澆冒口系統設置的作用和要求主要是把液體金屬平穩引入型腔,保證精確復制型腔的形狀,防止出現澆不足、冷隔等鑄造缺陷，避免卷入氣體、夾雜和合金二次氧化。同時注意補充液體金屬凝固時的體積收縮,確保補縮通道暢通不產生縮孔、縮松等問題。除此之外還應考慮到四個方面的問題:①蠟型上的內澆口(冒口頸)與澆冒口焊接成模組后在制殼時支撐殼型的能力以防蠟型脫落。②內澆口(冒口頸)的截面與設置的方位能使脫蠟過程中起到蠟液排除順暢并不留殘蠟。③澆冒口系統的結構盡可能簡化,便于蠟型取模、焊接組合、制殼、澆注、鑄件切割打磨。④在保證精鑄件質量前提下,設法提高鑄件收得率。

圍繞上述要求設計出理想的澆冒口就必須掌握金屬液體的流體力學與金屬原子的熱運動、結構、性質等基礎理論,然后結合精鑄工藝作業過程中的實際情況才能獲得。

1.1 液態金屬的流體力學特性

液態金屬的流體力學特性與理想液體比較有明顯的區別。經生產實踐和實驗研究表明,當液態金屬有一定過熱度時因澆注系統長度不大充填時間短,在流動過程中澆道壁上不發生結晶現象所以金屬液粘度變化不大,在湍流狀態下液體流動的壓力損失可認為與粘度無關。這樣許多流體力學規律在一定程度上也適用于液態金屬在澆注過程中的流動。但液態金屬流入型殼后由于殼型與外界空氣的吸熱,金屬溫度隨吸熱量的大小不同程度下降。空穴數量減少原子集團中原子間距縮短金屬液態體積減小,這時候需要幫助液態補縮。溫度繼續下降液態金屬凝固發生由液態到固態的狀態變化。金屬體積顯著減小。這個階段稱為凝固收縮,對此主要用澆冒口與自補方式給予補充。金屬凝固完畢后,在固態下繼續冷卻原子間距離還要縮短產生固態的金屬體積減少形成線收縮。

1.2 實際金屬的液態結構

鑄造金屬不是想象中的純金屬液態結構,當金屬存在第二種原子時(如合金),情況就復雜多了它會引起物理化學反應。因同種元素及不同元素間的原子結合是不同的,結合力較強的原子容易聚集在一起,由此使液態金屬形成粘滯性(稱粘度)。液態金屬的粘度分為動力粘度和運動粘度,影響粘度的因素以液態金屬溫度和金屬化學成份為主。粘度的大小直接影響液態金屬的充填能力和順序凝固的動力。

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              南京諾金高速分析儀器廠

                 2022年12月30日