浇注系统的组成及优化

浇注系统是铸型中引导金属液进入铸件型腔的通道系列总称，通常由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组元组成，如图4⁃1所示。

1.浇口杯

浇口杯是承接来自浇包的金属液并引入直浇道的外部辅助腔室。其作用是：防止金属液飞溅和溢出，便于浇注；减轻液流对型腔的冲击；分离渣滓和和气泡并阻止其进入型腔；增加充型压头。浇口杯分为漏斗形和盆形两大类。前者挡渣效果差，但是结构简单，金属消耗量小，适用于铸钢件；后者挡渣效果好，是利用底部堤坝形成涡流使渣和气泡上浮至表面，金属液平稳流入直浇道，顶部挡渣芯可使渣和气泡留在浇口杯，如图4⁃2所示。在图4⁃2b中，上部的挡渣芯可以挡住大部分上浮的渣和气泡以及其他不纯净物，该图中上部的浇口杯及挡渣芯可提前制好，合型时装配上。

图4⁃1 典型的浇注系统

1—浇口杯 2—直浇道 3—横浇道 4—直浇道窝 5—内浇道 6—冒口 7—铸件

2.直浇道

直浇道是连接浇口杯与横浇道的通道，其作用是从浇口杯处引导金属液向下，进入横浇道，并传导金属液压头至铸件。直浇道的结构可分成三种：上大下小的锥形结构、等截面结构和上小下大结构，前两种是比较常见的结构。截面的形状多为圆或矩形。圆形截面常用于铸钢件，铸铁件两者都用。对于铸钢件一般采用陶瓷管制成浇注系统，而铸铁件有时根据工艺需要，由模样做出，尤其是湿型情况下。

3.横浇道

横浇道是连接直浇道与内浇道的通道，其作用是引导金属液从直浇道通往内浇道，使卷入的气体上浮，同时对于铸铁件，横浇道还具有一定的阻渣和挡渣作用。横浇道的截面形状根据合金种类的不同而不同，铸钢件一般采用圆形截面形状。铸铁件横浇道的截面形状如图4⁃3所示。横浇道可以由模样做出，也可以采用陶瓷管制成。图4⁃4所示为横浇道的充型情况。在浇道充满的情况下，渣和气泡在流动过程中，由于密度轻于金属液，被收集或阻滞于横浇道的上表面，如图4⁃4a所示。在横浇道未充满的情况下，渣和气泡则比较容易流入型腔，如图4⁃4b所示。对于开放式浇注系统，横浇道不易充满，其挡渣的能力较弱；而封闭式浇注系统，横浇道易于充满，其挡渣能力也相对较强。有时为了更进一步提高横浇道的挡渣能力，在横浇道上设置锯齿式结构，如图4⁃5所示，其中图4⁃5b逆齿状横浇道的挡渣效果更好一些，主要应用于铸铁件。

图4⁃2 浇口杯及其涡流与挡渣

a）浇口杯中涡流与渣气 b）干砂型及其挡渣结构 c）湿砂型浇口杯结构

图4⁃3 横浇道的截面形状

a）梯形 b）上部圆顶下部梯形形状 c）圆形(www.xing528.com)

4.内浇道

内浇道是浇注系统的末端部分，是连接横浇道与铸件的通道。其作用是引导金属液从横浇道进入铸件，控制充型速度和方向，挡渣，分配金属液流量，调节铸件中不同部位的温度分布和凝固顺序。内浇道的形状根据合金的不同而不同，铸钢件一般采用圆形截面内浇道，这样利于造型，由陶瓷管即可制成。铸铁件一般采用如图4⁃6所示的内浇道截面形状，其中圆形截面可以由陶瓷管制成，其他形状由浇注系统模样制成。

5.直浇道窝

如图4⁃1所示，直浇道窝是位于直浇道的底部的壶形结构，其作用是缓冲直浇道金属液对直浇道底部铸型的冲击，缩短该区域紊流区以改善横浇道内的压力分布，改善内浇道的流量分布，减少拐弯处的局部阻力系数和压头损失。直浇道窝一般由模样制成。

图4⁃4 横浇道的充型情况

a）横浇道充满 b）横浇道未充满

图4⁃5 锯齿状横浇道

a）顺齿 b）逆齿

图4⁃6 内浇道的截面形状

a）扁梯形 b）梯形 c）立梯形 d）上部圆顶下部梯形形状 e）圆形 f）三角形

6.集渣包与集渣槽

如图4⁃7所示，集渣包与集渣槽设于横浇道上。集渣包是设于横浇道上的杯状体，如图4⁃7a所示。熔体流经时，会在熔体内产生旋转涡流，熔体中的渣和夹杂物等在旋转过程中上浮至体的上部，而横浇道在熔体的下部穿过，从而避免了渣和夹杂物等随熔体从集渣包流出。集渣包常用于铸铁件的浇注系统。集渣槽如图4⁃7b所示。不同于集渣包，熔体流经集渣槽后，截面面积突然增大，流速降低，并在集渣槽内产生旋涡，将渣和夹杂物等带入集渣槽的顶部滞留下来，纯净的熔体在槽的下部流出集渣槽。集渣槽常用于铝、镁等合金。