3、关于直浇口的考虑

铸造行业通常使用的直浇口，往往都是上、下截面积相同的圆柱形。对于很容易氧化的铝合金，这种直浇口是不宜采用的，因为，在浇注过程中，这种直浇口内存在体积很大的气隙，在液流表面形成氧化膜。更为重要的是，如果直浇口内不存在气隙，液流与铸型中直浇口的壁密切接触，表面的氧化膜大部分会附着在壁上，不进入型腔；如果存在气隙，这些氧化膜都易于卷入型腔内。

由于重力加速度的作用，液体下落时，其流速随下落的距离而增大，液流的截面积也就相应地缩小，请参看图2。

图2 液流自浇口盆下落过程中截面面积的改变

由图2可见，液流自浇口盆流出口端下落时，已自浇口盆液面下落的距离为H1，初始流速不是零，而是v1，上端流出口的面积为A1。液流下落到距浇口盆液面H2处，截面积为A2，流速是v2。这样，我们很容易得到以下的计算式：

v1= (2gH1)1/2 ； v2 = (2gH2)1/2；

v1A1 = v2A2 ； v2 =( v1A1)/A2 。

液流的外轮廓是双曲线形，理论上，要使直浇口内不存在气隙，直浇口应该做成这样的形状。实际生产中，将直浇口做成这种形状是很麻烦的。为简便起见，可以做成上大、下小的锥体。工艺设计时，根据铸件的具体情况，由计算、计算机模拟确定了浇口盆流出口端部面积A1、高度H1和H2后，就很容易求得直浇口下端的面积，从而确定其尺寸。

有些铸造厂，采用造型机造型，为了起模方便，往往将直浇口做成上小、下大的锥体，那就更不合适了。

直浇口截面的形状可以是圆形，也可以是方形（正方形或长方形），采用方形直浇口，还有一个好处，就是可以抑制涡流，避免卷入气泡。

液流自直浇口下落时，表面张力有约束液流的作用。对于铝合金而言，液流表面形成的氧化膜有一定的刚性，像一个套管，也可以防止液流散乱。如果下落的高度不大，氧化膜套管保持稳定，起保护液流的作用（图3a）。下落高度增大，液流对套管内表面的剪切作用增强，可以使套管的上部与浇注口分离、落下，在下端的液面上聚集成圈，液流表面又产生新的氧化膜（图3b）。下落高度进一步增大，液流就会将大量气泡和氧化膜卷入合金液中（图3c）。

图3 液流下落高度的影响

a－氧化膜套管保持稳定；b－氧化膜套管脱落、聚集在液面成圈；

c －气泡和氧化膜卷入合金液中

试验研究工作表明，铝合金液的下落高度在100mm左右，可以保持氧化膜套管稳定；下落高度为200mm时，下端的流速约2 m/s，氧化膜脱落就是不可避免的。实际生产中，直浇口高度很少能保持在200mm以内，因而，浇注过程是使合金液中卷入‘氧化膜夹层’最多工艺环节。

如果采用上大、下小的直浇口，浇注过程中又能保持直浇口充满，由于液流与直浇口壁接触，相当一部分氧化膜可以附着在直浇口壁上，不进入型腔。如果采用上下一致的直浇口，这种可能性就很小。采用上大、下小的直浇口，情况就会更差。

10kg的铝合金液，以10s左右的时间注入铸型，浇注过程中可能卷入的氧化膜，面积大约是0.1～1㎡。

还应该注意到：在保证充型的条件下，应使直浇口的截面积尽可能地小些。这样，就可以在浇注过程中保持直浇口呈充满状态，其中不存在气隙。特别是在用树脂黏结砂造型时，如果直浇口的截面积过大，液流与浇口壁之间存在很多空气，空气受热后会使黏结型砂的树脂氧化，失去黏结作用，砂粒被液流带入型腔，在铸件中造成夹砂缺陷。用尿烷树脂自硬砂（Pep-set）生产同一铝合金铸件，用不同截面积直浇口的情况如图所示。直浇口截面积过大，浇注过程中，浇口壁上不少型砂脱落，图4a是铸件落砂后直浇口的状况；直浇口截面积正常，浇口壁无损毁（图4b）。

图4 铝合金铸件落砂后直浇口的状况

a －直浇口截面积过大；b －直浇口截面积正常 2/3 首页上一页123下一页尾页