計(jì)算方法只能作為對(duì)典型鑄件的技術(shù)分析，實(shí)際應(yīng)用的可操作性并不強(qiáng)。在實(shí)際工作中工藝人員往往還是根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)和工藝試驗(yàn)來(lái)確定。本文對(duì)熔模鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)做——些歸納，希望起到拋磚引玉的作用。

一、澆注系統(tǒng)的作用

與其他鑄造方法相比，熔模精密鑄件的澆注系統(tǒng)具有更多的功能和作用，概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方而：

    l、充型通道：保證金屬液能夠平穩(wěn)順利地充填型腔，獲得符合規(guī)定尺寸和幾何形狀的鑄件。

    2、補(bǔ)縮通道：保證在內(nèi)澆口凝固之前為鑄件凝固收縮部位提供足夠的液態(tài)金屬補(bǔ)縮。

    3、脫蠟通道：使脫蠟時(shí)蠟液能夠順利地從模殼的型腔排出。

    4、調(diào)節(jié)鑄件熱分布：調(diào)節(jié)鑄件各部位的溫度差，建立合理的溫度梯度，控制鑄件凝固順序。

    5、排氣與集渣：使液態(tài)金屬中的氣體和夾雜物能夠在鑄件凝固前浮至澆注系統(tǒng)中。

    6、集成制殼澆注：將多個(gè)鑄件聯(lián)結(jié)在一起制殼和澆注，以利提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

    澆注系統(tǒng)的基本功能包括排蠟、充型和補(bǔ)縮。熔模鑄造工藝中很少單獨(dú)設(shè)置冒口，補(bǔ)縮便成為熔模鑄造工藝設(shè)計(jì)中，最重要并最具技術(shù)性的功能。

    二、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

    熔模鑄造的澆注系統(tǒng)主要包括澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道三個(gè)部分，特殊鑄件可能還需要設(shè)置冒口。澆口杯與直澆道或橫澆道常被設(shè)計(jì)成系列化的整體澆注系統(tǒng)(俗稱為 “模頭”)供平常選用，內(nèi)澆道一般是隨鑄件開在模具上。因此工藝人員日常要面對(duì)的問題主要有兩個(gè)：一是確定內(nèi)澆口的分布位置、數(shù)量、尺寸等：二是選擇合理的模頭和組樹方案。由于內(nèi)澆口的分布涉及到鑄件和模具結(jié)構(gòu)，內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)是鑄件工藝設(shè)計(jì)需要首先考慮的問題。

三、鑄件澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的主要因素

澆注系統(tǒng)與鑄件質(zhì)量、生產(chǎn)效率和成本密切相關(guān)，需要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)層面綜合考慮，目標(biāo)是以最高的效率和最低的成本生產(chǎn)出合格的鑄件。需要考慮的主要因素有以下幾點(diǎn)：

    1、保證足夠的充型和補(bǔ)縮能力。避免產(chǎn)生縮孔、縮松等鑄造缺陷，生產(chǎn)合格鑄件是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要技術(shù)原則。澆口的位置、數(shù)量、大小應(yīng)滿足鑄件補(bǔ)縮要求，有利于形成合理的凝固順序、補(bǔ)縮壓力和補(bǔ)縮通道。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般應(yīng)符合順序凝固原則，澆口的位置應(yīng)設(shè)置在可能產(chǎn)生縮孔或縮松的熱節(jié)區(qū)或厚大部位附近，使該處在凝固時(shí)能夠獲得液態(tài)金屬的補(bǔ)充。對(duì)內(nèi)部縮松要求不嚴(yán)格的鑄件的均勻薄壁鑄件可采用同時(shí)凝固原則，避免形成集中縮孔。在允許的條件下，也可將縮孔轉(zhuǎn)移至非重要部位的心部，避免出現(xiàn)在鑄件表面。

    2、保證合理的工藝出品率。工藝出品率對(duì)生產(chǎn)效率和成本的影響十分顯著，這是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的重要經(jīng)濟(jì)原則。工藝出品率越高效率越高、成本越低，在保證質(zhì)量的前提下應(yīng)盡量提高工藝出品率。但過(guò)高的工藝出品率會(huì)降低澆注系統(tǒng)的補(bǔ)縮能力，工藝出品率和補(bǔ)縮能力必須兼顧，通常熔模鑄造的工藝出品率在40～60％的范圍內(nèi)。

    3、有利于制殼操作和干燥。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制殼時(shí)操作方便，不易掉件，多余漿料能夠順利排除，小孔或窄槽沾漿、掛砂和干燥不受影響。

