【正文】 形水(澆)口(圖26c)是矩形水(澆)口的變形，適用于帶法蘭盤(pán)的鑄件，水(澆)口從法蘭盤(pán)端面注入。當(dāng)鑄件上有較小通孔，而孔邊壁較厚，金屬?gòu)纳喜慷嗣孀⑷霑r(shí)，水(澆)口的一部分讓開(kāi)型芯而呈新月形(圖26（d）。還有一種垂直縫式水(澆)口(圖27)，它與鑄件相連處是一條狹長(zhǎng)的垂直縫。這種水(澆)口可使液體金屬由下而上的順序充填，先進(jìn)入的金屬位于鑄型下部，后進(jìn)入的金屬位于上部，故澆注平穩(wěn)，補(bǔ)縮條件妤。由于液流連續(xù)地自下而上進(jìn)入型腔，從而可防止單個(gè)水(澆)口產(chǎn)生局部過(guò)熱和因之而引起的縮裂缺陷。圖27a所示為殼體零件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，厚璧分散。原方案是采用三個(gè)水(澆)口從鑄件上、中、下三處引入金屬(圖27b) 。澆注后發(fā)現(xiàn)水(澆)口平面的中段磨削加工后，經(jīng)磁力探傷發(fā)現(xiàn)有熱裂和縮松。經(jīng)改為垂直縫式水(澆)口(圖27c)后，完全消除了這些缺陷。此種水(澆)口常用于銅、鋁、鎂合金和某些不誘鋼鑄鋼件中，其缺點(diǎn)是切割費(fèi)工。 對(duì)于中碳鋼鑄件，為便于切除澆口，許多工廠廣泛地采用了易割澆口(也稱為縮頸澆口)。其結(jié)構(gòu)尺寸如圖28所示。這種澆口的突出優(yōu)點(diǎn)是—鑄件清砂后，用銅錘或鋁錘很容易將澆口打斷，有時(shí)甚至用震殼機(jī)清砂時(shí)鑄件即可脫落。倘若設(shè)計(jì)上能巧妙地利用熱點(diǎn)效應(yīng)，甚至在制造韌性非常高的不銹鋼時(shí)，亦可故意在水口部位產(chǎn)生縮裂，而有易震敲落下的效果。其次，澆口長(zhǎng)度短在鑄件上的殘留量很小，這就大大減少了鑄件澆口表面的打磨工作量，與一般用功割砂輪片切割相比，此種澆口可省去大量的切割砂輪片，切割工時(shí)，并可防止因切割作業(yè)不當(dāng)，所引起的鑄件割傷及人員受傷事件。倘若是弧形澆口，其利益更為明顯。澆口縮頸處截面雖小，但由于澆口短，且該處型殼溫度很高形成熱點(diǎn)，故當(dāng)設(shè)計(jì)合理時(shí)，不但不致阻塞補(bǔ)縮通路，更可因?yàn)闊狳c(diǎn)效應(yīng)，使縮頸部分產(chǎn)生熱裂或縮松現(xiàn)象，更易于在震殼時(shí)斷落，而鑄件完好無(wú)傷。為了提高補(bǔ)縮效果，一般將連接直澆道一端的直徑放大30％左右。下表列舉兩種易割澆口的常用規(guī)格。易割澆口尺寸mm直澆口直徑mm易割澆口尺寸mm直澆口直徑mmψ38ψ42ψ50ψ38ψ42ψ50D1＞ψ10≦ψ16＞ψ12≦ψ18＞ψ12≦ψ20H1＞10≦16＞12≦18＞12≦20D2ψ4～14ψ6～16ψ10～15H23～125～148～16 易割澆口的缺點(diǎn)是，為形成縮頸部分，模具的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜些，有時(shí)容易在澆口與鑄件聯(lián)接處出現(xiàn)氣孔，這是由于縮頸處設(shè)計(jì)得過(guò)深，金屬流人該處時(shí)形成渦流及噴射現(xiàn)象而卷入氣體所致。 在包模鑄造中，澆口在多數(shù)情況下起著冒口頸的作用。為了使補(bǔ)縮通道通暢，澆口長(zhǎng)度應(yīng)在便于切割的條件下，愈短愈好。采用切割砂輪片切割時(shí)，其長(zhǎng)度多為8~10mm。采用易割澆口時(shí)，多為≧6mm。 (l)撇渣器 撇渣器的作用是阻擋熔渣和氣泡，并具有緩沖作用，以避免金屬液的沖擊和飛濺。撇渣器在銅合金，鋁合金及不銹鋼鑄件中應(yīng)用較多，其結(jié)構(gòu)形式如圖29所示。 (2)出氣孔 出氣孔用于澆注時(shí)排出型腔內(nèi)的氣體，并兼有脫蠟時(shí)排除蠟料之用。出氣孔一般設(shè)置在型腔最高處并與直澆道相連通。如圖27所示 (3)型殼連接橋采用直澆道直接組焊大型鑄件以及帶有輔助直澆道時(shí)，為了加強(qiáng)直澆道與蠟型或過(guò)渡直澆道連接強(qiáng)度，可在直澆道上設(shè)連接橋(圖29)。連接橋斷面可為圓形、矩形或片狀，它不與鑄件連通，在浸漿制殼到前幾層時(shí)，即可將該處型殼連成一體，可增加型殼的強(qiáng)度，以避免繼續(xù)浸漿制殼時(shí)，因厚度及重量增加而致蠟?zāi)Ｖ瘟Σ粔?