第七章第七章 浇注系统设计浇注系统设计本章主要讲授浇注系统类型的选择，浇注最小截本章主要讲授浇注系统类型的选择，浇注最小截面尺寸的计算，其它铸造合金浇注系统的特点。要面尺寸的计算，其它铸造合金浇注系统的特点。要求掌握浇注系统的选择原则。求掌握浇注系统的选择原则。重点为浇注系统的选择原则和确定浇注位置，难重点为浇注系统的选择原则和确定浇注位置，难点为浇注系统选择原则的灵活应用。点为浇注系统选择原则的灵活应用。概概 述述浇注系统：浇注系统：铸型中液态金属流入型腔的通道之总称铸型中液态金属流入型腔的通道之总称组成：组成：浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道、内浇道浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道、内浇道 正确设计浇注系统使液态合金平稳合理的充满型正确设计浇注系统使液态合金平稳合理的充满型腔，对铸件品质影响很大，铸件废品中的腔，对铸件品质影响很大，铸件废品中的30%30%是因浇注是因浇注系统不当引起。系统不当引起。浇注系统的组成浇注系统的组成浇注系统设计原则浇注系统设计原则l使液态合金使液态合金平稳充满铸型平稳充满铸型，不冲击型壁和型芯，不冲击型壁和型芯，不产生涡流和喷溅，不卷入气体，并利于型腔内不产生涡流和喷溅，不卷入气体，并利于型腔内的空气和其他气体排出型外，的空气和其他气体排出型外，防止金属液过度氧防止金属液过度氧化及产生砂眼、冷豆、气孔。化及产生砂眼、冷豆、气孔。l阻挡夹杂物进入型腔阻挡夹杂物进入型腔，以免在铸件上形成渣孔。，以免在铸件上形成渣孔。l调节铸型及铸件各部分温差，调节铸型及铸件各部分温差，控制铸件的凝固顺序控制铸件的凝固顺序，不阻碍铸件的收缩，减少铸件的变形和开裂倾向。不阻碍铸件的收缩，减少铸件的变形和开裂倾向。l合金液流合金液流不应冲刷冷铁和芯撑不应冲刷冷铁和芯撑。防止冷铁的激冷效。防止冷铁的激冷效果降低及表面熔化，避免芯撑过早软化和熔化，造果降低及表面熔化，避免芯撑过早软化和熔化，造成铸件壁厚变化成铸件壁厚变化浇注系统设计原则浇注系统设计原则l浇注系统尽可能结构简单紧凑浇注系统尽可能结构简单紧凑，占砂箱面积小，体，占砂箱面积小，体积小，积小，有利于减少冒口体积有利于减少冒口体积，节约合金和型砂，提，节约合金和型砂，提高砂箱利用率，方便造型、清理和浇注系统模样的高砂箱利用率，方便造型、清理和浇注系统模样的制造制造l使液态合金以最短的距离，最合适的时间充满型腔，使液态合金以最短的距离，最合适的时间充满型腔，有足够的压力头，并保证金属液面在型腔内有必要有足够的压力头，并保证金属液面在型腔内有必要的上升速度等，以确保铸件的质量；的上升速度等，以确保铸件的质量；l起一定的补缩作用，起一定的补缩作用，在内浇道凝固前补给部分液在内浇道凝固前补给部分液态收缩态收缩浇注系统的设计内容与步骤浇注系统的设计内容与步骤选择浇注系统的类型和结构；选择浇注系统的类型和结构；合理地在铸型中布置浇注系统及确定内浇道的引入合理地在铸型中布置浇注系统及确定内浇道的引入位置和个数；位置和个数；计算浇注时间和浇注系统中的最小断面积，确定直计算浇注时间和浇注系统中的最小断面积，确定直浇道的高度浇道的高度（如有浇口杯则从杯中液面高度算起）（如有浇口杯则从杯中液面高度算起）按经验比例数据决定其他组元的断面积；按经验比例数据决定其他组元的断面积；大批量生产时需经过生产阶段的反复，如有不足之大批量生产时需经过生产阶段的反复，如有不足之处，应调整以上各项设计内容，甚至修改工艺方案，处，应调整以上各项设计内容，甚至修改工艺方案，直到合理并保证质量为止。直到合理并保证质量为止。第一节第一节 液态金属在浇注系统的流动液态金属在浇注系统的流动l型壁的多孔性、透气性和合金液的不相润湿性，给合金液的型壁的多孔性、透气性和合金液的不相润湿性，给合金液的运动以特殊边界条件运动以特殊边界条件l在充型过程中，合金液和铸型之间有着激烈的热作用、机在充型过程中，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械作用和化学作用；合金液冲刷型壁，粘度增大，体积收合金液冲刷型壁，粘度增大，体积收缩，吸收气体、使金属氧化等；缩，吸收气体、使金属氧化等；l浇注过程是不稳定流动过程浇注过程是不稳定流动过程 在型内合金液淹没了内浇道之后，随着合金液面上升，在型内合金液淹没了内浇道之后，随着合金液面上升， 充型的有效压力头渐渐变小充型的有效压力头渐渐变小 型腔内气体的压力并非恒定型腔内气体的压力并非恒定 浇注操作不可能保持浇口杯内液面的绝对稳定浇注操作不可能保持浇口杯内液面的绝对稳定一、砂型流动的水力学特点一、砂型流动的水力学特点l合金液在浇注系统中一般呈合金液在浇注系统中一般呈湍流湍流状态状态 l多相流动多相流动 一般合金液总含有某些少量固相杂质、液相夹杂和气一般合金液总含有某些少量固相杂质、液相夹杂和气泡，在充型过程中还可能析出晶粒及气体，故充型时泡，在充型过程中还可能析出晶粒及气体，故充型时合金液属于多相流动合金液属于多相流动一、砂型流动的水力学特点一、砂型流动的水力学特点浇口杯作用：浇口杯作用：l用来承受来自浇包的金属液流并引入直浇道，用来承受来自浇包的金属液流并引入直浇道，防止过浇而溢出；防止过浇而溢出；l避免流股直冲直浇道，减少液流对铸型的冲击避免流股直冲直浇道，减少液流对铸型的冲击l有一定的挡渣作用；有一定的挡渣作用；l当砂箱高度低、压头不够时，又可用以增加金当砂箱高度低、压头不够时，又可用以增加金属液的静压头。属液的静压头。二、浇口杯中的流动二、浇口杯中的流动浇口杯分类：浇口杯分类：漏斗形浇口杯、池盆形浇口杯漏斗形浇口杯、池盆形浇口杯二、浇口杯中的流动二、浇口杯中的流动漏斗形浇口杯漏斗形浇口杯特点：特点：结构简单，制作方便，容积小，消耗金属液少；结构简单，制作方便，容积小，消耗金属液少；只能用来接纳和缓冲浇注的金属流股，只能用来接纳和缓冲浇注的金属流股，挡渣能力小挡渣能力小；应用：应用：主要用在小型铸铁件及铸钢件，广泛用于机器造主要用在小型铸铁件及铸钢件，广泛用于机器造 型。型。结构：结构：漏斗口的直径应该比直浇道大一倍以上。漏斗口的直径应该比直浇道大一倍以上。可用带可用带滤网的漏斗形浇口杯。滤网的漏斗形浇口杯。池盆形浇口杯池盆形浇口杯特点：特点：挡渣作用明显，但是制作程序复杂，消耗挡渣作用明显，但是制作程序复杂，消耗的金属较多的金属较多应用：应用：主要用于中大型铸铁件。主要用于中大型铸铁件。结构：结构：浇口盆浇口盆的深度应该大的深度应该大于直浇道上端于直浇道上端直径的直径的5 5倍。倍。浇口杯中应避免出现水平涡流浇口杯中应避免出现水平涡流液态金属在平底的浇口杯中液态金属在平底的浇口杯中流动流动 时易出现水平涡流。时易出现水平涡流。 流量分布不均匀造成流速方流量分布不均匀造成流速方向偏向偏 斜。水平分速度对直浇斜。水平分速度对直浇道中心线道中心线 偏斜，形成水平涡偏斜，形成水平涡流运动。流运动。在涡在涡 流中心区形成流中心区形成一个漏斗形充满空一个漏斗形充满空 气的等压气的等压自由液面的空穴。容易自由液面的空穴。容易 将空将空气和渣子带入直浇道。气和渣子带入直浇道。原因：原因：水平各向流量不均水平各向流量不均衡造成流速方向的偏斜。衡造成流速方向的偏斜。若忽略金属粘度的影响，视液态金属为理想流体，若忽略金属粘度的影响，视液态金属为理想流体，浇口杯内液态金属应满足动量矩守衡：浇口杯内液态金属应满足动量矩守衡：Mvr=Mvr=常量常量式中：式中：M M 距离直浇道中心为距离直浇道中心为r r处的质点的质量处的质点的质量 v M v M点的切线速度点的切线速度 r M r M点距离直浇道中心的距离。点距离直浇道中心的距离。 漏斗形等压自由液面的形成：漏斗形等压自由液面的形成：一旦出现水平旋涡，一旦出现水平旋涡，越靠近中心，越靠近中心，M M质点的离心加速度越高，重力加速质点的离心加速度越高，重力加速度和离心加速度的合成加速度越接近于水平，根据度和离心加速度的合成加速度越接近于水平，根据流体力学原理，等压面垂直于总加速度方向。等压流体力学原理，等压面垂直于总加速度方向。等压面逐步由水平过度到垂直，形成中空的大气压力表面逐步由水平过度到垂直，形成中空的大气压力表面。面。对铸件质量的影响：对铸件质量的影响：卷气、渣沿等压面进入型腔。卷气、渣沿等压面进入型腔。 影响水平旋涡的因素影响水平旋涡的因素 浇口杯中金属流股的水平分速度越大，越容易形成水浇口杯中金属流股的水平分速度越大，越容易形成水平旋涡。平旋涡。而水平分速度的大小又与以下因素有关：而水平分速度的大小又与以下因素有关：a a 浇口杯内液面的深度：浇口杯内液面的深度：液面深度超过直浇道上端直液面深度超过直浇道上端直径的径的5 5倍时可基本消除水平旋涡。倍时可基本消除水平旋涡。b b 浇注高度：浇注高度：浇包嘴离浇口杯越高，越容易产生水平浇包嘴离浇口杯越高，越容易产生水平旋涡。旋涡。c c 浇注方向：逆向浇注较顺向浇注为佳。浇注方向：逆向浇注较顺向浇注为佳。