[發(fā)明專利]生產(chǎn)環(huán)形薄壁灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統(tǒng)及其設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611125819.6
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106623793A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李日;劉林;駢松;張照;包羽沖;張清貞
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22C9/08
• 分類號: B22C9/08;B22C9/22
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)12210
• 代理人: 李濟(jì)群,付長杰

1.一種生產(chǎn)環(huán)形薄壁灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統(tǒng)，包括冒口和澆注系統(tǒng)，所述澆注系統(tǒng)采取底注式，包括內(nèi)澆道、直澆道和橫澆道，每個型板中布置兩個鑄件，兩個鑄件以直澆道為軸對稱布置，在每個鑄件的正下方均設(shè)置內(nèi)澆道，其特征在于每個鑄件的正下方澆道的數(shù)量為一個，在直澆道和橫澆道的連接處設(shè)置第一緩沖區(qū)域；兩個內(nèi)澆道分別與兩個橫澆道聯(lián)通，在每個橫澆道遠(yuǎn)離第一緩沖區(qū)域的一端設(shè)置第二緩沖區(qū)域；在每個鑄件的正上方均設(shè)置有冒口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DISA線上的澆冒口系統(tǒng)，其特征在于所述冒口形狀為圓柱形無冒口窩冒口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DISA線上的澆冒口系統(tǒng)，其特征在于橫澆道的截面積是內(nèi)澆道截面積的1.2倍，直澆道的截面積在兩個橫澆道截面積之和的基礎(chǔ)上加大30％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DISA線上的澆冒口系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)澆道的截面形狀為矩形，橫澆道和直澆道的截面形狀均為梯形。

5.一種權(quán)利要求1-4任一所述的DISA線上的澆冒口系統(tǒng)的設(shè)計方法，其特征在于在冒口設(shè)計時，將灰鑄鐵的石墨化膨脹考慮進(jìn)去，采用均衡凝固理論計算出冒口大小及形狀；在澆注系統(tǒng)設(shè)計時，首先將采用均衡凝固理論計算出的單個冒口質(zhì)量與相應(yīng)鑄件的質(zhì)量進(jìn)行加和，然后根據(jù)恒壓等流量工藝設(shè)計方法分別計算出內(nèi)澆道、橫澆道及直澆道的截面積，再經(jīng)過模擬軟件調(diào)試出各澆道的最佳截面形狀和尺寸。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)計方法，該方法的步驟是：

第一步、鑄造工藝裝備的選擇

針對環(huán)形薄壁灰鑄鐵件自身特點(diǎn)及DISA線生產(chǎn)條件，選擇砂型鑄造，垂直分型，冒口和澆注系統(tǒng)均設(shè)置在分型面上；

第二步、冒口設(shè)計

1)鑄件基本參數(shù)設(shè)置及基本量的計算

已知鑄件材質(zhì)為HT250，鑄件體積為V_C，鑄件表面積為S_C，鑄件密度為ρ，鑄件高度為h；

根據(jù)質(zhì)量計算公式計算出鑄件的質(zhì)量m_C＝ρ·V_C；

根據(jù)幾何模數(shù)的定義計算出鑄件的幾何模數(shù)：

2)計算質(zhì)量周界商、灰鑄鐵件收縮時間分?jǐn)?shù)、收縮模數(shù)因數(shù)

質(zhì)量周界商：

灰鑄鐵件收縮時間分?jǐn)?shù)：

收縮模數(shù)因數(shù)：

3)計算鑄件的收縮模數(shù)：M_S＝f₂·M_C；

4)確定冒口位置

將冒口位置設(shè)置在每個鑄件的正上方，根據(jù)均衡凝固理論，利用公式：計算得到冒口位置距離鑄件邊緣的距離δ，進(jìn)而確定冒口位置；

5)計算冒口模數(shù)并確定出冒口形狀和尺寸

計算冒口模數(shù)：M_r＝M_C·f₁·f₂·f₃；

其中f₁是冒口平衡因數(shù)，f₁的取值為1.3；f₃為冒口壓力因數(shù)，f₃與鑄件的質(zhì)量周界商有關(guān)，具體數(shù)值根據(jù)步驟2)得到的質(zhì)量周界商Q_m查表獲得；

根據(jù)上述冒口模數(shù)，取圓柱形無冒口窩冒口，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定冒口的H/D＝1.2，進(jìn)而通過冒口模數(shù)和H/D查表可得冒口尺寸；

6)計算冒口頸模數(shù)并確定出冒口頸形狀和尺寸

計算冒口頸模數(shù)：M_n＝M_C·f_P·f₂·f₄，選取長方體冒口頸，

其中，f₄為冒口頸長度因數(shù)，f₄取值為0.8；f_P是流通效應(yīng)因數(shù)，f_P取值為0.5；

冒口頸厚度：e＝(2～2.5)M_n，

冒口頸寬度：W≥5e，

冒口頸長度：l＜＝3e，

依照冒口頸“短、薄、寬”的原則來確定出冒口頸尺寸；

第三步、澆注系統(tǒng)設(shè)計

1)澆口杯設(shè)計

根據(jù)單個鑄件和冒口的質(zhì)量之和及工藝出品率的要求，選取相應(yīng)的澆口杯，并采用自動造型；

2)澆道設(shè)計

采用恒壓等流量工藝設(shè)計方法計算內(nèi)澆道截面積S₁：

其中，G為流經(jīng)內(nèi)澆道截面積的金屬液質(zhì)量；μ為流量系數(shù)，μ取值為0.35；τ為金屬液流經(jīng)截面積的時間；g為重力加速度；H_P為實(shí)際壓頭，即澆口杯頂點(diǎn)距離內(nèi)澆道之間的高度；

每個橫澆道截面積S₂為相應(yīng)內(nèi)澆道截面積S₁的1.2倍，橫澆道截面積S₂為：S₂＝1.2S₁；

直澆道的截面積S₃比兩個橫澆道截面積S₂的加和大30％，直澆道截面積S₃＝2*S₂*(1+30％)；

經(jīng)過調(diào)試確定內(nèi)澆道截面形狀為矩形，橫澆道截面形狀為等腰梯形，直澆道截面形狀為等腰梯形，至此完成澆注系統(tǒng)的設(shè)計。