重力铸造流道设计

前沿技术L eading-edge technology 铝合金涡壳金属型重力铸造工艺设计优化范桂山，尤伟华（保定立中东安轻合金部件制造有限公司，河北　保定　０７１０００）摘 要：内部质量高标准要求是铸造涡壳的首要条件，不允许出现任何差错，所以产品的生产难度大，在对产品的内部结构进行研究之后我们发现了核心所在。

之后我们重新设计了铸件的工艺方案并且将一定的配比数值进行了修改。

关键词：铝涡壳工艺方案；有色合金技术；铸造方案中图分类号：Ｕ４６６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０７－０１２３－２Optimization of Metal Gravity Casting Process for Aluminum Alloy Vortex ShellFAN Gui-shan, YOU Wei-hua（Ｂａｏｄｉｎｇ　Ｌｉｚｈｏｎｇ　Ｄｏｎｇａｎ　Ｌｉｇｈｔ　Ｍｅｔａｌ　Ｐａｒｔｓ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ，Ｂａｏｄｉｎｇ　０７１０００，Ｃｈｉｎａ）Absrtact:　Ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｖｏｒｔｅｘ　ｓｈｅｌｌ，　ａｎｄ　ｎｏ　ｅｒｒｏｒｓ　ａｒｅ　ａｌｌｏｗｅｄ，　ｓｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｉｓ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．　Ａｆｔｅｒ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ，　ｗｅ　ｆｉｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ．　Ｔｈｅｎ　ｗｅ　ｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｔｈｅ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｖａｌｕｅ．Keywords:　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｖｏｒｔｅｘ　Ｓｈｅｌｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｓｃｈｅｍｅ；　Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ　Ａｌｌｏｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；　Ｃａｓｔｉｎｇ　Ｓｃｈｅｍｅ1 铝合金涡壳铸造生产工艺铝涡壳的材质是ZL101A(质量分数)数据是：Si6.5%~7.5%，Mg0.25%~0.45%，Ti0.08%~0.20%，Fe0%~0.200%，A1余量。

压铸流道设计
压铸流道设计是制造压铸件时必不可少的一个环节。

它的作用是
引导熔融金属顺利填充模具腔体，并保证熔融金属在整个充填过程中
的流动速度、分布均匀性和涌流情况。

压铸流道设计的关键是确定流道的几何形状、尺寸和位置。

常见
的流道形式有直型流道、斜型流道和弯型流道等。

选择合适的流道形
式要考虑金属液体流动的特性、模具结构以及产品形状等因素。

流道
尺寸的确定需根据压铸件的厚度、截面积和充填速度等来确定，以确
保金属充填顺畅且能避免产生缺陷。

流道位置的选取要考虑到产品的
结构特点和金属液体的流动路径，以避免或减少气体吸入和气孔等缺
陷的发生。

设计压铸流道还需要考虑到流道的冷却和压力控制等问题。

流道
在使用过程中会受到熔融金属的高温影响，因此需要设计流道冷却系统，以确保流道能够耐受高温并保持稳定的性能。

另外，通过对流道
的压力控制，可以调整金属液体的流动速度和充填压力，以实现良好
的充填效果和减少缺陷的产生。

在进行压铸流道设计时，还要考虑到模具的制造和加工难度等因素。

流道的设计要尽量简化，以降低模具的制造成本和提高生产效率。

总之，压铸流道设计是确保压铸件质量的关键环节，需要综合考
虑多个因素，以实现优化的设计。

第1篇一、引言重力铸造是一种常见的金属铸造方法，它是利用金属液在重力作用下自然流动填充型腔，从而形成铸件的一种铸造方式。

重力铸造具有工艺简单、成本低廉、生产效率高等优点，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造、家电等行业。

本文将对重力铸造工艺进行详细介绍，包括其原理、分类、特点、应用及发展趋势。

二、重力铸造原理重力铸造的基本原理是利用金属液在重力作用下自然流动填充型腔，形成铸件。

当金属液加热至液态后，具有较大的流动性，此时在重力作用下，金属液会从型腔的高处流向低处，直至整个型腔被充满。

在凝固过程中，金属液在型腔内逐渐冷却，最终形成铸件。

三、重力铸造分类根据金属液流动方式的不同，重力铸造可分为以下几种类型：1. 简单重力铸造：金属液在重力作用下自然流动填充型腔，适用于铸件形状简单、尺寸较小的场合。

