浇注系统设计

10:341浇注系统设计10:3422.DISA垂直分型浇注系统的设计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）.共有三种10:343浇注系统类型浇口杯a3a1a3a2a1a2内浇口注：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p2浇口杯y1P3P2P1p3y3y2y1y2内浇口p1y3内浇口综合式内浇口减压式内浇口加压式10:3441》封闭式浇注系统的计算公式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）F=1036G/TmH10:345静压高度H，根据入水方式的不同有如下三种计算方法。10:346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。(0M1).用不同的损耗系数计算出的浇注系统流量损耗：10:347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。10:3483.铸件内影响流量损失的因素10:349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。10:34104.浇注系统的缺陷B(5秒）A(秒）C(8秒）10:3411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。10:3412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：10:3413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）。10:34145.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：10:3415AF4123H3BCF3F2F1F5H1H210:3416A=70mm,B=60mm,C=50mmF4=363F4=30010221.5F3=33271.5331.5F2=40F1=501122222020内浇口一般高度为1.5-3mm，内浇口摩擦力大流量小。10:3417标准梯形直浇道的形状4A2A2AA2AA10:3418冲型顺序H39SEC.1SEC.H1H213SEC.5SEC.11SEC.IIIII1IIIII3SEC.IIIII1IIIIIIIIII1IIIII11110:3419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。10:3420浇注系统与浇口杯之间的关系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。一个好的浇口杯应具备以下几点：10:3421浇注系统与浇口杯之间的关系模板上浇口杯的位置：B502013230B75DISA型号BBmin(mm)10:3422正确的顺序为：2SEC.H1H3H2IIIII11IIIIIIIIII110:3423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10:3424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10:3425设计冒口的基本原则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。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：10:3426设计冒口的基本原则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。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：10:3427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0.03510:3428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。10:3429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。10:3430凝固模数M=V/A(cm)1.凝固模数M选择公式直接输入：M＝冒口系数（凝固模数）V=体积A=表面积凝固模数的计算公式附图10:3431凝固模数MR≥K*Mc2.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＝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）10:3432DN1/3DR3.冒口径的计算公式：(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2-3mm10:3433圆形:πD²/44.冒口径的面积及形状：矩形：a*b梯形（a+b）*h/2ahDbabahDbabahDbaba方形a²10:3434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。DN1/3DR(DN为冒口径横截面积直径，DR为冒口横截面直径）。10:3435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10:3436冒口计算范例如图：35mm80mm10:3437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)=0.72cm10:3438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*McMR≥1.1*0.72cmMR≥0.79cm10:3439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≥0.79cm10:3440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：DN1/3DR=45/3=15mm冒口径的面积（为圆形）AN=πD²/4＝177mm²f)选择方形冒口径，则“a”值可轻易求得：A²=177mm²A=13.3mm10:3441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。10:3442开放式浇注系统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F3=2F1F2=2F1F1＝1036*G+G1/T*M*HmHm=a-c/2HacF2F3F1Hm10:3443对比封闭式和开放式浇注系统的优缺点10:3444综合式浇注系统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F1＝1036*G/T*M*Hm=AF2=(1.5-2)A(1.5-2)A(0.7-0.5)A流量示意图：AF6=1.5AF5=AF4=(0.7-0.5)AF3=AF7=1.5A10:3445浇注系统10:3446铸造常见的几种缺陷1.冷隔2.砂渣眼3.掉砂4.粘板5.押入6.错模7.粘砂8.气孔9.缩孔10.打联10:3447分析对铸件缺陷产生原因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。1.浇注系统2.因机器参数设置引起的缺陷10:3448a)成分不对引起的缺陷。b)处理不当引起的缺陷。3.型砂质量10:3449a)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。4.铁水质量10:3450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。5.开箱前或开箱后因铸件处理不当引起的缺陷