【正文】 (4)澆往系統(tǒng)也是脫臘時液體模料流出的信道所以澆注系統(tǒng)應能順利地排除臘料,不致脹裂型殼。 (6)在保證鑄件質量和工藝操作方便的前提下,要盡可能減小澆注系統(tǒng)的重量,提高工藝出品率,節(jié)約金屬和減小模塊外形尺寸。此外，還附設一些其它的單元如撇渣器、緩沖器、排氣口等。 澆口杯的作用是盛接來自澆包的液態(tài)金屬，并使整個澆注系統(tǒng)建立一定壓力以進行充填和補縮。為了固定掛鉤及防止浸漿時，漿液進入澆口杯中，在浸漿制殼作業(yè)時，澆口杯上通常有一塊封口鐵片，澆口杯杯口外緣設計有三種形式的邊緣。(b)示澆口杯在杯口處有一凸緣，陶殼在凸緣外與澆口杯相連，換言之,其破斷面亦在凸緣外，杯口部分是完整無缺，砂礫較不易進入澆道。尚有部分廠商采用預鑄型澆口杯，因為預鑄類似耐火磚，杯口完全無缺損，浸漿祗浸到澆口杯的一半，亦可防止落砂。 澆道系統(tǒng)第二項主要結構就是直圖12小澆口杯外形有飛刺澆道，直澆這是制殼操作中的支柱，且多數(shù)情況下兼有冒口的作用，所以直澆道設計很重要。特別是產(chǎn)品名目繁多時，為便于組織生產(chǎn)，簡化設計，通常根據(jù)產(chǎn)品特點,把直澆道做成幾種規(guī)格,當組焊熔模時,根據(jù)零件特點進行選擇,對于特殊零件則可單獨設計直澆道。表四可供設計時參考。第一類是下澆道本身直接當冒口供應鑄件補縮之所需，而鑄件與澆道連接的通路，就同時肩負水口及冒口頸的功能。金屬液的流速與澆注速度關系密切，不過我們可以用茶壺型澆斗過濾爐渣，也可從前述的澆道組合方式加以改善，使二次渣減到最少，雜質被澆道系統(tǒng)阻攔，不易進入模穴，并可改變水口的尺寸來改變澆注速度，減低對澆注速度的關連。用四種不同的組合,其產(chǎn)生的密度與機械性質的差異,如表五方案類別密度降伏點抗拉強度伸長率斷面縮減率A頂注B底注C側注D葉片部側注 gm/cm3 kg/mm2 kg/mm232 ％39 ％第三類型澆道系統(tǒng)如圖16所示，有一個與澆口杯連為一體的大型冒口，金屬液直接由中間冒口澆入，使其保有最熱的金屬液以供補縮之用。用于頂注法時，它是補縮鑄件的主要金屬來源，故其截面積較大。橫澆道道形狀可為環(huán)形、圓盤形、方塊形和條形等。圖17所示的條形橫澆口形式可根據(jù)鑄件形狀和大小選擇。除了前述的三大類澆道系統(tǒng)，用于一般重力鑄造法外，尚有一些產(chǎn)品因紋路細致，或是過于薄小，難以用重力鑄造法來生產(chǎn)，需借助離心鑄造法。改良的水口布置如右側2部分，金屬液剛好順著切線方向非常穩(wěn)定又迅速的注入模穴中。以避免因相對運動而產(chǎn)生亂流減速現(xiàn)象。至于單向結晶鑄件，如鋁、鎳、鈷磁鐵，鎳基耐熱超合金渦輪葉片?！?”是銅制的水冷板(chill plate)，整個型殼“2”套架在水冷板上，外層有管狀“4”石墨感應發(fā)熱體，在石墨管外有“3”高周波感應圈，當型殼套在水冷板上后，型商就靠石墨管吸收高周波磁場的電磁能發(fā)熱，來加熱型殼使其能保持在金屬熔點以上的溫度。然后，水冷板向下(或者感應爐圈及石墨管向上)使型殼緩慢的離開高溫區(qū)，鑄伴逐步的由水冷板向澆口杯方向凝固，結晶也就一點一點的從水冷板上的初晶向上朝一個固定的方向生長，最后便生產(chǎn)出單向(unidirectional)結晶產(chǎn)品，倘若初晶核僅祗有一個時，隨后生長的便是單晶產(chǎn)品。圖21顯示鑄件“l(fā)”焊在澆道“2”上，右側部分的焊接法，所占之空間較小，單位長度澆道上，可焊工件件數(shù)較多，換言之，就是鋼水利用率較高，但是因扭曲變形而造成不良率卻又高達50%左右,倘若改為左側的組樹方案，雖然鋼水利用率較低，但是，鑄件良品率卻高達100%。