第三章 浇注系统设计
3.1概述
1 概念 2 组成 铸型中引导液态金属进入型腔的通道之总称。 1）浇口杯 2）直浇道 3）横浇道 4）内浇道
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
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 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）底注式浇注系统
内浇道设置在铸件底部的浇注系统 （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
2 轻合金浇注系统
1）浇注系统的特点
适合应用开放式的底注浇注系统，仅在高度小于
100mm的小件才用顶注式或中间注入式浇注系统。
广泛应用垂直缝隙式和带立缝的底注式浇注系统 2）浇注工艺设计 开放式的底注浇注系统，蛇形直浇道，浇口比； 以容许最小紊流程度为依据的阻流计算法，以选取的
浇口比求出其他组元面积。
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。
5）计来自百度文库阻流面积
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
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
3 铜合金浇注系统
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
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。
（3）浇注时间与金属液上升速度的核算
（4）计算阻流面
公式法（奥赞公式法，简易公式法）和图表法（查表
法，查图法）
（5）确定浇口比并计算各组元截面积
（6）确定各组元的结构和形状及尺寸
①浇口 ②直浇道 ③直浇道窝 ④横浇道 ⑤内浇道
（7）绘出浇注系统图
（8）生产调试并酌情修订
2球墨铸铁件浇注系统
1）浇注系统的特点 通常采用封闭式浇注系统，但厚 壁件应采用开放式浇注系统，薄壁小件多采用半封闭 式浇注系统。 2）浇注系统横截面积确定方法 ①公式法 ②查表法
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
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。
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。
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。
3.4 铸铁件浇注系统的特点及设计
1 灰铸铁件浇注系统
1）浇注系统的特点 封闭式浇注系统
2）浇注系统横截面积确定方法 ①公式法 奥赞公式法，简易公式法 ②图表法 查表法，查图法 3）设计方法 (1)确定浇注系统的类型 通常采用封闭式浇注系统 (2)草拟型板布置图 根据造型机标准模板尺寸或砂箱轮廓尺寸，基于 铸件尺寸及合理吃砂量等，确定砂箱中铸件的数目与 分布、内浇道的位置、数目和金属引入方向及直浇道 的位置和高度，草拟出型板布置图
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