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(gè)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(dú)特的作用。因此鑄造企業(yè)的技術(shù)人員必須對(duì)鑄件澆注系統(tǒng)組成部分及作用有所了解，下面一起來(lái)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(dú)制造或直接在鑄型內(nèi)形成，成為直澆道頂部的擴(kuò)大部分。其作用是承接來(lái)自澆包的金屬液，防止飛濺和溢出，方便澆注；減少金屬液對(duì)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(jiǎn)單，節(jié)約金屬，但撇渣效果差。為了撇渣，一般常配合過(guò)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(jì)
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(dòng)阻力，在規(guī)定時(shí)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(duì)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(shí)首先經(jīng)過(guò)的通道，也是壓力傳遞的首要部位，因而其大小會(huì)影響金屬液的流動(dòng)速度和填充時(shí)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(kāi)制造時(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)度為15~25mm范圍的內(nèi)孔處設(shè)計(jì)成1°30'~2°的脫模斜度。
液態(tài)金屬在砂型直澆道中的流動(dòng)狀態(tài)如下圖所示。
試驗(yàn)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(dòng)或非充滿式流動(dòng)。
2、在非充滿的直澆道中，金屬液以重力加速度向下運(yùn)動(dòng)，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(huì)帶動(dòng)表層氣體向下運(yùn)動(dòng)，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(wú)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(shí)，增加流動(dòng)阻力和斷面收縮率，常導(dǎo)致非充滿式流動(dòng)。實(shí)際砂型中尖角處的型砂會(huì)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(dòng)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(diǎn)，但在特定條件下不能不用，如：階梯式澆注系統(tǒng)中，為了實(shí)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(shí)，對(duì)濕砂型內(nèi)等截面的直澆道中的上、中、下三點(diǎn)進(jìn)行過(guò)壓力測(cè)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(jī)模具用直澆道
熱壓室壓鑄機(jī)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(jī)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(zhǎng)，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(jī)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(jī)噴嘴的結(jié)構(gòu)而定。為了適應(yīng)熱壓室壓鑄機(jī)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(duì)直底部有強(qiáng)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(dòng)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(shí)。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(tái)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(lái)預(yù)熱模具；
3.當(dāng)鑄件冷卻收縮時(shí)用來(lái)補(bǔ)縮和傳遞靜壓力。
橫澆道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
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(zhǎng)度；
4.金屬液通過(guò)橫澆道時(shí)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?jiān)涂諝獾哪康摹?/p>
橫澆道尺寸的計(jì)算
橫澆道的長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：
L=0.5D+（25~35）（mm）
上式中，L——橫澆道長(zhǎng)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(duì)鑄件有一定的補(bǔ)縮作用。可以有單個(gè)也可以設(shè)計(jì)多個(gè)內(nèi)澆道。