同理圖22為一長條形圓棒亦是左側方案垂直組焊，優(yōu)于右側方案之水平組焊。但是，因為十字橫澆道堵住了管口，造成浸漿沾砂制殼時，物料進入困難，致使內(nèi)部型殼的強度、密度不足，鑄造后易因液體壓力使內(nèi)部型殼變形，而影響內(nèi)部的平整。水口是直澆道或橫澆道與型腔連接的通道，它不僅影響著鑄型的充填、凝固、補縮、鑄造應力和由這些原因所引起的縮孔、縮松、熱裂和變形等缺陷，而且還影響著鑄件的尺寸精度、清理、加工和表面質量。水口設計包括確定其位置、數(shù)量、形狀、長度和截面尺寸等內(nèi)容。從型殼充填方面考慮，水口位置設置要力求避免液流沖擊型芯、型殼中的凸起和細薄部分，以防止金屬飛濺和噴射引起的渦流、吸氣和夾渣，并可避免這些部分被沖壞或產(chǎn)生過熱而軟化變形。所以為了實現(xiàn)順序凝固，水口宜設在鑄件最后凝固處。水口的位置,對鑄件尺寸也有密切的關系,圖24顯示當水口位置變動,則圓孔之真圓度雖然都不佳均為橢圓形，不過長徑的位置及長短徑之差卻有所變化，左圖因水口較偏離孔洞，雖長徑仍偏向水口方向，但與短徑的差異不大。從上面二圖可以有一個結論，水口距圓孔愈遠，對孔徑變形的影響愈小。從圖25的圓形銅鎳蒙納合金鑄件來看，用四個水口的原設計，其尺寸分布遠大于改為一個水口從中而澆，原設計大約有一半超出公差，若要合用，則必須增加加工量，經(jīng)過車床加工，而經(jīng)改良過的設計，則均在公差范圍之內(nèi)，中孔部分可由沖床加工，二者之生產(chǎn)效率及成本差異，有很大的落差。在用精密鑄造法生產(chǎn)表殼時。其優(yōu)點是易清除，補縮效果也較好。圓形水(澆)口(圖26b)的凝固模數(shù)大，補縮效果很妤。扇形水(澆)口(圖26c)是矩形水(澆)口的變形，適用于帶法蘭盤的鑄件，水(澆)口從法蘭盤端面注入。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的垂直縫。由于液流連續(xù)地自下而上進入型腔，從而可防止單個水(澆)口產(chǎn)生局部過熱和因之而引起的縮裂缺陷。原方案是采用三個水(澆)口從鑄件上、中、下三處引入金屬(圖27b) 。經(jīng)改為垂直縫式水(澆)口(圖27c)后，完全消除了這些缺陷。 對于中碳鋼鑄件，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)。這種澆口的突出優(yōu)點是—鑄件清砂后，用銅錘或鋁錘很容易將澆口打斷，有時甚至用震殼機清砂時鑄件即可脫落。其次，澆口長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，并可防止因切割作業(yè)不當，所引起的鑄件割傷及人員受傷事件。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，故當設計合理時，不但不致阻塞補縮通路，更可因為熱點效應，使縮頸部分產(chǎn)生熱裂或縮松現(xiàn)象，更易于在震殼時斷落，而鑄件完好無傷。下表列舉兩種易割澆口的常用規(guī)格。 在包模鑄造中，澆口在多數(shù)情況下起著冒口頸的作用。采用切割砂輪片切割時，其長度多為8~10mm。 (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。 (2)出氣孔 出氣孔用于澆注時排出型腔內(nèi)的氣體，并兼有脫蠟時排除蠟料之用。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，為了加強直澆道與蠟型或過渡直澆道連接強度，可在直澆道上設連接橋(圖29)。 