鑄件澆注系統
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-13
鑄件澆注系統的實例教程
頂注式澆注（系統）方式，因其能使金屬液在型腔的溫度梯度分布呈上高下低的正溫度梯度狀態，一方面十分有利于澆注系統及上層高溫金屬液對下層低溫金屬液的液態冷卻收縮進行有效地補縮；另一方面，頂注式進液過程中、后進人型腔的金屬液，可不斷地使先進入型腔中的金屬液的液面形成的“固態膜”破裂，從而極為有利于金屬液中氣體的溢出。
2.3可優化設置冒口系統
圖5至圖8所示的鑄件澆注位置及分型面設置方案，因鑄件結構全部設置于下箱、及創造工藝條件將鑄件全部結構或鑄件重要結構設置于下箱，也為鑄件冒口系統的優化設計創造了基礎（工藝）條件，鑄件可很好地設計出壓邊冒口系統型式或其它類似于壓邊冒口之優化型式的頂冒口系統。
壓邊冒口系統型式（或其它優化型式的頂冒口系統），結合上述金屬液在型腔中的溫度梯度分布呈上高下低的正溫度梯度狀態，一方面十分有利于冒口系統對下層低溫金屬液的液態冷卻收縮進行有效地補縮；另一方面，壓邊冒口系統型式因其在金屬液自始至終充型的過程中處于鑄件結構的最高處（或冒口因其在金屬液自始至終充型的過程中處于鑄件重要結構的最高處），極為有利于型腔中及金屬液中氣體的溢出。
2.4鑄件錯箱缺陷少
鑄件結構全部設置于下箱，即用圖5至圖8所示的鑄件澆注位置及鑄件分型面設置方案，鑄件全部（或絕大部分鑄件結構）由下型鑄出，有內腔結構的鑄件亦可用砂芯或上型“砂胎”較精確的定位后鑄出。由此可見，用圖5至圖8所示的分型面設置方案比之于鑄件用圖1至圖4所示傳統的澆注位置鑄造工藝方案鑄出的鑄件，避免了或有效地降低了鑄件錯箱缺陷的產生，大大地降低了由于鑄件尺寸不合格而導致的鑄件廢品率。
展開 澆注時間與鑄件結構、材質、鑄型條件、澆注溫度等因素有關，每一個鑄件都有一個合理的澆注時間與其對應。澆注時間無完善的計算公式，一般依據各種經驗公式與圖表及鑄件質量來確定。澆注時間確定后，再按選擇的截面比計算澆注系統各單元的截面積。
(1)資料推薦的灰鑄鐵件澆注時間如表2。
表1鑄鐵件澆注速度的一般原則
(2)資料[2]認為，對于質量小于450 kg的形狀復雜的薄壁鑄鐵件，其澆注時間可按下面的經驗公式計算：
式中：t為澆注時間(s)；CL為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg)；S為系數，取決于鑄件的主要壁厚。
對于質量小于1000 kg的鑄鐵件，其澆注時間可按Dietert公式計算：
式中：w為澆注速度(kg/s)；G。為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg)；A為系數(鑄鐵為0.9)；B為系數（鑄鐵為0.833）。
對于質量小于10 000 kg的中、大型鑄鐵件，其澆注時間也可按下式計算：
式中：t，為澆注時間(s)；G，為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg)；6為鑄件的平均壁厚(mm)；S，為系數，取1.7-2.0。
對于重型鑄鐵件，澆注時間可按下式計算：
式中：t為澆注時間(s)；G。為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg);S。為壁厚系數，與鑄件的壁厚有關（如表3所示）。
表3系數SZ和鑄件壁厚的關系
(3)依據生產實踐，對于質量大于1000 kg的鑄鐵件，澆注時間可按下式計算：
式中：t為澆注時間(s)；G，為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg);S，為壁厚系數，與鑄件的壁厚有關（如表4所示）。