，?dǎo)致蠟?zāi)Ｕ蹟嗖⑹剐蜌るS之折斷破裂。 一般在工廠中使用最多的澆道系統(tǒng)是工件直接焊在直澆道的方案，今將常用的多澆道組合參考尺寸列舉于表七中以供參考運(yùn)用。澆道系統(tǒng)設(shè)計(jì)除了正確的選擇鑄件的澆注位置和澆口類型外，還要確定各單元尺寸和它們之間的比例關(guān)系。但由于澆注過(guò)程發(fā)生的現(xiàn)象比較復(fù)雜，變化的因素較多，要把合金充填鑄型過(guò)程中的各種因素的影響都考慮在內(nèi)是不可能的。故迄今為止，還沒(méi)有一種合適的理論計(jì)算方法。目前主要是用一些簡(jiǎn)化的公式或經(jīng)驗(yàn)圖表來(lái)決定其尺寸，再通過(guò)生產(chǎn)條件下的工藝實(shí)踐。反復(fù)修正后方可定型。澆口杯和直澆道的尺寸，目前工廠中均己標(biāo)準(zhǔn)化了，可根據(jù)鑄件選用。橫澆道起補(bǔ)縮作用，其斷面要比直澆道大，～1,3倍，不起補(bǔ)縮作甩時(shí)，～。確定水(澆)口尺寸一殺可用兩種方法,一種是熱截圓比例法，另一種是模數(shù)法，它們都以鑄件補(bǔ)縮為基點(diǎn)。 圖30中，鑄件的厚度為3/4吋(a)中熱截圓的直徑為7/8吋，鑄件在內(nèi)角90176。處有縮裂的疵病，(b)在內(nèi)角部分加上1/2R圓角，雖然減少了因尖角熱點(diǎn)而產(chǎn)生的熱裂，但是，3/4吋厚度不變的鑄件，熱截圓的直徑卻增為l。由此可看出當(dāng)熱截圓的直徑加大后，其熱儲(chǔ)量亦加大了，而其凝固速度則反而減弱了，因此，以補(bǔ)縮為主要考慮的水口，應(yīng)該在熱截圓最大之處，同時(shí)它的尺寸是以鑄件上熱截圓截面積或直徑做為確定水(澆)口(即冒口頸)的主要依據(jù)來(lái)決定。設(shè)鑄件熱截圓直徑為D，水(澆)口直徑為d，則有 d＝KD
式中K為比例系數(shù)，~。某廠根據(jù)生產(chǎn)在線大量生產(chǎn)幾百種零件的澆道系統(tǒng)，進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，制訂出一套澆口設(shè)計(jì)表。原始生產(chǎn)條件是采用高強(qiáng)度型殼，鑄件重量在6~2000gm范圍內(nèi),壁厚3～5mm至30~40mm(多數(shù)為6~10mm)應(yīng)用直澆道組焊和縮頸水(內(nèi))澆口，直澆道直徑用ψ3ψ4ψ50三種規(guī)格，水(澆)口數(shù)量1~2個(gè)。經(jīng)多年生產(chǎn)實(shí)踐證明，在上述生產(chǎn)條件下，表八和表九所列數(shù)據(jù)是比較合理的。從表中可以看出，~,即d=(~）D熱截面。表中代號(hào)可參考圖31。熱截圓直徑D mm水(澆)口諸元尺寸mmbdhltα176。3～512～20～2～3d8～12～15～30＞51015～25～～8～12～15～30＞102020～30～1～2d10～16～15～45＞204020～40～1～12～20～15～45表八 矩形水口尺寸比例法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單而直觀，能迅速的確定水(澆)口尺寸。但此法的比例系數(shù)一般需在生產(chǎn)條件下長(zhǎng)期積累經(jīng)驗(yàn)和分析統(tǒng)計(jì)，才能靈活應(yīng)用。所以這種方法需要有一定的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果比較粗略，受鑄件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的影響較大。 熱截圓直徑D mm水(澆)口諸元尺寸mmα176。dD水口lt～10～～8～12～15～30＞10～20～～10～16～15～45＞20～40～～12～20～15～45表九 圓柱形水口尺寸當(dāng)量熱截法是根據(jù)補(bǔ)縮的需要，把鑄件熱截?fù)Q算成一個(gè)(或幾個(gè))圓柱體單元。令此單元與熱截具有相同的凝固模數(shù)和重量，此單元圓柱體的直徑稱為當(dāng)量熱截直徑。設(shè)計(jì)水(澆)口尺寸即以此當(dāng)量直徑為基礎(chǔ)。