纵向逆浇不纵向逆浇不易形成水平涡流，而纵向顺浇易将夹渣带入型腔；带易形成水平涡流，而纵向顺浇易将夹渣带入型腔；带底坎时，侧向浇注时金属液可能绕过底坎从另一侧进底坎时，侧向浇注时金属液可能绕过底坎从另一侧进入直浇道形成水平涡流。入直浇道形成水平涡流。图图 底坎和浇注方向对液流流向的影响底坎和浇注方向对液流流向的影响a) a) 纵向逆浇纵向逆浇 b)b)纵向顺浇纵向顺浇 c)c)侧向浇注侧向浇注纵向顺浇方便浇注工作纵向顺浇方便浇注工作，不易产生垂直涡流不易产生垂直涡流，轻轻质点夹杂物进入直浇道的可能性大；质点夹杂物进入直浇道的可能性大；纵向逆浇易形成垂直涡流纵向逆浇易形成垂直涡流，有助于夹杂物上浮有助于夹杂物上浮。侧向浇注侧向浇注形成垂直涡流的可能介于上述两者之间，形成垂直涡流的可能介于上述两者之间，液流从一侧流向直浇道，易形成水平涡流。液流从一侧流向直浇道，易形成水平涡流。图图 底坎和浇注方向对液流流向的影响底坎和浇注方向对液流流向的影响a) a) 纵向逆浇纵向逆浇 b)b)纵向顺浇纵向顺浇 c)c)侧向浇注侧向浇注生产中减轻水平旋涡的措施生产中减轻水平旋涡的措施a a 用大深度浇口杯用大深度浇口杯b b 浇口杯底部安放筛网等浇口杯底部安放筛网等c c 在浇口杯底部设置堤坝，形成垂直旋涡在浇口杯底部设置堤坝，形成垂直旋涡。垂直旋涡的挡渣作用：垂直旋涡的挡渣作用：金属液沿斜壁流下，由金属液沿斜壁流下，由于流速的减低和流向的于流速的减低和流向的改变，形成垂直方向的改变，形成垂直方向的旋流。旋流。在池形浇口杯中在池形浇口杯中增设隔板增设隔板和在浇口杯出口处又有和在浇口杯出口处又有底坎底坎，就能把浇包落入浇口杯中流股的紊乱搅拌，就能把浇包落入浇口杯中流股的紊乱搅拌作用限制在浇注区范围内，且能急剧改变流股方作用限制在浇注区范围内，且能急剧改变流股方向，形成使轻质点杂质上浮的流向。向，形成使轻质点杂质上浮的流向。a)合理 b)不合理d d 用拔塞等方法，使浇口杯内液面达到一定深度时用拔塞等方法，使浇口杯内液面达到一定深度时再向直浇道注入再向直浇道注入即使带隔板和底坎（或凹坑）的浇口杯，也不能即使带隔板和底坎（或凹坑）的浇口杯，也不能完全阻挡浇注开始时液流带入的气体和夹杂物，完全阻挡浇注开始时液流带入的气体和夹杂物，故浇注重要铸件时，常在浇注前用各种方法将直故浇注重要铸件时，常在浇注前用各种方法将直浇道堵住，等浇口杯充满后再打开，并一直保持浇道堵住，等浇口杯充满后再打开，并一直保持浇口杯的液面高度。浇口杯的液面高度。浇口杯的结构设计浇口杯的结构设计 1) 1)浇浇口口杯杯中中金金属属液液面面的的高高度度：H5dH5d直直上上，而而且且浇浇口口杯与直浇道要采用杯与直浇道要采用圆角连接圆角连接, , r0.25dr0.25d直上直上； 2) 2)采用纵向逆浇，设置底坎、挡板和闸门等；采用纵向逆浇，设置底坎、挡板和闸门等； 3) 3)采采用用特特殊殊结结构构的的浇浇口口杯杯：拔拔塞塞式式、浮浮塞塞式式、铁铁隔隔片式、闸门式片式、闸门式等；等；4 4）浇口杯与直浇道相连的边缘做成凸起状。）浇口杯与直浇道相连的边缘做成凸起状。直浇道的功用直浇道的功用：l引导金属液进入横浇道、内绕道或直接导入型腔；引导金属液进入横浇道、内绕道或直接导入型腔；l提供足够的压力头，使金属液克服各种流动阻力，提供足够的压力头，使金属液克服各种流动阻力，在规定时间内充满型腔。在规定时间内充满型腔。三、三、直浇道中的流动直浇道中的流动直浇道直浇道形状：形状： 常做成上大下小的锥形、常做成上大下小的锥形、等断面的柱形和上小下大的等断面的柱形和上小下大的倒锥形。倒锥形。（1 1）液态金属在直浇道中的流动特点）液态金属在直浇道中的流动特点 直浇道一般不能挡渣，而且金属液通过时容易带直浇道一般不能挡渣，而且金属液通过时容易带入气体。入气体。当气体被卷入型腔时而又不能顺利逸出时就当气体被卷入型腔时而又不能顺利逸出时就会在铸件中形成气孔。会在铸件中形成气孔。1 1）水模拟实验）水模拟实验真空吸气理论真空吸气理论实实验验条条件件：采采用用有有机机玻玻璃璃模模型型，制制作作浇浇口口杯杯和和直直浇浇道道两两组组元元浇浇注注系系统统，采采用用水水模模拟拟的的方方法法，采采用用尖尖角角、圆圆角角连连接接形形式式，采采用用等断面和变截面的直浇道结构。等断面和变截面的直浇道结构。l直浇道入口处的形状影响液流分布：直浇道入口处的形状影响液流分布：尖角连接时直尖角连接时直浇道内呈不充满流动；圆角连接时则为充满状态。浇道内呈不充满流动；圆角连接时则为充满状态。l直浇道形状影响液流的内部压力：尖角连接时不充满，直浇道形状影响液流的内部压力：尖角连接时不充满，而且流股呈渐缩形，直浇道上口有真空区存在。而且流股呈渐缩形，直浇道上口有真空区存在。l有锥度的直浇道呈有锥度的直浇道呈充满状态，且呈正压充满状态，且呈正压流动，从直浇道上流动，从直浇道上的小孔流水；而等的小孔流水；而等断面的直浇道虽然断面的直浇道虽然也呈充满状态，但也呈充满状态，但是却呈负压流动，是却呈负压流动，吸入气体；吸入气体；（1 1）液态金属在直浇道中的流动特点）液态金属在直浇道中的流动特点直浇道的流动特点直浇道的流动特点（1 1）两种流态：充满和不充满。非充满状态易带气，但在）两种流态：充满和不充满。非充满状态易带气，但在底注包浇注时或用阶梯浇注系统时采用。底注包浇注时或用阶梯浇注系统时采用。（2 2）非充满直浇道中金属液以重力加速度做等加速运动，）非充满直浇道中金属液以重力加速度做等加速运动，流股必定向内收缩；流股内部与砂型表层气体之间无压力差，流股必定向内收缩；流股内部与砂型表层气体之间无压力差，气体不可能被吸入，而是被金属表面吸收和带走。气体不可能被吸入，而是被金属表面吸收和带走。（3 3）直浇道入口形状影响金属流态。入口尖角时，增加流）直浇道入口形状影响金属流态。入口尖角时，增加流动阻力和断面收缩率，常导致非充满式流动。要使直浇道呈动阻力和断面收缩率，常导致非充满式流动。要使直浇道呈充满流态，要求入口处圆角半径充满流态，要求入口处圆角半径rd/4rd/4。（4 4）水利学模拟实验与砂型中实际流动状况有差异。）水利学模拟实验与砂型中实际流动状况有差异。（5 5）砂型中直浇道充满的理论条件。）砂型中直浇道充满的理论条件。262 2）真空吸气理论）真空吸气理论 假设条件：假设条件：浇注系统是由不透气材料制成；浇注系统是由不透气材料制成；流体呈稳定流动，且为不可压缩流体；流体呈稳定流动，且为不可压缩流体；直浇道为等断面结构。直浇道为等断面结构。如图所示，选择直浇道的如图所示，选择直浇道的出口出口2-22-2为分析的基准面，则为分析的基准面，则伯努利方程可写为：伯努利方程可写为：其中，其中，Z Z2 2=0=0，P P2 2=Pa=Pa，整理得：，整理得：由于是稳定流动，根据连续流动定律，有：由于是稳定流动，根据连续流动定律，有： F F1 1V V1 1=F=F2 2V V2 2， F F1 1=F=F2 2，V V1 1=V=V2 2则则因因为为Z Z1 1远远远远大大于于h h1-21-2，所所以以，（P P2 2-P-P1 1）/0/0，P P2 2 P P1 1 ，P P2 2 =P=Pa a，P Pa a P P1 1 。因因此此，真真空空吸吸气气理理论论的的分分析析可可以以得得出出结结论论：在在直直浇浇道道中中有有真真空空度存在，流体经过浇注系统时要吸入气体。度存在，流体经过浇注系统时要吸入气体。1 1）、入口处的）、入口处的连接连接 ( (与浇口与浇口杯连接处杯连接处) ) 采用圆角，采用圆角，一般要求入一般要求入口处圆角半径口处圆角半径r rd d4(d4(d为为直浇道上口直径直浇道上口直径) )。 这样可以减少气体的卷这样可以减少气体的卷入和入和避免尖角型砂被冲掉引避免尖角型砂被冲掉引起冲砂缺陷起冲砂缺陷。直浇道结构设计直浇道结构设计防止液流带入气体和冲砂，设计直浇道时应注意防止液流带入气体和冲砂，设计直浇道时应注意以下几点：以下几点：直浇道的形状直浇道的形状上大下小的锥形即设计锥度上大下小的锥形即设计锥度2 2）直浇道的形状）直浇道的形状则：则：v v2 2vv1 1, , 可使可使P P2 2PP1 1，流体呈正压流动；流体呈正压流动； 上大下小的锥形，上大下小的锥形，有利于在直浇道中呈正有利于在直浇道中呈正压流动，能防止吸气或压流动，能防止吸气或非充满状态而带气。非充满状态而带气。3 3、蛇形直浇道则使、蛇形直浇道则使h h1-2,1-2,增增大大，保保证证P P2 2PSS横横SS内内实际情况：实际情况：液态金属有粘度，流动阻力有较大的影响。液态金属有粘度，流动阻力有较大的影响。S S直直：S S横横：S S内内=1:2.5:2.5=1:2.5:2.5时仍呈正压充满状态。时仍呈正压充满状态。