鑄造澆注系統(tǒng)設計演示文稿

鑄造澆注系統(tǒng)設計演示文稿目前一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點優(yōu)選鑄造澆注系統(tǒng)設計目前二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點概述澆注系統(tǒng)：鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道之總稱組成：澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道、內(nèi)澆道正確設計澆注系統(tǒng)使液態(tài)合金平穩(wěn)合理的充滿型腔，對鑄件品質(zhì)影響很大，鑄件廢品中的30%是因澆注系統(tǒng)不當引起。目前三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點澆注系統(tǒng)的組成目前四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點澆注系統(tǒng)設計原則使液態(tài)合金平穩(wěn)充滿鑄型，不沖擊型壁和型芯，不產(chǎn)生渦流和噴濺，不卷入氣體，并利于型腔內(nèi)的空氣和其他氣體排出型外，防止金屬液過度氧化及產(chǎn)生砂眼、冷豆、氣孔。阻擋夾雜物進入型腔，以免在鑄件上形成渣孔。調(diào)節(jié)鑄型及鑄件各部分溫差，控制鑄件的凝固順序，不阻礙鑄件的收縮，減少鑄件的變形和開裂傾向。合金液流不應沖刷冷鐵和芯撐。防止冷鐵的激冷效果降低及表面熔化，避免芯撐過早軟化和熔化，造成鑄件壁厚變化目前五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點澆注系統(tǒng)設計原則澆注系統(tǒng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單緊湊，占砂箱面積小，體積小，有利于減少冒口體積，節(jié)約合金和型砂，提高砂箱利用率，方便造型、清理和澆注系統(tǒng)模樣的制造使液態(tài)合金以最短的距離，最合適的時間充滿型腔，有足夠的壓力頭，并保證金屬液面在型腔內(nèi)有必要的上升速度等，以確保鑄件的質(zhì)量；起一定的補縮作用，在內(nèi)澆道凝固前補給部分液態(tài)收縮目前六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點澆注系統(tǒng)的設計內(nèi)容與步驟選擇澆注系統(tǒng)的類型和結(jié)構(gòu)；合理地在鑄型中布置澆注系統(tǒng)及確定內(nèi)澆道的引入位置和個數(shù)；計算澆注時間和澆注系統(tǒng)中的最小斷面積，確定直澆道的高度（如有澆口杯則從杯中液面高度算起）按經(jīng)驗比例數(shù)據(jù)決定其他組元的斷面積；大批量生產(chǎn)時需經(jīng)過生產(chǎn)階段的反復，如有不足之處，應調(diào)整以上各項設計內(nèi)容，甚至修改工藝方案，直到合理并保證質(zhì)量為止。目前七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點第一節(jié)

液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)的流動型壁的多孔性、透氣性和合金液的不相潤濕性，給合金液的運動以特殊邊界條件在充型過程中，合金液和鑄型之間有著激烈的熱作用、機械作用和化學作用；合金液沖刷型壁，粘度增大，體積收縮，吸收氣體、使金屬氧化等；澆注過程是不穩(wěn)定流動過程

在型內(nèi)合金液淹沒了內(nèi)澆道之后，隨著合金液面上升，

充型的有效壓力頭漸漸變小

型腔內(nèi)氣體的壓力并非恒定

澆注操作不可能保持澆口杯內(nèi)液面的絕對穩(wěn)定一、砂型流動的水力學特點目前八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點合金液在澆注系統(tǒng)中一般呈湍流狀態(tài)

多相流動

一般合金液總含有某些少量固相雜質(zhì)、液相夾雜和氣泡，在充型過程中還可能析出晶粒及氣體，故充型時合金液屬于多相流動一、砂型流動的水力學特點目前九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點澆口杯作用：用來承受來自澆包的金屬液流并引入直澆道，防止過澆而溢出；避免流股直沖直澆道，減少液流對鑄型的沖擊有一定的擋渣作用；當砂箱高度低、壓頭不夠時，又可用以增加金屬液的靜壓頭。二、澆口杯中的流動目前十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點澆口杯分類：漏斗形澆口杯、池盆形澆口杯二、澆口杯中的流動目前十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點漏斗形澆口杯特點：結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，容積小，消耗金屬液少；只能用來接納和緩沖澆注的金屬流股，擋渣能力??；應用：主要用在小型鑄鐵件及鑄鋼件，廣泛用于機器造型。結(jié)構(gòu)：漏斗口的直徑應該比直澆道大一倍以上?？捎脦V網(wǎng)的漏斗形澆口杯。目前十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點池盆形澆口杯特點：擋渣作用明顯，但是制作程序復雜，消耗的金屬較多應用：主要用于中大型鑄鐵件。結(jié)構(gòu)：澆口盆的深度應該大于直澆道上端直徑的5倍。目前十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點澆口杯中應避免出現(xiàn)水平渦流液態(tài)金屬在平底的澆口杯中流動時易出現(xiàn)水平渦流。流量分布不均勻造成流速方向偏斜。水平分速度對直澆道中心線偏斜，形成水平渦流運動。在渦流中心區(qū)形成一個漏斗形充滿空氣的等壓自由液面的空穴。容易將空氣和渣子帶入直澆道。原因：水平各向流量不均衡造成流速方向的偏斜。目前十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點若忽略金屬粘度的影響，視液態(tài)金屬為理想流體，澆口杯內(nèi)液態(tài)金屬應滿足動量矩守衡：Mvr=常量式中：M距離直澆道中心為r處的質(zhì)點的質(zhì)量vM點的切線速度rM點距離直澆道中心的距離。

漏斗形等壓自由液面的形成：一旦出現(xiàn)水平旋渦，越靠近中心，M質(zhì)點的離心加速度越高，重力加速度和離心加速度的合成加速度越接近于水平，根據(jù)流體力學原理，等壓面垂直于總加速度方向。等壓面逐步由水平過度到垂直，形成中空的大氣壓力表面。對鑄件質(zhì)量的影響：卷氣、渣沿等壓面進入型腔。

目前十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點影響水平旋渦的因素

澆口杯中金屬流股的水平分速度越大，越容易形成水平旋渦。而水平分速度的大小又與以下因素有關：a

澆口杯內(nèi)液面的深度：液面深度超過直澆道上端直徑的5倍時可基本消除水平旋渦。b

澆注高度：澆包嘴離澆口杯越高，越容易產(chǎn)生水平旋渦。目前十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點c澆注方向：逆向澆注較順向澆注為佳?？v向逆澆不易形成水平渦流，而縱向順澆易將夾渣帶入型腔；帶底坎時，側(cè)向澆注時金屬液可能繞過底坎從另一側(cè)進入直澆道形成水平渦流。圖底坎和澆注方向?qū)σ毫髁飨虻挠绊慳)縱向逆澆b)縱向順澆c)側(cè)向澆注目前十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點縱向順澆方便澆注工作，不易產(chǎn)生垂直渦流，輕質(zhì)點夾雜物進入直澆道的可能性大；縱向逆澆易形成垂直渦流，有助于夾雜物上浮。側(cè)向澆注形成垂直渦流的可能介于上述兩者之間，液流從一側(cè)流向直澆道，易形成水平渦流。圖底坎和澆注方向?qū)σ毫髁飨虻挠绊慳)縱向逆澆b)縱向順澆c)側(cè)向澆注目前十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點生產(chǎn)中減輕水平旋渦的措施a

用大深度澆口杯b

澆口杯底部安放篩網(wǎng)等目前十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點c

在澆口杯底部設置堤壩，形成垂直旋渦。垂直旋渦的擋渣作用：金屬液沿斜壁流下，由于流速的減低和流向的改變，形成垂直方向的旋流。目前二十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點在池形澆口杯中增設隔板和在澆口杯出口處又有底坎，就能把澆包落入澆口杯中流股的紊亂攪拌作用限制在澆注區(qū)范圍內(nèi)，且能急劇改變流股方向，形成使輕質(zhì)點雜質(zhì)上浮的流向。a)合理b)不合理目前二十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點d

用拔塞等方法，使?jié)部诒瓋?nèi)液面達到一定深度時再向直澆道注入即使帶隔板和底坎（或凹坑）的澆口杯，也不能完全阻擋澆注開始時液流帶入的氣體和夾雜物，故澆注重要鑄件時，常在澆注前用各種方法將直澆道堵住，等澆口杯充滿后再打開，并一直保持澆口杯的液面高度。目前二十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點澆口杯的結(jié)構(gòu)設計

