【正文】 澆口杯的作用是盛接來(lái)自澆包的液態(tài)金屬，并使整個(gè)澆注系統(tǒng)建立一定壓力以進(jìn)行充填和補(bǔ)縮。為了防止悅措和焙燒時(shí)砂粒進(jìn)入型腔，澆口杯的設(shè)計(jì)也非常重要。為了固定掛鉤及防止浸漿時(shí)，漿液進(jìn)入澆口杯中，在浸漿制殼作業(yè)時(shí)，澆口杯上通常有一塊封口鐵片，澆口杯杯口外緣設(shè)計(jì)有三種形式的邊緣。圖l1中斜線(xiàn)部分是陶殼，空白部分是蠟澆棒,(a)是鐵片直接與錐形澆口杯接觸，當(dāng)鐵片去除后，其破斷面直接與杯口相連，砂礫很容易落入澆道中。(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(wú)缺，砂礫較不易進(jìn)入澆道。(c)示澆口杯除凸緣外，尚有凹弧，使破斷面完全與杯口隔絕是最好的設(shè)計(jì)，不過(guò)制模較麻煩，生產(chǎn)速率低，一般均采(b)設(shè)計(jì)。尚有部分廠商采用預(yù)鑄型澆口杯，因?yàn)轭A(yù)鑄類(lèi)似耐火磚，杯口完全無(wú)缺損，浸漿祗浸到澆口杯的一半，亦可防止落砂。一般澆口杯均設(shè)計(jì)為光滑的圓錐形，澆鑄時(shí)，倘未對(duì)準(zhǔn)下澆道口，金屬液會(huì)在澆口杯打轉(zhuǎn)，一來(lái)影響流速，二來(lái)會(huì)產(chǎn)生卷氣，所以，為避免此缺點(diǎn)，將設(shè)計(jì)改為圖12，(a)澆口杯加飛剌，或如(b)在澆口杯與下澆道達(dá)接處加筋條，這二種設(shè)計(jì)除了達(dá)到原先的目的外，尚可減少澆口杯浸漿制殼發(fā)生干燥龜裂的缺點(diǎn)，至于(b)的設(shè)計(jì)更加強(qiáng)了澆口杯與下澆道連接處的強(qiáng)度，減少澆口杯的折斷率。 澆道系統(tǒng)第二項(xiàng)主要結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)很重要。包(熔)模鑄件尺寸一般都不算大，故不可能每種鑄件都設(shè)計(jì)一種直澆道。特別是產(chǎn)品名目繁多時(shí)，為便于組織生產(chǎn)，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，通常根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn),把直澆道做成幾種規(guī)格,當(dāng)組焊熔模時(shí),根據(jù)零件特點(diǎn)進(jìn)行選擇,對(duì)于特殊零件則可單獨(dú)設(shè)計(jì)直澆道。為了便于組焊熔模,直澆道截面形狀可為圓形,方形、三角形、多邊形等,如圖13,一般圓形和方形用的較多。表四可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。公共尺寸斷面圓形正方形三甪形長(zhǎng)方形六角形Ｄ２Ｄ３ＨｈＲＤＤ１ａｂｃｅｄ50586673808794100108637078859298106113120250250300300300320320320320101010101212121212555555555202530354045505560182328333742475257—182225293236——2731————182225————253035———202530354045—表四　　直澆道和澆口杯結(jié)構(gòu)參考尺寸現(xiàn)階段在精鑄工廠所常用的澆道系統(tǒng)可以概括的分為三大類(lèi)。第一類(lèi)是下澆道本身直接當(dāng)冒口供應(yīng)鑄件補(bǔ)縮之所需，而鑄件與澆道連接的通路，就同時(shí)肩負(fù)水口及冒口頸的功能。這種澆注系統(tǒng)包括了上注、側(cè)注及底注法，通常使用在小鑄鋼件及銅鑄件上，如圖14所示，就顯示出幾種常用的第一類(lèi)澆道系統(tǒng)，鑄件有很好的方向性凝固梯度，可獲得密度良好的鑄件，因此大多數(shù)的零件均采用這種系統(tǒng)，但是，亦有相當(dāng)大的缺點(diǎn)，澆注時(shí)爐渣的混入及因渦流產(chǎn)生二次渣使鑄件不干凈。金屬液的流速與澆注速度關(guān)系密切，不過(guò)我們可以用茶壺型澆斗過(guò)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(zhì)被澆道系統(tǒng)阻攔，不易進(jìn)入模穴，并可改變水口的尺寸來(lái)改變澆注速度，減低對(duì)澆注速度的關(guān)連。 第二類(lèi)型的澆道系統(tǒng),是有局部冒口的澆道系統(tǒng),如圖15所示,這是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴片的鑄造方案。