第二节第二节 浇注系统的基本类型及选择浇注系统的基本类型及选择1 1、浇注系统的分类、浇注系统的分类浇注系统常用的分类：浇注系统常用的分类：l根据各组元断面比例关系的不同：根据各组元断面比例关系的不同： 封闭式、开放式封闭式、开放式按内浇道在铸件上的相对位置不同：按内浇道在铸件上的相对位置不同： 顶注式、中间注入式、底注式、阶梯式顶注式、中间注入式、底注式、阶梯式二、封闭、开放式浇注系统二、封闭、开放式浇注系统封闭式浇注系统封闭式浇注系统阻流阻流在一个浇注系统中截面积最小的浇道在一个浇注系统中截面积最小的浇道S内内 S横横 S直直，例如，例如1: 1.2 : 1.5 封闭式浇注系统可理解为正常浇注条件下，所有组元能被封闭式浇注系统可理解为正常浇注条件下，所有组元能被金属液充满的浇注系统，也称为充满式浇注系统。（因全部金属液充满的浇注系统，也称为充满式浇注系统。（因全部截面上的金属液压力均高于型壁气体压力，故是有压或正压截面上的金属液压力均高于型壁气体压力，故是有压或正压系统）。系统）。优点：优点：阻渣效果好、防止卷气、消耗金属少、清理方便。阻渣效果好、防止卷气、消耗金属少、清理方便。缺点：缺点： 进入型腔的金属液流速度高，易产生喷溅和冲砂，使进入型腔的金属液流速度高，易产生喷溅和冲砂，使金属氧化，使型内金属液发生扰动、涡流和不平静。金属氧化，使型内金属液发生扰动、涡流和不平静。应用：应用：主要应用于不易氧化的各种铸铁件。对于容易氧化的主要应用于不易氧化的各种铸铁件。对于容易氧化的轻合金铸件、采用漏包浇注的铸钢件和高大的铸铁件，均不轻合金铸件、采用漏包浇注的铸钢件和高大的铸铁件，均不宜使用。宜使用。开放式浇注系统开放式浇注系统 S内内S横横 S直；例如直；例如1.5 : 1.2 : 1在在正正常常浇浇注注条条件件下下，金金属属液液不不能能充充满满所所有有组组元元的的浇浇注注系系统统，又又称称为为非非充充满满式式或或非非压压力力式式浇浇注注系系统统。在在金金属属液液流流未未能能充充满满的的部部位存在着等大气压力的自由表面。位存在着等大气压力的自由表面。 完完全全开开放放式式浇浇注注系系统统在在内内浇浇道道被被淹淹没没之之前前，各各组组元元均均呈呈非非充充满满流流态态，几几乎乎不不能能阻阻渣渣而而且且会会带带入入大大量量气气体体。因因此此，使使用用转转包浇注的铸铁件上不宜应用这种浇注系统。包浇注的铸铁件上不宜应用这种浇注系统。主主要要优优点点：进进入入型型腔腔时时金金属属液液流流速速度度小小，充充型型平平稳稳，冲冲刷刷力力小小，金金属属氧氧化化轻轻。主主要要缺缺点点：阻阻渣渣效效果果稍稍差差，带带入入气气体体 ，金金属属消消耗耗略多。略多。应应用用：轻轻合合金金铸铸件件、球球铁铁件件等等。漏漏包包浇浇注注的的铸铸钢钢件件也也宜宜采采用用开开放放式式浇浇注注系系统统，但但直直浇浇道道不不能能呈呈充充满满态态，以以防防钢钢水水外外溢溢，造造成成事故。事故。3 3半封闭式浇注系统半封闭式浇注系统 这种浇注系统的特点是这种浇注系统的特点是S S横横 S S直直 S S内内。即阻流截面是内。即阻流截面是内浇道，横浇道截面积最大，浇道，横浇道截面积最大，直浇道一般是上大下小的锥形直浇道一般是上大下小的锥形，浇注时，直浇道很快充满，而横浇道充满较晚，故可降低内浇注时，直浇道很快充满，而横浇道充满较晚，故可降低内浇道的流速，使浇注初期充型平稳，对铸型的冲击比封闭式浇道的流速，使浇注初期充型平稳，对铸型的冲击比封闭式的小；在横浇道充满后，因其中的金属液流速较慢，的小；在横浇道充满后，因其中的金属液流速较慢，所以挡所以挡渣比开放式的好，渣比开放式的好，但浇注初期在横浇道充满前，挡渣效果较但浇注初期在横浇道充满前，挡渣效果较差。差。适用于各类铸铁件，尤其球墨铸铁件及表面干型适用于各类铸铁件，尤其球墨铸铁件及表面干型生产上常常使用介于这两者之间的半封闭式和封生产上常常使用介于这两者之间的半封闭式和封闭开放式浇注系统；闭开放式浇注系统；4 4、封闭、封闭开放式式浇注系统开放式式浇注系统特特点点：控控制制流流量量的的阻阻流流断断面面位位于于直直浇浇道道下下端端，或或在在横横浇浇道道中中，或或者者在在集集渣渣包包出出口口处处等等，故故浇浇注注系系统各组元的断面比例相应的存在以下关系统各组元的断面比例相应的存在以下关系SS杯杯SS直直 S S横横 SSS直直SS集渣包出口集渣包出口 S S横后横后 SSS阻阻 S S横后横后 SSS阻阻 S S内内 S S横后横后 三、浇注系统按内浇道在铸件上的位置分类三、浇注系统按内浇道在铸件上的位置分类（一）、顶注（上注）式浇注系统（一）、顶注（上注）式浇注系统 以铸件浇注位置为基准，内浇道开设在铸件的顶部，以铸件浇注位置为基准，内浇道开设在铸件的顶部，称为顶注式浇注系统。即金属液从铸件顶部注入型腔称为顶注式浇注系统。即金属液从铸件顶部注入型腔 （一）、顶注式浇注系统（一）、顶注式浇注系统特点：特点：以浇注位置为基准，内浇道设在铸件顶部。以浇注位置为基准，内浇道设在铸件顶部。优点优点容易充满，可减少薄壁件浇不到、冷隔方面的缺陷容易充满，可减少薄壁件浇不到、冷隔方面的缺陷充型后上部温度高于底部，有利于铸件自下而上的充型后上部温度高于底部，有利于铸件自下而上的顺序凝固和冒口的补缩顺序凝固和冒口的补缩冒口尺寸小，节约金属冒口尺寸小，节约金属内浇道附近受热较轻内浇道附近受热较轻结构简单，易于清除结构简单，易于清除（一）、顶注式浇注系统（一）、顶注式浇注系统特点：特点：以浇注位置为基准，内浇道设在铸件顶部。以浇注位置为基准，内浇道设在铸件顶部。缺点缺点易造成冲砂缺陷；易造成冲砂缺陷；易产生砂孔、铁豆、气孔和氧化夹杂物缺陷；易产生砂孔、铁豆、气孔和氧化夹杂物缺陷；大部分浇注时间，内浇道处于非充满状态；大部分浇注时间，内浇道处于非充满状态；横浇道阻渣能力较差横浇道阻渣能力较差金属液下落过程中接触空气，出现激溅、氧化、金属液下落过程中接触空气，出现激溅、氧化、卷气，使充型不平稳；卷气，使充型不平稳； 根据铸件的结构特点，还可采用以下几根据铸件的结构特点，还可采用以下几种类型的顶注式浇注系统：种类型的顶注式浇注系统：1 1简单式简单式 适用于要求不高适用于要求不高的简单小件。的简单小件。 2 2楔形浇道楔形浇道 金属液通过长条楔缝可迅速充满型腔金属液通过长条楔缝可迅速充满型腔 常用于锅、盆、罩、盖类薄壁器皿铸件常用于锅、盆、罩、盖类薄壁器皿铸件 3 3压边浇道压边浇道 浇道是一条窄而长的缝隙，与铸件顶部相连浇道是一条窄而长的缝隙，与铸件顶部相连接，金属液经压边缝隙流入型腔接，金属液经压边缝隙流入型腔 多用于壁较厚多用于壁较厚的中小铸铁件及非的中小铸铁件及非铁合金铸件。铁合金铸件。4 4雨淋浇道雨淋浇道 内浇道是由许多均内浇道是由许多均匀分布的圆孔所组匀分布的圆孔所组成，浇注时细流如成，浇注时细流如雨淋雨淋 主要用于质量要主要用于质量要求较高的大中型筒求较高的大中型筒型铸件，如气缸套、型铸件，如气缸套、卷扬机等卷扬机等 5 5搭边式搭边式 自上而下导自上而下导入金属液，避免入金属液，避免直接冲击铸型侧直接冲击铸型侧壁。壁。适用于湿型适用于湿型铸造薄壁铸件。铸造薄壁铸件。 （二）底注（下注）式浇注系统（二）底注（下注）式浇注系统 内浇道开设在铸件内浇道开设在铸件底部，即金属液从铸底部，即金属液从铸件的底部注入型腔，件的底部注入型腔，称为底注式浇注系统称为底注式浇注系统 主要用于高度不大，主要用于高度不大，结构不太复杂的铸件结构不太复杂的铸件和易氧化的合金铸件，和易氧化的合金铸件，如铸钢、铝镁合金、如铸钢、铝镁合金、铝青铜及黄铜等铸件铝青铜及黄铜等铸件 （二）底注式浇注系统（二）底注式浇注系统特点：特点：以浇注位置为基准，内浇道设在铸件底部。以浇注位置为基准，内浇道设在铸件底部。优点优点内浇道基本上在充满状态下工作，充型平稳；内浇道基本上在充满状态下工作，充型平稳；可避免金属发生激溅、氧化及由此而形成的铸可避免金属发生激溅、氧化及由此而形成的铸件缺陷；件缺陷；无论浇口多大，横浇道基本处于充满状态，有无论浇口多大，横浇道基本处于充满状态，有利于阻渣；利于阻渣；型腔内的气体容易顺序排除。型腔内的气体容易顺序排除。缺点缺点充型后金属的温度分布不利于顺序凝固和冒充型后金属的温度分布不利于顺序凝固和冒口补缩；口补缩；金属液面在上升中容易金属液面在上升中容易结皮结皮，难于保证高大的薄，难于保证高大的薄壁铸件充满，易形成浇不足、冷隔等缺陷；壁铸件充满，易形成浇不足、冷隔等缺陷；金属消耗较大。金属消耗较大。内浇道附近容易过热，导致缩孔、缩松和结内浇道附近容易过热，导致缩孔、缩松和结晶粗大等缺陷；晶粗大等缺陷；克服以上缺点的方法有：克服以上缺点的方法有：采用快浇和分散的多内浇道采用快浇和分散的多内浇道大的大的S S内内/S/S阻阻比值比值使用冷铁和安放冒口或用高温金属补浇冒口等措施使用冷铁和安放冒口或用高温金属补浇冒口等措施根据铸件结构特点，还可采用下列底注式浇注系统根据铸件结构特点，还可采用下列底注式浇注系统 1 1牛角浇道牛角浇道 牛角式内浇道多用牛角式内浇道多用于质量要求高的小型于质量要求高的小型轮类铸件轮类铸件 2 2反雨淋浇道反雨淋浇道 它适用于易它适用于易氧化的中小型氧化的中小型圆套类铸件圆套类铸件 （三）中间注入式浇注系统（三）中间注入式浇注系统 从铸件某一高度面上开设内浇道。对内浇道以下的型腔部分从铸件某一高度面上开设内浇道。