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浇注系统

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POURINGSYSTEM

浇铸系统

GENERALRULES

&SELECTION

基本原则&选择

GHENDERIECKX

GIETECHBV

CONTENT目录

INTRODUCTION前言

CHAPTERGENERALDESCRIPTION概述

1.PURPOSE目的

2.STANDARDDESIGN标准设计

3.NONSTANDARDITEMS非标准设计

CHAPTERIMPORTANTFEATURES重要特点

1.INTRODUCTION概述

2.POURINGRATE浇铸速度

3.FERROSTATICHEIGHT静压头高度

4.METALVELOCITY铁水流速

CHAPTERTYPES分类

1.STANDARDDESIGN标准设计

2.NONSTANDARDDESIGN非标准设计

CHAPTERSELECTIONOFPOURINGSYSTEMS浇铸系统的选择

1.CRITERIA准则

2.SWOTPRESSURISEDSYSTEM有压系统的SWOT分析

3.SWOTNONPRESSURISEDSYSTEM无压系统的SWOT分析

4.SUMMARY总结

CHAPTERDESCRIPTIONOFITEMS各组成部分描述

1.INTRODUCTION概述

2.POURINGBOX浇口盆

3.SPRUE直浇道

4.RUNNER横浇道

5.INGATES内浇道

6.VENTS出气孔

7.SLAG/INCLUSIONCOLLECTORS渣包

8.FILTERS过滤器

CHAPTEREXOTICPOURINGSYSTEMS另类浇铸系统

1.INTRODUCTION概述

2.GATETYPES浇道种类

3.SYSTEMTYPES系统类型

4.CONCLUSIONS总结

CONCLUSION总结

EXAMPLESOFCALCULATIONSHEETS计算表格样例

INTRODUCTION

前言

Thepouringsystemisoneofthemostforgottenitemsinthefoundryeducationandtraining,butitisalsooneofthemainfactorforthepresenceofinclusionsinthecasting.

浇铸系统是铸造教学和培训中最容易被人遗忘的一个环节，但它恰恰又是铸件夹渣的一个主要原因。

The“pouringsystem”containseachitem,whichisusedtotransportthemetalfromtheladletopouringboxandfurthertothemouldcavity.Itisactivefromthefirstdripofmetaluntillthemouldcavityisfilledcompletely.浇铸系统涉及从浇包转运铁水到浇口盆直至型腔的方方面面。

从浇铸的第一滴铁水开始到型腔完全充满的整个过程，浇铸系统都在发挥作用。

Besidesthestandarditemslikesprue,runnerandingates,thepouringboxandtheventsarethemostforgottenitemsofthepouringsystem.Thefiltersarethenewestmemberofthefamily.除了像直浇道、横浇道、内浇道等这些标准的组成部分外，浇口盆和出气孔是最容易被人忽略的两个方面。

过滤器则是这个家族中的新成员。

Firsttheprinciplesarediscussed.Thiswillcontainthebasicsaswellastheitems,whicharealwayspresent（foralltypesofsystems）.首先要探讨的是原理性的问题，包括基本知识和组成部分（存在于所有类型的系统中）。

Theimportantfeatures,whichareimportantforpouringtimeaswellasmetalbehaviour（metalentryvelocityandsoon）,aredescribedinthenextchapter.接下来的章节将讨论对浇铸时间和铁水表现（如铁水进入速度等）有重要影响的因素。

Toend,thedifferenttypesof“pouringsystems”aredescribedindetail.最后一章将详细描述各种不同类型的浇铸系统。

Thedesignofpouringsystemsisthemostchallengedanddiscussedcalculation,becomingmorecomplexbecausepracticedoesprovethattherearemorepossibilitiestopourhighqualitycastings.

浇铸系统的设计是最富有挑战和争议的计算过程，实践对多种浇铸方法的认可正使得这个过程变得愈加复杂。

Foundries,whichhaveinclusionproblems,beingalargeportionofthescrap,donothavetheproperpouringsystemdesign!

夹渣缺陷占报废品的很大一部分，存在这种问题的铸造厂在浇铸系统的设计上肯定是有问题的。

CHAPTER

GENERALDESCRIPTION

概述

1.INTRODUCTION简介

2.PURPOSE目的

3.STANDARDDESIGN标准设计

4.NONSTANDARDITEMS非标准组成部分

5.conclusion总结

1.INTRODUCTION

简介

Itisimportanttoknowthe“purpose”ofthepouringsystem,whichshouldalwaysbetheguidelineforeverynewdesign.明确浇铸系统的“目的”是很重要的，这应作为每一个新的设计的指导原则。

Especiallythe“exotictypes”willhavedifficultiestomeetthistarget.对那些“另类浇铸系统”来说，达成这样的目的尤其困难。

Ashortdescriptionofthestandarddesignwillbefollowedbythenonstandarditems.Itistheaimthattheyshouldberecognisediftheyappearlaterinthetext.本文将先简短的对标准设计进行描述，接下来会介绍一些非标准的设计样式，以方便后面相关内容的对应。

