鋁合金壓鑄件內(nèi)澆口截面積的確定
沈宏謀（浙江調(diào)速電機(jī)廠研究所）
1引言
分馬力調(diào)速電機(jī)通常用于航海、紡織、電器、儀器儀表上。根據(jù)國(guó)內(nèi)外用戶的要求，其體積要求小，而重量要輕，所以零部件一般采用鋁合金材料。使用中壓鑄件的百分之40～50
的廢品均由于澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理而造成．所以要提高壓鑄件的質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，正確確定澆注系統(tǒng)的截面積與鑄件質(zhì)量的關(guān)系是極其重要的。
2澆注系統(tǒng)澆口截面積的確定
根據(jù)澆口導(dǎo)入位置，一般為兩大類，即頂注與側(cè)注兩種澆注系統(tǒng)。頂注的優(yōu)點(diǎn)是直澆道直接與鑄件構(gòu)成一體，省去了橫澆口與內(nèi)澆口，澆口多數(shù)設(shè)在鑄件的頂端。帶有直澆口的澆注系統(tǒng)如圖1所示，其特點(diǎn)是將金屬液從鑄件的側(cè)面導(dǎo)入，由于對(duì)鑄件沒(méi)有特殊要求，應(yīng)用較普遍。無(wú)直澆口的澆注系統(tǒng)部分如圖2所示。
根據(jù)流體力學(xué)公式：
s=m/put (1)
式中s——內(nèi)澆口截面積
m——鑄件重量，包括澆注系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)的重量
u——內(nèi)澆口進(jìn)口處的金屬壓射速度
t——型腔填充時(shí)間
p——金屬液密度
從式(1)可看出內(nèi)澆口截面積s與鑄件重量m成一定比例，隨著鑄件重量的增加，截面積也相應(yīng)增大。在實(shí)際試驗(yàn)中，填充時(shí)間t和線速度u的修正系數(shù)，可用下式表示：
u=u0．k1．k2 (2)
式中u0——額定線速度，一般取15m/s
k1——與鑄件類型有關(guān)的無(wú)因次系數(shù)
k2——與比壓有關(guān)的無(wú)因次系數(shù)
t=to - k3．k4 (3)
式中t-額定填充時(shí)間，一般取0.06s
k3——與鑄件壁厚有關(guān)的無(wú)因次系數(shù)
k4——與合金種類有關(guān)的無(wú)因次系數(shù)
從式(3)可看出，內(nèi)澆口截面積與鑄件重量m、填充時(shí)間t和線速度u有一定的關(guān)系，而這些因素又和具體的工藝參數(shù)有關(guān)。
實(shí)踐證明，鋁合金壓鑄件工藝參數(shù)有壓力（壓比）、壓射速度、模具溫度、合金澆注溫度、持壓時(shí)間、留模時(shí)間等。頂澆注系統(tǒng)和側(cè)澆注系統(tǒng)又不一樣，從澆注系重量和鑄件重量的關(guān)系曲線就可看出，分別見(jiàn)圖3、圖4、圖5。
同時(shí)也可看出，小鑄件為了保證金屬液的流動(dòng)性，澆注系統(tǒng)不能設(shè)計(jì)過(guò)小，而應(yīng)當(dāng)適當(dāng)大些。澆注系統(tǒng)的重量與鑄件重量的比率是隨鑄件重量的增長(zhǎng)而減小。這主要是要保證金屬液在填充過(guò)程中具有一定的流速確定填充時(shí)間。對(duì)于鑄件澆注系統(tǒng)重量與鑄件重量的比率為百分之90～300，中型鑄件約為百分之40～90。側(cè)澆口的內(nèi)澆口截面積是隨鑄件重量增加而增加的，增大內(nèi)澆口截面可增大金屬液流動(dòng)的連續(xù)性和填充率（即每秒鐘的單位體積），因而縮短了填充時(shí)間，使壓力沖擊波與靜壓力傳遞更為有效，從而保證細(xì)密的內(nèi)部組織，但當(dāng)澆道厚度增加到為鑄件截面積的百分之25～30時(shí)，填充時(shí)間又開(kāi)始增長(zhǎng)，所以內(nèi)澆口截面積不可能無(wú)限制加大，應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。
3關(guān)系曲線的應(yīng)用
在應(yīng)用曲線時(shí)，可按鑄件重量查出截面積，并按下式計(jì)算。
式中s——進(jìn)口截面積
φ——進(jìn)口直徑
δ——進(jìn)口鑄件壁厚
按照壓鑄機(jī)所規(guī)定的斜度，就可求出橫澆口直徑。圓形零件重量為0. 2kg，平均壁厚為3mm，如圖6所示。
初壓時(shí)，用1號(hào)側(cè)澆口，結(jié)果鑄件表面冷隔較多，組織不致密，合格率很低。即使采有1、2號(hào)內(nèi)澆口截面積，雖然增加了近一倍鑄件質(zhì)量，但合格率仍不高。
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