对内浇道以下的型腔部分为顶柱式；对内浇道以上的型腔部分相当于底注式。故它为顶柱式；对内浇道以上的型腔部分相当于底注式。故它兼有顶兼有顶注式和底注式浇注系统的优点。使之充型平稳，改善了补缩条件，注式和底注式浇注系统的优点。使之充型平稳，改善了补缩条件，又有利于排气。又有利于排气。 由于内浇道在分型面上开设，故极为方便，应用广泛。适于由于内浇道在分型面上开设，故极为方便，应用广泛。适于高度不大的中等壁厚的铸件。高度不大的中等壁厚的铸件。（四）阶梯式浇注系统（四）阶梯式浇注系统特点：特点：在铸件不同高度上开设多层内浇道。在铸件不同高度上开设多层内浇道。在浇注之初金属液只从最在浇注之初金属液只从最底层内浇道流入型腔，待底层内浇道流入型腔，待型腔内的液面上升到接近型腔内的液面上升到接近第二层内浇道时，才从第第二层内浇道时，才从第二层内浇道流入型腔。这二层内浇道流入型腔。这样各层内浇道由下到上逐样各层内浇道由下到上逐层接替地起作用，最上层层接替地起作用，最上层内浇道通入冒口，可保证内浇道通入冒口，可保证实现顺序凝固和冒口最后实现顺序凝固和冒口最后冷凝。冷凝。（四）阶梯式浇注系统（四）阶梯式浇注系统特点：特点：在铸件不同高度上开设多层内浇道。在铸件不同高度上开设多层内浇道。（四）阶梯式浇注系统（四）阶梯式浇注系统优点优点l金属液首先由最底层内浇道充型，随着型内液面上升，金属液首先由最底层内浇道充型，随着型内液面上升，自下而上顺序地流经各层内浇道，因而自下而上顺序地流经各层内浇道，因而充型平稳，充型平稳，避免避免因压头过高或流股从高处落下冲击型底，造成严重的喷因压头过高或流股从高处落下冲击型底，造成严重的喷射和激溅，射和激溅，且型腔内气体容易排出；且型腔内气体容易排出；l充型后，上部金属液温度高于下部，充型后，上部金属液温度高于下部，有利于实现自下有利于实现自下而上的顺序凝固和冒口的补缩而上的顺序凝固和冒口的补缩，铸件组织致密；，铸件组织致密；l易避免缩孔、缩松、冷隔及浇不足等缺陷；易避免缩孔、缩松、冷隔及浇不足等缺陷；l利用多内浇道，内浇道分散，可利用多内浇道，内浇道分散，可减轻内浇道附近的局减轻内浇道附近的局部过热现象。部过热现象。（四）阶梯式浇注系统（四）阶梯式浇注系统缺点缺点l造型复杂；造型复杂；l要求正确的计算和结构设计。否则，容易出要求正确的计算和结构设计。否则，容易出现上下各层内浇道同时进入金属液的现上下各层内浇道同时进入金属液的“乱浇乱浇”现象，或底层进入金属液过多，形成下部现象，或底层进入金属液过多，形成下部温度高的不理想温度分布。温度高的不理想温度分布。l分型面较多；分型面较多；多用于多用于高度较高、型腔较复杂、收缩率较大或高度较高、型腔较复杂、收缩率较大或品质要求较高的铸件。品质要求较高的铸件。（五）垂直缝隙式浇注系统（五）垂直缝隙式浇注系统 以片状内浇道与铸以片状内浇道与铸件的整个高度相连接的件的整个高度相连接的一种特殊浇注系统一种特殊浇注系统 主要用于重要的铝主要用于重要的铝合金铸件合金铸件 对于重、大型铸件，对于重、大型铸件，特别是重要铸件，特别是重要铸件，采用采用一种形式的浇注系统往一种形式的浇注系统往往不能满足要求，往不能满足要求，可根可根据铸件情况同时采用两据铸件情况同时采用两种或更多形式的复合式种或更多形式的复合式浇注系统浇注系统 第第3 3节节 计算阻流截面的水利学公式计算阻流截面的水利学公式1 1、 奥赞奥赞(Osann)(Osann)公式公式 阻流（最小）截面阻流（最小）截面积的计算积的计算 。 阻流（最小）组阻流（最小）组元指元指浇注系统中浇注系统中浇注系统中浇注系统中最小截面最小截面积的浇道，一般为内浇道，积的浇道，一般为内浇道，即即100hhr r金属液流经浇注系统时压头损失总和金属液流经浇注系统时压头损失总和H H0 0阻流以上金属液的总压头阻流以上金属液的总压头 S Si i 测定测定ii时指定的某处截面积时指定的某处截面积v v 阻流处金属液的流速阻流处金属液的流速g g 重力加速度重力加速度 i i 局部阻力系数局部阻力系数 S S阻阻 阻流截面积。阻流截面积。 101充填下半型时充填下半型时S S阻阻的计算的计算 充填下半型腔时，通过阻流截面的金属质量和浇充填下半型腔时，通过阻流截面的金属质量和浇注时间有如下关系注时间有如下关系式中：式中：m m下下 阻流以下铸件质量阻流以下铸件质量 金属液密度金属液密度 1 1 充填下半型时间充填下半型时间 流量系数，它代表实际金属液的流量流量系数，它代表实际金属液的流量与理想流体流量之比值。与理想流体流量之比值。充填上半型时的计算充填上半型时的计算充填上半型时，阻流处流速随充型压头而变化：充填上半型时，阻流处流速随充型压头而变化：最大流速最大流速最小流速最小流速在上半型充填时间在上半型充填时间 2 2内，存在着瞬间内，存在着瞬间 ，对应压头为，对应压头为h h平均时，平均时，阻流处流速为：阻流处流速为：充填上半型时，通过阻流的金属质量和充填时间之间应有充填上半型时，通过阻流的金属质量和充填时间之间应有如下关系：如下关系：得到：得到： 奥赞奥赞公式公式将两个计算将两个计算 的公式合并为一个通式，即的公式合并为一个通式，即奥赞奥赞公式：公式：式中：式中：m m 流经阻流的金属总质量流经阻流的金属总质量 充填型腔的总时间充填型腔的总时间 充填全部型腔时，浇注系统阻流截面的流量系数充填全部型腔时，浇注系统阻流截面的流量系数H Hp p 充填型腔时的平均计算压头充填型腔时的平均计算压头平均计算压力头平均计算压力头式中：式中：H Hp p 平均计算压头平均计算压头 H Ho o 阻流截面以上的金属压力头阻流截面以上的金属压力头 P P 阻流截面重心以上的型腔高度阻流截面重心以上的型腔高度 C C 铸件（型腔）的总高度铸件（型腔）的总高度注意注意 a a 该公式适用于封闭式浇注系统该公式适用于封闭式浇注系统 b b 推导推导H Ho o时引入两个假定条件，与实际情况有差距。时引入两个假定条件，与实际情况有差距。 c c 应用伯努力方程时，忽略了浇包嘴到浇口杯之间下落动能应用伯努力方程时，忽略了浇包嘴到浇口杯之间下落动能的影响。的影响。二、浇注时间（速度）二、浇注时间（速度）1 1、浇注速度、浇注速度浇注时间对铸件质量有重要影响，应考虑铸件结构、合浇注时间对铸件质量有重要影响，应考虑铸件结构、合金和铸型等方面选择浇注速度。金和铸型等方面选择浇注速度。快浇快浇优点：优点：金属温度和流动性降低幅度小；减小皮下气孔；金属温度和流动性降低幅度小；减小皮下气孔；对上表面热作用时间短，可减小夹砂结疤缺陷；有利于对上表面热作用时间短，可减小夹砂结疤缺陷；有利于石墨铸铁充分利用石墨化膨胀，防止缩孔、缩松缺陷。石墨铸铁充分利用石墨化膨胀，防止缩孔、缩松缺陷。缺点：缺点：对型壁冲击大对型壁冲击大，容易造成胀砂、冲砂、抬型等缺，容易造成胀砂、冲砂、抬型等缺陷；浇注系统的重量稍大，陷；浇注系统的重量稍大，工艺出品率低工艺出品率低。应用：应用：薄壁（或上部有薄壁铸件）；薄壁（或上部有薄壁铸件）； 具有大平面铸件；具有大平面铸件； 表皮易形成氧化膜的铸件；底注式浇注系统，顶表皮易形成氧化膜的铸件；底注式浇注系统，顶 部有冒口；中大型灰铸铁、球墨铸铁件。部有冒口；中大型灰铸铁、球墨铸铁件。慢浇慢浇 优点：优点：对型壁冲刷作用轻，可防止胀砂、抬型、冲砂等缺陷；对型壁冲刷作用轻，可防止胀砂、抬型、冲砂等缺陷； 有利于型（芯）内气体排出；有利于型（芯）内气体排出； 对收缩率大的合金采用顶注法或内浇道通过冒口时，对收缩率大的合金采用顶注法或内浇道通过冒口时， 有利于减小冒口的尺寸有利于减小冒口的尺寸, ,减少浇注系统金属消耗量减少浇注系统金属消耗量 缺点：缺点：对上表面烘烤时间长，易产生夹砂类缺陷；对上表面烘烤时间长，易产生夹砂类缺陷； 金属液温度、流动性降低幅度浇大、易浇不足、冷隔；金属液温度、流动性降低幅度浇大、易浇不足、冷隔； 降低流水线生产率。降低流水线生产率。 应用：应用：有高的砂胎或吊砂的湿型；有高的砂胎或吊砂的湿型； 型内砂芯多、砂芯大而砂芯小或排气困难；型内砂芯多、砂芯大而砂芯小或排气困难； 顶注法浇注体收缩大的合金铸件顶注法浇注体收缩大的合金铸件2 2、合适的浇注时间、合适的浇注时间浇注时间的确定主要考虑：浇注时间的确定主要考虑：壁厚、铸件重量、型砂壁厚、铸件重量、型砂种类、合金种类、注入方式等。种类、合金种类、注入方式等。表表7-5 7-5 图图7-397-39工艺因素：工艺因素： 浇不足、冷隔；夹砂类缺陷；气体的溢浇不足、冷隔；夹砂类缺陷；气体的溢出；金属液的氧化；出；金属液的氧化；型内金属液面的上升速度，计算公式：型内金属液面的上升速度，计算公式：式中：式中： C C 铸件（或某段）的高度铸件（或某段）的高度 铸件（或某段）的浇注时间。铸件（或某段）的浇注时间。满足的条件满足的条件： 浇注时间应满足：浇注时间应满足：三、三、 确定浇注时间时的金属液上升速度因素确定浇注时间时的金属液上升速度因素金属液上升速度的核算和确定金属液上升速度的核算和确定铸钢件：铸钢件：见表见表7-77-7，只核算最小上升速度。