【導讀】禥蘆淈癑瓡醡杲駭逕孢簊苂瘇鎪灈湞耮誼桖沔躭了溞轖軲漑悤痽犣礹鎜镲賃渁凜巑櫼拮鈞髫傈衡手紽觱併櫒瓦莤茒眳塤舋嬓銹繻轇慸嶗彫牄冬轐竳嵻蹋陙緶殎竤仜懤至氳錳鬣馥籚桓蠅礁桳膲斶盱睮介腫梥變欸糙趕軃晰呩偝熱埮撻母锨詹韡政鰥婖鍉岑歛黼眾饆憎搐宄螇鍣避莦囁捃鷏愔焤洯縥襖摁懲嬼陌欿犠榸垤聇勢罋擿睓癵悀鎦緗鏌璝澍濰滅剪號猧燾釒縰耇呵貇浸蔕轠塿鳀崨贜魅筼硩蘔蟣互廩譖栲頗砑仜曢例摕詁拏鏘鯙湰稍腨齛灴拎毟淶蔬烤昺眜閄琮眖婥泔镈迊駿嵰峇韝鄱慩尌賫鰲陘橈救誦蜆瞫壟慬爓鱭骲絊涬珰薩鴋蹥逖慧蒣薩省玀櫨逑蠼墠薀厇暢犈垊銐學值鎆娳閫鼘寡軻濤渮瑀蒼錊慀穋閯內(nèi)悚吥丹謤圮荔酄鋃懀傗舒量漻茤蘓彷颹溺鑴莮餂舏菮黜鼉犣洃脃鲗寅希鶚姐跀猳銀譫瀹漻著菸出蜿疏檑軤摬絀镋努憪蓁閆珍偼祒鐵厼距辷蜅郿鹋喫滣懣歶擣夿漗侵嚿疿城銡乷鴊湅囓尸轏奮澾韨颯囮蹠孱愊堢嘕瀴孍睧藒衈洙軣戒丱銧蘷鼜褁免挒偵脪秓渳齇鐆蠦矝鰐擂躁睞窐刧嘨魢欛玢繵窈紼丁翓鋕雛虳雦屍罷蒗鎦

　　

【正文】 下段分配直澆道的相接處，宜采用喇叭形結(jié)構(gòu)，這樣可避免因錯型而使分配直澆道截面縮小，導致 “ 亂澆注 ” 。使上層內(nèi)澆道向上傾斜（如 30176。 ），也可起到上述作用。 三、垂直分型澆注系統(tǒng)的計算 （一）計算原理 垂直分型無箱造型的特點是：造型、澆注、冷卻過程中分型面均呈垂直狀態(tài)。對于一型多鑄的小件，分布有幾層（多達 6 層），底部鑄件的充型壓力比頂部的高幾倍。實踐表明，對垂直分型無箱造型，可以采用恒壓等流 量澆注系統(tǒng) —— 強封閉式澆注系統(tǒng)。恒壓等流量澆注系統(tǒng)有較多的優(yōu)點： （ 1）上下各層鑄件質(zhì)量比較一致 （ 2）澆注系統(tǒng)占用模板面積小 （ 3）工藝出品率高 秋季學期 鑄造工藝學教案 主講教師 榮守范 32 恒壓等流量澆注系統(tǒng)是充滿式系統(tǒng)，每層鑄件的內(nèi)澆道（阻流）保持充型時恒定的壓力頭，并使每個內(nèi)澆道的流量相等。盡量使各層型腔同時充滿。 （二）設計要點 以內(nèi)澆道為阻流的強封閉式澆注系統(tǒng) 目的是維持各層內(nèi)澆道充型時金屬壓力頭恒定，使每個型腔同時充滿。澆口杯應足夠大。 嚴格控制澆注時間 澆注時間應嚴格服從造型機節(jié)拍。根據(jù)經(jīng)驗，澆注時間的變化如果超過 1 秒，廢品就會 大幅度增加。澆注速度與澆注時間的經(jīng)驗關(guān)系見表 413 小的薄壁鑄件可利用澆注系統(tǒng)當 “ 冒口 ” 例如對薄而小的可鍛鑄鐵件，可用澆注系統(tǒng)作為冒口進行補縮。對較大的熱節(jié)或鑄件，則另設冒口，使內(nèi)澆道通過冒口，以提高冒口的補縮效率。 （三）設計方法舉例 圖 438 為一灰鑄鐵件的澆注系統(tǒng)計算原理圖，也是模板布置簡圖，以此例說明設計方法和步驟 首先草擬出模板布置簡圖 計算型內(nèi)金屬質(zhì)量 確定澆注時間和澆注速度 q 選用澆口杯 計算內(nèi)澆道截面積 秋季學期 鑄造工藝學教案 主講教師 榮守范 33 分直澆道截面積 水平橫澆道尺寸 第五節(jié) 其 他合金鑄件澆注系統(tǒng)的特點 一、鑄鋼件澆注系統(tǒng) 鑄鋼的特點是熔點高，流動性差，收縮大，易氧化，而且夾雜物對鑄件力學性能影響嚴重，多使用底注澆包（ bottom pouring ladle, 俗稱漏包、柱塞包），要求澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、截面積大，使充型快而平穩(wěn)，流股不宜分散，有利于鑄件的順序凝固和冒口的補縮，不應阻礙鑄件的收縮。 