1.錐形澆道原理
應(yīng)用水力學(xué)的一個(gè)原理:金屬流動的連續(xù)性,在一定的時(shí)間內(nèi),流入、流出某一部位的流體總量是相等的。設(shè)計(jì)時(shí)使流道的截面積從噴嘴到內(nèi)澆口逐漸減小。
其好處:
1)通過控制金屬液流動速度,來減少流道內(nèi)壓力的損失,并使金屬液流動速度加快,有利于充填。
2)使金屬液在澆注系統(tǒng)中處于充滿狀態(tài),從而有效降低氣體混入金屬液中。
3)澆注系統(tǒng)輕巧,節(jié)省金屬。
結(jié)論:金屬液在錐形澆道中,流動速度與截面積成反比。截面積逐漸減小,流動速度逐漸加快。
2.選擇整體前流的填充形式
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步是需要確定金屬液以什么樣的方式進(jìn)入型腔并填充型腔,對鋅合金壓鑄最理想的方式是整體前流、霧狀充填,即讓金屬液有一個(gè)穩(wěn)定的流動前沿(整體前流),快速、均勻地填充整個(gè)型腔,將型腔內(nèi)的氣體通過排氣道排出模外,并避免金屬液回流產(chǎn)生渦流。霧狀充填可把氣體打碎成極微小的氣泡,均勻彌散在壓鑄件中,通常不影響力學(xué)性能。
3.金屬液進(jìn)入型腔的射流方向
(1)射流角度
在錐形澆道中,金屬液通過內(nèi)澆道進(jìn)入型腔,都是呈一定角度的,而不是直角射人,射流的角度由兩個(gè)分速度決定:①金屬液沿橫澆道方向前進(jìn)的水平分速度;②由金屬壓力作用產(chǎn)生的垂直分速度。
(2)作用
選擇射流角度可以控制金屬液進(jìn)入型腔的方向。設(shè)計(jì)模具時(shí),要確定內(nèi)澆道的截面積,選擇合適的角度,試模時(shí),發(fā)現(xiàn)問題,可以從這兩方面進(jìn)行調(diào)整、修正。如發(fā)現(xiàn)鑄件某一部位欠鑄,可調(diào)整金屬射流方向先充填這一部位。鋅合金充型速度一般是40 m/s左右,在高壓高速的作用下,金屬液開始進(jìn)入型腔是以噴射流充型,在填充過程受到碰撞、摩擦、阻力等不斷損耗時(shí),噴射流變成壓力流。因此,噴射流充填的部位比由壓力流充填的部位的表面質(zhì)量要好,而缺陷的產(chǎn)生,尤其是花紋易出現(xiàn)于壓力流充填的部位。
(3)射流角度的確定
為了使進(jìn)入型腔的金屬液按設(shè)想的方向迅速充填各部位,不留下死角,需確定射流角度。根據(jù)鑄件的幾何形狀,以及所需要的射流方向來定,一般在25°~50°。
方法一:射流角度由:由(橫澆道面積Ar/內(nèi)澆道面積Ag)的比率而定。
Ar為內(nèi)澆道始端橫澆道的截面積,Ag為內(nèi)澆道截面積,例如Ar/Ag=1.0時(shí),射流角度為45°。
方法二:通過流道的位置設(shè)計(jì)來獲得所需的射流方向。如在流道某些部位做成彎位,以改變金屬的射流方向,在澆道的不同位置上,金屬液進(jìn)入型腔的射流方向是不同的。
射流角度是隨橫澆道和內(nèi)澆口截面積的變化而變化。控制射流角度,可改善鑄件某一部位的欠鑄情況,利于排氣。
內(nèi)澆口面積一樣,而射流角度不同時(shí)的不同的特點(diǎn)。
有效截面=內(nèi)澆口截面×cosθ
當(dāng)角度越小
①金屬液進(jìn)入型腔方向趨于垂直。
②有效截面大,利于充滿型腔。
③澆道面積Ar大,澆注系統(tǒng)耗用金屬多。
當(dāng)角度越大
①金屬液進(jìn)入型腔方向趨于平緩。
②有效截面小,只能加大壓力,加大流量,以滿足充滿型腔的要求,這涉及到機(jī)器性能。
③澆道面積Ar小,澆注系統(tǒng)耗用金屬少。