，只核算最小上升速度。铸铁件：铸铁件：见表见表7-67-6，只核算最小上升速度，只核算最小上升速度表表7-67-6表表7-77-7式中：式中： RR型腔的水利学半径。型腔的水利学半径。R Re e型型型腔内允许的金属液雷诺数，用实验法确定型腔内允许的金属液雷诺数，用实验法确定vv合金液的运动粘度。合金液的运动粘度。易氧化的轻合金铸件，限制最大上升速度，以免高度易氧化的轻合金铸件，限制最大上升速度，以免高度湍流造成大量的氧化物夹杂，湍流造成大量的氧化物夹杂，最大上升速度最大上升速度 所确定的浇注时间，必须满足最大和最小上升速所确定的浇注时间，必须满足最大和最小上升速度要求，才可作为适用的浇注时间度要求，才可作为适用的浇注时间4. 4.流量系数的确定流量系数的确定 浇注系统的流量系数是指阻流断面的流量系数。浇注系统的流量系数是指阻流断面的流量系数。若阻流断面不设在内浇道，则内浇道的流量系数若阻流断面不设在内浇道，则内浇道的流量系数比浇注系统的流量系数值要小。比浇注系统的流量系数值要小。 流量系数与浇注系统各部分阻力及型腔内的流动流量系数与浇注系统各部分阻力及型腔内的流动阻力大小有关。阻力大小有关。流量系数与浇注系统的形状、尺流量系数与浇注系统的形状、尺寸、结构和铸型的性质及合金种类、流速等有关。寸、结构和铸型的性质及合金种类、流速等有关。 流量系数的确定方法：流量系数的确定方法：l重要铸件或大量生产的铸件重要铸件或大量生产的铸件实验测定实验测定l一般铸件一般铸件经验数据经验数据影响流量系数影响流量系数 值的因素及修正值值的因素及修正值l选择浇注系统类型选择浇注系统类型l确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属引入方向确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属引入方向l决定直浇道的位置和高度（压力角）决定直浇道的位置和高度（压力角）l计算浇注时间并核算金属上升速度计算浇注时间并核算金属上升速度l计算阻流截面积计算阻流截面积S S阻阻l确定浇口比并计算各组元截面积确定浇口比并计算各组元截面积l绘出浇注系统图形绘出浇注系统图形浇注系统的计算步骤浇注系统的计算步骤第第4 4节节 铸铁件浇注系统设计与计算铸铁件浇注系统设计与计算 浇注系统阻流截面的计算浇注系统阻流截面的计算 1. 1. 阻流组元（或内浇道）截面积的计算阻流组元（或内浇道）截面积的计算 m m 包括浇冒口在内的金属总重量包括浇冒口在内的金属总重量(kg) (kg) ，可以通过可以通过估算、计算、估算、计算、称重等方式获得，称重等方式获得，浇冒口的重量按铸件重量的比例求出浇冒口的重量按铸件重量的比例求出，见表，见表表表 浇冒口重量占铸件重量的比例浇冒口重量占铸件重量的比例铸件重量铸件重量/ /大量生产大量生产成批生产成批生产单件、小批生产单件、小批生产1001000100010%15%10%15%10%20%10%20% 值得确定值得确定 铸钢件、铸铁件根据铸钢件、铸铁件根据表表7-87-8、7-107-10，考虑，考虑各种因素，可采用各种因素，可采用表表7-107-10进行修订。进行修订。国内手册中提供的浇注时间计算公式为：国内手册中提供的浇注时间计算公式为：1 1）对对重重量量小小于于450450公公斤斤、壁壁厚厚2.5-15mm2.5-15mm、形形状状复复杂杂的的薄薄壁铸铁件壁铸铁件式中，式中， - -为浇注时间；为浇注时间；m m- -为型内金属总重量，为型内金属总重量，kgkg；S S为系数，取决于铸件的壁厚为系数，取决于铸件的壁厚 铸件壁厚铸件壁厚 (mm) (mm)2.53.52.53.53.58.03.58.08.0158.015系数系数, S, S1.631.631.851.852.22.2 (2) (2)浇注时间浇注时间 值的确定值的确定 影响浇注时间的因素有：影响浇注时间的因素有：合金的种类、浇注温度、浇注系统的类型、铸件结构和铸型合金的种类、浇注温度、浇注系统的类型、铸件结构和铸型的种类等的种类等 浇注时间实际是根据经验图表和经验公式来计算的浇注时间实际是根据经验图表和经验公式来计算的 式中式中 t t浇注时间（浇注时间（s s）；）； G GI I 浇入型内的金属液总重量（浇入型内的金属液总重量（kgkg）；）； 铸件的平均壁厚（铸件的平均壁厚（mmmm），对于圆形或正方形的铸），对于圆形或正方形的铸 件，件， 取其直径或边长的一半；取其直径或边长的一半； k k系数。对灰铸铁取系数。对灰铸铁取2.02.0，需快浇时（如：铁液温度，需快浇时（如：铁液温度 低，含硫较高，含碳量低，含硫较高，含碳量3.3%3.3%，底注或有冷铁，底注或有冷铁 等），可取等），可取1.71.7。对铸钢可取。对铸钢可取1.31.51.31.5。2) 2) 对于重量小于对于重量小于10001000公斤的大、中型铸铁件公斤的大、中型铸铁件表铸铁件表铸铁件k k值的选择值的选择铸件种类铸件种类或工艺要求或工艺要求大型复杂铸件高应大型复杂铸件高应力及大型球铁件力及大型球铁件防止侵入气孔防止侵入气孔和呛火和呛火一般铸一般铸件件厚壁小件、球铁厚壁小件、球铁小件防止缩孔缩小件防止缩孔缩松松k k值值0.70.71.01.01.01.01.31.31.71.72.02.03.03.04.04.0表表 型内铁液液面允许的最小上升速度型内铁液液面允许的最小上升速度铸件壁厚铸件壁厚/mm/mm壁厚壁厚40mm40mm以及所有水平以及所有水平位置浇注的平板铸件位置浇注的平板铸件1140114041041044最小上升速度值最小上升速度值/mms/mms-1 -181081011201120213021303110031100 浇浇注注时时间间确确定定以以后后，对对于于大大平平面面或或结结构构复复杂杂的的薄薄壳壳铸铸件件，还还应应验验算算型型内内金金属属液液液液面面平平均均上上升升速速度度，可可按按下下式计算：式计算：式中式中 C C铸件最低点到最高点的距离，按浇注位置确定铸件最低点到最高点的距离，按浇注位置确定( () )； t t计算的浇注时间计算的浇注时间(s)(s)。 计算结果应大于表中数值，计算结果应大于表中数值，若太小则应调整浇若太小则应调整浇注时间注时间t t，甚至修改工艺方案，甚至修改工艺方案型内金属液液面平均上升速度型内金属液液面平均上升速度 如果低于允许的最小液面上升速度时，就要强行缩如果低于允许的最小液面上升速度时，就要强行缩短浇注时间或调整铸件的浇注位置，使上升速度达到短浇注时间或调整铸件的浇注位置，使上升速度达到或高于最小液面上升速度值或高于最小液面上升速度值 对于封闭式浇注系统，在不同注入位置时公式有对于封闭式浇注系统，在不同注入位置时公式有以下形式：以下形式： 顶注式顶注式 P P0 0，则，则底注式底注式 P PC C，则，则 中间注入式中间注入式 则，则，（3 3）平均静压头）平均静压头H HP P的确定的确定 式中式中 H Hm m 最小剩余压力头最小剩余压力头 L L1 1 自直浇道中心线到铸件最高、最远点的水平距离自直浇道中心线到铸件最高、最远点的水平距离 a a保险压力角，保险压力角，直浇道的剩余压力角应大于直浇道的剩余压力角应大于表表7-147-14（4 4）最小剩余压头）最小剩余压头 H Hm m的确定的确定 浇注铸型的最小剩余压头浇注铸型的最小剩余压头 H Hm m保证铸型保证铸型充满，获得结构完整的铸件，铸件最高点到浇口杯液充满，获得结构完整的铸件，铸件最高点到浇口杯液面高度必须有一个最小剩余压头。面高度必须有一个最小剩余压头。计算公式计算公式表表7-147-14 2. 2. 浇注系统其他各组元的截面积浇注系统其他各组元的截面积 求得阻流组元的截面积后，根据合金和铸件的特求得阻流组元的截面积后，根据合金和铸件的特点，参照点，参照表表选定浇注系统各组元比例关系的类型，确选定浇注系统各组元比例关系的类型，确定其比例值，即可得出其他组元的截面积，然后再按定其比例值，即可得出其他组元的截面积，然后再按选定的形状确定尺寸。选定的形状确定尺寸。类型类型F内：内：F横：横：F直直应用范围及说明应用范围及说明封封闭闭式式1:1.5:21:1.2:1.41:1.1:1.151:1.06:1.11大型灰铸铁件大型灰铸铁件中、大型灰铸铁件中、大型灰铸铁件中、小型灰铸铁件中、小型灰铸铁件薄壁灰铸铁件薄壁灰铸铁件1:1.2;1.4一般球墨铸铁件一般球墨铸铁件1:1.1:1.51:1.3可锻铸铁件可锻铸铁件可锻铸铁件（横浇道直接联接侧冒口）可锻铸铁件（横浇道直接联接侧冒口）1:（1.11.3）:（1.21.6）1:1.1铸钢件（转包浇注）铸钢件（转包浇注）铸钢件（底包浇注）铸钢件（底包浇注）半半封封闭闭式式1:1.4:1.21:1.5:1.11:（1.31.5）:（1.11.2）重型机械铸铁件重型机械铸铁件铸铁件表面干型铸铁件表面干型中、小型铸铁件中、小型铸铁件0.8:（1.21.5）:1球墨铸铁薄壁小件球墨铸铁薄壁小件1:（1.52.0）:1.2锡青铜阀体，内浇道处设有暗冒口锡青铜阀体，内浇道处设有暗冒口开开放放式式（1.54）:（24）:1球墨铸铁薄壁铸件球墨铸铁薄壁铸件（1.23）:（1.22）:1注注复杂的中、大型锡青铜件，内浇道处不设暗冒口复杂的中、大型锡青铜件，内浇道处不设暗冒口（1。