1)澆口杯中金屬液面的高度：H≥5d直上，而且澆口杯與直澆道要采用圓角連接,r>0.25d直上；

2)采用縱向逆澆，設置底坎、擋板和閘門等；

3)采用特殊結(jié)構(gòu)的澆口杯：拔塞式、浮塞式、鐵隔片式、閘門式等；4）澆口杯與直澆道相連的邊緣做成凸起狀。目前二十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點直澆道的功用：引導金屬液進入橫澆道、內(nèi)繞道或直接導入型腔；提供足夠的壓力頭，使金屬液克服各種流動阻力，在規(guī)定時間內(nèi)充滿型腔。三、直澆道中的流動直澆道形狀：

常做成上大下小的錐形、等斷面的柱形和上小下大的倒錐形。目前二十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（1）液態(tài)金屬在直澆道中的流動特點

直澆道一般不能擋渣，而且金屬液通過時容易帶入氣體。當氣體被卷入型腔時而又不能順利逸出時就會在鑄件中形成氣孔。1）水模擬實驗—真空吸氣理論實驗條件：采用有機玻璃模型，制作澆口杯和直澆道兩組元澆注系統(tǒng)，采用水模擬的方法，采用尖角、圓角連接形式，采用等斷面和變截面的直澆道結(jié)構(gòu)。目前二十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點直澆道入口處的形狀影響液流分布：尖角連接時直澆道內(nèi)呈不充滿流動；圓角連接時則為充滿狀態(tài)。直澆道形狀影響液流的內(nèi)部壓力：尖角連接時不充滿，而且流股呈漸縮形，直澆道上口有真空區(qū)存在。有錐度的直澆道呈充滿狀態(tài)，且呈正壓流動，從直澆道上的小孔流水；而等斷面的直澆道雖然也呈充滿狀態(tài)，但是卻呈負壓流動，吸入氣體；（1）液態(tài)金屬在直澆道中的流動特點目前二十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點直澆道的流動特點（1）兩種流態(tài)：充滿和不充滿。非充滿狀態(tài)易帶氣，但在底注包澆注時或用階梯澆注系統(tǒng)時采用。（2）非充滿直澆道中金屬液以重力加速度做等加速運動，流股必定向內(nèi)收縮；流股內(nèi)部與砂型表層氣體之間無壓力差，氣體不可能被吸入，而是被金屬表面吸收和帶走。（3）直澆道入口形狀影響金屬流態(tài)。入口尖角時，增加流動阻力和斷面收縮率，常導致非充滿式流動。要使直澆道呈充滿流態(tài)，要求入口處圓角半徑r>d/4。（4）水利學模擬實驗與砂型中實際流動狀況有差異。（5）砂型中直澆道充滿的理論條件。27目前二十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2）真空吸氣理論

假設條件：①

澆注系統(tǒng)是由不透氣材料制成；②

流體呈穩(wěn)定流動，且為不可壓縮流體；③

直澆道為等斷面結(jié)構(gòu)。如圖所示，選擇直澆道的出口2-2為分析的基準面，則伯努利方程可寫為：其中，Z2=0，P2=Pa，整理得：目前二十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點由于是穩(wěn)定流動，根據(jù)連續(xù)流動定律，有：

F1V1=F2V2，F(xiàn)1=F2，V1=V2則因為Z1遠遠大于h1-2，所以，（P2-P1）/γ>0，P2

>P1

，P2

=Pa，Pa

>P1

。因此，真空吸氣理論的分析可以得出結(jié)論：在直澆道中有真空度存在，流體經(jīng)過澆注系統(tǒng)時要吸入氣體。目前二十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點目前三十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點1）、入口處的連接(與澆口杯連接處)

采用圓角，一般要求入口處圓角半徑r≥d／4(d為直澆道上口直徑)。

這樣可以減少氣體的卷入和避免尖角型砂被沖掉引起沖砂缺陷。直澆道結(jié)構(gòu)設計防止液流帶入氣體和沖砂，設計直澆道時應注意以下幾點：目前三十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點直澆道的形狀—上大下小的錐形即設計錐度2）．直澆道的形狀則：v2>v1,可使P2<P1，流體呈正壓流動；上大下小的錐形，有利于在直澆道中呈正壓流動，能防止吸氣或非充滿狀態(tài)而帶氣。目前三十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點3、蛇形直澆道則使h1-2,增大，保證P2<P1。蛇形直澆道時利用增加水力損失改變直澆道壓力分布的一例，多用于有色金屬鑄件和直澆道直接接于型腔時。4、直澆道盡量設在橫、內(nèi)澆道的對稱中心處，以使金屬液流程最短，流量分布均勻。目前三十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點4）、設直澆道窩金屬液對直澆道底部有強烈的沖擊作用，并產(chǎn)生渦流和高度紊流區(qū)，常引起沖砂、渣孔和大量氧化夾雜物等鑄造缺陷。設直澆道窩（凹井）可改善金屬液的流動狀況。目前三十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點直澆道窩的作用緩沖作用：液流下落的動能有相當大一部分被窩內(nèi)液體吸收而轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，再由壓力能轉(zhuǎn)化為水平速度流向橫澆道，減輕了對直澆道底部鑄型的沖刷。目前三十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點直澆道窩的作用改善內(nèi)澆道的流量分布：例如在S直：S橫：2S內(nèi)=1：2.5：5的實驗條件下，無直澆道窩時，兩相等截面的內(nèi)澆道的流量分配為：31.5%（近直澆道者）和68.5%（遠者）；有直澆道窩時的流量分配為：40.5%（近直澆道者）和59.5%（遠者）。目前三十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點直澆道窩的作用減小直-橫澆道拐彎處的局部阻力系數(shù)和水力壓頭損失?？s短直-橫澆道拐彎處的湍流區(qū)。目前三十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點浮出金屬液中的氣泡：最初注入型內(nèi)的最初金屬液中，常帶有一定量的氣體，在直澆道窩內(nèi)可以浮出去。直澆道窩的作用目前三十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點直澆道窩的直徑應為直澆道下端直徑的1.4-2倍，高度為橫澆道直徑的2倍，直澆道與橫澆道的連接也應做成圓角。直澆道窩結(jié)構(gòu)設計直澆道窩常做成半球形、圓錐臺等形狀。濕型砂強度低，必要時可在直澆道底放一干芯片（或耐火磚片）以承受金屬液的沖擊。目前三十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點四、橫澆道中的流動1、橫澆道的作用連接直澆道與內(nèi)澆道平穩(wěn)而均勻的向內(nèi)澆道分配潔凈金屬儲留最初澆入的含氣和渣污的低溫金屬液并檔渣使金屬液流平穩(wěn)和減少產(chǎn)生氧化夾渣物。主要作用是捕集、保留由澆道流入的夾雜物，所以又稱“捕渣器”，是澆注系統(tǒng)最后一道擋渣關口。要求橫澆道平穩(wěn)、緩慢地輸送金屬液，而低速流動又可減少充填時對型腔時的沖擊，利于渣粒在橫澆道中上浮并滯留在其頂部而不進入型腔。橫澆道：將金屬液從直澆道導入內(nèi)澆道的水平孔道目前四十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點1、橫澆道中的液流分配金屬液從直澆道進入橫澆道初期，以較大速度沿長度方向向前運動，等到達橫澆道末端沖擊該處型壁后，金屬液的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽?，橫澆道末端附近液面升高，形成金屬浪，并開始返回移動，使橫澆道內(nèi)液面向直澆道方面逐漸升高，直到全部充滿。目前四十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2.橫澆道的擋渣作用1）夾渣的上浮速度

式中：r-渣粒半徑，cm；η-金屬液粘度，2；ρ液，ρ渣-金屬液和夾渣的密度，g/cm3。目前四十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點臨界懸浮速度：當流體的運動速度達到一定值時，可使比流體密度輕的物質(zhì)懸浮在流體中而不能上??；臨界沉混速度：當流體的運動速度達到一定值時，可使比流體密度重的物質(zhì)隨流體運動；垂直分速度：阻礙夾雜物上浮的速度，與上浮速度方向相反。一般認為：V垂=0.2V水目前四十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點渣團上浮阻力：F=CSρV2/2式中：F-渣團上浮阻力ρ-液態(tài)金屬的密度S-渣團的水平投影面積V-渣團上浮速度C-渣團上浮阻力系數(shù)，與液體雷諾數(shù)有關，見表44目前四十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點渣團臨界上浮速度：阻力F=浮力時的速度。式中R-渣團半徑ρ-金屬液密度ρ渣

