材料成型第4章_铸造工艺设计3.ppt
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1、一、一、.浇注系统浇注系统第三节第三节 浇铸系统和冒口浇铸系统和冒口浇注系统是引导金属液流入型腔的一系列通道的总称。浇注系统是引导金属液流入型腔的一系列通道的总称。浇口杯浇口杯直浇道直浇道 横浇道横浇道内浇道内浇道组组成成接纳、引入金属,减轻金属液接纳、引入金属,减轻金属液对铸型的冲击。对铸型的冲击。引入金属,提供压力头以克引入金属,提供压力头以克服流动阻力充满型腔服流动阻力充满型腔引入金属、阻撇熔渣引入金属、阻撇熔渣引入金属、控制金属液的充型速引入金属、控制金属液的充型速度和流动方向度和流动方向调控温度场和调控温度场和凝凝 固顺序,在某种情况下还有固顺序,在某种情况下还有一定的补缩作用。一定
2、的补缩作用。作用:作用:确保液态金属能够平稳而合理地充满型腔。确保液态金属能够平稳而合理地充满型腔。1l内浇道的位置、数目应服从所选定的凝固顺序和补缩方法。内浇道的位置、数目应服从所选定的凝固顺序和补缩方法。内浇道在铸件上开设位置的选择可遵循如下原则:内浇道在铸件上开设位置的选择可遵循如下原则:1 1为使铸件实现为使铸件实现同时凝固同时凝固,对对壁厚均匀壁厚均匀的铸件,可选用多个内的铸件,可选用多个内浇道分散引入金属液。浇道分散引入金属液。对对壁厚不太均匀壁厚不太均匀的铸件,内浇道应开设在的铸件,内浇道应开设在薄壁处。薄壁处。2为使铸件实现为使铸件实现顺序凝固顺序凝固,内浇道应设在有冒口的,内
3、浇道应设在有冒口的厚壁处厚壁处,从厚壁处引入金属液,形成铸件从薄壁至厚从厚壁处引入金属液,形成铸件从薄壁至厚 壁,最后到冒口的壁,最后到冒口的先后凝固顺序。先后凝固顺序。浇注系统的重要参数:浇注系统的重要参数:内浇口的总截面积内浇口的总截面积 横浇口的总截面积横浇口的总截面积 直浇口的总截面积。直浇口的总截面积。21、浇注系统尺寸的确定、浇注系统尺寸的确定 S内内可可根据铸件的合金种类、质量、尺寸、壁厚根据铸件的合金种类、质量、尺寸、壁厚 及及浇注时间浇注时间,并考虑金属液的沿程摩擦损失和涡流损失,并考虑金属液的沿程摩擦损失和涡流损失,用水力公式计算。也可在生产中查经验图表。用水力公式计算。也
4、可在生产中查经验图表。1)内浇道总横截面积内浇道总横截面积S内内式中:式中:G 为铸件毛重;为铸件毛重;K 为经验数据:铸件壁厚小于为经验数据:铸件壁厚小于15,K=0.7;铸件壁厚铸件壁厚=1630,K=0.6;铸件壁厚铸件壁厚=3160,K=0.5;3 封闭式浇注系统封闭式浇注系统 S直直S横横S内内 S直直 S横横 S内内=1.15 1.1 1 2)浇注系统其他组元横截面积尺寸的确定)浇注系统其他组元横截面积尺寸的确定l优点:优点:这种浇注系统容易为金属液所充满,撇渣能这种浇注系统容易为金属液所充满,撇渣能力较好,可防止气体卷入金属液,力较好,可防止气体卷入金属液,通常用于中小型通常用于
5、中小型铸铁件。铸铁件。l缺点:缺点:这种浇注系统中金属液流速较大,有时甚至这种浇注系统中金属液流速较大,有时甚至发生喷射现象,发生喷射现象,不适于易氧化的非金属铸件或压头不适于易氧化的非金属铸件或压头大的铸件,也不适于用柱塞包浇注的铸钢件。大的铸件,也不适于用柱塞包浇注的铸钢件。当内浇口的总截面积最小时,浇注开始后整个当内浇口的总截面积最小时,浇注开始后整个浇注系统很快就充满了金属液,有利于阻止熔浇注系统很快就充满了金属液,有利于阻止熔渣及夹杂物进入型腔,这种浇注系统通常称为渣及夹杂物进入型腔,这种浇注系统通常称为封闭式浇注系统,一般都优先采用。封闭式浇注系统,一般都优先采用。4 开放式浇注系
