鑄造和碳化矽泡沫陶瓷過濾器的應用

一╃•、液態金屬填充能力的基本概念

1.液態金屬成型能力╃▩：液態金屬填充型腔以獲得完整形狀和清晰輪廓的能力稱為液態金屬填充型腔的能力↟↟✘│·，稱為液態金屬填充型腔的能力↟•。在純液體狀態下↟↟✘│·，S通常充滿中空空間↟↟✘│·，在邊緣也有填充和結晶的情況↟•。如果在填充過程中谷物堵塞了填充通道↟↟✘│·，則流量停止↟•。當水流停止時↟↟✘│·，當空心空間未填滿時↟↟✘│·，碳化矽泡沫陶瓷過濾器澆注“不足”↟•。

實踐表明↟↟✘│·，對同一種金屬採用不同的澆注方法澆注的鑄件↟↟✘│·，其最小壁厚是不同的↟•。由於金屬的不同↟↟✘│·，採用相同的鑄造工藝可獲得最小壁厚↟•。

因此↟↟✘│·，液態金屬的填充能力首先取決於金屬本身的流動能力↟↟✘│·，同時受到鑄件型別╃•、鑄造條件╃•、鑄造結構等外部條件的影響↟↟✘│·，這些外部條件綜合反映了離子對這裡↟•。

2.液態金屬流動性╃▩：液態金屬本身的流動性稱為“流動性”↟•。它是金屬的鑄造效能之一↟↟✘│·，與金屬的成分╃•、雜質含量和物理效能有關↟•。

金屬的流動性對氣體╃•、雜質的去除╃•、進料和防裂有很大的影響↟•。流動性好的合金填充能力強↟↟✘│·，流動性差的合金填充能力差↟•。酸性金屬是透過澆鑄液體樣品來測量的↟•。

由於影響液態金屬充型能力的因素很多↟↟✘│·，所以比較不同合金在不同鑄造條件下的充型能力是很困難的↟•。流動性試驗很多↟↟✘│·，香料是生產和科研中最常用的↟•。

影響液態金屬填充能力的因素

液態合金的充型過程是一個複雜的換熱和流體運動過程↟•。最後↟↟✘│·，液態金屬的填充能力受四個因素的影響╃▩：金屬型別╃•、鑄件型別╃•、鑄造條件和鑄鐵↟•。結構↟•。

2↟•。金屬的特性

這些因素是決定金屬本身流動性的內在因素↟•。影響合金流動的因素有合金成分╃•、結晶潛熱╃•、金屬比熱容╃•、密度和導熱係數╃•、液態金屬粘度╃•、表面張力╃•、合金熔化過程等↟•。例如↟↟✘│·，鑄鐵過濾器的結晶溫度範圍一般比鑄鋼寬↟↟✘│·，鐵水的流動性比鋼水好↟•。由於鑄鋼的熔點高↟↟✘│·，鋼水的過熱比鐵水小↟↟✘│·，保持液體流動的時間短↟↟✘│·，由於鋼水溫度高↟↟✘│·，在鑄鐵形式下放熱速度快↟↟✘│·，且有一定數量的dendr↟•。ITE很快被消除↟↟✘│·，導致鋼水失去流動性↟•。雖然高碳鋼的結晶溫度高於低碳鋼↟↟✘│·，但低碳鋼由於液相溫度低和輕微過熱而實際流動性優於低碳鋼↟•。

鑄鐵過濾器中的其他合金元素也會影響鐵水的流動性↟•。鐵水的流動性隨含磷量的增加而增加↟↟✘│·，但一般來說↟↟✘│·，提高含磷量的方法不用於改善鑄鐵製品中的鐵水↟•。