-渣團密度g-重力加速度v0-渣團臨近上浮速度，又稱懸浮速度。金屬液的懸浮速度：當金屬液流速（與上浮速度反向）等于渣團的臨近上浮速度時的速度總結(jié)：a渣團半徑小，對應懸浮速度也越小。

b對應一定橫澆道的流速有一可能上浮的臨近渣團半徑，只有大于臨近半徑的渣團才能上浮。

c渣團密度相對于金屬液密度越小，越有利于上浮。d橫澆道內(nèi)金屬的流速越低，可能阻流的渣團也越小。目前四十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點3）吸動作用區(qū)吸動作用：橫澆道內(nèi)向前流動的金屬液，在內(nèi)澆道附近除了有繼續(xù)向前的運動速度外，還有一個向內(nèi)澆道流動的速度，于是內(nèi)澆道會將橫澆道中的金屬液“吸”進去，即“吸動作用”吸動作用區(qū):

吸動作用的范圍

吸動作用區(qū)的危害：如果橫澆道高度設計不合理將導致吸動作用區(qū)覆蓋整個橫澆道的高度，使上浮至橫澆道頂部的夾渣被吸入型腔而形成夾渣。目前四十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點一般要求：

h橫/h內(nèi)≥5-6通常：橫澆道做成高而窄，

h橫/W橫=2：1內(nèi)澆道做成寬而薄，

W內(nèi)/h內(nèi)=4:1吸動區(qū)范圍大小與內(nèi)澆道中的液流速度成正比例，還隨內(nèi)澆道斷面的增大及內(nèi)澆道、橫澆道高度比值得增大而增大。生產(chǎn)中常將橫澆道做成高梯形，內(nèi)澆道制成扁平梯形，內(nèi)澆道置于橫澆道之下，使橫澆道高度為內(nèi)澆道高度的5~6倍。內(nèi)澆道的吸動作用目前四十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點為了使從直澆道急轉(zhuǎn)彎進入橫澆道的金屬液的流動比較平穩(wěn)，以及使渣來得及浮到橫澆道頂部，直澆道中心到第一個內(nèi)澆道的距離為L≥5h橫，澆道末端要加長一段距離，以減少最后一個內(nèi)澆道的吸動作用，甚至加上冒渣口，使聚集在加長段中的夾雜物不再隨液流返回到橫澆道的工作段中去。橫澆道設計——橫澆道長度設計目前四十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點進入澆注系統(tǒng)的第一股鐵水往往含有較多的夾渣，為防止夾渣返回型腔，橫澆道末端應加長并采用特殊的結(jié)構(gòu).橫澆道結(jié)構(gòu)設計——橫澆道末端設計有正確的橫澆道末端延長段，用來容納最初澆注的低溫、含氣及渣污的金屬液，防止其進入型腔；吸收液流動能，使金屬流入型腔平穩(wěn)。末端呈坡形可防止金屬液流到末端時出現(xiàn)折返現(xiàn)象。為防止聚集在末端的渣滓回游，應在末端設置集渣包。目前四十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點橫澆道結(jié)構(gòu)設計——橫澆道斷面形狀橫澆道的斷面形狀有梯形，圓形和圓頂梯形三種。梯形和圓頂形撇渣效果好，主要用于澆注灰鑄鐵和有色金屬合金鑄件圓形斷面的橫澆道散熱最少，但撇渣效果差，用于澆注鑄鋼件。目前五十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點1、橫澆道應成充滿流態(tài)，即滿足充滿的條件應注意，內(nèi)澆道截面積比橫澆道或直澆道大，橫澆道不一定呈非充滿流態(tài)。因為橫澆道至型腔的一段有流動阻力，內(nèi)澆道相對橫澆道的位置對橫澆道的充滿條件也有影響。此外，一旦內(nèi)澆道被型腔內(nèi)的金屬液所淹沒，橫澆道就被充滿。2、流速應盡可能低要在橫澆道內(nèi)捕獲很小的渣團，需要很低的流速，很大的橫澆道面積。實踐中，常把橫澆道擴大，做高，如S橫/S內(nèi)=2-4，但橫澆道太大會浪費金屬。橫澆道起擋渣作用的條件3、液流的湍流攪拌作用要盡量小4、應使夾雜物有足夠時間上浮到金屬液頂面，橫澆道的頂面應高出內(nèi)澆道吸動區(qū)一定距離，末端應加長目前五十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2）有正確的橫澆道末端延長段，末端呈坡形可防止金屬液流到末端時出現(xiàn)折返現(xiàn)象。為防止聚集在末端的渣滓回游，應在末端設置集渣包。橫澆道起擋渣作用的條件3、內(nèi)澆道的位置關系要正確1）內(nèi)澆道距離直澆道應足夠遠，使渣團有條件浮起到超過內(nèi)澆道的吸動區(qū)。3）封閉式澆注系統(tǒng)的橫澆道應高而窄，一般取高度為寬度的2倍。內(nèi)澆道宜扁而薄，以降低其吸動區(qū)。目前五十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點

對于封閉式澆注系統(tǒng)內(nèi)澆道應在橫澆道底部，內(nèi)澆道和橫澆道的底面最好在同一平面上，否則澆注之初內(nèi)澆道不能很好地保持空位而過早地起作用。4）、內(nèi)澆道與橫澆道的連接方式錯誤正確正確目前五十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點4）、內(nèi)澆道與橫澆道的連接方式

對于開放式澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道開在橫澆道頂部，內(nèi)澆道的頂面不能和橫澆道頂面在同一平面上，而要置于橫澆道的頂上，以防止整個（或大部分）澆注期中，當橫澆道還還未充滿時雜質(zhì)就進入內(nèi)澆道而不滯留在橫澆道頂部。錯誤正確目前五十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點3、強化橫澆道阻渣的措施緩流式澆注系統(tǒng)橫澆道的拐彎增加了局部阻力，可使液流速度明顯降低，有利于雜質(zhì)上浮目前五十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點3、強化橫澆道阻渣的措施阻流式澆注系統(tǒng)橫澆道斷面突然擴大處會產(chǎn)生局部阻力，可使液流速度明顯降低，有利于雜質(zhì)上浮目前五十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點設置篩網(wǎng)芯的澆注系統(tǒng)金屬液通過濾網(wǎng)時，由于孔眼的阻力及斷面的擴大，液流速度驟減，并在網(wǎng)孔出口處出現(xiàn)渦流運動區(qū)，有利于渣滓上浮并粘附在濾網(wǎng)下面。濾網(wǎng)的作用：過濾，保證金屬液在濾網(wǎng)以下充滿。目前五十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點設置集渣包的澆注系統(tǒng)集渣包：橫澆道中局部加高的部位，因當金屬液流經(jīng)此處時，因斷面擴大流速降低而在死角處產(chǎn)生渦流，使渣粒易于上浮并留存在該處。目前五十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點五、內(nèi)澆道中的流動內(nèi)澆道的功用：引導金屬液進入型腔控制金屬液流充型速度和方向，使之平穩(wěn)充型調(diào)節(jié)鑄型與鑄件各部分的溫度和凝固順序澆注系統(tǒng)的金屬液通過內(nèi)澆道對鑄件進行補縮內(nèi)澆道比較短，本身不能擋渣，但是合理的結(jié)構(gòu)尺寸與與橫澆道的連接方式將有利于橫澆道的擋渣。目前五十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點1、澆口比的影響澆口比：直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道截面積之比（即S直:S橫:S內(nèi)）以內(nèi)澆道為阻流時，金屬液流入型腔時噴射嚴重；以直澆道下端或附近的橫澆道為阻流時，充型較平穩(wěn)，S內(nèi)/S阻比值越大則越平穩(wěn)。輕合金鑄件常用S內(nèi)比S阻大得多的開放式澆注系統(tǒng)。阻流截面-----澆注系統(tǒng)中的最小截面。封閉式澆注系統(tǒng)，阻流截面在內(nèi)澆道上；開放式澆注系統(tǒng)，阻流截面在直澆道下端或其它附近的橫澆道上。目前六十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2、內(nèi)澆道流量的不均勻性

