铸造浇注系统设计PPT课件.ppt

第七章浇注系统设计概述浇注系统的组成浇注系统设计原则浇注系统设计原则浇注系统的设计内容与步骤第一节液态金属在浇注系统的流动合金液在浇注系统中一般呈湍流状态
浇口杯作用：
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；
避免流股直冲直浇道，减少液流对铸型的冲击
有一定的挡渣作用；
当砂箱高度低、压头不够时，又可用以增加金属液的静压头。浇口杯分类：漏斗形浇口杯、池盆形浇口杯漏斗形浇口杯
特点：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，挡渣能力小；
应用：主要用在小型铸铁件及铸钢件，广泛用于机器造型。
结构：漏斗口的直径应该比直浇道大一倍以上。可用带滤网的漏斗形浇口杯。
池盆形浇口杯
特点：挡渣作用明显，但是制作程序复杂，消耗的金属较多
应用：主要用于中大型铸铁件。
结构：浇口盆
的深度应该大
于直浇道上端
直径的5倍。浇口杯中应避免出现水平涡流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：
Mvr=常量
式中：M距离直浇道中心为r处的质点的质量
vM点的切线速度
rM点距离直浇道中心的距离。

漏斗形等压自由液面的形成：一旦出现水平旋涡，越靠近中心，M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。
对铸件质量的影响：卷气、渣沿等压面进入型腔。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，越容易形成水平旋涡。而水平分速度的大小又与以下因素有关：
a浇口杯内液面的深度：液面深度超过直浇道上端直径的5倍时可基本消除水平旋涡。
b浇注高度：浇包嘴离浇口杯越高，越容易产生水平旋涡。c浇注方向：逆向浇注较顺向浇注为佳。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。纵向顺浇方便浇注工作，不易产生垂直涡流，轻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，有助于夹杂物上浮。
侧向浇注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。生产中减轻水平旋涡的措施
a用大深度浇口杯
b浇口杯底部安放筛网等c在浇口杯底部设置堤坝，形成垂直旋涡。在池形浇口杯中增设隔板和在浇口杯出口处又有底坎，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向，形成使轻质点杂质上浮的流向。d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浇口杯的结构设计
1)浇口杯中金属液面的高度：H≥5d直上，而且浇口杯与直浇道要采用圆角连接,r>0.25d直上；
2)采用纵向逆浇，设置底坎、挡板和闸门等；
3)采用特殊结构的浇口杯：拔塞式、浮塞式、铁隔片式、闸门式等；
4）浇口杯与直浇道相连的边缘做成凸起状。直浇道的功用：
引导金属液进入横浇道、内绕道或直接导入型腔；
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。（1）液态金属在直浇道中的流动特点直浇道入口处的形状影响液流分布：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。直浇道的流动特点
（1）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。
（2）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，气体不可能被吸入，而是被金属表面吸收和带走。
（3）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。要使直浇道呈充满流态，要求入口处圆角半径r>d/4。
（4）水利学模拟实验与砂型中实际流动状况有差异。
（5）砂型中直浇道充满的理论条件。2）真空吸气理论
假设条件：
①浇注系统是由不透气材料制成；
②流体呈稳定流动，且为不可压缩流体；
③直浇道为等断面结构。
如图所示，选择直浇道的
出口2-2为分析的基准面，则
伯努利方程可写为：

其中，Z2=0，P2=Pa，整理得：

由于是稳定流动，根据连续流动定律，有：
F1V1=F2V2，F1=F2，V1=V2
则

因为Z1远远大于h1-2，所以，（P2-P1）/γ>0，P2>P1，P2=Pa，Pa>P1。
因此，真空吸气理论的分析可以得出结论：在直浇道中有真空度存在，流体经过浇注系统时要吸入气体。.1）、入口处的连接(与浇口杯连接处)
采用圆角，一般要求入口处圆角半径r≥d／4(d为直浇道上口直径)。
这样可以减少气体的卷入和避免尖角型砂被冲掉引起冲砂缺陷。直浇道的形状—上大下小的锥形即设计锥度
3、蛇形直浇道则使h1-2,
增大，保证P2<P1。蛇形直浇道时利用增加水力损失改变直浇道压力分