消失模澆鑄方式的應用及澆注系統(tǒng)設計要點

　　羅 通 葉升平 郭鵬

　　消失模學會

　　A. 頂注式(包括頂雨淋澆注);B. 測注式;其中又分上測注;下測注，C. 階梯澆注; D. 底注式;又稱底返式或下雨淋式; E. 串澆式。

　　A. 頂注式;

　　頂注式一般用于小件生產，其優(yōu)點是;澆注系統(tǒng)設置方便，組箱造型容易，工藝出品率提高，其缺點是;不利于排渣排氣。

　　B. 底注式;

　　底注用于采用頂注和側注都滿足不了要求的鑄件，優(yōu)點是金屬液充型平穩(wěn)，非常有利于金屬液前端產生的渣，氣向上排出;缺點是;工藝出品率降低，組箱造型難度加大，金屬液流程增加，前端容易因低溫造成鑄造缺陷。

　　C. 側注式;

　　側注式是從側邊進行澆注的形式，包括直澆道從中心引入后側向注入鑄件，其集中了底注和頂注的優(yōu)點，有較高的工藝出品率，組箱造型也方便，渣，氣等雜質也容易排出。是消失模鑄造最常采用的澆注形式。

　　D. 階梯式;

　　階梯式其實是一種特殊的側注式，其特點在于分多層側注;相對一般的側注式，其優(yōu)點是;由于增加了分層，將形成金屬液接力的方式對鑄型填充，避免金屬液長距離流動，有利于提高澆注的溫度，澆注的速度，可避免皺皮，冷隔，澆不足等缺陷;應該注意的是，階梯內澆道之間必須要有足夠的吃砂量，防止烤化泡沫;階梯內澆道必須有一定斜度，防止金屬液過早進入鑄型上層。

　　E. 串澆式

　　串澆式;是因為單件鑄件很小，為了澆鑄方便，提高效率，增加鑄件的出品率而采取的澆注方式，單個鑄件的澆注形式可以是前面4種的任一種，將它們按一定規(guī)律組合成串，共用一套澆注系統(tǒng)，形成串澆。

　　1. 澆注系統(tǒng)設計要點

　　澆注系統(tǒng)在整個鑄造工藝過程中，它是將合金液直接引入鑄型型腔，其進入的合金液速度、溫度(溫度高低、熱場分布)，渣、氣的排除等直接影響著鑄件質量，故澆注系統(tǒng)的設計除遵循砂型鑄造和熔模精密鑄造的原則外，以它的特點還必要再考慮。

　　砂型內的白模澆注系統(tǒng)(直、橫、內澆道)和連接鑄件，必須融解、裂解、分解、氣化掉，其整個空位讓合金液注入。一般合金液的澆注溫度比砂型鑄造提高30---50℃，薄壁件至80℃，使其提高溫度，有足夠的熱量來融化掉所有白模。以提高50℃澆注溫度1500℃高錳鋼液澆注篩板為例，頂注(直、橫、內澆道合一)，如喉管澆口杯下接直、橫、內澆道，澆道偏大、偏多，則進入型腔的鋼液溫度過高、過快，使腔內過熱，而產生的缺陷有：粘砂、化學粘砂、涂層開裂、剝落造成脹砂、結疤、鼓凸、多肉等，塌砂、腔內鋼液進入過速過猛沖擊力過大，溫度又過高，使局部砂型潰崩、塌散，使鑄件報廢;同樣的過熱澆注溫度，而采用底注，直、橫、內澆道截面過小、偏少，使鋼液進內腔時速度變緩變慢，時間又過長，促使溫度降低過甚，以致局部地方白模完全干凈融化，而產生的缺陷：皺皮、積碳、里皮、粘砂、物理機械粘砂，鋼液、砂、白模分解殘余液、固物光亮碳和焦油，粘結在一起，難以清理，澆不到、缺肉、重皮、夾渣、夾雜、夾氣---等等。所以必須要考慮對鑄件相適應的澆注系統(tǒng)，直、橫、內截面積，以控制進入型腔的適當?shù)乃俣?，溫度和熱場的分布，才能獲得合格鑄件。