6、统开放式浇注系统 S直直 S横横 S内内 S直直 S横横 S内内=1 2 4 l优点:优点:这种浇注系统中内浇道处金属液流速不高,这种浇注系统中内浇道处金属液流速不高,流动平稳,冲刷力小,金属液受氧化的程度轻,主流动平稳,冲刷力小,金属液受氧化的程度轻,主要适于易氧化的非金属铸件、球铁铸件和用柱塞包要适于易氧化的非金属铸件、球铁铸件和用柱塞包浇注的铸钢件。浇注的铸钢件。l缺点:缺点:金属液难以充满这种浇注系统中的所有单元,金属液难以充满这种浇注系统中的所有单元,撇渣能力较差,渣和气体容易随液进入型腔,造成撇渣能力较差,渣和气体容易随液进入型腔,造成废品。废品。当横浇口或直浇口的总截面积小于内浇
7、口当横浇口或直浇口的总截面积小于内浇口的总截面积时,浇注过程中金属液不会完的总截面积时,浇注过程中金属液不会完全充满浇注系统,这种浇注系统通常称为全充满浇注系统,这种浇注系统通常称为开放式浇注系统,仅在特殊工艺采用。开放式浇注系统,仅在特殊工艺采用。5顶注式顶注式 底注式底注式 中间注入式中间注入式 阶梯注入式阶梯注入式 2.常见浇注系统的类型常见浇注系统的类型 62.常见浇注系统的类型常见浇注系统的类型(1 1)顶注式浇注系统)顶注式浇注系统 内浇道开设内浇道开设在铸件的顶部。在铸件的顶部。优点:优点:金属液自由落下,自下而上金属液自由落下,自下而上地逐渐充满型腔,利于定向凝固和地逐渐充满型
8、腔,利于定向凝固和补缩;补缩;缺点:缺点:冲击力大,充型不平稳,易冲击力大,充型不平稳,易发生飞溅、氧化和卷入气体现象,发生飞溅、氧化和卷入气体现象,产生沙眼、冷豆、气孔和夹渣等缺产生沙眼、冷豆、气孔和夹渣等缺陷。陷。多用于多用于质量不大,高度不高和形状质量不大,高度不高和形状简单的薄壁或中等壁厚的铸件,易简单的薄壁或中等壁厚的铸件,易氧化金属铸件则不宜采用。氧化金属铸件则不宜采用。(2 2)分型面注入式浇注系统)分型面注入式浇注系统 内浇道内浇道开设在分型面上。开设在分型面上。优点:优点:能方便地按需要进行补置,有能方便地按需要进行补置,有利于控制金属液的流量分布和铸型热利于控制金属液的流量
9、分布和铸型热量的分布。量的分布。适用于适用于中等质量、高度和壁厚的铸件。中等质量、高度和壁厚的铸件。应用普遍。应用普遍。(3 3)底注式浇注系统)底注式浇注系统 内浇道开设内浇道开设在型腔底部。在型腔底部。优点:优点:金属液充型平稳,避免了金金属液充型平稳,避免了金属液冲击型芯、飞溅和氧化及由此属液冲击型芯、飞溅和氧化及由此引起的铸件缺陷;型内气体易于逐引起的铸件缺陷;型内气体易于逐渐排出,整个系统充满较快,利于渐排出,整个系统充满较快,利于横浇道撇渣。横浇道撇渣。缺点:缺点:型腔底部金属液温度较高,型腔底部金属液温度较高,而上部液面温度较低,不利于冒口而上部液面温度较低,不利于冒口补缩。故应
10、尽快浇注。补缩。故应尽快浇注。多用于多用于易氧化的合金铸件。易氧化的合金铸件。7(4)阶梯式浇注系统)阶梯式浇注系统 是具有多层内浇道。是具有多层内浇道。优点:优点:兼有底注式和顶兼有底注式和顶注式的优点,又克服了注式的优点,又克服了两者的缺点,即浇注平两者的缺点,即浇注平稳,减少了飞溅,又有稳,减少了飞溅,又有利于补缩。利于补缩。缺点:缺点:浇注系统结构复浇注系统结构复杂,加大了造型和铸件杂,加大了造型和铸件清理工作量。清理工作量。多用于多用于高度较高、型腔高度较高、型腔较复杂、收缩率较大或较复杂、收缩率较大或品质要求较高的铸件。品质要求较高的铸件。8l内浇道的位置、数目应服从所选定的凝固顺
11、序和补缩方法。内浇道的位置、数目应服从所选定的凝固顺序和补缩方法。内浇道在铸件上开设位置的选择可遵循如下原则:内浇道在铸件上开设位置的选择可遵循如下原则:1 1为使铸件实现为使铸件实现同时凝固同时凝固,对对壁厚均匀壁厚均匀的铸件,可选用多个内的铸件,可选用多个内浇道分散引入金属液。浇道分散引入金属液。对对壁厚不太均匀壁厚不太均匀的铸件,内浇道应开设在的铸件,内浇道应开设在薄壁处。薄壁处。2为使铸件实现为使铸件实现顺序凝固顺序凝固,内浇道应设在有冒口的,内浇道应设在有冒口的厚壁处厚壁处,从厚壁处引入金属液,形成铸件从薄壁至厚从厚壁处引入金属液,形成铸件从薄壁至厚 壁,最后到冒口的壁,最后到冒口的