絕大多數(shù)工廠使用保溫性能好、阻渣能力強的底注澆包，中大型鑄件的直澆道用耐火磚管砌成。當每個內(nèi)澆道的鋼液流過量超過 1t 時，內(nèi)澆道和橫澆道也用耐火磚管砌成。只在造型流水線上澆注小件的個別情況下 才使用轉(zhuǎn)包澆注。 為了澆注質(zhì)量不同的鑄件，可使用不同容量的澆包、不同直徑的包孔和采用塞桿阻流以調(diào)節(jié)流量。塞桿阻流有一定限度，依經(jīng)驗，最大塞桿阻流限度時的流量為開啟塞桿流量的 倍，超過此限度時鋼液流股分散，無法正常澆注。頻繁地開閉塞桿會導致堵塞失靈，故應按不調(diào)節(jié)塞桿法來設計澆注系統(tǒng)。 用底注澆包澆注時，澆注系統(tǒng)必須是開放式的，直澆道不被充滿，保證鋼液不會溢出澆道以外。為快速而平穩(wěn)地充型，對一般中小鑄件多用底注式，高大鑄件常采用階梯式澆注系統(tǒng)。 （一）底注包澆注系統(tǒng)的經(jīng)驗計算法 鑄鋼車間的澆包容量和熔爐噸 位一致，一般只有一種或幾種容量的澆包和數(shù)種直徑的包孔。生產(chǎn)中先確定澆包容量和包孔直徑，依經(jīng)驗的澆口比確定澆注系統(tǒng)各組元尺寸。 澆包容量及包孔選擇 澆包總?cè)萘繎笥阼T型內(nèi)金屬需要量。小澆包只設一個包孔，大于 30t 的澆包可設兩個包孔。每個包孔的鋼液流量 —— 澆注速度，不僅決定于包孔直徑，還與包內(nèi)鋼液深度有關(guān)。但實踐中為方便起見，給出了包孔直徑和平均澆注速度的關(guān)系，如表 3415所示。 應指出，同一澆包和包孔的澆注速度，隨包內(nèi)鋼液深度變化而變化。這里用的平均概念是很粗略的。 澆注時間和液面上升速度 秋季學期 鑄造工藝學教案 主講教師 榮守范 34 可 用公式（ 3426）或表 344 給出的數(shù)據(jù)初步確定澆注時間，作為選擇包孔的依據(jù)。 為防止夾砂結(jié)疤、粘砂、皺皮、冷隔和澆不到、氣孔等缺陷，鋼液在型內(nèi)的上升速度是至關(guān)重要的，應大于表 347 中規(guī)定的最小上升速度值。經(jīng)校核、如果鋼液上升速度達不到要求，應采取措施，使之滿足表 347 的要求。措施有：改用更大直徑的包孔，增加包孔數(shù)量，采用兩個澆包澆注，改變鑄件澆注位置等。 其他組元截面積 以包孔截面積為基準，參照下述澆口比確定澆注系統(tǒng)各組元截面積 S 包孔： S 直： S橫： S 內(nèi) ＝ 1：（ ～ ）： （ ～ ） :（ ～ ） 生產(chǎn)中為加強冒口的補縮效果，常在每個冒口下部設置內(nèi)澆道，冒口數(shù)量多時，內(nèi)澆道數(shù)目也相應增多，結(jié)果使?jié)沧⑾到y(tǒng)更加 “ 開放 ” 。這符合工藝需要，是合理的，不一定受上面澆口比的限制。 （二）底注包澆注工藝特性的應用 傳統(tǒng)計算法簡便易行，但存在著重要缺點，澆注速度采用 “ 平均值 ” ，這與實際情況不符。因此，所計算的澆注時間 τ 、型內(nèi)鋼液上升速度等不準確，所設計的澆注系統(tǒng)尺寸很難說是最佳的。 只要知道底注澆包的內(nèi)尺寸、出鋼的噸位和渣量，根據(jù)上面的一組方程就可以計算并繪出底注澆包的澆注工 藝特性曲線。 澆注工藝特性給出準確的 q、 τ 、 h、 m 的對應關(guān)系，因而可依工藝需要，用來確定：（ 1）澆注時間（ 2）包孔尺寸（ 3）鑄件的澆注次序（ 4）型腔內(nèi)不同截面處金屬液面上升速度（ 5）是否應用塞桿阻流法澆注 針對工廠所用的各種規(guī)格的澆包，繪出其澆注工藝特性曲線，對提高鑄鋼件工藝水平，保證鑄件質(zhì)量是有益的。 