【文章內(nèi)容簡介】 原因一般都不很平整，上下型接觸面很不嚴密。為了防止?jié)沧r跑火，合箱前需要在分型面之間墊以石棉繩、泥條或油灰條等，這樣在分型面處明顯地增大了鑄件的尺寸。為了保證鑄件尺寸精確，在擬定工藝時，為抵消鑄件在分型面部位的增厚（垂直于分型面的方向），在模樣上相應減去的尺寸,稱為分型負數(shù)分型負數(shù)的大小和砂箱尺寸、鑄件大小有關一般大件，起模后分型面容易損壞，修型烘干后變形量大，所以合型時墊的石棉繩等也厚度大些，故分型負數(shù)也應增大此外，還和工廠習慣，墊用材料有關。～6mm之間干砂型、表面烘干型、自硬砂型以及砂箱尺寸超過2m以上的濕型才應用分型負數(shù)。濕型分型負數(shù)一般較小九、反變形量 鑄造較大的平板類、床身類鑄件時，由于冷卻速度的不均勻性，鑄件冷卻后常出現(xiàn)變形。為了解決撓曲變形問題，在制造模洋時，按鑄件可能產(chǎn)生變形的相反方向作出反變形模樣，使鑄件冷卻后變形的結(jié)果正好將反變形抵消，得到符合設計要求的鑄件。這種在模樣上作出的預變形量稱為反變形量（又稱反撓度、反彎勢、假曲率）影響反變形量的因素:十、砂芯負數(shù)（砂芯減量）大型粘土砂芯在舂砂過程中砂芯向四周漲開，刷涂料以及在烘干過程中發(fā)生的變形，使砂芯四周尺寸增加。為了保證鑄件尺寸準確，將芯盒的長、寬尺寸減去一定量，這個被減去的尺寸稱為砂芯負數(shù)。砂芯負數(shù)只應用于大型粘土砂芯，其數(shù)值依工廠實際經(jīng)驗確定流態(tài)砂芯、自硬砂芯、殼芯、熱芯盒砂芯及小的粘土砂芯均不采用砂芯負數(shù)。十一、非加工壁厚的負余量在手工粘土砂造型、制芯過程中，為了取出木模（如芯盒中的肋板），要進行敲模，木模受潮時將發(fā)生膨脹，這些情況均會使型腔尺寸擴大，從而造成非加工壁厚的增加，使鑄件尺寸和重量超過公差要求。為了保證鑄件尺寸的準確性，凡形成非加工壁厚的木模或芯盒內(nèi)的肋板厚度尺寸應該減小，即小于圖樣尺寸。所減小的厚度尺寸稱為非加工壁厚的負余量十二、分芯負數(shù)對于分段制造的長砂芯或分開制造的大砂芯，在接縫處應留出分芯間隙量，即在砂芯的分開面處，將砂芯尺寸減去間隙尺寸，被減去的尺寸，稱為分芯負數(shù)。分芯負數(shù)是為了砂芯的拼合及下芯方便而采用的。不留分芯負數(shù)，就必須用手工磨出間隙量，這將延長工時并惡化勞動條件。分芯負數(shù)可以留在相鄰的兩個砂芯上，每個砂芯各留一半；也可留在指定的一側(cè)的砂芯上。根據(jù)砂芯接合面的大小一般留1～3mm。分芯負數(shù)多用于手工造芯的大砂芯。第四章 澆注系統(tǒng)設計第一節(jié) 液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)基本組元中的流動1. 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2. 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3. 澆注過程是不穩(wěn)定流動過程1. 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2. 型腔內(nèi)氣體的壓力并非恒定3. 澆注操作不可能保持澆口杯內(nèi)液面的絕對穩(wěn)定4. 合金液在澆注系統(tǒng)中一般呈紊流狀態(tài)5. 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二、澆口杯（pouring cup）中的流動三、直澆道中的流動直澆道的功用直澆道的形狀金屬液在直澆道中的流動的特點盡管非充滿的直澆道有帶氣的缺點，但在特定條件下也會采用如階梯式澆注系統(tǒng)中為了實現(xiàn)自下而上地逐層引入金屬的目的而采用又如用底注包澆注的條件下，為了防止鋼液溢至型外而使用非充滿態(tài)的直澆道四、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。直澆道窩的作用直澆道窩形狀五、橫澆道中金屬的流動橫澆道的功用 向內(nèi)澆道分配潔凈的金屬液 儲留最初澆入的含氣量和渣污的低溫金屬液并阻留渣滓 使金屬液流平穩(wěn)和減少產(chǎn)生氧化夾渣物橫澆道的阻渣原理橫澆道發(fā)揮阻渣作用應具備的條件 橫澆道應成充滿流態(tài)，即滿足充滿的條件 流速應盡可能低 內(nèi)澆道的位置關系要正確強化橫澆道阻渣的措施六、金屬液在內(nèi)澆道中的流動內(nèi)澆道的功用 控制充型速度和方向，分配金屬，調(diào)節(jié)鑄件各部位的溫度和凝固順序，澆注系統(tǒng)的金屬液通過內(nèi)澆道對鑄件有一定補縮作用。設計內(nèi)澆道時還應避免流入型腔時的噴射現(xiàn)象和飛濺，使充型平穩(wěn)。