在鑄造澆注系統(tǒng)工藝設(shè)置方面，從澆口杯到直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道每個環(huán)節(jié)都很重要，這些環(huán)節(jié)既上下關(guān)聯(lián)，又各自有獨特的作用。因此鑄造企業(yè)的技術(shù)人員必須對鑄件澆注系統(tǒng)組成部分及作用有所了解，下面一起來學(xué)習(xí)下吧。

一、澆口杯在澆注系統(tǒng)中有什么作用？

澆口杯是漏斗形的外澆口，單獨制造或直接在鑄型內(nèi)形成，成為直澆道頂部的擴大部分。其作用是承接來自澆包的金屬液，防止飛濺和溢出，方便澆注；減少金屬液對鑄型的直接沖擊；可能撇去部分熔渣、雜質(zhì)、阻止其進(jìn)入直澆道內(nèi)；提高金屬液靜壓力。澆口杯分為漏斗形澆口杯和澆口盆兩類。漏斗形澆口杯結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約金屬，但撇渣效果差。為了撇渣，一般常配合過濾網(wǎng)使用。澆口盆效果較好，底部設(shè)置堤壩有利于澆注操作，使金屬液達(dá)到適宜的澆注速度后再流入直澆道。這樣澆口杯內(nèi)液體深度大，可阻止水平漩渦的產(chǎn)生而形成垂直漩渦，從而有利于分離渣滓和氣泡。

二、直澆道的作用及設(shè)計

直澆道的功能是：從澆口杯引導(dǎo)金屬向下，進(jìn)入橫澆道、內(nèi)澆道或直接導(dǎo)人型腔。提供足夠的壓力，使金屬液在重力作用下能克服各種流動阻力，在規(guī)定時間內(nèi)充滿型腔。直澆道常做成上大下小的錐形，等斷面的柱形和上小下大的倒錐形。對鋁、鎂合金鑄件，也用蛇形、片狀和縫隙式的直澆道。

直澆道是金屬液進(jìn)入模具型腔時首先經(jīng)過的通道，也是壓力傳遞的首要部位，因而其大小會影響金屬液的流動速度和填充時間。

1、結(jié)構(gòu)

這種直澆道一般由壓室和澆口套組成，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。

壓室和澆口套宜制成一體，如果分開制造時應(yīng)選擇合理的配合精度和配合間隙，以保持壓室與澆口套的同軸度。

2、尺寸

直澆道的直徑D一般與壓室直徑一致，根據(jù)壓鑄件所需的壓射比壓確定，直澆道長度H一般取直徑D的1/2~1/3。直澆道上的這段金屬通常又稱為余料。為了使余料從澆口套中順利脫出，在靠近分型面一端長度為15~25mm范圍的內(nèi)孔處設(shè)計成1°30'~2°的脫模斜度。

液態(tài)金屬在砂型直澆道中的流動狀態(tài)如下圖所示。

試驗結(jié)果表明：上大下小的錐形（錐度1/50）直澆道呈充滿流態(tài)，而在等截面的圓柱形和上小下大的倒錐形直澆道中呈非充滿狀態(tài)。

1、直澆道中液態(tài)金屬分兩種流態(tài)：充滿式流動或非充滿式流動。

2、在非充滿的直澆道中，金屬液以重力加速度向下運動，流股呈漸縮形，流股表面壓力接近大氣壓力，微呈正壓。流股表面會帶動表層氣體向下運動，并能沖入型內(nèi)上升的金屬液內(nèi)，由于流股內(nèi)部和砂型表層氣體之間無壓力差，氣體不可能被“吸入”流股，但在直澆道中氣體可被金屬表面所吸附并帶走。

3、直澆道入口形狀影響金屬流態(tài)。當(dāng)入口為尖角時，增加流動阻力和斷面收縮率，常導(dǎo)致非充滿式流動。實際砂型中尖角處的型砂會被沖掉引起沖砂缺陷。要使直澆道呈充滿流態(tài)，要求入口處圓角半徑r≥d/4（d為直澆道上口直徑）。

4、生產(chǎn)中主要應(yīng)用帶有橫澆道和內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)，由于橫澆道和內(nèi)澆道的流動阻力，常使等截面的，甚至上小下大的直澆道均能滿足充滿條件而呈充滿式流態(tài)。[1]