同一橫澆道上有多個等截面的內(nèi)澆道時，各內(nèi)澆道的流量不等，試驗表明：一般條件下，遠離直澆道的內(nèi)澆道流量大，且先進入金屬。近直澆道的流量小，且后進入金屬。內(nèi)澆道流量的不均勻性Uqmax——內(nèi)澆道中的最大流量qmin——內(nèi)澆道中的最小流量Q——內(nèi)澆道中的總流量n——橫澆道上連接的內(nèi)澆道個數(shù)目前六十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點U與澆口比、內(nèi)澆道、橫澆道的連接形式、整個澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等因素有關，各影響因素如下目前六十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點在開放式澆注系統(tǒng)中，開放比越大，流量偏差越大，而且起決定因素的是橫澆道與內(nèi)澆道的斷面目前六十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點減小內(nèi)澆道流量的不均勻性的方法A、縮小遠離直澆道的內(nèi)澆道的截面積。B、增大橫澆道的截面積C、嚴格按A橫/A內(nèi)的比值，每流經(jīng)一個內(nèi)澆道，使橫澆道斷面

積按比值依次減小。D、設置直澆道窩。

內(nèi)澆道流量分配不均勻常引起局部過熱、氧化、吸氣、卷氣等缺陷。但是，對壁厚或重量不均勻的鑄件，流量不均勻則更有利于平穩(wěn)充型。目前六十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點3、內(nèi)澆道的基本設計原則內(nèi)澆道在鑄件上的位置和數(shù)目應服從所選定的凝固順序或補縮方法。對要求同時凝固的鑄件，內(nèi)澆道應開在鑄件薄壁處，宜數(shù)量多，分散布置使金屬液快速均勻地充滿型腔，避免內(nèi)澆道附近的砂型局部過熱；對要求順序凝固的鑄件，內(nèi)澆道應開在鑄件厚壁處。如設有冒口，使內(nèi)澆道通過冒口，讓金屬液先流經(jīng)冒口再引入型腔，更能提高冒口的補縮效果；對結(jié)構(gòu)復雜的鑄件，采用順序凝固和同時凝固相結(jié)合的原則安排內(nèi)澆道。即對每一個補縮區(qū)依順序凝固原則設置內(nèi)澆道，而對整個鑄件則按同時凝固原則采用多內(nèi)澆道分散充型。這樣，既可使鑄件的各個厚大部位得到充分補縮而避免出現(xiàn)縮孔、縮松，又可將鑄件的鑄造應力和變形減小；目前六十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點3、內(nèi)澆道的基本設計原則內(nèi)澆道在鑄件上的位置和數(shù)目應服從所選定的凝固順序或補縮方法。當鑄件壁厚相差懸殊，而又必須從薄壁處引入金屬時，應同時采用冷鐵加速厚壁處的冷卻凝固，并加放冒口，澆注時采用點冒口措施，保證鑄件的補縮效果；對采用實用冒口的鑄件，遵守實用冒口或均衡凝固的原則來布置內(nèi)澆道和冒口。點冒口：鋼水上升到冒口一定高度的時候，停止往水口里澆鋼水，直接從冒口里澆滿冒口，這樣的作用是使冒口里的鋼水溫度高，有利于實現(xiàn)順序凝固。目前六十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點液流方向不要沖著細小砂芯、型壁、冷鐵和芯撐，必要時采用切線引入。但應注意，切線引入會引起型內(nèi)金屬的回轉(zhuǎn)運動，適用于外表面有粗糙度要求的圓形鑄件。當筒形鑄件內(nèi)表面要求嚴格的條件下，應避免金屬液回轉(zhuǎn)，以免夾雜物聚集在鑄件的內(nèi)表面。必要時用頂雨淋或下雨淋式澆注系統(tǒng)。內(nèi)澆道應盡量薄，薄的內(nèi)澆道的好處是：降低內(nèi)澆道的吸動區(qū)，有利于橫澆道阻渣；降低初期進入渣的可能性；減輕清理工作量；內(nèi)澆道薄于鑄件的壁厚，在去除澆道時不易損害鑄件；對鑄鐵件，薄的內(nèi)澆道能充分利用鑄件本身的石墨化膨脹獲得緊實的鑄件。3、內(nèi)澆道的基本設計原則目前六十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點對薄壁鑄件可用多內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)實現(xiàn)補縮，這時內(nèi)澆道尺寸應符合冒口頸的要求。內(nèi)澆道避免開設在鑄件品質(zhì)要求很高的部位，以防止金相組織粗大。對要求耐壓、防滲漏的管類件，內(nèi)較澆通常開在法蘭處，以防止管壁處出現(xiàn)縮松；如能使內(nèi)澆道開設在品質(zhì)要求較低的加工表面上，則有利于鑄件的外觀。各個內(nèi)澆道中的金屬流向應力求一致。為了使金屬液快速而平穩(wěn)地充型，有利于排氣和除渣，各個內(nèi)澆道中的金屬流向力求一致，防止金屬液在型內(nèi)碰撞，流向混亂而出現(xiàn)過度紊流。盡量在分型面上開設內(nèi)澆道，使造型方便。對收縮大易于形成裂紋的合金鑄件，內(nèi)澆道的設置應盡量不阻礙鑄件的收縮。3、內(nèi)澆道的基本設計原則目前六十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點內(nèi)澆道與橫澆道的交界處角度不應小于90°。交接角:橫澆道中液流方向與內(nèi)澆道中液流方向間的夾角。4、內(nèi)澆道與橫澆道的連接方式目前六十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點5、內(nèi)澆道的個數(shù)和形狀個數(shù)：除小件外，一般采用兩個或兩個以上的內(nèi)澆口分散引入，以免過熱，并使流量分配均勻。形狀：一般采用扁梯形：吸動作用區(qū)小，易清除，無疏松；對高大而壁薄的鑄件，采用窄的深梯形：能撇渣、充型快、氧化輕。目前七十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點六、澆注系統(tǒng)的充滿理論砂型澆注系統(tǒng)的充滿條件推導在橫澆道任一截面r-r和內(nèi)澆道入口處i-i截面用伯努力方程為r-r至i-i截面間的流動阻力系數(shù)若橫澆道充滿，r-r截面最高點的壓力應高于型壁界面的壓力：式中：（1）（2）（3）目前七十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點將（4）代入（3）同理，內(nèi)澆道最高點處的壓力應等于型腔內(nèi)氣體壓力，近似等于：（4）（5）將（2）-（5）：化簡：（6）目前七十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點代入連續(xù)流動定律

（為r-r截面上流體的截面縮小系數(shù)）并應用托利拆里方程（H為澆注系統(tǒng)總壓頭，μ內(nèi)澆道的流量系數(shù)）得橫澆道充滿條件：目前七十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點同理得直澆道的充滿條件：

傳統(tǒng)理論：把液態(tài)金屬視為理想液體，全部阻力系數(shù)等于零，流量系數(shù)為1。充滿條件為S直>S橫>S內(nèi)實際情況：液態(tài)金屬有粘度，流動阻力有較大的影響。S直：S橫：S內(nèi)=1:2.5:2.5時仍呈正壓充滿狀態(tài)。目前七十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點第二節(jié)澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇1、澆注系統(tǒng)的分類澆注系統(tǒng)常用的分類：根據(jù)各組元斷面比例關系的不同：

封閉式、開放式按內(nèi)澆道在鑄件上的相對位置不同：

頂注式、中間注入式、底注式、階梯式目前七十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點二、封閉、開放式澆注系統(tǒng)封閉式澆注系統(tǒng)阻流－在一個澆注系統(tǒng)中截面積最小的澆道∑S內(nèi)≤∑

S橫≤S直，例如1:1.2:1.5

封閉式澆注系統(tǒng)可理解為正常澆注條件下，所有組元能被金屬液充滿的澆注系統(tǒng)，也稱為充滿式澆注系統(tǒng)。（因全部截面上的金屬液壓力均高于型壁氣體壓力，故是有壓或正壓系統(tǒng)）。優(yōu)點：阻渣效果好、防止卷氣、消耗金屬少、清理方便。缺點：

進入型腔的金屬液流速度高，易產(chǎn)生噴濺和沖砂，使金屬氧化，使型內(nèi)金屬液發(fā)生擾動、渦流和不平靜。應用：主要應用于不易氧化的各種鑄鐵件。對于容易氧化的輕合金鑄件、采用漏包澆注的鑄鋼件和高大的鑄鐵件，均不宜使用。目前七十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點開放式澆注系統(tǒng)