2. 浇注系统重力铸造：在型腔与浇注系统之间设置一定高度的液位差，利用液位差产生的压力推动金属液流动填充型腔，适用于铸件形状复杂、尺寸较大的场合。

3. 翻转重力铸造：将金属液从型腔底部注入，通过重力作用使金属液在型腔内流动，形成铸件，适用于铸件形状复杂、尺寸较大的场合。

4. 压力铸造：在浇注过程中，通过施加一定的压力使金属液快速填充型腔，提高铸件质量和生产效率。

四、重力铸造特点1. 工艺简单：重力铸造工艺流程简单，操作方便，易于掌握。

2. 成本低廉：重力铸造设备投资较小，生产成本低。

3. 生产效率高：重力铸造可连续生产，生产效率较高。

4. 适用范围广：重力铸造适用于各种金属材料的铸造，包括黑色金属、有色金属等。

5. 铸件质量好：重力铸造铸件表面光洁，尺寸精度高，内部组织致密。

五、重力铸造应用1. 汽车行业：重力铸造广泛应用于汽车发动机、变速箱、悬挂系统等零部件的制造。

2. 航空航天行业：重力铸造可用于制造飞机发动机、机翼、起落架等关键部件。

3. 机械制造行业：重力铸造可用于制造各类机械设备、工具、模具等。

4. 家电行业：重力铸造可用于制造家电产品，如洗衣机、冰箱、空调等。

ESI压铸流道设计案例|台湾正扬制模厂采用铸造模拟加速复杂模具设计The Challenge当新产品结构变得日益复杂时，完全依赖经验显得越发吃力。

面临问题：无法跟上客户对模具快速更新要求、只能通过有限的试验进行模具优化、不能确保为最终客户提供优质模具、同时又无法保证良好的利润率。

台湾正扬制模厂，选择仿真模拟来应对这些挑战。

对于有经验模具设计师，可以轻易上手仿真模拟技术，将其应用于模具设计开发周期内，可以大大节省开发成本和时间。

The Benefits通过减少不必要的试验来优化模具设计和工艺参数，缩短开发时间和成本；提高市场竞争力；获取更多经验，提高专业知识。

“如果时间和成本不限制的话，我们可以在不仿真的情况下解决许多问题，但是这是不现实的。

借助ESI的QuikCAST铸造模拟软件，我们可以反复测试并改进我们的设计，同时仿真模拟可以观察模具内部模流，方便我们直观进行缺陷分析，提升了我们团队专业认知。

”——台湾正扬模具制造厂总经理Tu Chin-Huang。

台湾正扬模具制造厂是一家配件和模具制造商，主要从事铝镁合金的高压铸模具开发。

在此之前，他们一直使用传统的反复试制方法进行模具开发。

正扬的新订单产品结构越来越复杂，质量要求越来越高。

以往设计经验难以确保设计一次性到位。

因此需要进行多次试验和重新设计，导致正扬的开发成本增加、利润率降低、模具产品交付延迟。

基于此，正扬将CAE视为其化解之道。

他们选择了ESI快速高效仿真解决方案QuikCAST用于对铸造工艺进行评估，以对初步设计的模具方案进行虚拟试验。

自此，正扬开始与台湾的ESI官方代理商Elite Crown合作。

Applying Simulation To The Early Stages Of Die Design对正扬模具厂来说，想要在没有任何CAE的知识情况下成功导入模拟仿真，这意味着正确学习软件工具的使用以外，更重要的是学习使用经验方法，因此选择正确的合作伙伴非常重要。

流道设计的意义及对压铸产品的影响压铸产品的好坏，很大程度决定于流道设计。

其进浇的方式、位置与排布、流道模式与尺寸等，都有着举足轻重的作用。

流道设计的优劣，直接影响产品的生产性、缺陷与品质和生产效率。

“80%的产品质量问题，来源于工艺设计的好坏”，流道设计可以说是压铸模工艺设计中的核心部分。

•铸造工艺参数非常关键，如何把这些工艺参数直接应用到流道设计中？•如何让金属液充型平稳，做到同时达到、没有包卷？•如何能控制浇道横截面积？以下视频，请在 WIFI 环境下播放：全长 6分32秒目前，流道设计仍然是一项依赖工程师经验的工作。

工程师往往会运用书本上的一些经验公式，通过Excel表格等工具，计算出一些铸造的工艺参数。

再通过三维CAD软件，完成造型设计。

这种基于经验的设计，为铸造业带来前所未有的挑战。

同时，现有的CAD软件只提供了三维造型能力，无法计算出设计所必须的铸造工艺参数，也不能把计算好的参数与CAD造型联动，更不能给出流道设计方案的建议。

有鉴于此，引入流道设计专家系统，采取规范化设计非常必要。

Cast-Designer 是针对铸造行业专门开发的压铸模流道设计分析系统。

其内置了流道设计专家系统，并提出“基于工程经验的设计”概念，属于知识型（Knowledge-based）的设计产品。

利用这个软件，可以在很快的时间内完成包括浇铸系统、溢流槽和排气系统以及冷却水道的设计。

Cast-Designer流道设计的设计向导，通过输入铸件的基本信息（如重量、壁厚、材质等），程序将给出一系列的铸造工艺参数最佳建议数值，其中包括最佳充型时间范围、内浇口速度范围、内浇口面积与厚度等，用户可以直接采用或微调确认。