展開 澆注時間與鑄件結構、材質、鑄型條件、澆注溫度等因素有關，每一個鑄件都有一個合理的澆注時間與其對應。澆注時間無完善的計算公式，一般依據各種經驗公式與圖表及鑄件質量來確定。澆注時間確定后，再按選擇的截面比計算澆注系統各單元的截面積。
(1)資料推薦的灰鑄鐵件澆注時間如表2。
表1鑄鐵件澆注速度的一般原則
(2)資料[2]認為，對于質量小于450 kg的形狀復雜的薄壁鑄鐵件，其澆注時間可按下面的經驗公式計算：
式中：t為澆注時間(s)；CL為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg)；S為系數，取決于鑄件的主要壁厚。
對于質量小于1000 kg的鑄鐵件，其澆注時間可按Dietert公式計算：
式中：w為澆注速度(kg/s)；G。為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg)；A為系數(鑄鐵為0.9)；B為系數（鑄鐵為0.833）。
對于質量小于10 000 kg的中、大型鑄鐵件，其澆注時間也可按下式計算：
式中：t，為澆注時間(s)；G，為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg)；6為鑄件的平均壁厚(mm)；S，為系數，取1.7-2.0。
對于重型鑄鐵件，澆注時間可按下式計算：
式中：t為澆注時間(s)；G。為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg);S。為壁厚系數，與鑄件的壁厚有關（如表3所示）。
表3系數SZ和鑄件壁厚的關系
(3)依據生產實踐，對于質量大于1000 kg的鑄鐵件，澆注時間可按下式計算：
式中：t為澆注時間(s)；G，為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg);S，為壁厚系數，與鑄件的壁厚有關（如表4所示）。
展開 鑄件缺陷種類繁多，影響鑄件質量的因素存在于與鑄件生產有關的每道工序中，如圖1所示。大型鑄件的特點是尺寸大，即體積大、質量重、澆注的鐵液多、壁厚相對較厚，形狀有的簡單、有的復雜；不同領域的鑄件，具有不同的要求。大型鑄件澆注系統設計及澆注需掌握的主要原則為分散底注（分層注人效果最好），快速澆注（多加出氣冒口），高溫澆注（加強芯子排氣）。
1．分散底注式澆注
圖2為分散底注式澆注系統圖。優點：有利于金屬液平穩地充滿鑄型；減少金屬液氧化，對型、芯沖擊力小；防止造成沖砂，減小紊流，減少氣體裹人；有利于型腔氣體的排出：有利于除渣：避免各部溫差過大，有利于減少鑄件收縮應力，對長、薄鑄件有利于減小變形量，有利于防止裂紋缺陷發生。
缺點：如果充型時間過長，金屬液在型腔上升中長時間與空氣接觸，表面易生成氧化皮（需快速澆注予以克服）；鑄件下部溫度高，不利于補縮（對灰鑄鐵件影響不大）。
2．快速澆注
優點：鐵液上升速度快，不容易氧化：鐵液對型腔的烘烤時間短，減小涂層開裂、脫落的可能性，減少鑄件夾渣等缺陷的產生；防止出現澆不足、冷隔缺陷；使型腔內氣壓增大，迫使氣體容易從鑄型向外排出，鑄件不容易產生氣孔等孔洞類缺陷：鑄件各部的溫度差小，防止裂紋發生。
缺點：低強度類型的砂型易產生沖砂類缺陷，對于樹脂砂等強度較高的砂型，影響較小：澆注系統的截面積有所增大，鑄件工藝出品率有所降低。
3．合理澆鑄時間的確定
生產中常用澆注時間表示澆注速度。對鑄件而言，澆注時間長，意味著澆注速度慢：反之，意味著澆注速度快。適宜的澆注時間應根據鑄件質量、壁厚、結構、技術要求等綜合考慮而定。
展開 3 階梯澆注工藝方案的確定
根據上述分析，又因為球墨鑄鐵的凝固方式是糊狀凝固，按同時凝固的原則，選擇工藝方案“I”（見圖2），即油缸口向上，缸底在下，采用封閉頂注式澆注系統。