設(shè)換算的單元圓柱體長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為D（即當(dāng)量熱截直徑），由圖可知，L＝ND，因此單元圓柱體的凝固模數(shù)M柱為 化簡(jiǎn)為 若水口直徑為d，因?yàn)槠湟欢藶殍T件另一端為直澆道，少了二個(gè)散熱面，故其模數(shù)為M=d/4為能有效地進(jìn)行補(bǔ)縮，令M水口＝M柱，則得 即 d＝KD式中 d———水口尺寸，對(duì)于圓截面，即為其直徑，對(duì)于矩形或腰圓形截面，為水口當(dāng)量熱截直徑mm。 D———鑄件熱儲(chǔ)量最大部位外的當(dāng)量熱截圓直徑mm。 K———重量系數(shù)，若單元圓柱體長(zhǎng)度等于其直徑時(shí)的重量為(即L=D時(shí)的重量)。鑄件重量為Q，則 Q＝N由Q及求得N，代入上式可求得K。生產(chǎn)中為簡(jiǎn)化計(jì)算，可利用按上述原理設(shè)計(jì)的洛謨圖計(jì)算，計(jì)算步驟如下:（1） 確定鑄件熱截部位最小熱截面,對(duì)于形狀不規(guī)則的截面,可簡(jiǎn)化成一些簡(jiǎn)單的矩形截面。 確定鑄件熱截部位最小熱截面，（2）由當(dāng)量熱截圓計(jì)算圖(圖33)求當(dāng)量熱裁直徑D。圖中標(biāo)線a和b表示鑄件熱戴部位最小矩形熱截面的長(zhǎng)與寬，D線表示當(dāng)量熱截圓直徑。
（3）根據(jù)鑄件重量Q和當(dāng)量熱截圓直徑D，由重量系數(shù)計(jì)算圖（圖34）求出重量系數(shù)K。（4）將K，D值代入公式d=KD，求出水口直徑d。如果需要設(shè)置矩形或腰圓形水口，則可將d用圖33中D(d)線，反向求得水口的a和b。計(jì)算范例。（1）制動(dòng)凸輪(圖35)，材質(zhì)1045中碳鋼，鑄件重量為230gm。鑄件熱截面定為1630，亦即a＝30，b＝16，在圖33上,用直尺連接a與b兩點(diǎn)，此線與D(d)標(biāo)線相交于21，就是這一鑄件熱截面處之當(dāng)量熱截直徑。將求出的D＝21在圖34之D標(biāo)線取點(diǎn)21，因鑄件重量Q＝230，在Q標(biāo)在線取點(diǎn)230，得出K＝，將K及D代入d＝KD式中，取整數(shù)19。但是，鑄件熱截處短邊為16m，此處之水口勢(shì)必為矩形，因此，反過(guò)來(lái)在圖33中，a標(biāo)在線取點(diǎn)16，D標(biāo)在線取19，連此二點(diǎn)并將其延長(zhǎng)與b標(biāo)線相交于23，于是得此鑄件之水口為16mm23mm。（2）滾輪(圖36) ，材質(zhì)1045中碳鋼，鑄件重量為235gm。熱截面取鑄件最厚處為1415，在圖33中，a標(biāo)線取14，b標(biāo)線取15，連接a與b兩點(diǎn)，與D(d)相交，求得D＝。在圖34中，Q標(biāo)線取235，連接兩點(diǎn)然后延長(zhǎng)與K相交，求得K＝1，代入d＝KD則求得d=。由于水口為腰圓形，其短邊直徑為10mm，于是，利用圖33，在b標(biāo)在線取10，在D(d) ，連接兩點(diǎn)與a標(biāo)線相交行點(diǎn)22，因此，其腰圓形水口尺寸為10mmx22mm。直澆道的直徑可以根據(jù)每一截面上組焊件數(shù)，及鑄件的單件重量，利用圖37之曲線求得之。當(dāng)量熱截計(jì)算法適用于水口長(zhǎng)度15mm以內(nèi)，單件重量在1kg以內(nèi)的碳鋼及低合金鋼鑄件，經(jīng)過(guò)實(shí)踐對(duì)不銹鋼鑄件亦適用，圖37求出的直澆道直徑，適用于鑄件形狀比較簡(jiǎn)單，熱裁集中，補(bǔ)縮量要求大的情況。對(duì)于熱裁比較分散，補(bǔ)縮要求不是很大的情況，所求得之值會(huì)有偏大而浪費(fèi)金屬液的問(wèn)題，亦就是過(guò)度的降低了金屬液利用率。前述的兩種計(jì)算方法，都是在一定的生產(chǎn)條件下，經(jīng)過(guò)大量生產(chǎn)驗(yàn)證而獲得的結(jié)論。二者都適用于小型包模鑄鋼件，當(dāng)量熱截法是建立在模數(shù)法基礎(chǔ)上，并具有比例法的優(yōu)點(diǎn)，用諾謨圖計(jì)算亦較容易。但是兩種方法皆以工件的補(bǔ)縮為主要考慮，并沒(méi)有考慮到制殼和鑄件變形等問(wèn)題。所以計(jì)算值有時(shí)要做必要的修正，例如避免鑄件掉落就必要加大水口，避免澆不足就得加多及加大水口等等。