∑S內(nèi)≥∑S橫≥S直；例如1.5:1.2:1在正常澆注條件下，金屬液不能充滿所有組元的澆注系統(tǒng)，又稱為非充滿式或非壓力式澆注系統(tǒng)。在金屬液流未能充滿的部位存在著等大氣壓力的自由表面。完全開放式澆注系統(tǒng)在內(nèi)澆道被淹沒之前，各組元均呈非充滿流態(tài)，幾乎不能阻渣而且會帶入大量氣體。因此，使用轉(zhuǎn)包澆注的鑄鐵件上不宜應用這種澆注系統(tǒng)。主要優(yōu)點：進入型腔時金屬液流速度小，充型平穩(wěn)，沖刷力小，金屬氧化輕。主要缺點：阻渣效果稍差，帶入氣體，金屬消耗略多。應用：輕合金鑄件、球鐵件等。漏包澆注的鑄鋼件也宜采用開放式澆注系統(tǒng)，但直澆道不能呈充滿態(tài)，以防鋼水外溢，造成事故。目前七十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點3．半封閉式澆注系統(tǒng)

這種澆注系統(tǒng)的特點是∑S橫>∑S直>∑S內(nèi)。即阻流截面是內(nèi)澆道，橫澆道截面積最大，直澆道一般是上大下小的錐形，澆注時，直澆道很快充滿，而橫澆道充滿較晚，故可降低內(nèi)澆道的流速，使?jié)沧⒊跗诔湫推椒€(wěn)，對鑄型的沖擊比封閉式的小；在橫澆道充滿后，因其中的金屬液流速較慢，所以擋渣比開放式的好，但澆注初期在橫澆道充滿前，擋渣效果較差。適用于各類鑄鐵件，尤其球墨鑄鐵件及表面干型生產(chǎn)上常常使用介于這兩者之間的半封閉式和封閉－開放式澆注系統(tǒng)；目前七十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點4、封閉—開放式式澆注系統(tǒng)特點：控制流量的阻流斷面位于直澆道下端，或在橫澆道中，或者在集渣包出口處等，故澆注系統(tǒng)各組元的斷面比例相應的存在以下關系∑S杯>∑S直<∑S橫<∑S內(nèi)∑S杯>∑S直>∑S集渣包出口<∑S橫后<∑S內(nèi)∑S直>∑S阻<∑S橫后<∑S內(nèi)或∑S直>∑S阻<∑S內(nèi)<∑S橫后目前七十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點三、澆注系統(tǒng)按內(nèi)澆道在鑄件上的位置分類（一）、頂注（上注）式澆注系統(tǒng)

以鑄件澆注位置為基準，內(nèi)澆道開設在鑄件的頂部，稱為頂注式澆注系統(tǒng)。即金屬液從鑄件頂部注入型腔目前八十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（一）、頂注式澆注系統(tǒng)特點：以澆注位置為基準，內(nèi)澆道設在鑄件頂部。優(yōu)點容易充滿，可減少薄壁件澆不到、冷隔方面的缺陷充型后上部溫度高于底部，有利于鑄件自下而上的順序凝固和冒口的補縮冒口尺寸小，節(jié)約金屬內(nèi)澆道附近受熱較輕結(jié)構(gòu)簡單，易于清除目前八十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（一）、頂注式澆注系統(tǒng)特點：以澆注位置為基準，內(nèi)澆道設在鑄件頂部。缺點易造成沖砂缺陷；易產(chǎn)生砂孔、鐵豆、氣孔和氧化夾雜物缺陷；大部分澆注時間，內(nèi)澆道處于非充滿狀態(tài)；橫澆道阻渣能力較差金屬液下落過程中接觸空氣，出現(xiàn)激濺、氧化、卷氣，使充型不平穩(wěn)；目前八十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點

根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點，還可采用以下幾種類型的頂注式澆注系統(tǒng)：1．簡單式

適用于要求不高的簡單小件。

目前八十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2．楔形澆道

金屬液通過長條楔縫可迅速充滿型腔

常用于鍋、盆、罩、蓋類薄壁器皿鑄件目前八十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點3．壓邊澆道

澆道是一條窄而長的縫隙，與鑄件頂部相連接，金屬液經(jīng)壓邊縫隙流入型腔

多用于壁較厚的中小鑄鐵件及非鐵合金鑄件。目前八十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點4．雨淋澆道

內(nèi)澆道是由許多均勻分布的圓孔所組成，澆注時細流如雨淋

主要用于質(zhì)量要求較高的大中型筒型鑄件，如氣缸套、卷揚機等目前八十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點5．搭邊式

自上而下導入金屬液，避免直接沖擊鑄型側(cè)壁。適用于濕型鑄造薄壁鑄件。

目前八十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（二）底注（下注）式澆注系統(tǒng)

內(nèi)澆道開設在鑄件底部，即金屬液從鑄件的底部注入型腔，稱為底注式澆注系統(tǒng)

主要用于高度不大，結(jié)構(gòu)不太復雜的鑄件和易氧化的合金鑄件，如鑄鋼、鋁鎂合金、鋁青銅及黃銅等鑄件目前八十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（二）底注式澆注系統(tǒng)特點：以澆注位置為基準，內(nèi)澆道設在鑄件底部。優(yōu)點內(nèi)澆道基本上在充滿狀態(tài)下工作，充型平穩(wěn)；可避免金屬發(fā)生激濺、氧化及由此而形成的鑄件缺陷；無論澆口多大，橫澆道基本處于充滿狀態(tài)，有利于阻渣；型腔內(nèi)的氣體容易順序排除。目前八十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點缺點充型后金屬的溫度分布不利于順序凝固和冒口補縮；金屬液面在上升中容易結(jié)皮，難于保證高大的薄壁鑄件充滿，易形成澆不足、冷隔等缺陷；金屬消耗較大。內(nèi)澆道附近容易過熱，導致縮孔、縮松和結(jié)晶粗大等缺陷；克服以上缺點的方法有：采用快澆和分散的多內(nèi)澆道大的S內(nèi)/S阻比值使用冷鐵和安放冒口或用高溫金屬補澆冒口等措施目前九十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點目前九十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點，還可采用下列底注式澆注系統(tǒng)

1．牛角澆道

牛角式內(nèi)澆道多用于質(zhì)量要求高的小型輪類鑄件目前九十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2．反雨淋澆道

它適用于易氧化的中小型圓套類鑄件目前九十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（三）中間注入式澆注系統(tǒng)從鑄件某一高度面上開設內(nèi)澆道。對內(nèi)澆道以下的型腔部分為頂柱式；對內(nèi)澆道以上的型腔部分相當于底注式。故它兼有頂注式和底注式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點。使之充型平穩(wěn)，改善了補縮條件，又有利于排氣。由于內(nèi)澆道在分型面上開設，故極為方便，應用廣泛。適于高度不大的中等壁厚的鑄件。目前九十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（四）階梯式澆注系統(tǒng)特點：在鑄件不同高度上開設多層內(nèi)澆道。在澆注之初金屬液只從最底層內(nèi)澆道流入型腔，待型腔內(nèi)的液面上升到接近第二層內(nèi)澆道時，才從第二層內(nèi)澆道流入型腔。這樣各層內(nèi)澆道由下到上逐層接替地起作用，最上層內(nèi)澆道通入冒口，可保證實現(xiàn)順序凝固和冒口最后冷凝。目前九十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（四）階梯式澆注系統(tǒng)特點：在鑄件不同高度上開設多層內(nèi)澆道。目前九十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（四）階梯式澆注系統(tǒng)優(yōu)點金屬液首先由最底層內(nèi)澆道充型，隨著型內(nèi)液面上升，自下而上順序地流經(jīng)各層內(nèi)澆道，因而充型平穩(wěn)，避免因壓頭過高或流股從高處落下沖擊型底，造成嚴重的噴射和激濺，且型腔內(nèi)氣體容易排出；充型后，上部金屬液溫度高于下部，有利于實現(xiàn)自下而上的順序凝固和冒口的補縮，鑄件組織致密；易避免縮孔、縮松、冷隔及澆不足等缺陷；利用多內(nèi)澆道，內(nèi)澆道分散，可減輕內(nèi)澆道附近的局部過熱現(xiàn)象。目前九十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（四）階梯式澆注系統(tǒng)缺點造型復雜；要求正確的計算和結(jié)構(gòu)設計。否則，容易出現(xiàn)上下各層內(nèi)澆道同時進入金屬液的“亂澆”現(xiàn)象，或底層進入金屬液過多，形成下部溫度高的不理想溫度分布。分型面較多；多用于高度較高、型腔較復雜、收縮率較大或品質(zhì)要求較高的鑄件。目前九十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（五）垂直縫隙式澆注系統(tǒng)

