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熔模铸造浇注系统计算

1 熔模铸造浇注系统计算

浇注系统是熔模铸造工艺设计的重要部分。国内熔模碳钢铸件居多，其浇注系统除应具有引入金属液等作用外，还要能为铸件提供必要的补缩金属液和补缩通道。目前，很多工厂熔模铸件浇注系统大小是设计人员凭经验定的，直接影响了铸件的成品率和工艺出品率。因此，有必要开展熔模铸造浇注系统计算方法的探讨。

从结构上看，熔模铸造浇注系统有直浇道-内浇道、横浇道-内浇道和组合式三大类。其中直浇道-内浇道式又分：单一直浇道、直浇道-补缩环、多道直浇道和特种形状直浇道等形式。但在实际生产中应用最广泛的是单一直浇道浇注系统，如图1所示。

图1 单一直浇道 Fig.1 Single sprue

目前用于单一直浇道浇注系统的计算方法有：亨金法、比例系数法、浇口杯补缩容量法、当量热节法、浇注系统确定参考图法等。其中亨金法较全面地考虑了影响补缩的因素；并可计算出直浇道、内浇口尺寸，以及一个浇注系统铸件组最多允许的铸件数量。

据介绍亨金法更适用于该类浇注系统。

本文就单一直浇道浇注系统计算开展研究。利用计算机对第一拖拉机股份有限公司(简称洛阳拖拉机厂)、东风汽车公司精密铸造厂(简称第二汽车制造厂)大量工艺已成熟零件的浇注系统与亨金法计算结果相比较，并对亨金法进行修正。该修正公式可供各工厂技术人员在设计浇注系统时参考。

2 亨金法简介

为使铸件获得补缩，内浇口应设在铸件厚处(热节处)，以保证在金属液凝固时，内浇口比铸件厚处晚凝固，而直浇道又比内浇口晚冷，从而利用直浇道中金属液补缩铸件。因此，内浇口截面的热模数Mg(mm)是铸件热节处的热模数Mc(mm)、直浇道截面的热模数Ms(mm)、单个铸件质量Q(g)和内浇口长度Lg(mm)的函数，即

Mg=f(Mc,Q,Lg,Ms) (1) 前苏联学者亨金用不同铸件做试验，把公式(1)中各参数关系绘成曲线后发现，它们之间的关系为各种不同方次的抛物线关系，最后归纳得到下列公式：

(2)

式中 Kh——比例系数，中碳钢Kh≈2。

一般工厂直浇道尺寸已标准化。利用式(2)可计算出铸件内浇口截面热模数，从而得到内浇口具体尺寸。

采用这种单一直浇道形式浇注系统组成的铸件组，其最大允许铸件的数量nmax为：

(3)

式中 γ——合金的密度，g/cm3 Fs——直浇道截面积,cm2 H——直浇道高度，cm

β——合金的体收缩系数，中碳钢β≈4%。 式(2)、(3)就是常称的亨金公式。亨金在发表该公式的文章中提到，公式还必须考虑生产实际情况，如直浇道最佳直径在20～55 mm之间，内浇口长度最好8 mm,用不同切断浇口方法可稍有加长等等。

3 亨金法实用性分析 3.1 熔模铸件选择

在洛阳拖拉机厂和第二汽车制造厂共收集210个熔模铸件及其浇注系统系统。其中洛阳拖拉机厂75型、150型和180型拖拉机的130个零件，第二汽车制造厂80个汽车零件。这些铸件废品率均小于5%，无缩孔、缩松等缺陷，其浇注工艺已成熟。熔模