用四種不同的組合,其產(chǎn)生的密度與機(jī)械性質(zhì)的差異,如表五方案類(lèi)別密度降伏點(diǎn)抗拉強(qiáng)度伸長(zhǎng)率斷面縮減率A頂注B底注C側(cè)注D葉片部側(cè)注 gm/cm3 kg/mm2 kg/mm232 ％39 ％第三類(lèi)型澆道系統(tǒng)如圖16所示，有一個(gè)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(bǔ)縮之用。綜觀三類(lèi)澆道系統(tǒng)，另一重要的結(jié)構(gòu)為橫澆道，橫澆道的作用是分配液流、補(bǔ)縮和擋渣，可用于頂注法或底注法。用于頂注法時(shí)，它是補(bǔ)縮鑄件的主要金屬來(lái)源，故其截面積較大。橫澆道一般與直澆道一起，在專(zhuān)用模型中用自由澆注法或射出成型法制造。橫澆道道形狀可為環(huán)形、圓盤(pán)形、方塊形和條形等。條形橫澆道(圖17)用得較多，其斷面形狀一般為梯形，其截面與長(zhǎng)度要能貯存足夠的液體金屬，但也不宜過(guò)長(zhǎng)。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。采用橫澆道頂注方案的缺點(diǎn)是流動(dòng)不夠平穩(wěn)，對(duì)于鋁及銅等非鐵合金鑄件易產(chǎn)生飛濺和合金二次氧化引起的夾渣和氣孔等缺陷，鑄件表面光潔度也不如底注法好。除了前述的三大類(lèi)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(xì)致，或是過(guò)于薄小，難以用重力鑄造法來(lái)生產(chǎn)，需借助離心鑄造法。而在鈦合金鑄造時(shí)，為求避免鈦合金與型殼耐火材料起模壁反應(yīng)，盡量降低金屬液過(guò)熱及型殼的預(yù)熱溫度，而又要良好完滿(mǎn)的充填模穴，一般均采用離心鑄造法，離心鑄造法的澆道系統(tǒng)與一般有所不同，圖18就是離心鑄造法的一種布置圖，左側(cè)部分澆口呈輻射狀分布，直接對(duì)向離心鑄造盤(pán)的圓心，當(dāng)離心鑄造順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，金屬液注入，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，金屬液呈反時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，其最大離心速度系沿反時(shí)針切線(xiàn)方向射出，因此，對(duì)圓心呈輻射排列分布的水口，往往因亂流及流速不足，而產(chǎn)生澆不足的缺陷。改良的水口布置如右側(cè)2部分，金屬液剛好順著切線(xiàn)方向非常穩(wěn)定又迅速的注入模穴中。圖19是另外一種離心鑄造方案，把鑄件以十字形分布于澆道之四周，有別于前速輻射狀組合之處，在于每個(gè)鑄件水口之前，另有一個(gè)類(lèi)似澆口杯的梯形澆道槽將每個(gè)鑄件成為一個(gè)獨(dú)立體，當(dāng)金屬液注入澆道時(shí)，金屬液因離心力的關(guān)系，而集中在四個(gè)澆道槽中，高速注入每個(gè)獨(dú)立模穴。以避免因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生亂流減速現(xiàn)象。更可藉由控制澆入量及技巧,使四個(gè)澆道槽各自獨(dú)立不相連，則澆注完后，很容易將鑄件由型殼中取出。至于單向結(jié)晶鑄件，如鋁、鎳、鈷磁鐵，鎳基耐熱超合金渦輪葉片。其鑄造方案因?yàn)榭紤]結(jié)晶生長(zhǎng)的控制，有如圖20的構(gòu)造?！?”是銅制的水冷板(chill plate)，整個(gè)型殼“2”套架在水冷板上，外層有管狀“4”石墨感應(yīng)發(fā)熱體，在石墨管外有“3”高周波感應(yīng)圈，當(dāng)型殼套在水冷板上后，型商就靠石墨管吸收高周波磁場(chǎng)的電磁能發(fā)熱，來(lái)加熱型殼使其能保持在金屬熔點(diǎn)以上的溫度。如此，則當(dāng)金屬液澆注入模中后，除了與水冷板接觸部分凝固外，其余部分均保持為液態(tài)。然后，水冷板向下(或者感應(yīng)爐圈及石墨管向上)使型殼緩慢的離開(kāi)高溫區(qū)，鑄伴逐步的由水冷板向澆口杯方向凝固，結(jié)晶也就一點(diǎn)一點(diǎn)的從水冷板上的初晶向上朝一個(gè)固定的方向生長(zhǎng)，最后便生產(chǎn)出單向(unidirectional)結(jié)晶產(chǎn)品，倘若初晶核僅祗有一個(gè)時(shí)，隨后生長(zhǎng)的便是單晶產(chǎn)品。3, 鑄件的尺寸精度與鑄造方案的關(guān)系鑄件的尺寸精度主要與模型材料，型殼材料、型模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及精度有直接而密切的關(guān)系，但是鑄造方案對(duì)它的影響亦不容忽視。