在选择压铸机之后，能快速对一速、二速及临界切换点、整个流道的加速比等提供参数建议，并能实时调整，形成最后的截面积设计方案。

最后通过PQ图对设计方案与压铸设备和模具进行即时校验，匹配出最佳的模具/设备组合。

对于复杂铸件，Cast-Designer有一个铸件分区设计功能，可以计算出每个内浇口的金属量和截面积以及金属流动距离，优化后能让整个充型过程更加平稳，避免金属液不平衡和包卷产生的缺陷。

重力浇铸冒口设计原则
重力浇铸是一种常见的铸造工艺，它的冒口设计对于铸件的质量和成本都有着重要的影响。

下面我们来探讨一下重力浇铸冒口设计的原则。

冒口的位置应该尽可能地靠近铸件的最高点，这样可以使铸件内部的气体和杂质更容易地排出，从而避免铸件内部的缺陷和夹杂。

同时，冒口的位置也应该考虑到铸件的形状和结构，以便于冒口的顺利切割和去除。

冒口的形状应该尽可能地简单，以便于切割和去除。

一般来说，圆形或方形的冒口是比较常见的选择，因为它们可以很容易地被机器切割和去除。

此外，冒口的大小也应该根据铸件的大小和形状来确定，以确保冒口能够顺利地排出铸件内部的气体和杂质。

第三，冒口的数量和位置也应该根据铸件的大小和形状来确定。

一般来说，较大的铸件需要更多的冒口，以便于更好地排出内部的气体和杂质。

此外，冒口的位置也应该考虑到铸件的结构和形状，以便于冒口能够顺利地切割和去除。

冒口的设计还应该考虑到铸件的成本和生产效率。

一般来说，冒口的设计应该尽可能地简单和经济，以便于降低生产成本和提高生产效率。

此外，冒口的设计还应该考虑到铸件的质量和性能，以确保铸件能够满足客户的要求和需求。

重力浇铸冒口设计是铸造工艺中非常重要的一环，它的设计原则应该考虑到铸件的形状、结构、大小、成本和生产效率等多个方面。

只有合理地设计冒口，才能够保证铸件的质量和性能，从而满足客户的要求和需求。

压铸模流道与浇口设计压铸模流道设计是压铸模具设计中的重要环节，其质量的好与坏直接影响着铸件的质量和生产效果。

好的流道设计能够使得金属熔液在铸件中充分流动，保证铸件的充填性和凝固性，减少缩孔、破裂等缺陷。

因此，在进行压铸模具设计时，流道设计是需要重点考虑和完善的。

首先，流道设计需要考虑到金属熔液进入模腔的流动路径。

一般情况下，流道设计应遵循从大到小、从圆到方、从长到短的原则。

即，从金属熔液流动的开始到结束，流道的截面积逐渐减小，形状也从圆形转变为方形。

这样可以使得金属熔液在流动过程中更加平稳，避免较大的速度差异引起的涡流和过剩的测射。

其次，流道设计还应考虑到金属熔液的冷却影响。

流道的设计应使其能够迅速将熔液引导到模腔中，并确保流动的速度和温度均匀。

这样可以避免熔液在流动过程中过度冷却而凝固，造成流道堵塞或铸件表面不光滑的问题。

同时，流道设计还需要考虑到金属熔液的流动阻力。

流道的长度和弯曲度越小，流经流道的金属熔液的阻力就越小，流动能力就越好。

因此，在流道设计中应尽量减少流道的弯曲和咽喉，使金属熔液能够顺畅地流动。

另外，在流道设计中，浇口的位置和形状也是需要注意的。

浇口的位置应选择在铸件底部或靠近铸件底部的位置，以充分利用重力来推动金属熔液流动。

浇口的形状应选择为喇叭口状或倒喇叭口状，以便于金属熔液的顺畅流动和避免气泡和杂质的混入。

在进行流道设计时，还需要综合考虑模腔的结构和形状。

流道设计应适应模腔的形状，保证金属熔液能够均匀地流入并充填整个模腔。

同时，流道的尺寸也需要根据铸件的尺寸和结构来进行合理确定，以保证铸件的充填性能和凝固性能。

需要注意的是，流道设计还应结合具体的铸造材料和生产工艺来进行综合考虑和设计。

不同的铸造材料和生产工艺对流道的要求和设计方法也会有所不同。

总结起来，压铸模流道设计的目标是使金属熔液在模腔中充分流动，保证铸件的充填性能和凝固性能。

良好的流道设计能够避免铸件缺陷，提高生产效率和质量。

