浇注系统的计算和设计

浇注系统的计算和设计1、浇注系统计算的水力学公式在浇注系统的类型和引入位置确定以后、就可进一步确定浇注系统各基本单元的尺寸和结构。目前大都采用水力学近似公式或经验公式计算出浇注系统的最小截面积，再根据铸件的结构特点、几何形状等确定浇道比，确定各单元的尺寸和结构。计算阻流截面的水力学公式一、平均静压头HP的计算传统的解法中假定: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，即等于mgHp2)假定铸件（型腔）的横截面积S沿高度方向不变二、浇注时间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。减小皮下气孔倾向。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，快浇可以充分利用共晶膨胀消除缩孔缩松缺陷。快浇的缺点：对型壁有较大的冲击作用，容易造成涨砂、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、球墨铸铁件慢浇的优点金属对型壁的冲刷作用轻；可防止涨砂、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。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。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。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。浇注系统的流量系数通常是指阻流截面的流量系数。2、铸铁件浇注系统设计与计算一、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应指出，重要的是核算铸件最大横截面处的型内金属上升速度。当不满足要求时，应缩短浇注时间或改变浇注位置。5、计算阻流截面积S阻如果铸件质量很大，则计算铸件质量m时，应包括型腔扩大量——由于各种原因引起的增重。增重原因有：木模壁厚偏差起模时扩砂量铸型及砂芯干燥过程中的尺寸变化合箱偏差及浇注时的涨砂等6．确定浇口比并计算各组元截面积7．绘出浇注系统图形二、阶梯式浇注系统的计算计算原理及步骤：1、阻流面积S阻的计算若铸件低于A－A水平面若A－A水平面低于铸件最高点2、分配直浇道截面积依经验，分配直浇道截面积等于1～2倍阻流面积。3、每层内浇道的总截面积三、垂直分型浇注系统的计算3、铸钢件浇注系统的特点铸钢件浇注系统特点：铸钢的特点是熔点高，流动性差，收缩大，易氧化，而且夹杂物对铸件力学性能影响严重，多使用底注浇包（bottompouringladle,俗称漏包、柱塞包），要求浇注系统结构简单、截面积大，使充型快而平稳，流股不宜分散，有利于铸件的顺序凝固和冒口的补缩，不应阻碍铸件的收缩。用底注浇包浇注时，浇注系统必须是开放式的，直浇道不被充满，保证钢液不会溢出浇道以外。为快速而平稳地充型，对一般中小铸件多用底注式，高大铸件常采用阶梯式浇注系统。（一）底注包浇注系统的经验计算法铸钢车间的浇包容量和熔炉吨位一致，一般只有一种或几种容量的浇包和数种直径的包孔。生产中先确定浇包容量和包孔直径，依经验的浇口比确定浇注系统各组元尺寸。1、浇包容量及包孔选择浇包总容量应大于铸型内金属需要量。小浇包只设一个包孔，大于30t的浇包可设两个包孔。每个包孔的钢液流量——浇注速度，不仅决定于包孔直径，还与包内钢液深度有关。但实践中为方便起见，给出了包孔直径和平均浇注速度的关系。2、浇注时间和液面上升速度3、其他组元截面积以包孔截面积为基准，参照下述浇口比确定浇注系统各组元截面积S包孔：S直：S横：S内＝1：（1.8～2.0）：（1.8～2.0）:（2.0～2.5）指出图51所示二种横浇道形式的优劣分析下图所示截面形状内浇道的应用。