浇注系统设计

铸件结构尺寸（高度、壁厚）； 浇注系统结构复杂程度。 （影响造型和清理）
3.3 计算阻流断面积的水力学公式
3.3.1 奥赞公式
设：
Ho——浇注系统压头高度 P ——上型腔高度 C ——型腔高度
模 型
3.3 计算阻流断面积的水力学公式
3.3.1 奥赞公式
成立条件： a. 浇注系统为充满流动
布置紧凑，易清理；
充型速度大，易产生喷溅和冲砂，金属易氧化。 适用： 中小型铸铁件
易氧化金属不能使用
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
② 开放式浇注系统（非充满式） F阻 = F直
即浇注系统的阻流段为直浇道。这时，在正常浇注条件下，
金属液不能充满所有组元。
形式：
F杯孔 ≤ F直 < F横 < F内 在这种浇注系统中，浇注时金属液一般是非充满状态。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
③ 半封闭式浇注系统 特点：
具有一定阻渣效果；
充型比较平稳。 适用： 各类灰口和球墨铸铁件
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
④ 封闭开放式浇注系统 F阻 = F横
浇注系统的阻流段为横浇道或横浇道上设置的阻流装置。
形式： F杯孔 ≥ F直 > F横 < F内 在这种浇注系统中，浇注时金属液是先封闭后开放。
适用：
不易氧化合金
高度较小的铸件
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
② 底注式浇注系统
内浇道位于铸件底部。
特点：
充型平稳，排气效果好； 挡渣效果好；
不利于顶冒口补缩； 液面易结膜，降温快。 适用： 易氧化合金
高度较大的铸件
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
③ 中注式浇注系统
封闭式浇注系统；
对于开放式的型腔液面要淹过内浇道。
b. 浇口杯液面保持不变
c. 型腔内压力与外界相同
3.3 计算阻流断面积的水力学公式
3.3.1 奥赞公式
m F阻 t 2 gH均
式中
m为充填铸型所需金属液 ; t为充填时间； 为流量系数； H 均为充型平均静压头。
是浇注系统计算的基本公式。 当 F内 ≠ F阻时， 依靠调整其它系数来修正。
3.3.2 公式参数的确定
（1）平均静压头H均 假设型腔断面积沿高度无变化。 a. 按实际系统与计算系统浇注做功相同来确定：
P2 H均 H 0 2C
b. 按实际系统与计算系统浇注时间相同来确定：
H均
H 0C 2 P 1 1 C P 2 H 0 H 0
a.
这些经验公式可分为四类：
（m 为铸件重量）
t f ( m) t f ( ) t f (m, ) t f (m, ,)
例如
b.
（δ 为铸件壁厚）
c.
d.
t 1.41 0.2685 m
3.3.2 公式参数的确定
（3）流量系数μ 流路结构和尺寸
浇口比
第三章 浇注系统设计
3.1 概述
浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。
第三章 浇注系统设计
3.1 概述
浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。
3.1.1 浇注系统的基本组元
浇口杯 广义来讲，
直浇道
直浇道窝
横浇道
内浇道
浇包、浇注设备、出气孔等也是浇注系统的组成部分。
基本组元的作用：
2
3.3.2 公式参数的确定
（2）浇注时间t
浇注时间对铸件质量的影响：
充型快，对型和芯冲击大 快浇 减少夹砂结疤，易冲砂、胀砂、抬箱 适用：薄壁复杂件、大平面件、表皮易氧化件 充型慢，对型和芯冲击小 慢浇 易夹砂结疤、冷隔、浇不足 适用：芯多、芯大件
3.3.2 公式参数的确定
（2）浇注时间t
采用经验公式。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
② 开放式浇注系统（非充满式） 特点：
阻渣效果差，易卷气；
充型平稳，金属氧化轻。 适用： 有色件、球铁件 漏包浇注的铸钢件
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
③ 半封闭式浇注系统 F阻 = F内
浇注系统的阻流段为内浇道，但横浇道截面积最大。
形式： F直 < F横 > F内 （F直 > F内） 在这种浇注系统中，浇注时金属液是先开放，后封闭， 一般为充满状态。
的最低流速下，其雷诺数也大于Re临。所以：
