浇道压头法设计浇注系统
铸造技术 04/2011
生产技术与经验交流
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浇道压头法设计浇注系统
王 剑
(保定长城内燃机制造有限公司, 河北保定072650)
Design of Gating System Using Pressure Head on Gating
W ANG Jian
(Great Wall Baoding Internal Combustion Engine Manufacturing Co. , Ltd. , Baoding 072650, China)
中图分类号:T G24 文献标识码:B 文章编号:1000 8365(2011) 04 0569 02
浇注系统的设计是铸造工艺设计中重要的一项,
设计合理的浇注系统可以保证金属液在合理的浇注时间内以合理的流速充满型腔, 且浇道内呈充满形态, 避免产生气孔、夹渣、夹砂、冷隔等缺陷。确定了浇注系统的类型、形式及布置之后, 则需要计算浇注系统各单元的尺寸。
1 目前常用计算方法
目前常用的方法有阻流截面设计法、截面比设计法等。
1. 1 阻流截面设计法
该方法认为浇注系统各单元中截面积最小单元为浇注系统阻流截面, 根据小孔出流托里拆利定律, 计算阻流截面积A 阻, 按照预定截面比, 进一步计算其余各
[1]
单元截面积。
然后计算出横浇道、内浇道处的实际压头h 2、h 3
(见图1) :
12
h 2=2H 1+k 21+k 22h 3=2H 1+k 21+k 2
式中 H 直浇道几何压头。
22
2
(4) (5)
A 阻=
p
(1)
图1 四单元浇注系统实际压头内浇道中心标注法
式中 G 流经阻流截面的金属总质量;
金属液的密度;
浇注系统阻流截面的流量因数; 充填型腔的总时间;
H p 充填型腔时的平均计算压力头。这种方法存在流量因数可选取范围过大, 最终结果误差大等缺点。1. 2 截面比设计法
截面比设计法运用大孔出流理论[2]很好地解决了这一问题, 其首先计算有效截面比k 1、k 2:
11(2)
2A 2 1A 1
k 2=33(3)
A
式中 1、 2、 3 直浇道、横浇道、内浇道流量因
用压头h 3所推算出来的平均压头h p 代替式(1) 中的H P 。计算内浇道截面积A 3。
A 3=
3 p
最后根据预定的截面比计算A 1、A 2。
h p 和h 3的关系可用做功法求出, 即
h p =h 3-2c
2
(6)
(7)
式中 c 铸件型腔的高度;
p 内浇道以上铸件的高度, 顶注, p =0; 中
注, p =; 底注, p =c 。
2
这种方法对于不同类型的浇注系统, 流量因数的选取均在一个较小的范围内, 大大提高了计算的准确性, 且可以定量计算出浇注系统的充满程度。h 2代表直浇道正压充满程度, 可以判断是否会产生吸气。h 3为横浇道是否充满的判据, 可以评价档渣效果, 而且决定了内浇道流速。
然而这些计算方法均为先依据经验选取浇注系统
k 1=
数;
A 1、A 2、A 3 直浇道、横浇道、内浇道截面积。
生产技术与经验交流
铸造技术 04/2011
截面比, 对于不同类型的浇注系统, 结果可能使内浇道、横浇道实际压头不在合理范围内, 则需要重新选取截面比来进行计算。2 浇道压头法设计浇注系统
既然根据浇注系统截面比可以计算出横浇道、内浇道的实际出流压头, 那是否也可以由预定的压头来计算截面比呢?
2. 1 预定浇道压头的计算方法
由式(4) 、式(5) 可以导出:
k 1=k 2=
23
H -h 2
(8)
(5) 选取流量因数 1、 2、 3;
(6) 按照内浇道的引入位置, 确定平均压头h p ; (7) 按式(6) 计算内浇道截面积A 3:(8) 计算直浇道、横浇道截面积A 1、A 2:
A 1=A 2=
3 结语
运用浇道压头法可以免去由设计者根据经验选取截面比, 使浇道截面积的计算更具合理性。同时可以免去对横浇道、内浇道压头的校核, 快速准确地计算出各种不同形式浇注系统的截面积。对新产品开发及原有工艺改进都有着积极的意义。
参考文献
[1] 中国机械工程学会铸造分会. 铸造手册 铸造工艺卷
[M ].北京:机械工业出版社, 2003.
[2] 魏 兵, 袁 森, 张卫华. 铸件均衡凝固技术及其应用
[M ].北京:机械工业出版社, 1998.
收稿日期:2010 12 17; 修订日期:2011 02 20
作者简介:王 剑(1982 ) , 河北定州人, 学士学位, 工程师. 主要从事
铸造技术工作.
Email:w j0312@163. com
233
111k 1 2
(10) (11)
3
(9)
H -h 2
由此可见, 可以预先选定横浇道、内浇道的压头, 进而计算出最为合理的有效截面比, 以及浇注系统各单元的截面积。
2. 2 浇道压头法的设计步骤
由上述思路整理出的新方法计算步骤如下。
(1) 设计浇注系统方案, 确定直浇道的高度(几何压头) H ;
(2) 根据不同的铸件材质、重量、壁厚、型腔高度和液面上升速度等条件选取最为合理的浇注时间 ;
(3) 选取横浇道、内浇道的预定压头h 2、h 3; (4) 按式(8) 、式(9) 计算有效截面比k 1、k 2
对球铁石墨漂浮和灰斑问题的控制
诸海鸿, 华 国
(苏州沙特卡铸造有限公司, 江苏苏州215143)
Controlling of the Graphite Flotation and Dark Spot in Ductile Iron
ZHU Hai hong, HUA Guo
(Suzhou Satca Foundry Co. , Ltd. , Suzhou 215143, C hina)
中图分类号:TG251 文献标识码:B 文章编号:1000 8365(2011) 04 0570 03
我公司(以下简称STK) 利用扩建新厂的机会, 将树脂砂大件车间熔炼方式由冲天炉改为电炉熔炼, 电炉为2台熔化率7t/h 的中频感应炉。感应炉熔炼铸铁与冲天炉相比, 有利于获得低硫铁液, 此点对于生产球铁具有冲天炉所无法比拟的优越性, 但如果控制不当, 也会产生一些在冲天炉熔炼所不易产生的问题。比如在STK 电炉试生产初期, 在一些老产品上就出现了在冲天炉熔炼从未产生过的石墨漂浮和灰斑缺陷, 造成批量性的报废。1 事情经过
多年来, STK 利用冲天炉生产球铁时, 对于炉料
含C 量的配料基本按固定统一配比, 而很少根据铸件结构的不同而专门对含碳量进行控制, 通常配碳量为3. 3%~3. 5%左右, 这是由于冲天炉熔炼, 在特定炉况下, 通常有一个 碳平衡 , 即低碳铁料, 增碳率高, 而高碳铁料增碳率低, 甚至有脱碳现象, 抽检原铁液含碳量一般是3. 4%~3. 6%。一般只是将含Si 量控制在3. 0%以下, 此时CE 小于4. 5%, 而壁厚小于100mm 的普通球铁件石墨漂浮碳当量临界值为4. 5%~4. 6%, 按ST K 传统生产方法, 通常CE 是合适的, 故多年来未曾出现过石墨漂浮问题。