由于油缸鑄件是厚大球墨鑄件，我們不管采用何種工藝方案，均在油缸內壁和缸底中心孔部位放置冷鐵（如圖1）。
生產的油缸鑄件在清理打磨后沒有發現有鑄造缺陷，但加工后在孔“A”孔“B”和“C”位均出現不同程度的縮松現象。
經分析，由于油缸件的缸壁比油缸底薄許多，在鑄件凝固時，仍然是缸壁比缸底先凝固，這樣就隔斷了油缸底的補縮通道，造成缸底在凝固時不能獲取足夠的鐵水來補縮。因此我們又選擇了方案“
2”
（見圖三），這次也是將油缸口向上，油缸底在下，只是由方案“I”的頂注改為底注，這樣更適合于球墨鑄鐵充型平穩的要求，使內澆口直接在油缸底這個最厚大部位引入鐵水，同時采用邊冒口來進行補縮，結果出乎意料，雖然比方案“I”有改善，但效果還是很不理想。
這兩種方案都失敗了，經分析認為主要是油缸鑄件較高，高度“H”（見圖1），一般都大于400毫米，方案“
2”
采用底注，最后凝固部位仍在油缸底部，更不符合同時凝固原則，又由于鑄件較高，邊冒口內的鐵水始終是整個鑄型中溫度最低的，沒有起到補縮作用，當然澆注系統在該方案中也沒有起到補縮作用。
根據上述分析，既然不能實現同時凝固，底注時冒口也沒能起到補縮作用，在此基礎上提出了方案“
3”
（見圖4），采取油缸口向下，缸底在上；讓缸底最后凝固，便于采取補縮措施；澆注系統這樣設計：在油缸口開設一層（下層）內澆道，在油缸底（鑄件頂部）再設置一層（上層）內澆道。
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大型鑄件澆注系統設計及澆注需掌握的主要原則為分散底注（分層注人效果最好），快速澆注（多加出氣冒口），高溫澆注（加強芯子排氣）。
1．分散底注式澆注
圖2為分散底注式澆注系統圖。
（3）澆注時金屬液不得斷流，充型速度不宜太高，鑄件澆注位置和澆注系統的設置應保證金屬液平穩地充滿型腔，并利于開腔內氣體能順利排出。
（4）鑄造時，應保證鑄型和型芯排氣暢通，砂芯內要開排氣通道，合型時要填補芯頭間隙，以免鉆入金屬液堵塞排氣通道。
（5）增加直澆道高度，以提高充型金屬液靜壓力。
通過澆注系統優化，鑄件缺陷從3.84 cm3減少到0.68 cm3，使鑄件缺陷減少了82.29%，大幅度減少了鑄件鑄造缺陷。
大型鑄件澆注系統設計及澆注需掌握的主要原則為分散底注（分層注人效果最好），快速澆注（多加出氣冒口），高溫澆注（加強芯子排氣）。
1．分散底注式澆注
圖2為分散底注式澆注系統圖。
不要使金屬液長時間降落在型壁表面上使砂型局部過熱；
5、內澆道開設應有利于沖型平穩、排氣和除渣，從各個內澆道進入型腔的金屬液流向應力求一致，避免因流向混亂而不利于渣、氣的排出；
6、對收縮傾向大的合金，如鑄鋼件，內澆道的設置應不妨礙鑄件的收縮，避免鑄件產生較大應力或因收縮受阻而開裂；
7、內澆道應盡量開設在分型面上，便于造型操作；
8、內澆道設置位置應便于開箱和鑄件清理以及去除澆注系統
大型鑄件澆注系統設計及澆注需掌握的主要原則為分散底注（分層注人效果最好），快速澆注（多加出氣冒口），高溫澆注（加強芯子排氣）。
1．分散底注式澆注
圖2為分散底注式澆注系統圖。
2.2可優化設計澆注系統
圖5至圖8所示的鑄件澆注位置及分型面設置方案，因鑄件結構全部設置于下箱、及創造工藝條件將鑄件全部結構或鑄件重要結構設置于下箱，其為鑄件澆注系統的優化設置創造了基礎（工藝）條件，鑄件可很好地設計出頂注式澆注（系統）方式。
由球墨鑄鐵的凝固特點認為球鐵件易于出現縮孔縮松缺陷，因而其實現無冒口鑄造較為困難。闡述了實現球鐵件無冒口鑄造工藝所應具備的鐵液成份、澆注溫度、冷鐵工藝、鑄型強度和剛度、孕育處理、鐵液過濾和鑄件模數等條件，用大模數鑄件和小模數鑄件鑄造工藝實例佐證了自己的觀點。
1、球墨鑄鐵的凝固特點
球墨鑄鐵與灰鑄鐵的凝固方式不同是由球墨與片墨生長方式不同而造成的