Afterthatthestrengthandweaknessanalysiswillbedoneforthepressurisedaswellasthenonpressurisedandmixedsystems.再接下来本文将对有压、无压以及混合浇铸系统的优缺点进行分析。

Thetextwillfinishwithadetaileddescriptionofalltheitemsinvolvedconcerningcalculations,pointsofattention,specialremarks…本文的最后会对计算、需要注意的事项以及特殊备注等做一个详尽的描述。

2.Purpose目的

Gating,andingeneralpouringsystemdesign,isascienceandalsoanartthatwillleadtodefect-freecastingswithanacceptableyield,providedthatallcomponentsaresized（aswellincalculationasrealproduction）correctly.如果浇铸系统各组成部分的大小都合理（并按照计算实施到位）的话，其设计本身就不失为一门科学和艺术，它可以使产品在不出现缺陷的同时保证可观的收益。

Butthereisn'tastepinafoundryprocessthatismoremisunderstoodthanthepouringsystem.Itismeanttoprovideameans/possibilityforthemoltenmetaltotravelfromtheladletothemoldcavityinawaythatthecastinghasnoinclusionsnorcoldrun.然而在铸造工艺中，人们往往对浇铸系统产生的误解最多。

浇铸系统的目的就是要为熔融铁水从浇包转运到型腔的过程中不产生夹渣或冷隔提供可能性。

Thefunctionofthepouringsystemisamultipleone浇铸系统有多种作用：

1.controllingmetalflowintomouldcavitytoavoidcoldmetaldefects（coldflaw,crack）对流入型腔的铁水进行控制，避免产生由冷铁水流引起的缺陷（如冷隔，开裂）

2.avoidingmetalturbulenceduringitsentryinthemouldcavity（creatingsandinclusions,drossforductileiron,oxides…）避免铁水进入型腔时产生紊流（会导致夹砂和氧化物的产生，球铁中则会产生镁渣）

3.preventingasefficientaspossiblethatslagandotherinclusions（createdinthepouringsystemorpouredinfromtheladle）doenterthemouldcavity尽可能有效的阻止渣子（产生于浇铸系统或从浇包中带入）进入型腔。

4.avoidingmetalcontact,athighvelocity,withcoresormouldwalls（erosionofcoreandormould）避免铁水在高速流动中接触到芯子或砂箱壁（造成腐蚀）。

5.encouragingthermalgradient（comparedtorisers）toavoidshrinkagedefects

促进热梯度的生成（对照冒口的作用），防止缩松缺陷。

6.enablingthatcastingandpouringsystemiseasilytoseparateafterpouringandshakeoutandthatthefinishing（grindingthemarks）isaseasyandcheapaspossible.使得浇铸、落砂后的浇铸系统容易去除，收尾工作（即打磨标牌）简便易行、成本低廉。

Itisnoteasytocomplywithalltherequirements.Thereforeinpractice,thepouringsystemismostlyacompromisebetweenadvantagesanddisadvantages.

要想满足以上所有的要求是比较困难的。

因此在实际操作中，浇铸系统通常都是各种利弊权衡折中的结果。

Therealdesign,acompromiseofdifferentcontradictionnaryfactors,willbeasgoodastheexperienceandknowhowofthefoundryisputintoit.各种矛盾冲突妥协后最终确定的浇铸系统也是设计者自身经验和通晓铸造厂实际操作的产物。

Pouringsystemthataredesignedbyyoung,highlyeducatedbutnopracticalexperiencedtechnician,willmostlylacktobethebest.受过良好教育的年轻工程师由于缺乏实战经验，他们设计的浇铸系统往往不是最理想的。

Evenifthecastingsystemdesign（risers,chillsandorpouringsystem）isdonebysimulation,theprogramrequiresapreliminarydesignfromtheengineer.模拟软件虽然可以对铸件的系统进行设计，但它需要技术人员预先提供一个设计方案。

Mostlythesimulationprogramwillcalculatethetemperaturehistorybutneverthepresenceandholdingoftheinclusions!

Howcanitgettheknowledgeofthemetalcondition?

大多数情况下，模拟软件会计算过往温度，但是当前温度和夹渣的情况则未有涉及，所以通过它我们怎么能够了解铁水状况呢？

3.standarddesign

标准设计

3.1Introduction概述

3.2BASICRULES基本规则

3.3Itemsinvolved组成部分

3.4Principles原则

3.1INTRODUCTION概述

Thestandarddesignisthatdesignthatgivesthebestresultconcerningthepurposeofthepouringsystem.Thepurposeofpouringsystemistobring“clean”metalinaconvenientwayintothemouldcavity,toensurethequalityofthecastingconcerning:

所谓的标准设计是指就浇铸系统的目的而言能够获得最理想结果的设计。

浇铸系统的目的就是要用一种便利的方式将“干净”的铁水送入型腔，以保证铸件的以下几种品质：

1.mechanicalproperties机械性能

2.sectionquality截面质量

3.surfacequality.表面质量

Alotofrulesarepracticed.Someofthemarereallynoguaranteeforsuccess!