以片狀內(nèi)澆道與鑄件的整個高度相連接的一種特殊澆注系統(tǒng)

主要用于重要的鋁合金鑄件

目前九十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點

對于重、大型鑄件，特別是重要鑄件，采用一種形式的澆注系統(tǒng)往往不能滿足要求，可根據(jù)鑄件情況同時采用兩種或更多形式的復合式澆注系統(tǒng)目前一百頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點第3節(jié)計算阻流截面的水利學公式1011、奧贊(Osann)公式

—阻流（最?。┙孛娣e的計算。

阻流（最?。┙M元指澆注系統(tǒng)中最小截面積的澆道，一般為內(nèi)澆道，即目前一百零一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點Σhr金屬液流經(jīng)澆注系統(tǒng)時壓頭損失總和H0阻流以上金屬液的總壓頭Si

測定ξi時指定的某處截面積v阻流處金屬液的流速g重力加速度ξi

局部阻力系數(shù)S阻阻流截面積。102目前一百零二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點充填下半型時S阻的計算充填下半型腔時，通過阻流截面的金屬質(zhì)量和澆注時間有如下關系式中：m下阻流以下鑄件質(zhì)量ρ金屬液密度τ1

充填下半型時間μ流量系數(shù)，它代表實際金屬液的流量與理想流體流量之比值。目前一百零三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點充填上半型時的計算充填上半型時，阻流處流速隨充型壓頭而變化：最大流速最小流速在上半型充填時間2內(nèi)，存在著瞬間，對應壓頭為h平均時，阻流處流速為：充填上半型時，通過阻流的金屬質(zhì)量和充填時間之間應有如下關系：目前一百零四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點得到：奧贊公式將兩個計算的公式合并為一個通式，即奧贊公式：式中：m流經(jīng)阻流的金屬總質(zhì)量

充填型腔的總時間μ充填全部型腔時，澆注系統(tǒng)阻流截面的流量系數(shù)Hp

充填型腔時的平均計算壓頭目前一百零五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點平均計算壓力頭式中：Hp

平均計算壓頭Ho

阻流截面以上的金屬壓力頭P阻流截面重心以上的型腔高度C鑄件（型腔）的總高度注意

a該公式適用于封閉式澆注系統(tǒng)

b推導Ho時引入兩個假定條件，與實際情況有差距。

c應用伯努力方程時，忽略了澆包嘴到澆口杯之間下落動能的影響。目前一百零六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點二、澆注時間（速度）1、澆注速度澆注時間對鑄件質(zhì)量有重要影響，應考慮鑄件結(jié)構(gòu)、合金和鑄型等方面選擇澆注速度。快澆優(yōu)點：金屬溫度和流動性降低幅度?。粶p小皮下氣孔；對上表面熱作用時間短，可減小夾砂結(jié)疤缺陷；有利于石墨鑄鐵充分利用石墨化膨脹，防止縮孔、縮松缺陷。缺點：對型壁沖擊大，容易造成脹砂、沖砂、抬型等缺陷；澆注系統(tǒng)的重量稍大，工藝出品率低。應用：薄壁（或上部有薄壁鑄件）；具有大平面鑄件；

表皮易形成氧化膜的鑄件；底注式澆注系統(tǒng)，頂

部有冒口；中大型灰鑄鐵、球墨鑄鐵件。目前一百零七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點慢澆

優(yōu)點：對型壁沖刷作用輕，可防止脹砂、抬型、沖砂等缺陷；

有利于型（芯）內(nèi)氣體排出；對收縮率大的合金采用頂注法或內(nèi)澆道通過冒口時，

有利于減小冒口的尺寸,減少澆注系統(tǒng)金屬消耗量

缺點：對上表面烘烤時間長，易產(chǎn)生夾砂類缺陷；

金屬液溫度、流動性降低幅度澆大、易澆不足、冷隔；

降低流水線生產(chǎn)率。

應用：有高的砂胎或吊砂的濕型；

型內(nèi)砂芯多、砂芯大而砂芯小或排氣困難；

頂注法澆注體收縮大的合金鑄件目前一百零八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2、合適的澆注時間澆注時間的確定主要考慮：壁厚、鑄件重量、型砂種類、合金種類、注入方式等。表7-5圖7-39目前一百零九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點工藝因素：澆不足、冷隔；夾砂類缺陷；氣體的溢出；金屬液的氧化；型內(nèi)金屬液面的上升速度，計算公式：式中：C鑄件（或某段）的高度

τ鑄件（或某段）的澆注時間。滿足的條件：澆注時間應滿足：三、

確定澆注時間時的金屬液上升速度因素目前一百一十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點金屬液上升速度的核算和確定鑄鋼件：見表7-7，只核算最小上升速度。鑄鐵件：見表7-6，只核算最小上升速度表7-6表7-7目前一百一十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點式中：R——型腔的水利學半徑。Re型——型腔內(nèi)允許的金屬液雷諾數(shù)，用實驗法確定v——合金液的運動粘度。易氧化的輕合金鑄件，限制最大上升速度，以免高度湍流造成大量的氧化物夾雜，最大上升速度所確定的澆注時間，必須滿足最大和最小上升速度要求，才可作為適用的澆注時間目前一百一十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點4.流量系數(shù)的確定澆注系統(tǒng)的流量系數(shù)是指阻流斷面的流量系數(shù)。若阻流斷面不設在內(nèi)澆道，則內(nèi)澆道的流量系數(shù)比澆注系統(tǒng)的流量系數(shù)值要小。流量系數(shù)與澆注系統(tǒng)各部分阻力及型腔內(nèi)的流動阻力大小有關。流量系數(shù)與澆注系統(tǒng)的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)和鑄型的性質(zhì)及合金種類、流速等有關。

流量系數(shù)的確定方法：重要鑄件或大量生產(chǎn)的鑄件——實驗測定一般鑄件——經(jīng)驗數(shù)據(jù)目前一百一十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點目前一百一十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點影響流量系數(shù)μ值的因素及修正值目前一百一十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點選擇澆注系統(tǒng)類型確定內(nèi)澆道在鑄件上的位置、數(shù)目和金屬引入方向決定直澆道的位置和高度（壓力角）計算澆注時間并核算金屬上升速度計算阻流截面積S阻確定澆口比并計算各組元截面積繪出澆注系統(tǒng)圖形澆注系統(tǒng)的計算步驟第4節(jié)鑄鐵件澆注系統(tǒng)設計與計算目前一百一十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點

澆注系統(tǒng)阻流截面的計算1.阻流組元（或內(nèi)澆道）截面積的計算m—包括澆冒口在內(nèi)的金屬總重量(kg)，可以通過估算、計算、稱重等方式獲得，澆冒口的重量按鑄件重量的比例求出，見表表

澆冒口重量占鑄件重量的比例鑄件重量/㎏大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件、小批生產(chǎn)<10020%~40%20%~30%25%~35%100~100015%~20%15%~20%20%~25%>1000—10%~15%10%~20%目前一百一十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點⑴μ值得確定

鑄鋼件、鑄鐵件根據(jù)表7-8、7-10，考慮各種因素，可采用表7-10進行修訂。目前一百一十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點國內(nèi)手冊中提供的澆注時間計算公式為：1）對重量小于450公斤、壁厚2.5-15mm、形狀復雜的薄壁鑄鐵件式中，τ-為澆注時間；m-為型內(nèi)金屬總重量，kg；S—為系數(shù)，取決于鑄件的壁厚鑄件壁厚δ(mm)2.5—3.53.5—8.08.0—15系數(shù),S1.631.852.2(2)澆注時間τ值的確定影響澆注時間的因素有：合金的種類、澆注溫度、澆注系統(tǒng)的類型、鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型的種類等

澆注時間實際是根據(jù)經(jīng)驗圖表和經(jīng)驗公式來計算的目前一百一十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點式中t——澆注時間（s）；