    4、有利于脫蠟時(shí)順利排出蠟液。內(nèi)澆口面積過(guò)小或位置不當(dāng)都會(huì)導(dǎo)致排蠟困難，蠟液不能順利排出還可能導(dǎo)致模殼脹裂。蠟殘留在模過(guò)殼中不僅造成浪費(fèi)，如果蠟不干凈或灰分高還容易產(chǎn)生鑄件夾砂、碳污等缺陷。必要時(shí)需要考慮增加輔助排蠟通道。

    5、有利于切割、打磨、整形等后工序的操作。切割或打磨不方便，不僅降低生產(chǎn)效率，還可能導(dǎo)致切傷或磨傷鑄件。如果澆口設(shè)置在整形基準(zhǔn)面，打磨稍有不平就會(huì)影響整形基準(zhǔn)，必要時(shí)就需要整形工裝避開澆口位置。澆口根部要留出足夠的打磨參考面，以避免打磨過(guò)量或澆口殘留過(guò)多。在滿足工藝要求的前提下，澆口的截面積應(yīng)盡可能小，以減少切割和打磨工作量。澆口截面形狀應(yīng)盡量避免尖角，尖角澆口對(duì)砂帶的損傷很大，而且容易劃傷鑄件。

    6、有利于保證鑄件尺寸和表面質(zhì)量，澆口一般都是用砂帶打磨的方法去除的，除非增加精磨工序，否則難以保證尺寸精度。應(yīng)盡可能將澆口設(shè)置在待加工面或不重要的表面，尺寸或表面質(zhì)量要求嚴(yán)格的位置以及加工裝夾基準(zhǔn)面不宜設(shè)置澆口。

   7、有利于消除或減輕鑄件變形。澆口位置會(huì)影響鑄件凝固順序和收縮中心等，使鑄件各部位收縮不均衡，影響鑄件變形。掌握這種影響規(guī)律，澆注系統(tǒng)設(shè)置得當(dāng)可以減輕鑄件變形。有時(shí)澆注系統(tǒng)還可以起到防變形拉筋作用。

    澆口位置還會(huì)影響鑄件的溫度分布，改變鑄件的收縮中心和收縮阻力，從而引起尺寸收縮率的變化。以圖1為例，澆口位置分別在A處和B處時(shí)開襠尺寸的蠟?zāi)Ｊ湛s率分別為0.74％和0.80％，澆鑄20號(hào)鋼時(shí)蠟?zāi)５借T件的收縮率分別為1.0l％和1.40％。由于澆口位置改變導(dǎo)致開檔尺寸92的變化達(dá)0.4毫米。

    8、避免加大熱節(jié)或局部過(guò)熱。由于澆口的出現(xiàn)有可能使鑄件本身的熱節(jié)加大，從而加重了補(bǔ)縮負(fù)擔(dān)，在選擇澆口位置時(shí)應(yīng)盡量避免這種情況。不要讓澆口正對(duì)薄壁孔、薄筋或凹槽位置，以免鋼水直接沖擊型芯造成局部過(guò)熱產(chǎn)生縮孔。采用順序凝固工藝時(shí)，澆口位置和大小應(yīng)有利于建立合理的溫度梯度；對(duì)于按同時(shí)凝固原則澆注的鑄件，其組樹方案要避免散熱不良導(dǎo)致局部過(guò)熱出現(xiàn)集中縮孔。

    9、內(nèi)澆口根部應(yīng)圓滑過(guò)渡。澆口根部的尖角容易導(dǎo)致金屬液呈現(xiàn)紊流使充型不平穩(wěn)，同時(shí)鑄件還容易在澆口尖角部位呈現(xiàn)縮陷痕跡。

    10、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要與鑄件設(shè)計(jì)相結(jié)合。有些鑄件由于結(jié)構(gòu)上的問題，單靠改變澆口不能完全消除鑄造缺陷，可以與客戶協(xié)商改變鑄件結(jié)構(gòu)或增加工藝補(bǔ)貼。

    四、澆口截面積與鑄件重量的關(guān)系

    嚴(yán)格地講澆口面積主要取決于熱節(jié)的大小。但一般來(lái)說(shuō)，在凝固順序合理的情況下金屬凝固所需的補(bǔ)縮量與鑄件體積或重量有關(guān)。如何判斷澆口面積是否正常，筆者通過(guò)對(duì)近百種不銹鋼鑄件的澆口截面積的統(tǒng)計(jì)分析得出單位重量澆口面積A與鑄件重量w的關(guān)系。