盡管非充滿的直澆道有帶氣的缺點，但在特定條件下不能不用，如：階梯式澆注系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)自下而上地逐層引入金屬的目的而采用；又如用底注包澆注的條件下，為了防止鋼液溢至型外而使用非充滿態(tài)的直澆道。

澆注鑄鐵件時，對濕砂型內(nèi)等截面的直澆道中的上、中、下三點進(jìn)行過壓力測定（條件為：直澆道高400mm、直徑為30mm、澆注溫度為1300℃），結(jié)果證明：直澆道內(nèi)金屬壓力為接近大氣壓力的微正壓，壓力值一般在50Pa~1kPa范圍內(nèi)，靠近澆口杯處壓力值偏高，在澆注初的瞬間壓力最高可達(dá)1.8kPa。

熱壓室壓鑄機模具用直澆道

熱壓室壓鑄機用模具上的直澆道結(jié)構(gòu)形式如下圖所示，它是由壓鑄機上的噴嘴5和壓鑄模上的澆口套6及分流錐2等組成。

分流錐較長，用于調(diào)整直澆道的截面積，改變金屬液的流向，也便于從定模中帶出直澆道凝料。分流錐的圓角半徑R常取4mm~5mm，直澆道錐角口通常取4°~12°，分流錐的錐角口7取4°~6°，分流錐頂部附近直澆道環(huán)形截面積為內(nèi)澆口截面積的2倍，而分流錐根部直澆道環(huán)形截面積為內(nèi)澆口截面積的3倍~4倍。直澆道小端直徑d一般比壓鑄機噴嘴出口處的直徑大1mm左右，澆口套與噴嘴的連接形式按具體使用壓鑄機噴嘴的結(jié)構(gòu)而定。為了適應(yīng)熱壓室壓鑄機高效率生產(chǎn)的需要，通常要求在澆口套及分流錐的內(nèi)部設(shè)置冷卻系統(tǒng)。

直澆道窩

金屬液對直底部有強烈的沖擊作用，并產(chǎn)生渦流和紊流區(qū)，常引起沖砂、渣孔和大量氧化夾雜物等鑄造缺陷。設(shè)直澆道窩可改善金屬液的流動狀況，直澆道窩的作用如下：

(1)有緩沖作用。

(2)縮短直澆道一橫澆道拐彎處的高度紊流區(qū)。

(3)改善內(nèi)澆道的流量分布。

(4)減小直澆道一橫澆道拐彎處的局部阻力系數(shù)和壓頭損失。

(5)注入型內(nèi)的最初金屬液中，常帶有一定量的氣體，在直澆道窩內(nèi)可以浮出去。

直澆道窩的大小、形狀應(yīng)適宜，砂型應(yīng)緊實。在底部放置干砂芯片、耐火磚等可防止沖砂。直澆道窩常做成半球形、圓錐臺等形狀。

橫澆道

橫澆道的作用是什么？

1.將金屬液從直澆道引入內(nèi)澆口；

2.可以借助橫澆道中的大體積金屬液來預(yù)熱模具；

3.當(dāng)鑄件冷卻收縮時用來補縮和傳遞靜壓力。

橫澆道的設(shè)計要點

1.橫澆道截面積應(yīng)從直澆道向內(nèi)澆道逐漸縮小，不應(yīng)突然變化；

2.橫澆道截面積都應(yīng)不小于內(nèi)澆道截面積；

3.橫澆道應(yīng)具有一定的厚度和長度；

4.金屬液通過橫澆道時的熱損失應(yīng)盡可能地小，保證橫澆道比壓鑄件和內(nèi)澆口后凝固；

5.根據(jù)工藝需要可設(shè)置盲澆道，以達(dá)到改善模具熱平衡，容納冷污金屬液、涂料殘渣和空氣的目的。

橫澆道尺寸的計算

橫澆道的長度計算公式如下：

L=0.5D+（25~35）（mm）

上式中，L——橫澆道長度，mm

D——直澆道導(dǎo)入口處直徑，mm

內(nèi)澆道

澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬進(jìn)入型腔的通道之總稱，基本組元有:澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內(nèi)澆道。內(nèi)澆道是液態(tài)金屬進(jìn)入鑄型型腔的最后一段通道，主要作用：控制金屬液充填鑄型的速度和方向，調(diào)節(jié)鑄型各部分的溫度和鑄件的凝固順序，并對鑄件有一定的補縮作用。可以有單個也可以設(shè)計多個內(nèi)澆道。