澆口比的影響 直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道截面積之比（即S直:S橫:S內(nèi)）稱為澆口比（gating ratio）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)內(nèi)澆道流量的不均勻性同一橫澆道上由多個等截面的內(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。（澆注初期，進入橫澆道的金屬液流向末端時失去動能而使壓力升高，金屬液首先在末端充滿并形成末端壓力高而靠近直澆道壓力低的態(tài)勢，故而形成這種流量分布；但當總壓頭小而橫澆道很長時，沿程阻力大，也會出現(xiàn)近直澆道處壓力高的情況，這時近處的內(nèi)澆道流量大）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第二節(jié) 澆注系統(tǒng)的基本類型及選擇一、澆注系統(tǒng)的充滿理論 澆注系統(tǒng)的充滿理論橫澆道充滿條件的公式二、封閉、開放式澆注系統(tǒng)封閉式澆注系統(tǒng) 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 封閉式澆注系統(tǒng)有較好的阻渣能力，可防止金屬液卷入氣體，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、渦流和不平靜因此，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，均不宜使用開放式澆注系統(tǒng) 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)。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。適用于輕合金鑄件、球鐵件等漏包澆注的鑄鋼件也宜采用開放式澆注系統(tǒng)，但直澆道不能成充滿態(tài)，以防鋼水外溢，造成事故。主要缺點 阻渣效果稍差，內(nèi)澆道較大，金屬消耗略多三、按內(nèi)澆道在鑄件上的位置分類頂注式澆注系統(tǒng)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)構簡單，易于清除缺點: 易造成沖砂缺陷金屬液下落過程中接觸空氣，出現(xiàn)飛濺、氧化、 卷入空氣等現(xiàn)象，使充型不平穩(wěn)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)澆道工作在非淹沒狀態(tài)，橫澆道阻渣條件相對較差底注式澆注系統(tǒng)為了克服這些缺點，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，?？墒盏綕M意的結(jié)果中間注入式澆注系統(tǒng) 從鑄件中間某一高度面上開設內(nèi)澆道的稱為中間注入式澆注系統(tǒng) 對內(nèi)澆道以下的型腔部分為頂注式；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)缺點。由于內(nèi)澆道在分型面上開設，故極為方便，廣為應用。適用于高度不大的中等壁厚的鑄件。階梯式澆注系統(tǒng)在鑄件不同高度上開設多層內(nèi)澆道的稱為階梯式澆注系統(tǒng)階梯式澆注系統(tǒng)適用于高度大的中、大型鑄件。具有垂直分型面的中大件可優(yōu)先采用第三節(jié) 計算阻流截面的水力學公式一、奧贊公式把澆注系統(tǒng)視為充滿流動金屬液的管道，是用水力學原理計算澆注系統(tǒng)阻流（最小截面積）的基礎，所導出的公式適用于轉(zhuǎn)包澆注的封閉式澆注系統(tǒng)。傳統(tǒng)的解法中假定:1) 金屬液從澆口杯頂液面至流出阻流所作的功，可用 總質(zhì)量m、重力加速度g和平均計算壓力頭Hp的連 乘積來表示，即等于mgHp2) 假定鑄件（型腔）的橫截面積S沿高度方向不變二、澆注時間快澆、慢澆 澆注時間對鑄件質(zhì)量有重要影響，應考慮鑄件結(jié)構、合金和鑄型等方面的特點來選擇快澆、慢澆或正常澆注為好合適的澆注時間的確定快澆的優(yōu)點: 金屬的溫度和流動性降低幅度小，易充滿型腔。減小皮下氣孔傾向。充型期間對砂型上表面的熱作用時間短，可減少夾砂結(jié)疤類缺陷。對灰鑄鐵、球墨鑄鐵件，快澆可以充分利用共晶膨脹消除縮孔縮松缺陷?？鞚驳娜秉c： 對型壁有較大的沖擊作用，容易造成漲砂、沖砂、抬箱等缺陷。澆注系統(tǒng)的重量稍大，工藝出品率略低。薄壁的復雜鑄件、鑄型上半部分有薄壁的鑄件，具有大平面的鑄件，鑄件表皮易生成氧化膜的合金鑄件，采用底注式澆注系統(tǒng)而鑄件頂部又有冒口的條件下和各種中大型灰鑄鐵件、球墨鑄鐵件。