52）：）：1.2:1注注（310）：）：1.2:1中、大型无锡青铜及黄铜件中、大型无锡青铜及黄铜件复杂的大型无锡青铜及黄铜件复杂的大型无锡青铜及黄铜件（24）:（23）:1（11.5）:（1.53）:1大、中型铝合金件大、中型铝合金件小型铝合金件小型铝合金件浇注系统各组元比例关系浇注系统各组元比例关系u一般内浇道（阻流组元）的最小截面积为一般内浇道（阻流组元）的最小截面积为0.40.40.5cm 0.5cm u直浇道的直径一般在直浇道的直径一般在1515100mm100mm范围内范围内 砂型铸造中砂型铸造中 u树脂砂型浇注系统总截面积比粘土砂型大树脂砂型浇注系统总截面积比粘土砂型大5050左右左右 u当采用封闭式浇注系统时，浇道截面比例可取当采用封闭式浇注系统时，浇道截面比例可取S S内：内：S S横：横：S S直直1 : 1.25 : 1.25 1 : 1.25 : 1.25 u直浇道后如设过滤网，则网孔截面积直浇道后如设过滤网，则网孔截面积S S滤的比值取滤的比值取0.90.9二、用浇注比速计算浇注系统的尺寸二、用浇注比速计算浇注系统的尺寸 对封闭式浇注系统，浇注比速对封闭式浇注系统，浇注比速单位时间单位时间内通过单位阻流断面积的金属液，其阻流断面积内通过单位阻流断面积的金属液，其阻流断面积计算式为计算式为式中式中 tt浇注时间（浇注时间（s s）；）； m m浇经阻流断面的金属液总重量（浇经阻流断面的金属液总重量（kgkg）；）； L L金属流动系数。对灰铸铁取金属流动系数。对灰铸铁取1.01.0 K K浇注比速，主要取决于铸件的相对密度浇注比速，主要取决于铸件的相对密度KvKv，且，且 Kv=m/V Kv=m/V ，V V铸件轮廓体积，铸件轮廓体积，参见图参见图7-41.7-41.平板壁厚平板壁厚101010-1510-1515-2515-2525-3025-30浇注比速浇注比速0.60.60.70.70.80.80.90.9K K与壁厚的关系与壁厚的关系铸件壁厚铸件壁厚=104040S S1.01.01.31.31.51.51.71.7s s与壁厚的关系与壁厚的关系 浇注时间用经验公式确定浇注时间用经验公式确定 m m浇经阻流断面的金属液总重量（浇经阻流断面的金属液总重量（kgkg）；）；S S系数，取决于壁厚系数，取决于壁厚三、用图表法确定浇注系统尺寸三、用图表法确定浇注系统尺寸 生产中采用图表法确定浇注系统尺寸，使用直观、方便。生产中采用图表法确定浇注系统尺寸，使用直观、方便。1 1、索伯列夫图表、索伯列夫图表 适用于一般大、中型铸铁件的湿型铸造，用于干型时，可将查到的阻流适用于一般大、中型铸铁件的湿型铸造，用于干型时，可将查到的阻流断面面积减少断面面积减少15%-20%15%-20%。索别列夫图表使用方法索别列夫图表使用方法由铸件重量坐标向上引直线交于铸件主要壁厚的斜线，由铸件重量坐标向上引直线交于铸件主要壁厚的斜线，然后向然后向左作水平线与已知平均压力头的斜线相交，左作水平线与已知平均压力头的斜线相交，再从交点向下引直再从交点向下引直线进入铸型阻力的框图内，按铸型阻力的大小确定浇注系统的线进入铸型阻力的框图内，按铸型阻力的大小确定浇注系统的内浇道的断面积，内浇道的断面积，再按比例确定其它组元的断面积再按比例确定其它组元的断面积。例如对重量为例如对重量为1000Kg1000Kg，主要壁，主要壁厚为厚为15mm15mm，平，平均压力头为均压力头为60cm60cm的铸件，在铸型的铸件，在铸型阻力为大、中和阻力为大、中和小三种情况，其小三种情况，其内浇道的总断面内浇道的总断面积分别为积分别为22.522.5、19.519.5和和15cm15cm2 2。2 2、经验数据确定浇注系统阻流断面积、经验数据确定浇注系统阻流断面积 表表7-177-17第五节第五节 阶梯式浇注系统的计算阶梯式浇注系统的计算计算原理及步骤：计算原理及步骤：先封闭后开放先封闭后开放形式形式多直浇道：同一般浇注系统，但要精确计算多直浇道：同一般浇注系统，但要精确计算每层注入量。每层注入量。其它：（控制组元比例、缓冲直浇道）其它：（控制组元比例、缓冲直浇道）实现分层注入的条件实现分层注入的条件 a a 各层分直浇道呈非充满状态各层分直浇道呈非充满状态 b b 分直浇道中液态金属自由液面以下的有效压头分直浇道中液态金属自由液面以下的有效压头 应小于两层内浇道之间的距离。应小于两层内浇道之间的距离。阶梯式浇注系统的常用结构如图所示。阶梯式浇注系统的常用结构如图所示。它它以主直浇道下端为阻流以主直浇道下端为阻流断面（断面（A-AA-A），其上的封，其上的封闭段由浇口杯和主直浇道闭段由浇口杯和主直浇道组成，组成，主直浇道以下完全主直浇道以下完全开放。开放。这样，浇口杯和主这样，浇口杯和主直浇道为充满状态的正压直浇道为充满状态的正压流动，既有利于浇口杯挡流动，既有利于浇口杯挡渣，又能可靠地渣，又能可靠地实现分层实现分层引注，引注，而且造型工作也不而且造型工作也不复杂。复杂。阶梯式浇注系统的计算方法和步骤如下：阶梯式浇注系统的计算方法和步骤如下： 内浇道层数取决于铸件的高度：内浇道层数取决于铸件的高度：600-1400mm600-1400mm，一般采用两层内浇道；，一般采用两层内浇道；上层内浇道距顶面、下层内浇道上层内浇道距顶面、下层内浇道距底面均为距底面均为200-300mm200-300mm；层间距为层间距为600-1200mm600-1200mm； 实现分层引注的条件：实现分层引注的条件：1 1）联接各层内浇道的分配直浇道）联接各层内浇道的分配直浇道中的金属液必须呈非充满状态；中的金属液必须呈非充满状态；2 2）分配直浇道中自由液面以下的）分配直浇道中自由液面以下的有效压头有效压头h h有效有效必须小于相邻两层内浇道之间的距离必须小于相邻两层内浇道之间的距离H H0 01 1、阻流截面的计算、阻流截面的计算浇注系统的断面就是金属浇注系统的断面就是金属液流的断面。则流经液流的断面。则流经A-AA-A断面的金属液流速度断面的金属液流速度v v若铸件低于阻流截面若铸件低于阻流截面A-AA-A，则充型期间则充型期间v v不变，故不变，故由此由此若铸件高于若铸件高于A-AA-A阻流截面阻流截面 则则其中，计算平均压头其中，计算平均压头1373 3、每层内浇道的总截面积、每层内浇道的总截面积 当浇注稳定时，假设通过阻流截面的流量当浇注稳定时，假设通过阻流截面的流量Q Q1 1等等于于通过低层内浇道的流量通过低层内浇道的流量Q2Q2，故，故 2 2、分配直浇道截面积、分配直浇道截面积 分配直浇道截面积等于分配直浇道截面积等于1-21-2倍阻流截面积倍阻流截面积h h有效有效越小，越容易保证越小，越容易保证H H0 0hh有效有效，而不致于出现相，而不致于出现相邻两层同时进水的情况。邻两层同时进水的情况。但是但是h h有效有效越小，越小，F F内（底层）内（底层）越大，越容易造成底层过热，影响方向性凝固。越大，越容易造成底层过热，影响方向性凝固。为使铸件上部有较高的温度，为使铸件上部有较高的温度，h h有效有效=KH=KH0 0，K=0.25-0.5K=0.25-0.5因此因此: :根据顺序凝固的高低，可选取根据顺序凝固的高低，可选取F F内（上层）内（上层）= =（1-21-2）F F内内（底层）（底层）。第六节第六节 垂直分型浇注系统的计算垂直分型浇注系统的计算垂直分型无箱造型的特点垂直分型无箱造型的特点造型、浇注、冷却过程分型面呈垂直状态。造型、浇注、冷却过程分型面呈垂直状态。一型多铸，底部铸件充型压力比顶部高几倍。一型多铸，底部铸件充型压力比顶部高几倍。 形式形式底部开放式底部开放式恒压等流量：充满式，以内浇道为阻流，每恒压等流量：充满式，以内浇道为阻流，每层铸件内浇道保持充型时的恒压且流量相等，层铸件内浇道保持充型时的恒压且流量相等，各层型腔同时充满。各层型腔同时充满。一、计算原理一、计算原理计算：计算：每个铸件内浇道的截面积：每个铸件内浇道的截面积：式中：式中：一个铸件的质量一个铸件的质量 充填一个型腔的时间充填一个型腔的时间 H Hp p 每个铸件的平均计算压头，简化处每个铸件的平均计算压头，简化处 理，可用浇口杯上液面到内浇道中理，可用浇口杯上液面到内浇道中 心的距离心的距离H H0 0代替。代替。 诺谟图的用法：由上式计算。诺谟图的用法：由上式计算。2 2、设计要点、设计要点 保持以内浇道为阻流的强封闭式浇注系统保持以内浇道为阻流的强封闭式浇注系统严格控制浇注时间。严格控制浇注时间。如表如表7-187-18小的薄壁件可以浇注系统做冒口进行补缩。小的薄壁件可以浇注系统做冒口进行补缩。143 铸钢件浇注系统的特点铸钢件浇注系统的特点u 熔点高，浇注温度高，钢液对砂型的热作用大，且冷速大，熔点高，浇注温度高，钢液对砂型的热作用大，且冷速大，钢液流动性差，因此要求用较短的试件以较高的流速浇注。