其他合金铸件的浇注系统

第四节　其他合金铸件的浇注系统

普通灰铸铁铸件，可以根据铸件的情况和要求，灵活地使用各种类型的浇注系统。其他合金由于其铸造性能不同，所以浇注系统也有其相应的特点。

一、球墨铸铁件浇注系统球墨铸铁流动性较好，但铁液经球化、孕育处理后，温度下降很多，要求迅速浇注，所以球墨铸铁件的浇注系统截面积要比灰铸铁的大20%～100%。球墨铸铁易氧化、夹渣，充型要平稳通畅。因此，生产中多采用半封闭或开放式浇注系统。球墨铸铁液态收缩大，是体积凝固方式，在铸件上形成缩孔和缩松的倾向大，可按定向凝固的原则设计浇注系统，并加冒口补缩。也可增大铸型刚度来消除缩孔。用冒口补缩时，为增加冒口的补缩效果，可由内浇道通过冒口浇入。如图3-31所示为球墨铸铁曲轴的浇冒口系统图。

球墨铸铁件的浇注系统也可用水力学公式，ΣF_内=计算，其中μ值对湿型中、小件可取0.35～0.5。

浇注时间可按下式求出

式中m——浇注总重量（kg），可取铸件重量的1.2～1.4倍。

球墨铸铁件各组元的截面比例，根据生产条件和铸件结构确定。

例如：适用于设有暗冒口的一般铸件，ΣF_内：ΣF_横：ΣF_直=1：1.3：1.2；

适用于中型曲轴类铸件，ΣF_内：ΣF_横：ΣF_直=1.3：1.06：1；

适用于薄壁小件，ΣF_内：ΣF_横：ΣF_直=0.8：（1.2～1.5）：1；

图3-31　4110球墨铸铁曲轴浇冒口系统图

1-易割片　2-冷铁

适用于小型曲轴件，F_内：F_横：F_直=1：0.91：0.72。

球墨铸铁件也常应用压边浇口，其压边宽度是灰铁的2～3倍。

二、可锻铸铁件浇注系统

可锻铸铁件多是薄壁的中、小型铸件，由白口铸铁件经长时间高温退火得到。白口铸铁碳当量低，流动性差，收缩大，铁液中熔渣也较多，故要求浇注系统有较大的截面积。充型迅速，挡渣能力强，常用封闭式浇注系统。按定向凝固原则，浇口宜从铸件厚壁处引入，并采用在内浇道与铸件之间设置暗冒口的浇注系统。如图3-32所示。

为了提高暗冒口的补缩作用，应使内浇道的截面积小于冒口颈的截面积。这样可使内浇道比冒口颈早凝固，以保证冒口中的液态金属全都起补缩铸件的作用。

图3-32　可锻铸铁件浇注系统

1-直浇道　2-暗冒口　3-冒口颈　4-铸件　5-横浇道　6-内浇道

内浇道的截面积，可参考表3-14选取。

表3-14　可锻铸铁件内浇道总截面积（cm²）

注：1.当内浇道同时供给两个或两个以上铸件的铁水时，A内按两个或两个以上的铸件重量查得。2.内浇道长度如达200～300mm时，则A_内加大1/3左右。3.直浇道高度如达120～200mm时，A_内可减少1/3左右。4.A_内∶A_横∶A_直=1∶（1.5～2.5）∶(1.5～2)。

暗冒口及冒口颈的大小和尺寸按表3-15选用。

表3-15　可锻铸铁件用冒口尺寸

典型的可锻铸铁件浇注系统如图3-33所示。铁液从直浇道进入横浇道，横浇道中设置离心式集渣包和水封式阻流装置，经过撇渣后的铁液进入暗冒口，然后经冒口颈引入型腔。后桥壳体铸件重量92.5kg，带冒口总重量为120.9kg。