GI——澆入型內(nèi)的金屬液總重量（kg）；

δ——鑄件的平均壁厚（mm），對于圓形或正方形的鑄件，δ取其直徑或邊長的一半；

k——系數(shù)。對灰鑄鐵取2.0，需快澆時（如：鐵液溫度低，含硫較高，含碳量＜3.3%，底注或有冷鐵等），可取1.7。對鑄鋼可取1.3~1.5。2)對于重量小于1000公斤的大、中型鑄鐵件表鑄鐵件k值的選擇鑄件種類或工藝要求大型復雜鑄件高應力及大型球鐵件防止侵入氣孔和嗆火一般鑄件厚壁小件、球鐵小件防止縮孔縮松k值0.7～1.01.0～1.31.7～2.03.0～4.0目前一百二十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點表

型內(nèi)鐵液液面允許的最小上升速度鑄件壁厚/mm壁厚>40mm以及所有水平位置澆注的平板鑄件11~404~10<4最小上升速度值/mm

s-18~1011~2021~3031~100澆注時間確定以后，對于大平面或結(jié)構(gòu)復雜的薄殼鑄件，還應驗算型內(nèi)金屬液液面平均上升速度，可按下式計算：式中C——鑄件最低點到最高點的距離，按澆注位置確定(㎜)；

t——計算的澆注時間(s)。計算結(jié)果應大于表中數(shù)值，若太小則應調(diào)整澆注時間t，甚至修改工藝方案型內(nèi)金屬液液面平均上升速度目前一百二十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點

如果低于允許的最小液面上升速度時，就要強行縮短澆注時間或調(diào)整鑄件的澆注位置，使上升速度達到或高于最小液面上升速度值目前一百二十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點對于封閉式澆注系統(tǒng)，在不同注入位置時公式有以下形式：頂注式P＝0，則底注式P＝C，則

中間注入式

則，（3）平均靜壓頭HP的確定

目前一百二十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點式中Hm

—最小剩余壓力頭L1

——自直澆道中心線到鑄件最高、最遠點的水平距離

a——保險壓力角，直澆道的剩余壓力角應大于表7-14（4）最小剩余壓頭Hm的確定澆注鑄型的最小剩余壓頭Hm——保證鑄型充滿，獲得結(jié)構(gòu)完整的鑄件，鑄件最高點到澆口杯液面高度必須有一個最小剩余壓頭。計算公式目前一百二十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點表7-14目前一百二十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2.澆注系統(tǒng)其他各組元的截面積

求得阻流組元的截面積后，根據(jù)合金和鑄件的特點，參照表選定澆注系統(tǒng)各組元比例關系的類型，確定其比例值，即可得出其他組元的截面積，然后再按選定的形狀確定尺寸。目前一百二十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點類型?F內(nèi)：?F橫：F直應用范圍及說明封閉式1:1.5:21:1.2:1.41:1.1:1.151:1.06:1.11大型灰鑄鐵件中、大型灰鑄鐵件中、小型灰鑄鐵件薄壁灰鑄鐵件1:1.2;1.4一般球墨鑄鐵件1:1.1:1.51:1.3可鍛鑄鐵件可鍛鑄鐵件（橫澆道直接聯(lián)接側(cè)冒口）1:（1.1～1.3）:（1.2～1.6）1:1.1鑄鋼件（轉(zhuǎn)包澆注）鑄鋼件（底包澆注）半封閉式1:1.4:1.21:1.5:1.11:（1.3～1.5）:（1.1～1.2）重型機械鑄鐵件鑄鐵件表面干型中、小型鑄鐵件0.8:（1.2～1.5）:1球墨鑄鐵薄壁小件1:（1.5～2.0）:1.2錫青銅閥體，內(nèi)澆道處設有暗冒口開放式（1.5～4）:（2～4）:1球墨鑄鐵薄壁鑄件（1.2～3）:（1.2～2）:1注復雜的中、大型錫青銅件，內(nèi)澆道處不設暗冒口（1。5～2）：1.2:1注（3～10）：1.2:1中、大型無錫青銅及黃銅件復雜的大型無錫青銅及黃銅件（2～4）:（2～3）:1（1～1.5）:（1.5～3）:1大、中型鋁合金件小型鋁合金件澆注系統(tǒng)各組元比例關系目前一百二十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點一般內(nèi)澆道（阻流組元）的最小截面積為0.4～0.5cm直澆道的直徑一般在15～100mm范圍內(nèi)砂型鑄造中

樹脂砂型澆注系統(tǒng)總截面積比粘土砂型大50％左右當采用封閉式澆注系統(tǒng)時，澆道截面比例可取S內(nèi)：S橫：S直＝1:1.25:1.25直澆道后如設過濾網(wǎng)，則網(wǎng)孔截面積S濾的比值取0.9目前一百二十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點二、用澆注比速計算澆注系統(tǒng)的尺寸對封閉式澆注系統(tǒng)，澆注比速——單位時間內(nèi)通過單位阻流斷面積的金屬液，其阻流斷面積計算式為式中t——澆注時間（s）；

m——澆經(jīng)阻流斷面的金屬液總重量（kg）；L——金屬流動系數(shù)。對灰鑄鐵取1.0K——澆注比速，主要取決于鑄件的相對密度Kv，且Kv=m/V，V鑄件輪廓體積，參見圖7-41.平板壁厚<1010-1515-2525-30澆注比速0.60.70.80.9K與壁厚的關系目前一百二十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點鑄件壁厚<=1010-2020-40>40S1.01.31.51.7s與壁厚的關系澆注時間用經(jīng)驗公式確定

m——澆經(jīng)阻流斷面的金屬液總重量（kg）；S——系數(shù)，取決于壁厚目前一百三十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點三、用圖表法確定澆注系統(tǒng)尺寸生產(chǎn)中采用圖表法確定澆注系統(tǒng)尺寸，使用直觀、方便。1、索伯列夫圖表

適用于一般大、中型鑄鐵件的濕型鑄造，用于干型時，可將查到的阻流斷面面積減少15%-20%。目前一百三十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點索別列夫圖表使用方法由鑄件重量坐標向上引直線交于鑄件主要壁厚的斜線，然后向左作水平線與已知平均壓力頭的斜線相交，再從交點向下引直線進入鑄型阻力的框圖內(nèi)，按鑄型阻力的大小確定澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道的斷面積，再按比例確定其它組元的斷面積。例如對重量為1000Kg，主要壁厚為15mm，平均壓力頭為60cm的鑄件，在鑄型阻力為大、中和小三種情況，其內(nèi)澆道的總斷面積分別為22.5、19.5和15cm2。目前一百三十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2、經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定澆注系統(tǒng)阻流斷面積

表7-17

目前一百三十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點第五節(jié)階梯式澆注系統(tǒng)的計算計算原理及步驟：先封閉后開放形式多直澆道：同一般澆注系統(tǒng)，但要精確計算每層注入量。其它：（控制組元比例、緩沖直澆道）實現(xiàn)分層注入的條件

a各層分直澆道呈非充滿狀態(tài)b分直澆道中液態(tài)金屬自由液面以下的有效壓頭

應小于兩層內(nèi)澆道之間的距離。目前一百三十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點階梯式澆注系統(tǒng)的常用結(jié)構(gòu)如圖所示。它以主直澆道下端為阻流斷面（A-A），其上的封閉段由澆口杯和主直澆道組成，主直澆道以下完全開放。這樣，澆口杯和主直澆道為充滿狀態(tài)的正壓流動，既有利于澆口杯擋渣，又能可靠地實現(xiàn)分層引注，而且造型工作也不復雜。目前一百三十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點階梯式澆注系統(tǒng)的計算方法和步驟如下：

內(nèi)澆道層數(shù)取決于鑄件的高度：①600-1400mm，一般采用兩層內(nèi)澆道；②上層內(nèi)澆道距頂面、下層內(nèi)澆道距底面均為200-300mm；③層間距為600-1200mm；

實現(xiàn)分層引注的條件：1）聯(lián)接各層內(nèi)澆道的分配直澆道中的金屬液必須呈非充滿狀態(tài)；2）分配直澆道中自由液面以下的有效壓頭h有效必須小于相鄰兩層內(nèi)澆道之間的距離H0目前一百三十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點1、阻流截面的計算澆注系統(tǒng)的斷面就是金屬液流的斷面。則流經(jīng)A-A斷面的金屬液流速度v若鑄件低于阻流截面A-A，則充型期間v不變，故由此目前一百三十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點若鑄件高于A-A阻流截面則138其中，計算平均壓頭目前一百三十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點3、每層內(nèi)澆道的總截面積