钢液流动性差，因此要求用较短的试件以较高的流速浇注。第七节第七节 其它合金铸件浇注系统的特点其它合金铸件浇注系统的特点u 易氧化，应避免流股分散、激溅和涡流，保证钢液平稳易氧化，应避免流股分散、激溅和涡流，保证钢液平稳地充满砂型地充满砂型u 体收缩大，易产生缩孔、体收缩大，易产生缩孔、 缩松，需按顺序凝固的原则缩松，需按顺序凝固的原则设计浇注系统，并用冒口补缩设计浇注系统，并用冒口补缩u 线收缩大，收缩时内应力大，产生热裂，变形的倾向也线收缩大，收缩时内应力大，产生热裂，变形的倾向也大，顾浇冒口设计应尽量减少对铸件收缩的阻碍。大，顾浇冒口设计应尽量减少对铸件收缩的阻碍。1 1、铸钢件浇注系统、铸钢件浇注系统2 2、铸钢件浇注系统的设计原则、铸钢件浇注系统的设计原则u内浇道的位置应尽量缩短钢液在铸型内流动的路程，以内浇道的位置应尽量缩短钢液在铸型内流动的路程，以避免铸件产生冷隔等缺陷避免铸件产生冷隔等缺陷u形状复杂的薄壁铸件的内浇道的设计，应避免钢液直接形状复杂的薄壁铸件的内浇道的设计，应避免钢液直接冲击型壁或砂芯冲击型壁或砂芯u内浇道应避免开在芯头边界及靠近内冷铁、外冷铁、芯内浇道应避免开在芯头边界及靠近内冷铁、外冷铁、芯撑的地方。撑的地方。u需要补缩的铸件，内浇道应促使其顺序凝固需要补缩的铸件，内浇道应促使其顺序凝固u圆筒形铸件的内浇道应沿切线方向开设，使钢液在型内圆筒形铸件的内浇道应沿切线方向开设，使钢液在型内旋转，以利于钢液内的夹杂物浮进冒口旋转，以利于钢液内的夹杂物浮进冒口u高大件则宜采用阶梯式浇注系统，为防止钢液过早从上高大件则宜采用阶梯式浇注系统，为防止钢液过早从上层内浇道进入型腔，可使上层内浇道倾斜层内浇道进入型腔，可使上层内浇道倾斜 u保证钢液平稳注入铸型，避免钢液流互相碰击或乱流保证钢液平稳注入铸型，避免钢液流互相碰击或乱流浇注特点浇注特点 倾转包：挡渣效果差，用于流水线生产。倾转包：挡渣效果差，用于流水线生产。 底注浇包：俗称漏包。浇注系统必须是开放式。为浇底注浇包：俗称漏包。浇注系统必须是开放式。为浇注不同质量的铸件，可采用不同容量的浇包、不同包孔注不同质量的铸件，可采用不同容量的浇包、不同包孔直径或采用塞杆阻流。直径或采用塞杆阻流。 浇注系统：结构简单、截面积大，充型快而平稳，流浇注系统：结构简单、截面积大，充型快而平稳，流股集中，有利于顺序凝固，不阻碍铸件收缩。股集中，有利于顺序凝固，不阻碍铸件收缩。3 3、铸钢件浇注系统的形式、铸钢件浇注系统的形式4 4、底注包浇注系统、底注包浇注系统（1 1）选择浇包容量及包孔直径）选择浇包容量及包孔直径浇包容量：总容量大于铸型内金属需要量。大于浇包容量：总容量大于铸型内金属需要量。大于30T30T的浇包的浇包可设两个包孔。可设两个包孔。包孔直径：按照平均浇注速度。如表包孔直径：按照平均浇注速度。如表7-197-192) 2) 确定包孔直径确定包孔直径 表表3-12 3-12 钢液流量钢液流量q qm m值值包孔直径d/mm303540455055607080钢液流量/（kgs-1）10202942557290120150式中式中 S S孔孔包孔截面积包孔截面积(cm(cm2 2) )； q qm m钢液流量（钢液流量（kg/skg/s）；）； m m孔孔包孔的消耗系数，取包孔的消耗系数，取0.890.89； r r钢液密度为钢液密度为0.0071kg/cm0.0071kg/cm3 3； g g重力加速度，重力加速度，980cm/s980cm/s； H H钢液在包中的高度（钢液在包中的高度（cmcm）。）。 按钢液流量按钢液流量q qm m值及钢液液面高度值及钢液液面高度H H可求出包孔直径可求出包孔直径d d孔孔 表表 铸钢件浇注时间计算公式中的铸钢件浇注时间计算公式中的K K值值浇注质量浇注质量50kg500kg110t复杂形状复杂形状0.50.60.8简单形状简单形状0.750.91.2浇注时间：按公式：浇注时间：按公式： 及表及表7-207-20初步确定浇注时间。初步确定浇注时间。（2 2）浇注时间和液面上升速度）浇注时间和液面上升速度浇注时间：浇注时间：u上一步中所求浇注时间是否合适，可用浇注时钢上一步中所求浇注时间是否合适，可用浇注时钢液在铸型型腔内的上升速度的验算液在铸型型腔内的上升速度的验算 液面上升速度是否合适是获得优质铸件的重要液面上升速度是否合适是获得优质铸件的重要因素之一，因素之一，若验算结果数值小于表若验算结果数值小于表7-217-21中最小上升中最小上升速度，速度，就需调整浇注时间，改变平均浇注速度和包就需调整浇注时间，改变平均浇注速度和包孔直径、增加包孔数量，采用两个浇包浇注和改变孔直径、增加包孔数量，采用两个浇包浇注和改变铸件浇注位置等工艺措施。铸件浇注位置等工艺措施。表表 钢液在铸型中的上升速度钢液在铸型中的上升速度铸件质量铸件质量/t55151535355555160铸件的结构特点铸件的结构特点-复杂复杂简单简单复杂复杂一般一般实体实体复杂复杂一般一般实体实体复杂复杂一般一般实体实体上升速度上升速度v(不小于）不小于）/（mm.s-1）2520101512812961074（3 3）确定浇注系统各组元截面积）确定浇注系统各组元截面积 使用底注包浇注时，应采用开放式浇注系统，要满足使用底注包浇注时，应采用开放式浇注系统，要满足S S直直S S横横S S内内的条件的条件 各组元截面积比例关系：各组元截面积比例关系：S S孔孔:S:S直直:S:S横横:S:S内内 1: (1.81: (1.82.0): (1.82.0): (1.82.8) : 2.0-2.5 2.8) : 2.0-2.5 当使用耐火砖管时，可采用当使用耐火砖管时，可采用S S直直S S横横S S 内内 根据包孔直径从根据包孔直径从表表7-227-22、7-237-23、7-247-24中查出浇注系统中查出浇注系统各组元断面的尺寸各组元断面的尺寸（4 4）补浇冒口的专用通道）补浇冒口的专用通道 大型铸钢件经常在冒口上设置补浇冒口的专用通道，以增大型铸钢件经常在冒口上设置补浇冒口的专用通道，以增加冒口补缩效率，减小冒口体积。专用浇道设置的高度要高于加冒口补缩效率，减小冒口体积。专用浇道设置的高度要高于补浇前冒口内钢液的液面。补浇前冒口内钢液的液面。 若一个铸件要求多次补浇，专用浇道要相应的沿冒口高度若一个铸件要求多次补浇，专用浇道要相应的沿冒口高度设置。设置。 若一个铸件有多个冒口，为保证补浇时型腔内钢液不晃动，若一个铸件有多个冒口，为保证补浇时型腔内钢液不晃动，应将专用浇道连通，以便通过一个专用浇道就可同时向几个冒应将专用浇道连通，以便通过一个专用浇道就可同时向几个冒口内补浇钢液。口内补浇钢液。 底注包浇注应用：只要知道底注包的内尺寸、出钢的吨位和底注包浇注应用：只要知道底注包的内尺寸、出钢的吨位和渣量即可计算并描绘出底注包的浇注工艺特性曲线，确定渣量即可计算并描绘出底注包的浇注工艺特性曲线，确定q q、 、h h、m m的对应关系。从而根据工艺尺寸来确定工艺参数。的对应关系。从而根据工艺尺寸来确定工艺参数。5 5、转包浇注时的浇注系统、转包浇注时的浇注系统 大量或批量生产的小型铸钢件，常采用机器大量或批量生产的小型铸钢件，常采用机器造型，并用转包浇注，因此浇注系统必须有较好造型，并用转包浇注，因此浇注系统必须有较好的挡渣能力，故采取半封闭式的浇注系统，内浇的挡渣能力，故采取半封闭式的浇注系统，内浇道的总断面积可按下式计算道的总断面积可按下式计算式中式中 tt浇注时间（浇注时间（s s）；）； ,C ,C为系数，为系数，见表见表7-257-25 m m浇经阻流断面的金属液总重量（浇经阻流断面的金属液总重量（kgkg）；）； L L金属流动系数。对灰铸铁取金属流动系数。对灰铸铁取1.01.0，高锰钢，高锰钢0.80.8， K K浇注比速，浇注比速，K K、C C均由铸件的相对密度均由铸件的相对密度Kv=m/V Kv=m/V 确确定定 ，V V铸件轮廓体积，铸件轮廓体积，见表见表7-257-25浇注系统各组元截面积比例关系如下浇注系统各组元截面积比例关系如下 根据浇经阻流断面的金属液总重量根据浇经阻流断面的金属液总重量m m和铸和铸件相对密度查件相对密度查表表7-267-26可得内浇道的总断面积，可得内浇道的总断面积，确定浇道尺寸。确定浇道尺寸。轻合金的特点及其对浇注系统的要求轻合金的特点及其对浇注系统的要求特点：密度小、熔点低。不易产生夹砂类缺陷。特点：密度小、熔点低。不易产生夹砂类缺陷。 容积热容量小而导热率大。降温快，宜快浇。容积热容量小而导热率大。降温快，宜快浇。 化学性质活泼、易氧化、吸附气体。氧化物密度大。化学性质活泼、易氧化、吸附气体。氧化物密度大。 常见铸造缺陷：渣眼、浇不足、气孔、缩松、裂纹、变形等。常见铸造缺陷：渣眼、浇不足、气孔、缩松、裂纹、变形等。 对浇注系统的要求：流动平稳，不产生涡流、喷溅。适宜开放对浇注系统的要求：流动平稳，不产生涡流、喷溅。适宜开放式低注浇注系统。式低注浇注系统。 常用垂直缝隙式或带缝隙的低注式浇注系统（如图）。