图3-33　后桥壳体的浇冒口系统图

1-直浇道　2-撇渣包　3-水封装置　4-暗冒口　5-出气孔

三、铸钢件浇注系统

铸钢由于熔点高，易氧化和流动性差，要求快速浇注，平稳流动，应采用大尺寸不封闭的底注式浇注系统。

铸钢收缩大，易产生缩孔、缩松等缺陷，应按定向凝固原则设计浇注系统，以利于补缩。高大铸件则采用阶梯式分层注入法，一般铸件从分型面或通过冒口引入。图3-34即为一典型实例。

铸钢件浇注常使用漏包。漏包是起重机吊运式浇包的一种，其保温性高，挡渣好，但浇注压力大，对浇道冲击大，所以一般大、中型铸件浇注系统均用耐火砖管组成。

图3-34　砧座铸件的金属注入图

1-缓冲直浇道　2-直浇道　3-横浇道　4-内浇道　5-补给冒口的浇注系统　6-放置内冷铁的轮廓线　7-排气管

漏包浇注时浇注系统的计算如下。

1．计算浇注时间

浇注时间可按下式确定：

式中t——浇注时间（s）；

　m——铸钢件重量（kg）；

　k——系数可按表3-16选取。

表3-16　铸钢件浇注时间计算公式中的K值

计算出的浇注时间是否合适，需用公式υ=h/t来验算。钢液在铸型中的上升速度见表3-17。

表3-17　钢液在铸型中的上升速度

注：对于大型合金钢铸件或试压铸件，钢液上升速度应比表中数值增加30%～50%。

2．计算包孔直径

已知型中金属液总重量m和浇注时间t，同时考虑注孔的数量。先计算出钢液流量q_m

q_m=m/tn

式中q_m——钢液流量（kg/s）；

　m——铸件总重量（kg）；

　t——浇注时间（s）；

　n——浇包注孔数量。

式中F_孔——包孔截面积（cm²）；

　q_m——钢液流量（kg/s）；

　μ_n——系数，取0.89；

　ρ——钢液密度，为0.0071kg/cm²；

　g——重力加速度（980cm/s²）；

　H——钢液在包中的高度（cm）。

按钢液流量q_m值及漏包中钢液液面高度H，即可求出包孔直径d孔。

根据所选用的包孔，计算包孔的总截面积，再按比例求出其他各浇道的总面积。

ΣA_孔∶ΣF_直∶ΣF_横∶ΣF_内=1∶（1.8～2.0）∶（1.8～2.0）∶2

也可根据漏包注孔直径，直接按表3-18确定各浇道的尺寸。

表3-18　根据注孔直径确定浇道尺寸

四、铝合金铸件浇注系统

铝合金密度小，导热快，收缩大，易氧化和吸氧，所以要求浇注系统流动平稳无涡流，撇渣能力强，充型时间短并有利于补缩，通常使用底注的开放式浇注系统，各组元截面积比例为：

F_直：F_横：F_内=1：（2～3）：4。

F_直的计算公式为：

式中m——铸件和浇冒口总重量（kg），无冒口时取铸件重的1.1～1.3倍，有冒口时取铸件重的1.5～2.0倍；

　μ——系数，取0.04～0.07；

　t——浇注时间（s）；

　H_均——平均压力头（cm）。

　

式中s——系数，参见表3-19。

表3-19　S值的经验系数

在铸造铝合金和易氧化的合金时，经常使用垂直缝隙式浇注系统，如图3-35所示。

垂直缝隙式浇注系统是阶梯式浇注系统改进而来的，即沿铸件全部或部分高度方向设置单层薄片的内浇道。这种浇注系统充型平稳，氧化膜不易卷入，高温金属液始终由上部进入型腔，使金属液由下而上凝固，有利于铸件的补缩。

铝合金铸件常用各组元截面比为：

图3-35　垂直缝隙式浇注系统

（a）初期的（b）改进的（c）现代的

小件：ΣF_直：ΣF_横：ΣF_内=1：(1.5～3)：(1～1.5)；

大、中件：ΣF_直：ΣF_横：ΣF_内=1：(2～3)：(2～4)。

圆柱形直浇道的直径最好不大于25mm，太大时容易在直浇道中产生涡流。故大型铸件直浇道可由2～3个组成。