金属液在浇注系统中的流动为 紊流流动。 又由于浇注系统流路回转，使紊流程度加重。
3.1.3 对浇注系统的基本要求
① 金属液流动的速度、方向、压头必须保证在凝固前 充满 型腔。 否则将产生冷隔、浇不足缺陷。 ② 金属液的流动应均匀平稳，削弱紊流，避免卷入气 体、金属氧化、冲刷型壁。 否则将产生砂眼、气孔、铁豆等缺陷。 ③ 在充型金属中造成理想的温度分布，控制凝固顺序 （顺序凝固或同时凝固）。 否则将产生缩孔、缩松、裂纹等缺陷。
本次课结束
谢谢大家
基本组元的作用：
④ 横浇道
向内浇道分配洁净的金属液；
储留最初浇入的低温金属液和渣液； 使金属液平稳流动，阻渣浮气。
基本组元的作用：
⑤ 内浇道 控制金属液的充型速度和方向； 合理分配金属液； 调解铸件各部位的温度和凝固顺序。
3.1.2 浇注系统中液体金属的流动状态
液体的流动可分为层流和紊流两种状态，并可用雷诺数Re
来判断。
Re
vD

（流速×管路直径 / 流体运动粘度） 大于Re临为紊流
Re临 = 2300
小于Re临为层流
对于某些合金，在浇注温度下（高于液相线温度50~100℃）有： 铸件材质 γ （m2/s） 铸铁 0.55×10-6 铸钢 0.4×10-6 铝合金 0.6×10-6
在浇注系统中，即使 D 很小（如取 0.4 cm），在保证充型
④ 阶梯式浇注系统
充型方式： 底注式
特点：
底层——中层——上层内浇道
充型平稳，排气效果好； 有利于冒口补缩； 结构复杂。 适用： 应用： 计算要准确，避免发生紊乱充型； 垂直分型的优先采用。 高大的中大型铸件
3.2.3 选择浇注系统类型应考虑的因素
浇注位置和分型面；
铸造合金性质（氧化性、流动性、收缩性）；
3.1.3 对浇注系统的基本要求
④ 使渣液分离，具有阻渣排气作用（阻止渣子进入型腔）。
否则将产夹渣缺陷。 ⑤ 结构和分布要便于造型和清理，节约金属。
2.5.2 机械加工余量
机械加工余量按GB/T6414-1999 确定。
国家标准GB/T6414-1999 中规定，机械加工余量代号为RMA， 等级由精到粗分为A、B、C、D、E、F、G、H、J 、K 10个
影响因素 合金特性 铸型特性 浇注温度 一般采用经验数值（查表），并加以调整。
3.3.2 公式参数的确定
（4）浇注金属液重量m
在奥赞公式中的重量，一般应包括铸件重量和浇冒口重量。而在进
行浇冒口设计之前这个重量是未知的，所以一般采用经验公式：
m m件
α 为重量系数。 α 与生产批量、浇冒口形式、材质、件重等有关。
① 封闭式浇注系统（充满式） F阻 = F内
即浇注系统的阻流段为内浇道。这时，在正常浇注条件下，
金属液充满所有组元。 形式： F杯孔 ≥ F直 > F横 > F内 在这种浇注系统中，浇注时金属液一般是充满状态。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
① 封闭式浇注系统（充满式） 特点：
阻渣效果好，不卷气；
等级。
3.2 浇注系统的分类
分类方法有两种： 按各组元断面比分 按内浇道与铸件的相对位置分
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
对于浇注系统，将各组元的最小截面积分别表示为：
F杯孔、F直、F横、F内
（一般F杯孔= F直上端）
浇注系统中截面积最小部位称为阻流段，其截面积表示为F阻。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
① 浇口杯 承接金属液，防止飞溅和溢出，便于浇注； 减轻液流对型腔的冲击；
阻止渣和气进入型腔； 增加道 引导金属液进入下一组元； 提供充型压头。
基本组元的作用：
③ 直浇道窝 改善金属液流动状况，减缓冲击，缩短直横拐弯处 的高度紊流区； 改善内浇道的流量分布。
3.2.1 按组元的断面比例关系分类
④ 封闭开放式浇注系统 特点： 阻渣效果好，充型平稳；
适用： 各类中小型铸铁件，广泛应用。
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
① 顶注式浇注系统
内浇道位于铸件顶部。
特点：
易于充满型腔，利于顶冒口补缩；
结构简单，易于清理； 充型不平稳。
冲击、飞溅 、氧化
内浇道位于铸件中部。
（一般为分型面处）
特点： 兼有顶注和底注的特点； 设置方便。 适用： 中等壁厚，中间分型的复杂铸件
中小型铸件广泛应用
（内浇道开在分型面上）
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类
④ 阶梯式浇注系统 在铸件高度方向上开设多层内浇道 。
3.2.2 按内浇道在铸件上的位置分类