浇口盆,确保盛放足够的金属并能正确和连续地填充直浇道。这意味着直浇道要完全充满且金属液没有夹杂。有时浇口盆也用来进行二次或三次孕育。
浇口盆可以作为铸型的一部分(见图3-3)或独立在铸型顶部(见图3-4)。只有很小的铸件才能用第一种组合式浇口盆,独立式浇口盆可以非常大,容有超过10t的金属液(取决于铸件的重量)。
图3-3 组合式浇口盆
图3-4 独立式浇口盆
直浇道是将金属液从浇口盆引入到横浇道的单元,可将金属液垂直运送到底部。重要的是要将直浇道完全充满,避免气体聚集或冲刷直浇道材料。
直浇道越高,金属液到达直浇道底部的速度增加而产生更多的问题,例如会产生飞溅(见图3-5)。
直浇道底部金属液的速度 v 按下式计算(没有考虑金属液与型砂/耐火材料之间的摩擦):
金属液对底部的冲击能量 E 按下式计算:
式中 g ——重力加速度,取9.81m/s 2 ;
h ——直浇道高度(m);
m ——金属液的质量(kg)。
浇注开始时在直浇道底部产生飞溅和紊流是很难避免的。最好的解决方法就是增加直浇道陷坑(见图3-6)从而能确保在已经有一部分金属液之后不再产生问题。
图3-5 直浇道底部的金属液飞溅
图3-6 开始浇注时陷坑降低飞溅
横浇道是浇注系统中水平运送金属液的部分,可将金属液从直浇道运送到横浇道或混合浇注系统的另外直浇道内。横浇道主要的作用是降低金属液的流速,使得渣、砂子和其他夹杂物可以浮起来并被横浇道顶部捕获。
第一股金属液清理浇注系统(灰尘、散落的涂料或砂子),冷的型腔也会造成第一股金属液的热量损失(温度降低)。因此,第一股金属液不能进入到型腔里,这时横浇道还没有充满,渣子不能被横浇道捕获。第一股金属液可以用横浇道端头的集渣坑收集,如图3-7所示。
图3-7 金属液连续注入带有陷坑和集渣坑的横浇道
内浇道是浇注系统中将金属液从横浇道运送到型腔最后的单元。内浇道要保证干净的金属液以正确的速度(越低越好)进入型腔。如果流速太快,则紊流严重并在型内产生新的氧化物。这些氧化物(Mg渣)除非通过冒口或出气孔去除,否则会作为渣子留在铸件内,如图3-8所示。
铸铁和铸钢的关键速度 v 关键 大约为0.5m/s。
金属液跌落总是会产生氧化物和熔渣的问题。最好的解决方法就是底注和较低的进流速度。
出气孔是浇注系统中让型腔中的空气和气体顺利溢出的一部分,要保证空气和气体不影响金属液充型。
图3-8 金属液低速进入型腔(<v 关键 )和高速进入型腔(>v 关键 )
要记住气体/空气加热后(浇注过程中)体积会增加,若体积不增加,则同水一样压力会增大。
恒压25℃下的1cm 3 空气,在1550℃会达到66cm 3 。
恒体积25℃下的10N/cm 2 空气,在1550℃会达到628N/cm 2 。
恒压25℃下的1cm 3 水,在1550℃会成为1050cm 3 水蒸气。
因此,用化学黏结砂铸型生产铸件,必须要有出气孔或冒口(明冒口或带出气孔的暗冒口)。有很高的透气性的湿型砂铸型有时可不用出气孔,通常不推荐这么做。
过滤器是一种特殊设施,放置在直浇道、横浇道或内浇道,用来避免灰尘或其他物体进入到型腔。尽管过滤器可以放置在浇注系统的任何位置,但大多数情况下放置在横浇道上。
图3-9 使用过滤器的浇注系统设计示例
如果使用过滤器,则浇注系统必须是开放式浇注系统。图3-9展示的是一个过滤网供应商推荐的典型过滤器的浇注系统设计。
过滤器可以是“布网”型、陶瓷“蜂窝”型或“泡沫”型的,泡沫过滤器是最有效的一种。如图3-10和图3-11所示。
图3-10 陶瓷蜂窝型(挤压)过滤器
图3-11 陶瓷泡沫型过滤器
过滤器以每英寸面积的孔数量(ppi)或金属液流通过率为特性指标来区分,常用的是10ppi、20ppi和30ppi。