压铸模具设计浇道流道设计精讲教程压铸模具是压铸工艺中的一种重要工具，其设计的好坏直接影响到产品的质量和生产效率。

而浇道流道设计则是压铸模具设计中的关键环节之一，它决定了熔化金属流动的路径和方式，直接影响到铸件的充型性能和凝固过程。

在压铸模具设计中，浇道是指从熔化金属进入模腔的通道，流道是指熔化金属在模具中流动的路径。

浇道流道的设计合理与否直接关系到铸件的充型质量和凝固性能。

因此，设计师在进行浇道流道设计时需要考虑以下几个方面：1. 浇道流道的位置：浇道流道的位置应尽量选择在铸件较厚的部位，以便熔化金属在流动过程中能够充分填充铸件细节，避免铸件出现空隙和缺陷。

2. 浇道流道的长度：浇道流道的长度应尽量短，以减小熔化金属的流动阻力，提高充型速度。

同时，短浇道流道还能减少熔化金属在流动过程中的冷却损失，提高铸件的凝固性能。

3. 浇道流道的截面积：浇道流道的截面积应根据铸件的充型需求和熔化金属的流动特性进行合理选择。

截面积过小会增加金属的流动阻力，导致充型不良；截面积过大则会增加金属的冷却损失，影响铸件的凝固性能。

4. 浇道流道的形状：浇道流道的形状应尽量简洁，避免出现过多的转弯和分支，以减小金属流动的阻力和能量损失。

同时，浇道流道的形状也要考虑到铸件的结构特点和充型需求，以保证熔化金属能够充分填充铸件细节。

在进行浇道流道设计时，还需要考虑到以下几个问题：1. 浇道流道的位置和长度如何确定：浇道流道的位置和长度的确定需要考虑到铸件的结构特点、充型需求和凝固性能。

一般来说，浇道流道的位置应选择在铸件较厚的部位，长度应尽量短，以提高充型速度和凝固性能。

2. 浇道流道的截面积如何确定：浇道流道的截面积的确定需要考虑到铸件的充型需求和熔化金属的流动特性。

一般来说，截面积应根据铸件的充型速度和凝固性能进行合理选择，过小会增加金属的流动阻力，过大则会增加金属的冷却损失。

3. 浇道流道的形状如何确定：浇道流道的形状的确定需要考虑到金属流动的阻力和能量损失。

优化重力铸造浇注系统设计减少气孔缺陷优化重力铸造浇注系统设计减少气孔缺陷重力铸造是一种常见的铸造工艺，它通过重力作用将熔化金属浇注到铸型中，形成所需的零件。

然而，在实践中，我们常常面临气孔缺陷的问题，这会影响铸件的质量和使用性能。

因此，优化重力铸造浇注系统设计，减少气孔缺陷是至关重要的。

一、汇流系统优化设计汇流系统是重力铸造浇注系统的关键组成部分，它负责将熔融金属导入铸型中。

为减少气孔缺陷，我们可以采取以下优化设计措施：1. 提高汇流道的灌注速度灌注速度是影响气孔缺陷形成的重要因素之一。

较低的灌注速度会导致气体在熔融金属中产生气泡，进而形成气孔。

因此，通过增加汇流道的直径或缩短灌注时间，可以有效提高灌注速度，减少气孔缺陷的产生。

2. 优化汇流道的设计汇流道的设计也对气孔缺陷的产生起着重要作用。

设计时应尽量避免汇流道中的锐角和死角，以减少金属流动时的阻力和涡流的产生。

此外，适当增加汇流道的长度和宽度，有助于均匀分布金属液体，进一步减少气孔缺陷。

二、浇注温度和金属液体处理除了优化汇流系统，合理控制浇注温度和金属液体处理也是减少气孔缺陷的关键措施。

1. 控制浇注温度较高的浇注温度有助于提高金属流动性，减少金属液体与气体接触的时间，降低气孔产生的可能性。

因此，在实际操作中，我们应根据具体材料的熔点和流动性，合理控制浇注温度，以减少气孔缺陷的风险。

2. 增加金属液体的净化处理金属液体中的氧、水分和杂质都可能成为气孔缺陷的源头。

因此，在铸造过程中，我们可以通过增加净化剂和除湿剂的使用量，有效去除金属液体中的氧和水分，减少气孔的形成。

此外，严格控制金属液体中杂质的含量，也可以减少气孔缺陷的发生。

三、模具设计优化除了浇注系统的优化，模具的设计也是减少气孔缺陷的重要环节。

1. 提高模具的通气性能模具通气性能差是气孔缺陷产生的主要原因之一。

因此，在模具设计中，应增加通气孔的数量和大小，确保熔化金属在浇注过程中能够顺利排出气体，以减少气泡的形成。