常用垂直缝隙式或带缝隙的低注式浇注系统（如图）。二、轻合金铸件的浇注系统二、轻合金铸件的浇注系统浇口比：浇口比：小于小于20kg20kg铸件铸件 20-50kg20-50kg铸件铸件 大于大于50kg50kg铸件铸件 设计原则：设计原则：容许最小紊流程度为依据的阻流计算法。容许最小紊流程度为依据的阻流计算法。 a a 根据实验确定轻合金充型时的最大允许雷诺数，如表根据实验确定轻合金充型时的最大允许雷诺数，如表3-4-3-4-1616。 b b 根据雷诺数确定流入型腔的金属流量根据雷诺数确定流入型腔的金属流量Q Q 由由 得得 流量流量 c c 计算阻流断面积计算阻流断面积 由由 得得 d d 根据选取的浇口比，计算其它组元的截面积。根据选取的浇口比，计算其它组元的截面积。 e e 核算各组元的金属流速。核算各组元的金属流速。1、铝合金铸件浇注系统特点、铝合金铸件浇注系统特点要求铝合金的浇注系统充型平稳，无涡流，充要求铝合金的浇注系统充型平稳，无涡流，充型时间短，挡渣能力强，并有利于补缩型时间短，挡渣能力强，并有利于补缩 高度高度1010不不重要的小铸件可采用顶注式重要的小铸件可采用顶注式 一般都采用底注开放式或垂直缝隙式浇注系统一般都采用底注开放式或垂直缝隙式浇注系统 铝合金的特点是导热率大，流动过程中降温快铝合金的特点是导热率大，流动过程中降温快 易氧化吸气，且氧化膜的密度与铝液相近，若混入易氧化吸气，且氧化膜的密度与铝液相近，若混入铝液中就难以上浮铝液中就难以上浮 凝固收缩大，易产生缩孔、缩松凝固收缩大，易产生缩孔、缩松 铸造生产中常用的铜合金是铝青铜、锡青铜和黄铜。铸造生产中常用的铜合金是铝青铜、锡青铜和黄铜。u铝青铜结晶温度范围窄，易产生集中缩孔；氧化性铝青铜结晶温度范围窄，易产生集中缩孔；氧化性强，合金液面易产生氧化膜，铸件夹渣缺陷较多。强，合金液面易产生氧化膜，铸件夹渣缺陷较多。多采用底注开放式浇注系统，并常配设滤渣网和集多采用底注开放式浇注系统，并常配设滤渣网和集渣包。渣包。浇道位置应有利于冒口补缩或使浇道通过冒浇道位置应有利于冒口补缩或使浇道通过冒口注入口注入 长套筒铸件可使用顶铸式雨淋浇道长套筒铸件可使用顶铸式雨淋浇道 短小圆筒、圆盘及轴瓦类铸件可采用压边浇道短小圆筒、圆盘及轴瓦类铸件可采用压边浇道 复杂件，可采用带过滤网或集渣包的浇注系统复杂件，可采用带过滤网或集渣包的浇注系统 2 2、铜合金铸件浇注系统特点、铜合金铸件浇注系统特点 黄铜：按顺序凝固的原则设计浇注系统。黄铜：按顺序凝固的原则设计浇注系统。u锡青铜、磷青铜与铝青铜相反，其结晶温度范锡青铜、磷青铜与铝青铜相反，其结晶温度范围宽，易产生缩松缺陷，氧化不强烈围宽，易产生缩松缺陷，氧化不强烈浇注系统计算实例浇注系统计算实例Y38-1Y38-1型滚齿机的支架，是型滚齿机的支架，是带动滚刀刀架上下移动和带动滚刀刀架上下移动和支撑齿轮轴支撑齿轮轴( (传递动力给主传递动力给主轴的轴轴的轴) )的灰铸铁件，材质的灰铸铁件，材质HT150HT150，加工精度要求较，加工精度要求较高，铸件重量高，铸件重量350N350N，轮廓，轮廓尺寸为尺寸为460369160mm460369160mm，手工造型，干型干芯，手工造型，干型干芯，转包浇注。铸件的浇注位转包浇注。铸件的浇注位置和分型面如图。铸件除置和分型面如图。铸件除顶面直径为顶面直径为100mm100mm凸台处凸台处的壁较厚外（的壁较厚外（30mm30mm），主），主要壁厚为要壁厚为12-15mm12-15mm，有，有7 7个个砂芯，属于形状复杂的薄砂芯，属于形状复杂的薄壁小件壁小件通过阻流断面的铁水重量G。铸件重为350N，压边冒口10N，故G=360N。浇注时间t。流量系数。选择中型、中等阻力流量系数。选择中型、中等阻力0.480.48。 因有明冒口，减少了型腔内的气体压力，因有明冒口，减少了型腔内的气体压力，+0.1+0.1。 因直浇道和横浇道的断面积弊内浇道断面积大很因直浇道和横浇道的断面积弊内浇道断面积大很多，阻力损失减小，多，阻力损失减小，+0.2+0.2； 因有两个内浇道，阻力增大，因有两个内浇道，阻力增大，-0.05-0.05 因此，流量系数：因此，流量系数：0.48+0.1+0.2-0.05=0.720.48+0.1+0.2-0.05=0.72l确定平均压头确定平均压头HpHp。 其中其中半封闭式浇注系统各组元的断面比可取为半封闭式浇注系统各组元的断面比可取为薄壁复杂铸件还需验算型腔内铁水液面上升速度。薄壁复杂铸件还需验算型腔内铁水液面上升速度。 核实之后合适。核实之后合适。核算最小剩余压力头。核算最小剩余压力头。 HM=330-164mm=166mmHM=330-164mm=166mm。经过核实，可以得到轮廓清晰完整的铸件经过核实，可以得到轮廓清晰完整的铸件生产厂的内浇道截面积为生产厂的内浇道截面积为2.4cm2.4cm2 2. .由于砂箱面积的限制，直浇道中心线和内由于砂箱面积的限制，直浇道中心线和内浇道之间之间的距离仅浇道之间之间的距离仅160mm160mm，固加大横浇，固加大横浇道的断面积用以降低液流流速，减轻对铸道的断面积用以降低液流流速，减轻对铸型和型芯的冲刷，并有利于挡渣，虽然多型和型芯的冲刷，并有利于挡渣，虽然多消耗些金属，但铸件质量得到了保证。消耗些金属，但铸件质量得到了保证。例题、例题、离心泵体铸造工艺设计离心泵体铸造工艺设计铸件材料铸件材料 HT200HT200质质 量量 32.5kg 32.5kg生产方法生产方法 砂型铸造砂型铸造生产批量生产批量 小批量生产小批量生产轮廓尺寸轮廓尺寸 长，宽，高：长，宽，高：410mm410mm，390mm390mm，110mm110mm；壁厚范围：；壁厚范围：131318mm18mm； 技术要求技术要求 无缩孔缩松缺无缩孔缩松缺1. 1. 浇注系统类型的选择浇注系统类型的选择 顶雨淋式浇注系统顶雨淋式浇注系统 (S (S内内：S S横横：S S直直 =1:1.5:1.2)=1:1.5:1.2) 湿型三箱造型；三个砂芯，下箱砂胎；五个内浇湿型三箱造型；三个砂芯，下箱砂胎；五个内浇道；道； 优点：适合薄壁回转体铸件，充型较平稳。优点：适合薄壁回转体铸件，充型较平稳。 缺点：造型工艺复杂。多位置出现缩孔缺陷；工缺点：造型工艺复杂。多位置出现缩孔缺陷；工艺出品率低；艺出品率低； 压边式浇注系统压边式浇注系统 (S (S内内：S S横横：S S直直= 1:2:1.2)= 1:2:1.2)湿型两箱造型；三个砂芯，下箱砂胎；一个内浇道；湿型两箱造型；三个砂芯，下箱砂胎；一个内浇道；优点：造型工艺简单；无缩孔缺陷；工艺出品率高优点：造型工艺简单；无缩孔缺陷；工艺出品率高缺点：充型不平稳；缺点：充型不平稳；例题、例题、离心泵体铸造工艺设计离心泵体铸造工艺设计2. 2.内浇道的位置数目引入方向内浇道的位置数目引入方向顶雨淋式：顶雨淋式： 采用顶注式，采用顶注式，5 5个内浇道，金属液由上而下雨淋样个内浇道，金属液由上而下雨淋样进入型腔。进入型腔。压边式：压边式： 金属液沿型壁自上而下注入。金属液沿型壁自上而下注入。 3. 3. 直浇道的位置和高度直浇道的位置和高度 直浇道的位置的确定直浇道的位置的确定 直浇道高度的确定直浇道高度的确定 直浇道高度效核压力角直浇道高度效核压力角例题、例题、离心泵体铸造工艺设计离心泵体铸造工艺设计4. 4. 浇注时间的确定浇注时间的确定材质：材质：HT200HT200；质量：；质量：32.5Kg32.5Kg 由公式由公式计算浇注时间计算浇注时间 浇注时间的效核浇注时间的效核 5. 5. 计算阻流截面面积计算阻流截面面积S S阻阻 6. 6. 浇口比和各截面尺寸的确定浇口比和各截面尺寸的确定 通过查铸造工艺手册灰铁、薄壁、复杂、小件、通过查铸造工艺手册灰铁、薄壁、复杂、小件、湿型铸造，湿型铸造，确定确定浇口比浇口比 从浇口比确定阻流截面为内浇道从浇口比确定阻流截面为内浇道，通过浇口比确通过浇口比确定浇注系统各截面尺寸定浇注系统各截面尺寸 实际浇口比实际浇口比 工艺出品率工艺出品率例题、例题、离心泵体铸造工艺设计离心泵体铸造工艺设计2 2、设计要点、设计要点 保持以内浇道为阻流的强封闭式浇注系统保持以内浇道为阻流的强封闭式浇注系统严格控制浇注时间。严格控制浇注时间。如表如表7-187-18小的薄壁件可以浇注系统做冒口进行补缩。小的薄壁件可以浇注系统做冒口进行补缩。例题：例题：草拟模板布置图，草拟模板布置图，初步确定各层铸件内浇初步确定各层铸件内浇道的金属压力头。道的金属压力头。 172例题：例题：草拟模板布置图，初草拟模板布置图，初步确定各层铸件内浇道步确定各层铸件内浇道的金属压力头。的金属压力头。 u计算型内金属质量计算型内金属质量u根据型内金属质量确定根据型内金属质量确定浇注时间和浇注速度浇注时间和浇注速度 按按表表7-187-18为为8s8s。充填。充填每个型腔的时间为每个型腔的时间为8-8-2=6s2=6su计算内浇道截面积，取计算内浇道截面积，取=0.5=0.5。水平横浇道尺寸水平横浇道尺寸分直浇道截面积分直浇道截面积