圖21顯示鑄件“l(fā)”焊在澆道“2”上，右側(cè)部分的焊接法，所占之空間較小，單位長(zhǎng)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(dá)50%左右,倘若改為左側(cè)的組樹(shù)方案，雖然鋼水利用率較低，但是，鑄件良品率卻高達(dá)100%。綜合而言，還是左側(cè)利用工字梁原理組樹(shù)避免變形的方式較為經(jīng)濟(jì)合算。同理圖22為一長(zhǎng)條形圓棒亦是左側(cè)方案垂直組焊，優(yōu)于右側(cè)方案之水平組焊。圖23是一個(gè)管狀鑄件，它原始的方案設(shè)計(jì)，是上下各一個(gè)十字型的橫澆道，各以四個(gè)水口與鑄件相連，用四個(gè)水口的目的，除了增加進(jìn)水量，縮短進(jìn)料及補(bǔ)縮距離外，尚考慮利用十字型中四個(gè)水口的平均收縮，來(lái)確保圓管的真圓度。但是，因?yàn)槭謾M澆道堵住了管口，造成浸漿沾砂制殼時(shí)，物料進(jìn)入困難，致使內(nèi)部型殼的強(qiáng)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。倘改成右側(cè)之組合，將十字橫澆道改為環(huán)狀，四個(gè)水口同樣焊在環(huán)狀澆道上，如此使鑄件內(nèi)孔暢通無(wú)阻，型殼在內(nèi)膛部分，密實(shí)堅(jiān)強(qiáng)，因此產(chǎn)生的鑄件如右側(cè)所示,內(nèi)部平直光滑。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(bǔ)縮、鑄造應(yīng)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(zhì)量。所以，水口設(shè)計(jì)是熔模鑄造澆冒口設(shè)計(jì)中最主要的環(huán)節(jié)。水口設(shè)計(jì)包括確定其位置、數(shù)量、形狀、長(zhǎng)度和截面尺寸等內(nèi)容。(l)水口的位置圖25圓形蒙納合金水口與精度關(guān)系水口位置的選擇是設(shè)計(jì)水口的中心環(huán)節(jié)，它需要考慮躊件質(zhì)量和操作工藝等多方面的因素。從型殼充填方面考慮，水口位置設(shè)置要力求避免液流沖擊型芯、型殼中的凸起和細(xì)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(guò)熱而軟化變形。從補(bǔ)縮方面考慮，由于包模鑄造的直澆道大多數(shù)兼有冒口的作用，這時(shí)，水口就是冒口頸。所以為了實(shí)現(xiàn)順序凝固，水口宜設(shè)在鑄件最后凝固處。若鑄件上單獨(dú)設(shè)置冒口時(shí)，水口最好靠近冒口或通過(guò)冒口以便更好地發(fā)揮冒口的補(bǔ)縮作用。水口的位置,對(duì)鑄件尺寸也有密切的關(guān)系,圖24顯示當(dāng)水口位置變動(dòng),則圓孔之真圓度雖然都不佳均為橢圓形，不過(guò)長(zhǎng)徑的位置及長(zhǎng)短徑之差卻有所變化，左圖因水口較偏離孔洞，雖長(zhǎng)徑仍偏向水口方向，但與短徑的差異不大。但右圖，因水口直接沖向孔洞處，距離很近，所以橢圓的程度較大，也就是長(zhǎng)短徑之差較大，順?biāo)诜较虼笥诖怪彼诜较?。從上面二圖可以有一個(gè)結(jié)論，水口距圓孔愈遠(yuǎn)，對(duì)孔徑變形的影響愈小。而且一定向水口處伸長(zhǎng)。從圖25的圓形銅鎳蒙納合金鑄件來(lái)看，用四個(gè)水口的原設(shè)計(jì)，其尺寸分布遠(yuǎn)大于改為一個(gè)水口從中而澆，原設(shè)計(jì)大約有一半超出公差，若要合用，則必須增加加工量，經(jīng)過(guò)車(chē)床加工，而經(jīng)改良過(guò)的設(shè)計(jì)，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。倘若在制程中，嚴(yán)格控制蠟型精度，型殼焙燒溫度。在用精密鑄造法生產(chǎn)表殼時(shí)。(2)水(澆)口的形狀
水(澆)口的形狀隨鑄件注入部位的結(jié)構(gòu)形狀而定，可為矩形、圓形、扇形等(圖26) 、矩形水(澆)口(圖26a)應(yīng)用較為普遍，有長(zhǎng)方塊和圓柱形聚熱區(qū)的鑄件，和注入部位呈板條形、棒形、圓環(huán)圓筒形等鑄件從外緣注入時(shí)，均可使用此種水(澆)口。其優(yōu)點(diǎn)是易清除，補(bǔ)縮效果也較好。對(duì)于薄壁鑄件，尚可使注入處熱量不致過(guò)于集中，有助于防止熱裂。圓形水(澆)口(圖26b)的凝固模數(shù)大，補(bǔ)縮效果很妤。多用于方塊形、球形或短圓柱熱節(jié)以及厚壁等類(lèi)鑄件。扇