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用。但由于澆注過程發(fā)生的現(xiàn)象比較復雜，變化的因素較多，要把合金充填鑄型過程中的各種因素的影響都考慮在內(nèi)是不可能的。目前主要是用一些簡化的公式或經(jīng)驗圖表來決定其尺寸，再通過生產(chǎn)條件下的工藝實踐。澆口杯和直澆道的尺寸，目前工廠中均己標準化了，可根據(jù)鑄件選用。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，它們都以鑄件補縮為基點。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。設鑄件熱截圓直徑為D，水(澆)口直徑為d，則有 d＝KD
式中K為比例系數(shù)，~。原始生產(chǎn)條件是采用高強度型殼，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。從表中可以看出，~,即d=(~）D熱截面。熱截圓直徑D mm水(澆)口諸元尺寸mmbdhltα176。但此法的比例系數(shù)一般需在生產(chǎn)條件下長期積累經(jīng)驗和分析統(tǒng)計，才能靈活應用。 熱截圓直徑D mm水(澆)口諸元尺寸mmα176。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量熱截直徑。設換算的單元圓柱體長度為L，直徑為D（即當量熱截直徑），由圖可知，L＝ND，因此單元圓柱體的凝固模數(shù)M柱為 化簡為 若水口直徑為d，因為其一端為鑄件另一端為直澆道，少了二個散熱面，故其模數(shù)為M=d/4為能有效地進行補縮，令M水口＝M柱，則得 即 d＝KD式中 d———水口尺寸，對于圓截面，即為其直徑，對于矩形或腰圓形截面，為水口當量熱截直徑mm。 K———重量系數(shù)，若單元圓柱體長度等于其直徑時的重量為(即L=D時的重量)。生產(chǎn)中為簡化計算，可利用按上述原理設計的洛謨圖計算，計算步驟如下:（1） 確定鑄件熱截部位最小熱截面,對于形狀不規(guī)則的截面,可簡化成一些簡單的矩形截面。圖中標線a和b表示鑄件熱戴部位最小矩形熱截面的長與寬，D線表示當量熱截圓直徑。（4）將K，D值代入公式d=KD，求出水口直徑d。計算范例。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，此線與D(d)標線相交于21，就是這一鑄件熱截面處之當量熱截直徑。但是，鑄件熱截處短邊為16m，此處之水口勢必為矩形，因此，反過來在圖33中，a標在線取點16，D標在線取19，連此二點并將其延長與b標線相交于23，于是得此鑄件之水口為16mm23mm。熱截面取鑄件最厚處為1415，在圖33中，a標線取14，b標線取15，連接a與b兩點，與D(d)相交，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標在線取10，在D(d) ，連接兩點與a標線相交行點22，因此，其腰圓形水口尺寸為10mmx22mm。當量熱截計算法適用于水口長度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)過實踐對不銹鋼鑄件亦適用，圖37求出的直澆道直徑，適用于鑄件形狀比較簡單，熱裁集中，補縮量要求大的情況。前述的兩種計算方法，都是在一定的生產(chǎn)條件下，經(jīng)過大量生產(chǎn)驗證而獲得的結論。但是兩種方法皆以工件的補縮為主要考慮，并沒有考慮到制殼和鑄件變形等問題。