[發明專利]小型缸體灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統及其設計方法

在審

• 申請號: 201611125883.4
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106623795A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 李日;駢松;張照;包羽沖;劉林;張清貞
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B22C9/08
• 分類號: B22C9/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 李濟群,付長杰

1.一種小型缸體灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統，其特征在于該澆冒口系統包括冒口和澆注系統，所述澆注系統包括內澆道、直澆道和橫澆道，每個型板中布置八個鑄件，所述橫澆道以澆口杯為中心左右兩側對稱設置有一個直澆道，每個直澆道上分上下層布置有四個鑄件，且以每個直澆道為軸對稱分布，每個鑄件通過相應的內澆道與直澆道聯通；在每個直澆道的下端設有緩沖區域；所述內澆道的截面形狀為矩形；直澆道和橫澆道的截面形狀均為等腰梯形，八個內澆道的截面積均相等，所述橫澆道截面積是單個內澆道截面積的6.25倍，位于上層的直澆道的截面積是單個內澆道截面積的4.8倍，位于下層的直澆道截面積是單個內澆道截面積的1.9倍；所述冒口均單獨設置在每個鑄件的正上方。

2.根據權利要求1所述的小型缸體灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統，其特征在于所述冒口為方形無冒口窩冒口。

3.一種權利要求1或2所述的小型缸體灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統的設計方法是：在冒口設計時，將灰鑄鐵的石墨化膨脹考慮進去，采用均衡凝固原理計算出冒口的大小及形狀；在澆注系統設計時，首先將采用均衡凝固原理計算出的冒口質量以及相應的鑄件質量加和，然后再根據等壓等流量工藝設計方法分別計算出內澆道、直澆道、橫澆道的截面積，最終經過數值模調試出各澆道的最佳截面形狀和尺寸。

4.根據權利要求3所述的設計方法，該方法的具體步驟是：

第一步：鑄造工藝裝備的選擇

針對小型缸體灰鑄鐵件的自身特點及DISA線的生產條件，選擇砂型鑄造，垂直分型，冒口和澆注系統均設置在分型面上；

第二步：冒口的設計

1)鑄件基本參數及基本量的計算

已知小型缸體灰鑄鐵件的材質為HT200，鑄件體積為v_c，鑄件表面積為s_c，鑄件的密度為ρ；根據質量計算公式計算出鑄件的質量為m_c＝ρ.v_c；根據幾何模數的定義計算出鑄件的幾何模數為

2)計算質量周界商Qm、灰鑄鐵件收縮時間分數Pc、收縮模數因數f₂及收縮模數Ms；

質量周界商：

灰鑄鐵收縮時間分數：

收縮模數因數：

鑄件的收縮模數：M_s＝f₂·M_c

3)計算冒口模數，確定冒口的形狀和尺寸

冒口模數為M_r＝M_C·f₁·f₂·f₃；

其中為f₁冒口平衡因數，f₁取值為1.3，f₃為冒口壓力因數，f₃的取值與鑄件質量周界商有關，可根據計算得到的Q_m查表獲得；

根據上述冒口模數，取冒口形狀為方形無窩冒口，再通過查表獲得冒口尺寸；

4)計算冒口頸模數并確定出冒口頸形狀和尺寸

冒口頸模數為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，f₄取值為0.8；f_P是流通效應因數，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：澆注系統設計

1)澆口杯

根據單個鑄件和冒口的質量之和及工藝出品率的要求，選取澆口杯，并采用自動造型；

2)澆道設計

采用等壓等流量工藝設計方法計算出單個內澆道截面積S₁：

其中，G為流經內澆道截面積的金屬液質量；μ為流量系數；τ為金屬液流經截面積的時間，根據鑄件凝固時間等因素確定；g為重力加速度；H_p為實際壓頭；

橫澆道截面積S4是單個內澆道截面積S₁的6.25倍，位于上層的直澆道截面積S₂是單個內澆道截面積S₁的4.8倍，位于下層的直澆道截面積S₃是單個內澆道截面積S₁的1.9倍；

經過數值模擬調試確定內澆道截面最佳形狀為矩形，橫澆道截面形狀為等腰梯形，直澆道截面形狀為等腰梯形，至此完成澆注系統的設計。