當澆注穩(wěn)定時，假設通過阻流截面的流量Q1等于通過低層內(nèi)澆道的流量Q2，故

2、分配直澆道截面積

分配直澆道截面積等于1-2倍阻流截面積目前一百三十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點h有效越小，越容易保證H0>h有效，而不致于出現(xiàn)相鄰兩層同時進水的情況。但是h有效越小，F(xiàn)內(nèi)（底層）越大，越容易造成底層過熱，影響方向性凝固。為使鑄件上部有較高的溫度，h有效=KH0，因此:根據(jù)順序凝固的高低，可選取F內(nèi)（上層）=（1-2）F內(nèi)（底層）。目前一百四十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點第六節(jié)垂直分型澆注系統(tǒng)的計算垂直分型無箱造型的特點造型、澆注、冷卻過程分型面呈垂直狀態(tài)。一型多鑄，底部鑄件充型壓力比頂部高幾倍。

形式底部開放式恒壓等流量：充滿式，以內(nèi)澆道為阻流，每層鑄件內(nèi)澆道保持充型時的恒壓且流量相等，各層型腔同時充滿。一、計算原理目前一百四十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點計算：每個鑄件內(nèi)澆道的截面積：式中：ｍ—一個鑄件的質(zhì)量——

充填一個型腔的時間Hp——每個鑄件的平均計算壓頭，簡化處

理，可用澆口杯上液面到內(nèi)澆道中

心的距離H0代替。

諾謨圖的用法：由上式計算。目前一百四十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點目前一百四十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2、設計要點保持以內(nèi)澆道為阻流的強封閉式澆注系統(tǒng)嚴格控制澆注時間。如表7-18小的薄壁件可以澆注系統(tǒng)做冒口進行補縮。144目前一百四十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點目前一百四十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點

鑄鋼件澆注系統(tǒng)的特點

熔點高，澆注溫度高，鋼液對砂型的熱作用大，且冷速大，鋼液流動性差，因此要求用較短的試件以較高的流速澆注。第七節(jié)其它合金鑄件澆注系統(tǒng)的特點

易氧化，應避免流股分散、激濺和渦流，保證鋼液平穩(wěn)地充滿砂型

體收縮大，易產(chǎn)生縮孔、縮松，需按順序凝固的原則設計澆注系統(tǒng)，并用冒口補縮

線收縮大，收縮時內(nèi)應力大，產(chǎn)生熱裂，變形的傾向也大，顧澆冒口設計應盡量減少對鑄件收縮的阻礙。1、鑄鋼件澆注系統(tǒng)目前一百四十六頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2、鑄鋼件澆注系統(tǒng)的設計原則內(nèi)澆道的位置應盡量縮短鋼液在鑄型內(nèi)流動的路程，以避免鑄件產(chǎn)生冷隔等缺陷形狀復雜的薄壁鑄件的內(nèi)澆道的設計，應避免鋼液直接沖擊型壁或砂芯內(nèi)澆道應避免開在芯頭邊界及靠近內(nèi)冷鐵、外冷鐵、芯撐的地方。需要補縮的鑄件，內(nèi)澆道應促使其順序凝固圓筒形鑄件的內(nèi)澆道應沿切線方向開設，使鋼液在型內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以利于鋼液內(nèi)的夾雜物浮進冒口高大件則宜采用階梯式澆注系統(tǒng)，為防止鋼液過早從上層內(nèi)澆道進入型腔，可使上層內(nèi)澆道傾斜

保證鋼液平穩(wěn)注入鑄型，避免鋼液流互相碰擊或亂流目前一百四十七頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點澆注特點傾轉(zhuǎn)包：擋渣效果差，用于流水線生產(chǎn)。底注澆包：俗稱漏包。澆注系統(tǒng)必須是開放式。為澆注不同質(zhì)量的鑄件，可采用不同容量的澆包、不同包孔直徑或采用塞桿阻流。澆注系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單、截面積大，充型快而平穩(wěn)，流股集中，有利于順序凝固，不阻礙鑄件收縮。3、鑄鋼件澆注系統(tǒng)的形式目前一百四十八頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點4、底注包澆注系統(tǒng)

（1）選擇澆包容量及包孔直徑澆包容量：總?cè)萘看笥阼T型內(nèi)金屬需要量。大于30T的澆包可設兩個包孔。包孔直徑：按照平均澆注速度。如表7-19目前一百四十九頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點2)確定包孔直徑表3-12鋼液流量qm值包孔直徑d/mm303540455055607080鋼液流量/（kgs-1）10202942557290120150式中S孔——包孔截面積(cm2)；

qm——鋼液流量（kg/s）；

m孔——包孔的消耗系數(shù)，取0.89；

r——鋼液密度為0.0071kg/cm3；

g——重力加速度，980cm/s；

H——鋼液在包中的高度（cm）。按鋼液流量qm值及鋼液液面高度H可求出包孔直徑d孔

目前一百五十頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點表

鑄鋼件澆注時間計算公式中的K值澆注質(zhì)量50kg500kg1～10t復雜形狀0.50.60.8簡單形狀0.750.91.2澆注時間：按公式：及表7-20初步確定澆注時間。（2）澆注時間和液面上升速度澆注時間：目前一百五十一頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點上一步中所求澆注時間是否合適，可用澆注時鋼液在鑄型型腔內(nèi)的上升速度的驗算液面上升速度是否合適是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的重要因素之一，若驗算結(jié)果數(shù)值小于表7-21中最小上升速度，就需調(diào)整澆注時間，改變平均澆注速度和包孔直徑、增加包孔數(shù)量，采用兩個澆包澆注和改變鑄件澆注位置等工藝措施。表

鋼液在鑄型中的上升速度鑄件質(zhì)量/t≤55～1515～3535～5555～160鑄件的結(jié)構(gòu)特點--復雜簡單復雜一般實體復雜一般實體復雜一般實體上升速度v(不小于）/（mm.s-1）2520101512812961074目前一百五十二頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（3）確定澆注系統(tǒng)各組元截面積使用底注包澆注時，應采用開放式澆注系統(tǒng)，要滿足S直≤S橫≤S內(nèi)的條件各組元截面積比例關系：∑S孔:∑S直:∑S橫:∑S內(nèi)＝1:(1.8～2.0):(1.8～2.8):2.0-2.5當使用耐火磚管時，可采用S直＝S橫＝S內(nèi)

根據(jù)包孔直徑從表7-22、7-23、7-24中查出澆注系統(tǒng)各組元斷面的尺寸目前一百五十三頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點（4）補澆冒口的專用通道大型鑄鋼件經(jīng)常在冒口上設置補澆冒口的專用通道，以增加冒口補縮效率，減小冒口體積。專用澆道設置的高度要高于補澆前冒口內(nèi)鋼液的液面。若一個鑄件要求多次補澆，專用澆道要相應的沿冒口高度設置。若一個鑄件有多個冒口，為保證補澆時型腔內(nèi)鋼液不晃動，應將專用澆道連通，以便通過一個專用澆道就可同時向幾個冒口內(nèi)補澆鋼液。底注包澆注應用：只要知道底注包的內(nèi)尺寸、出鋼的噸位和渣量即可計算并描繪出底注包的澆注工藝特性曲線，確定q、、h、m的對應關系。從而根據(jù)工藝尺寸來確定工藝參數(shù)。目前一百五十四頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點5、轉(zhuǎn)包澆注時的澆注系統(tǒng)大量或批量生產(chǎn)的小型鑄鋼件，常采用機器造型，并用轉(zhuǎn)包澆注，因此澆注系統(tǒng)必須有較好的擋渣能力，故采取半封閉式的澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆道的總斷面積可按下式計算式中t——澆注時間（s）；,C為系數(shù)，見表7-25

m——澆經(jīng)阻流斷面的金屬液總重量（kg）；L——金屬流動系數(shù)。對灰鑄鐵取1.0，高錳鋼0.8，K——澆注比速，K、C均由鑄件的相對密度Kv=m/V確定

，V鑄件輪廓體積，見表7-25目前一百五十五頁\總數(shù)一百七十三頁\編于八點澆注系統(tǒng)各組元截面積比例關系如下根據(jù)澆經(jīng)阻流斷面的金屬液總重量m和鑄件相對密度查表7-26可得內(nèi)澆道的總斷面積，確定澆道尺寸。目前一百五十六頁\總數(shù)一百七十三頁\