　　因此在進入內澆道前設法直、橫、內澆道中端頭或兩端留有集渣坑(包)，以利集中，因此內澆道截面能扼制流速、流量，使渣檔在橫澆道二端俘集;進入型腔的合金液溫度具有一定流動性，以便讓渣上浮，同時留出一定時間使渣能浮至液面;內澆口截面的大小、分布、角度，使進入型腔的合金液不產生紊流，不利浮渣，而要平靜和穩(wěn)定的上升，利于浮出渣，最后將這些渣雜納入冒口或設置集渣包中，所以澆注系統(tǒng)設計時必須仔細考慮集渣排渣等工藝措施。

　　白模在澆注系統(tǒng)和模型中的量(大小、結構、形狀、重量及布置)起著決定性作用，加上澆注溫度、澆注速度，直接影響發(fā)氣量，由于發(fā)氣量在不同溫度區(qū)間是不一樣的，首先控制好在澆注過程中的白模發(fā)氣量，澆注溫度過高、速度又快，尤其是直澆道短粗，極易發(fā)生氣體爆發(fā)，再加上真空泵吸氣偏小，造成反噴，危及安全，設計控制白模量(密度、大小)，使發(fā)氣平穩(wěn)有序;在平穩(wěn)有序的澆注下，白模產生氣體和砂型中出來氣體和合金液析出氣體，及時由真空泵吸出或通過澆注系統(tǒng)的冒口(出氣冒口)、集渣冒口逸出。必須協(xié)調好真空泵從砂箱中的上、中、下、底部吸氣方向，和熱氣上升的規(guī)律，使氣體吸排干凈，否則，砂箱底下吸氣，真空泵吸氣偏小，同時產生的氣體并不少，這樣就出現(xiàn)鑄件某處斷面，熱氣上升，吸氣向下二者相持而產生大量氣孔。

　　澆注系統(tǒng)各單位截面積、冒口的設置

　　按鑄件的結構、形狀、大小、壁厚、尺寸、重量等初步確定其結構形式，目前一般仍按照普通砂型鑄造確定各單位截面積的比例和具體尺寸，實踐證明各單位的截面積在一個較大范圍變化，均可獲得保質鑄件。經驗砂型計算：

　　(1)經驗法，傳統(tǒng)砂型工藝，經查表或經驗公式計算后得到∑內，一般再增加10%-25%即可，試后及時調整。

　　(2)理論法，以水力學計算公式∑F內=G/(Mt0.31√Hp)(詳見有關書本)。

　　采用封閉式：鑄鋼件：F內：F橫：F直=1：1.1：1.2

　　鑄鐵件：F內：F橫：F直=1：1.2：1.4

　　采用開放式：F內：F橫：F直=1：(1.1---1.3)：(1.2---1.5)

　　其內澆口的大小、尺寸、形狀、方向(角度)，直接影響白模熔化，型腔合金液進入速度、溫度(熱場)、流股動向，如果早期套用砂型鑄造中的三角澆口或薄片澆口、搭邊澆口，其合金液容量少，散熱周邊面積多，會急劇降低進入型腔的合金液溫度，等于設置了卡脖子冷區(qū)，影響白模熔化，宜用變截面式的內澆口，但與白模(鑄鐵模樣)連接處，內澆口截面 厚度應小于鑄件壁厚的1/2，最多不能超過2/3，太厚形成小熱節(jié)會產生倒補縮，使根部(接合處)產生縮孔、縮松甚至小渣、氣孔。內澆道長度應盡可能短，太長了，易損失合金流熱量，還易在其中形成小死角區(qū)，影響流股，一般據(jù)鑄件大小20mm-100mm。

　　冒口設置：冒口除了起補縮，獲得組織致密鑄件的常規(guī)作用外，還要有提高鑄件最后填充部分合金液的溫度和集渣的作用，起著補縮和集渣的作用的冒口又稱集渣冒口。

　　2. 設置原則：

　　(1)應放在可能產生縮孔或縮松的熱節(jié)處或壁厚部位，以便凝固時提供補縮;

　　(2)在合金液最后充型的部位，既可逸氣、集渣，又可起到提高此處合金液溫度的效果;

　　(3)白模死角區(qū)設置冒口，以便集渣，同時避免該處產生氣墊作用而造成鑄件缺肉、輪廓不清晰。

　　冒口形狀有：球形、圓柱形、立方體形、長方柱形等;有明冒口、暗冒口。在消失模鑄造工藝條件下采用球形因表面積最小，容積大，凝固時間長;造型常用暗冒口，使整個澆注過程保持在密閉的真空狀態(tài)，