金属液充填铸型的过程

出处：按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《热加工手册》第163页（1813字）

从理论上讲，随着金属液充填铸型过程的进行，金属液体的温度会下降，使它的黏度发生变化，同时还可能开始结晶凝固，随之将改变浇注系统各单元的大小及浇道壁的性质，以致改变液体金属的流动特点．因此，可以认为金属液体充填铸型的过程是个很复杂的过程．但经过研究观察发现：当浇注过热金属液时，在浇注系统内的结晶发展并不显着，整个充填过程可以保证是个不变的充填过程，充型迅速而饱满．

3．2．3．1 浇注系统

浇注系统一般由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道四部分组成，见图3-29．

图3-29 浇注系统

1—浇口杯；2—横浇道；3—内浇道；4—直浇道；5—冒口；6—铸件

浇口杯在浇注过程中承受金属液体的冲击，并避免液体直接冲击直浇道壁，阻挡部分熔渣杂质进入浇道，控制金属液体流速．浇口杯越大，液体压力越大，流入型腔速度越快．

浇口杯的挡渣作用主要是由于截面远比直浇口大得多．当铁水充满浇口杯后流速降低，铁水中熔渣杂质比铁水轻而上浮至杯口液面，纯净铁水直接流入杯下直浇道，见图3-30．为保证除渣效果，一般将杯底做成凸起状，如图3-31所示．

图3-30 在浇口杯中液体金属除渣的示意图

图3-31 浇口杯底部做成凸起状，有利于熔渣上浮

浇口杯形状很多，有放滤网的，有不放滤网的；有制成挡板池型的，有漏斗型的．

直浇道一般上大下校有约3°斜度的圆形截面．

横浇道的主要作用是集渣，减缓金属液流速，使液体平稳流入型腔．横浇道还可起到挡渣作用．金属液体进入横浇道时，初始速度较大，向前流动，到浇道末端冲击型壁，液流面上升，形成一种返回移动形式，并与流入金属液相遇而迅速充满浇道．回流液体与流入金属液冲击使进入的熔渣以及卷入之气体上福从而起到撇渣作用．熔渣集积于浇道末端．一般多采用三角形、梯形、圆形的横浇道，梯形的散热小、周界大、挡渣效果好．

内浇道是直接引入金属液进入型腔的通道，它与横浇道的连接应注意不应顺着金属流的流动方向．为避免渣子混入，应垂直搭接，并向逆向流动方向倾斜．内浇道开口既不开在直浇道下，也不开在横浇道上端或末端．

总之，在设计浇注系统时应充分考虑到金属液体的流动特性、充型特点、挡渣排气的作用，使金属液体平稳、迅速地充满型腔．

3．2．3．2 冒口与冷铁

高温金属液体进入型腔后，在冷却凝固过程中要产生收缩，如不采取补缩措施，就可能出现缩孔、疏松等缺陷．因此，设置冒口使铸件顺序凝固而成，把缩孔引入冒口．另一种方法是在铸件某部分加放冷铁，加快冷却速度，使铸件达到同时凝固的效果，消除缩孔．

冒口的作用一是补缩，二是排气，因此冒口的设置位置十分重要．明冒口一般在铸件最高处，与铸件的热节处相对应，达到最后凝固的效果．注意在铸件冷缩而引起最大应力处不要设冒口，以防止热裂的产生．暗冒口的优点是能准确注满，不会发生浇不足或浇过多的现象，有利于利用大气压力改善补缩效果．

冷铁的作用是防止铸件产生缩孔、疏松，使金属质地致密，也可以防止铸件产生裂纹，改善铸件结构．冷铁分内冷铁和外冷铁．冷铁为激冷物．它能吸收金属液热量，加快铸件冷却速度．特别是热节处、铸件局部厚壁处，放置冷铁可以起到铸件同时凝固，防止产生缩孔的作用．