慢澆的優(yōu)點金屬對型壁的沖刷作用輕；可防止?jié)q砂、抬箱、沖砂等缺陷。有利型內(nèi)、芯內(nèi)氣體的排除。對體收縮大的合金，當采用頂注法或內(nèi)澆道通過冒口時，慢澆可減小冒口。澆注系統(tǒng)消耗金屬少。慢澆的缺點澆注期間金屬對型腔上表面烘烤時間長，促成夾砂結(jié)疤和粘砂類缺陷。金屬液溫度和流動性降低幅度大，易出現(xiàn)冷隔、澆不到及鑄件表皮皺紋。慢澆還常降低造型流水線的生產(chǎn)率。慢澆法適用于有高的砂胎或吊砂的濕型；型內(nèi)砂芯多，砂芯大而芯頭小或砂芯排氣條件差的情況下；采用頂注法的體收縮大的合金鑄件。合適的澆注時間與鑄件結(jié)構、鑄型工藝條件、合金種類及選用的澆注系統(tǒng)類型等有關。每種鑄件，在已確定的鑄造工藝條件下，都對應有適宜的澆注時間范圍。由于近年來普遍認識到快澆對鑄件的益處，因此澆注時間比過去普遍縮短，特別是灰鑄鐵和球墨鑄鐵件更是如此。液在型內(nèi)的上升速度經(jīng)驗公式或圖表所確定的澆注時間沒有考慮每個鑄件的具體條件和工藝因素，如：澆注時間應小于形成澆不到和冷隔的最大允許澆注時間還應短于形成夾砂結(jié)疤類缺陷的極限允許時間澆注時間應大于氣體從型內(nèi)逸出的最小允許時間澆注時間應大于型內(nèi)金屬液形成嚴重紊流程度的允許充型時間等顯然，這些都和型內(nèi)金屬液的上升速度密切相關從理論上看，存在著υ型min（防止?jié)膊坏健⒗涓艉蛫A砂類缺陷）和υ型max（保證型內(nèi)排氣和防止過度紊流）兩個極限值，合適的澆注時間τ應滿足四、流量系數(shù)μ的確定澆注系統(tǒng)的流量系數(shù)通常是指阻流截面的 流量系數(shù)。如果阻流不設在內(nèi)澆道，則內(nèi)澆道的流量系數(shù)比澆注系統(tǒng)（阻流）的流量系數(shù)值要小。流量系數(shù)與澆注系統(tǒng)中各部分的的阻力及行腔內(nèi)流動阻力大小有關，凡與此有關聯(lián)的因素，如澆注系統(tǒng)的結(jié)構、尺寸、澆口比，鑄件復雜程度、鑄型條件、合金特性、澆注溫度等都對值有影響。因此，準確地確定流量系數(shù)值是件困難的工作。常用如下兩種方法：對重要的鑄件或大量生產(chǎn)的鑄件，可用水力模擬實驗法，在實驗室中測出流量系數(shù)對一般鑄件根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，下面介紹這方面的經(jīng)驗。對球墨鑄鐵件可依下圖確定流量系數(shù)對鋼鐵件，一般只核算最小上升速度。對易氧化的輕合金鑄件，要注意限制最大上升速度，以免高度紊流而造成大量的氧化夾雜物。使用以上兩表的條件應符合：砂型無明出氣孔或冒口，透氣率一般，澆注溫度正常，使用轉(zhuǎn)包澆注。當不符合上述條件時，應對μ值進行修正。第四節(jié) 鑄鐵件澆注系統(tǒng)設計與計算 一、設計步驟通常在確定鑄造方案的基礎上設計澆注系統(tǒng)。大致步驟為選擇澆注系統(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)圖形實踐證明，直澆道應設計得高一些，因為直澆道過低使充型及液態(tài)補縮壓力不足，易出現(xiàn)鑄件棱角和輪廓不清晰、澆不到、上表面縮凹等缺陷。一般使直澆道高度等于上砂箱高度。 直澆道的位置應設在橫、內(nèi)澆道的對稱中心點上，以使金屬液流程最短，流量分布均勻。近代造型機（如多觸頭高壓造型機）模板上的直澆道位置一般都被確定，在這樣的條件下應遵守規(guī)定的位置。直澆道距離第一個內(nèi)澆道應有足夠的距離。要注意，重要的是核算鑄件最大橫截面處的型內(nèi)金屬上升速度。當不滿足要求時，應縮短澆注時間或改變澆注位置。以奧贊公式計算S阻。如果鑄件質(zhì)量很大，則計算鑄件質(zhì)量m時，應包括型腔擴大量——由于各種原因引起的增重。增重原因有：木模壁厚偏差起模時擴砂量鑄型及砂芯干燥過程中的尺寸變化合箱偏差及澆注時的漲砂等增重因鑄件大小、鑄型等工藝條件而異，一般增重在3％～7％?？紤]鑄件增重，不僅使?jié)沧⑾到y(tǒng)計算精確，更重要的是提供了澆注時所需的金屬量。澆注系統(tǒng)中主要組元的截面積比例關系——S直：ΣS橫： ΣS阻稱為澆口比。以阻流面積為尺度（作為1）?？梢辣?12選擇和確定澆口比二、階梯式澆注系統(tǒng)的計算除了多直澆道的階梯式以外，其余幾種類型都需滿足以下兩個條件才能實現(xiàn)分層引注：（1）連接各層內(nèi)澆道的分配直澆道（包括緩沖 直澆道、反直澆道）應呈非充滿狀態(tài)（2）再分配直澆道中液態(tài)金屬的自由液面以下 的有效壓力頭，應小于兩層內(nèi)澆道之間的 距離，既h有效H0計算原理及步驟：阻流面積S阻的計算轉(zhuǎn)包澆注容易帶入熔渣，