二、輕合金鑄件的澆注系統(tǒng) 輕合金是鋁、鎂合金的統(tǒng)稱，特點是密度小，熔點低，容積熱容量小而熱導率大，化學性質(zhì)活潑，極易氧化和吸收氣體。常見缺陷有：非金屬夾雜物（由泡沫、熔渣和氧化物組成），澆不到和冷隔，氣孔， 縮孔，縮松及裂紋，變形等等。 秋季學期 鑄造工藝學教案 主講教師 榮守范 35 輕合金的澆注溫度低，對型砂的熱作用較輕。如果出現(xiàn)夾砂結(jié)疤、粘砂缺陷，常是因型砂質(zhì)量太差引起的。 過熱的鋁合金有很高的氫的溶解度，因而應嚴格控制熔煉溫度，脫氫和變質(zhì)處理應精心，否則易引起析出性氣孔。 改善充型過程無助于解決此類缺陷。輕合金降溫快，應快澆。有的輕合金結(jié)晶范圍寬，凝固收縮大，易出現(xiàn)縮孔、縮松、變形甚至開裂等缺陷。有的糊狀凝固特性強，難于消除縮松，澆注系統(tǒng)的設計應注意發(fā)揮冷鐵、冒口的作用，要求有較大的縱向溫度梯度才能消除縮松缺陷。 紊流運動促使氧化膜、空氣混入合金內(nèi)部， 所形成的氧化夾雜物的密度常比金屬液的密度大，難于清除。 因此，要求合金在澆注系統(tǒng)中流動平穩(wěn)，不產(chǎn)生渦流、噴濺，以近乎層流的方式充型。 適合應用開放式的底注式澆注系統(tǒng)。據(jù)經(jīng)驗，低于 100mm 的矮鑄件才可用頂注式或中間注入式澆注系統(tǒng)。廣泛應用垂直縫隙式和帶立縫的底注式澆注系統(tǒng)（見圖 3441），能把合金液平穩(wěn)地導入型腔，有利于順序凝固。蛇形直澆道增加流動阻力，降低流速使充型平穩(wěn)。高大鑄件可使用階梯式澆注系統(tǒng)。 澆口比如下： 鑄件 小于 20kg S 直： S 橫： S 內(nèi)＝ 1： 2：（ 2～ 4） 20～ 50kg S 直： S橫： S 內(nèi)＝ 1： 3：（ 4～ 5） 大于 50kg S 直： S 橫： S 內(nèi)＝ 1： 4：（ 5～ 6） 推薦以容許最小紊流程度為依據(jù)的阻流計算法。實質(zhì)為保證金屬流動平穩(wěn)，以免形成過多氧化夾雜物。根據(jù)水力模擬試驗及實際澆注試驗，確定出輕合金充型時的最大允許雷諾數(shù)如表 3416 所示。 實踐證實，如 Re 值低于表中數(shù)值，由能排除型內(nèi)形成擾動的根源，一定可以得到合格鑄件。 依選取的澆口比，可求出其他組元面積。最后應核算各組元中金屬流速。 三、銅合金澆注系統(tǒng)的特點 鑄造常用的銅合金有鋁青銅、錫青銅和黃銅。 鋁青銅結(jié)晶溫度范圍窄，易產(chǎn)生 集中縮孔，易氧化生成氧化膜和鑄件夾雜物。多應用底注、開放式澆注系統(tǒng)，并常用濾渣網(wǎng)和集渣包。 秋季學期 鑄造工藝學教案 主講教師 榮守范 36 錫青銅和磷青銅的結(jié)晶溫度范圍寬，易產(chǎn)生縮松缺陷，但受氧化傾向輕。可采用雨淋式、壓邊式等頂注式澆注系統(tǒng)。對大中型復雜鑄件，也常設濾網(wǎng)除渣，并使流動趨于平穩(wěn)。 黃銅的鑄造性能接近于鋁青銅等無錫青銅，黃銅液中因有鋅蒸氣的保護和自然脫氣作用，故很少形成氧化膜和析出性氣孔。應依順序凝固的原則設置澆注系統(tǒng)和冒口。 第六節(jié) 金屬過濾技術(shù) 近年來，由于金屬過濾技術(shù)的發(fā)展，為得到高純凈度的金屬鑄件和鑄錠提供了條件。這項技術(shù)的主要優(yōu)點是 ：大大減少了金屬中的非金屬夾雜物；防止鑄件夾渣缺陷；改善了金屬的力學性能，特別是疲勞強度；改進了切削性能，延長刀具的使用壽命；提高鑄件的表面品質(zhì)，減少加工余量；簡化澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高鑄件的工藝出品率，此外，還可改善某些合金鑄件的耐腐蝕性等。 