设计过程中要遵循的原则有很多，但是按照有些原则是无法设计出成功的浇铸系统的。

Thepouringsystemconsistmostlyofpouringbox,sprue,runner,ingatesandvents;whereastheslag/inclusioncollectorisforgotten.一般来说，浇铸系统由浇口盆、直浇道、横浇道、内浇道以及出气孔等部分组成，而集渣包常常被忽略。

Theprinciplestopayattentionto,willbedescribedmoreindetail.下文将会对浇铸系统设计需要注意的原则做详细讲述。

3.2BASICRULES基本原则

Fourbasicrulesapply浇铸系统的设计要遵循以下四个基本原则：

1.Keepthefirstmoltenmetaldownthesprue（belowthesprue）orattheendoftherunnerintheslagpit;anyhowoutofthecastingcavitybecauseitistheworstmetalinthemold.确保第一股铁水流入直浇道底部（直浇道下面）或横浇道末端的集渣包里；无论如何要阻止它流入型腔，因为第一股铁水的品质是最差的。

Itiscoldbecausethemouldisverycold（atthestartofpouringonroomtemperature）anddirtybecauseitcleanedthepouringsystemconcerningdust（falleninduringwaiting）andnotcleaned/removedsandwithslagandsandfromthepouringbox.由于铸型的原因，第一股铁水的温度较低（在室温下开始浇铸），同时由于它要冲刷浇铸系统中的灰尘（在等待充型的过程中落入的）、未清理完的型砂、渣子以及浇口盆中带入的砂子等物质，第一股铁水也很脏。

2.Pourthemold:

充型

*asquicklyaspossibleforriserlesscastings无冒口浇铸时越快越好

*asquickaspossibleforhighcastingspouredfromthebottom

采用底注方式浇铸较高的铸件时越快越好

*asslowaspossiblefortoppouring顶浇时越慢越好

*asslowaspossibleforpouringtroughahotriser.

从热冒口进行浇铸时越慢越好

3.Pourthemoltenmetalascoldaspossible.Every100°Cabovetheliquidustemperaturewillbring1,5%（someliteraturesays1,6%）extrashrinkage.Irontemperaturesabove1.427°Ccauseproblemswithgreensandmoldsandthecorematerials.浇铸时铁水温度要尽可能低。

每高于液相温度100℃就会带来1.5%的缩松（有些资料中说1.6%）。

采用湿砂造型和制芯时，如果铁水温度超过1427℃铸件质量就会出现问题。

4.Sizethecomponentsproperlytomaintainaproperyieldandanevenfill（goodyieldsareforductileironabout55to65%andforgrayiron65to75%,dependingonthecomplexityoftheshapeofthecastinganditsweight）.浇铸系统各部分的大小要恰当，以确保合理的铸成率和均匀的充型（对于球墨铸铁来说铸成率在55%~65%是比较理想的，灰铁则在65%~75%之间，具体还要取决于铸件形状的复杂程度以及铸件重量）

3.3ITEMSINVOLVED浇铸系统的组成

Eachpouringsystemshasthefollowingitems每一个浇铸系统都包含以下几部分：

1.Pouringbox浇口盆

2.Sprue直浇道

3.Runner横浇道

4.Ingates内浇道

5.Vents出气孔

6.Slag/inclusioncollectors.集渣包

Thefiltercanbeconsideredaspartofthepouringsystembutwillbediscussedseparatelyasanonstandarditem.过滤器可以看做是浇铸系统的组成部分，后面的章节将把它作为非标准组成部分单独进行讲解。

Thepouringboxisthatdevice,whichcollectsufficientmetaltoassureacorrectandcontinuousfillingofthesprue.Thismeansthatthesprueiscompletelyfilledandisfedwithonlymetal（noslagorothernonwantedsubstances）.Itissometimesusedforthesecondorthirdstepinoculation.浇口盆是承载足量铁水以确保直浇道正确、持续充型的装置。

也就是说直浇道要完全充满，而且充满的只能是铁水（而不是渣子或其他不需要的物质）。

浇口盆有时会用于第二或第三阶段的孕育。

Thesprueisthatpart,whichbringsthemetalfromthepouringboxtotherunner,whichmeansaverticaltransport,toalowerlevel.Itisimportanttofillthespruecompletelytoavoidairandgaspickuporerosionofthespruematerial.直浇道是将铁水从浇口盆送入横浇道的部分，也就是将铁水垂直运送到较低一级中去的那部分。

直浇道完全充满是很重要的，它可以避免夹气和直浇道材料吸气或被腐蚀。

Thehigherthesprue,themoreproblemswilloccurduetotheincreasingspeed.Itisverydifficult,n