12、凝固顺序。凝固顺序。3.内浇道与铸件型腔连接位置的选择原则内浇道与铸件型腔连接位置的选择原则9.应使内浇道中的金属液应使内浇道中的金属液畅通无阻地进入型腔,不畅通无阻地进入型腔,不正面冲击铸型壁、砂芯或正面冲击铸型壁、砂芯或型腔中薄弱的突出部分。型腔中薄弱的突出部分。.内浇道不应妨碍收缩。内浇道不应妨碍收缩。.内浇道不应开设在重要内浇道不应开设在重要部位。部位。内浇道应开设在容易清理内浇道应开设在容易清理和打磨得地方。和打磨得地方。3.内浇道与铸件型腔连接位置的选择原则内浇道与铸件型腔连接位置的选择原则10.当合金收缩较大且壁当合金收缩较大且壁厚有一定差别时,厚有一定差别时,宜将内宜将内浇道从
13、铸件浇道从铸件厚壁厚壁处引入,处引入,以利铸件以利铸件定向凝固定向凝固;而对壁薄而轮廓尺寸又而对壁薄而轮廓尺寸又较大的铸件,较大的铸件,宜将内浇道宜将内浇道从铸件从铸件薄壁薄壁处引入,以利处引入,以利铸件铸件同时凝固同时凝固,减少铸件,减少铸件的内应力、变形,防止裂的内应力、变形,防止裂纹产生。纹产生。11冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。冒口是在铸型中设置的一个储存金属液的空腔。主要作用:主要作用:在铸件凝固收缩过程中,提供由于收缩所需要补给在铸件凝固收缩过程中,提供由于收缩所需要补给的金属液,对铸件进行补缩,防止产生缩孔、缩松等缺陷。的金属液,对铸件进行补缩,防止产生缩孔、缩松等缺
14、陷。冒口冒口普通冒口普通冒口特种冒口特种冒口明冒口明冒口暗冒口暗冒口保温冒口保温冒口发热冒口发热冒口大气压力冒口大气压力冒口易割冒口易割冒口二二.冒口冒口121、冒口的凝固时间必须大于或等于铸件被补缩部分冒口的凝固时间必须大于或等于铸件被补缩部分的凝固时间。的凝固时间。2、冒口应具有足够大的体积,以保证有足够的金属冒口应具有足够大的体积,以保证有足够的金属液补充铸件内部的体收缩。液补充铸件内部的体收缩。3、在铸件凝固时,冒口与被补缩部位之间应有通畅在铸件凝固时,冒口与被补缩部位之间应有通畅的补缩通道。的补缩通道。4、为增加铸件局部冷却速度,在铸型局部区域设置为增加铸件局部冷却速度,在铸型局部区
15、域设置激冷能力强的材料(如铸铁、石墨或铸钢等)作为激冷能力强的材料(如铸铁、石墨或铸钢等)作为冷铁。冷铁。l冒口设计原则:冒口设计原则:13确定冒口的位置应遵守下列原则:确定冒口的位置应遵守下列原则:1)冒口就近设在铸件热节的上方或侧旁;)冒口就近设在铸件热节的上方或侧旁;2)冒口尽量设在铸件最高、最厚的部位,对低处的热节增冒口尽量设在铸件最高、最厚的部位,对低处的热节增设补贴或使用冷铁。设补贴或使用冷铁。3)冒口不应设冒口不应设在铸件在铸件重要的、受力大的部位重要的、受力大的部位,以防晶粒粗,以防晶粒粗大降低力学性能。大降低力学性能。4)冒口位置不要选冒口位置不要选在在铸造应力集中处铸造应力
16、集中处,应注意减轻对铸件,应注意减轻对铸件的收缩阻碍,以免引起裂纹。的收缩阻碍,以免引起裂纹。5)尽量用)尽量用一个冒口同时补缩一个冒口同时补缩几个热节或铸件几个热节或铸件6)冒口布置在加工面上,可借加工精整铸件表面,零件外观)冒口布置在加工面上,可借加工精整铸件表面,零件外观质量好。质量好。7)对不同高度上的多个冒口,应用)对不同高度上的多个冒口,应用冷铁使各个冒口冷铁使各个冒口的补缩范的补缩范围相隔开围相隔开 1415冒口尺寸计算的基本原理冒口尺寸计算的基本原理l冒口根部的直径冒口根部的直径d大于铸件被补缩处的热节圆直径大于铸件被补缩处的热节圆直径dyl冒口高度冒口高度H由所选定的系数乘以
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