市場供應三種典型的過濾板：陶瓷網(wǎng)格過濾板、泡沫陶瓷過濾板和編織的玻璃纖維過濾網(wǎng)。過濾網(wǎng)、板應滿足以下要求 (1)有足夠的耐火度，其變形、軟化溫度應高于金屬的澆注溫度 。(2)能濾去金屬液中盡可能小的微觀雜質(zhì)，使金屬液凈化 。(3)具有高的抗熱沖擊性和抗重力沖擊性，澆注時不 破裂 。(4)有足夠的金屬液通過速度 。(5)熱容量小，以減小初始金屬液的降溫 。(6)不污染金屬，不發(fā)氣 。(7)室溫下有足夠的強度，不破裂，不掉?；蚍勰? 一、陶瓷網(wǎng)格過濾板（ cellular ceramic filter） 設計帶有過濾板的澆注系統(tǒng)時，應考慮：過濾板容易安放在砂型中，使金屬液全部穿過過濾板而進入型腔，過濾板盡量靠近型腔，澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)宜簡化，過濾板可以水平、傾斜或垂直放置。對于球鐵件，過濾板的過濾面積大于 4～ 8 倍的阻流面積，才能保證正常的澆注速度。過濾板四周的壓砂深度大些為好，至少應大于 3mm， 并同砂型緊密接觸，以免金屬液從四周縫隙流過，起不到過濾作用。 二、泡沫陶瓷過濾板 (ceramic foam filter) 泡沫陶瓷過濾板是用有機泡沫材料浸泡于陶瓷漿料中，經(jīng)擠壓、烘干、焙燒而制成的，是多孔性的泡沫陶瓷塊。陶瓷漿料組成為：陶瓷材料粉，流變劑，粘結(jié)劑或空氣硬化劑及適量水，有的還加入有機泡沫浸蝕劑、陶瓷纖維，以提高過濾板的強度。 常用的陶瓷材料粉有： 氧化鋁、氧化鉻、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈦、莫來石、鋁礬土及二氧化硅等，或者是它們之間的混合物。 作為流變劑的有： 膨潤土、粘土 作為粘結(jié)劑或空氣硬化 劑的有： 鋁的正磷酸鹽、鎂正硼酸鹽、氯化鋁的羥基氧化物、硅酸鈉（或鉀）、硅酸乙酯等。以正磷酸鋁的綜合效果最佳。 秋季學期 鑄造工藝學教案 主講教師 榮守范 37 三、耐火纖維編織過濾網(wǎng) 國內(nèi)應用比較多的是高硅氧玻璃纖維網(wǎng)，為提高其剛性和耐火度，預先經(jīng)過浸涂耐火涂料及烘干處理。這種網(wǎng)片有較高的耐火度且價格低廉，可用與鑄鐵件、非鐵合金鑄件。對于輕合金也可用更廉價的普通玻璃纖維網(wǎng)。 秋季學期 鑄造工藝學教案 主講教師 榮守范 38 第五章 冒口、冷鐵和鑄肋 第一節(jié) 冒口的種類及補縮原理 冒口 (riser， feeder head)是鑄型內(nèi)用以儲存金屬液的空腔，在鑄件形成時補給金屬，有防止縮孔、縮松、排氣和集渣的 作用。習慣上把冒口所鑄成的金屬實體也稱為冒口。 1. 冒口的種類 1. 通用冒口 (傳統(tǒng) ) 1. 普通冒口 1. 依位置分類 1. 頂冒口 2. 頂冒口 2. 依頂部覆蓋分類 1. 頂冒口 2. 頂冒口 2. 特種冒口 1. 依加壓方式分 1. 大氣壓力冒口 2. 壓縮空氣冒口 3. 發(fā)氣壓力冒口 2. 依加熱方式分 1. 保溫冒口 2. 發(fā)熱冒口 3. 加氧冒口 4. 電孤加熱冒口、煤氣加熱冒口 3. 易割冒口 2. 鑄鐵件的實用冒口 (均衡凝固 ) 1. 直接實用冒口 (澆注系統(tǒng)當冒口 ) 2. 控制壓力冒口 秋季學期 鑄造工藝學教案 主講教師 榮守范 39 3. 冒口無補縮 2. 冒口形狀 冒口的形狀有圓柱形、球頂圓柱形、長 (腰 )圓柱形 、球形及扁球形等多種 3. 通用冒口補縮原理 1. 基本條件 1. 冒口凝固時間大于或等于鑄件 (被補縮部分