矽在鑄鐵過濾器中的作用類似於碳↟•。矽含量增加↟↟✘│·，液體減少↟•。在相同的過熱溫度下↟↟✘│·，鐵水流量隨矽含量的增加而增大↟•。

在相同的化學成分和鑄造溫度下↟↟✘│·，稀土鎂球鐵過濾器的流動性優於鑄鐵過濾器↟•。這是由於稀土退磁材料中金屬配件的脫硫╃•、脫氣和去除↟↟✘│·，稀土退磁材料是經過球化處理後熔化的↟↟✘│·，然而↟↟✘│·，鐵水的溫度大大降低↟↟✘│·，其流動性比普通鑄鐵過濾器差↟•。

2↟•。形式的特點

模具對金屬的流動阻力和模具與液態金屬之間的熱交換強度對液態金屬的填充能力有重要影響↟•。

鑄件的蓄熱係數╃▩：鑄件的蓄熱係數表示鑄件吸收和儲存其中所含金屬熱量的能力↟•。蓄熱係數越大↟↟✘│·，鑄件的冷卻能力越強↟↟✘│·，一般越短↟↟✘│·，砂型比金屬型具有更好的流動能力↟↟✘│·，幹型╃•、溼型和熱型比干型小10%-20%↟•。

形狀溫度╃▩：形狀的預熱可以降低金屬和形狀之間的溫差↟↟✘│·，從而提高液態金屬的填充能力↟•。以鑄造前金屬型的預熱和鑄造前殼體的高溫焙燒為例↟↟✘│·，對液態合金的流動性進行了改進↟•。

三.一般條款和條件

澆注溫度╃▩：澆注溫度對液態金屬的填充能力有決定性的影響↟•。澆注溫度越高↟↟✘│·，充型能力越好↟↟✘│·，在一定溫度範圍內↟↟✘│·，充型能力隨澆注溫度的升高而線性增加↟•。灌裝能力超過一定限度↟↟✘│·，由於吸氣量的增加和灌裝容量的氧化而降低↟•。

填充體╃▩：液態金屬向流動的壓力越高↟↟✘│·，填充能力越好↟•。因此↟↟✘│·，可以增加直澆道的高度↟•。但是↟↟✘│·，如果液態金屬的靜壓頭過高或充注速度過快↟↟✘│·，不僅會發生噴霧和噴霧氧化金屬↟↟✘│·，產生“鐵豆”缺陷↟↟✘│·，而且腔體內的氣體不能及時排出↟↟✘│·，背壓會從鑄造不足或“鈣化”缺陷↟•。

澆注系統結構╃▩：澆注結構越複雜↟↟✘│·，在同一靜壓頭下流動阻力越大↟↟✘│·，充型能力越低↟•。在鑄造系統的設計中↟↟✘│·，必須適當地佈置內部流道在鑄件上的位置↟↟✘│·，並且必須選擇正確的聚合系統結構和元件的截面面積（直流道╃•、橫流道和內部流道）↟↟✘│·，以便液態金屬↟↟✘│·，功能順暢↟•。

4↟•。鑄件結構

鑄造結構對鑄件的充型能力有影響↟↟✘│·，尤其是鑄件的尺寸╃•、壁厚和複雜度↟•。除鑄件尺寸外↟↟✘│·，鑄件壁厚的影響更為明顯↟↟✘│·，填充量與鑄件壁厚成正比↟•。

鑄件複雜度╃▩：鑄件結構複雜↟↟✘│·，厚╃•、薄件過渡面多↟↟✘│·，型腔結構複雜↟↟✘│·，流動阻力大↟↟✘│·，鑄件填充困難↟•。

三.輸出系統

以填充孔和臺階形式的一系列通道稱為澆口系統↟•。普通鑄件的澆注系統由以下四部分組成╃▩：室外跑者（守門員╃•、守門員）╃•、直線跑者╃•、感測器和內跑者↟↟✘│·，其結構如圖所示↟•。

碳化矽泡沫陶瓷過濾器的應用

閘門系統圖

直道

十字槽

內部流道

1↟•。系統應滿足以下要求╃▩：

（一）液態金屬流動的速度和方向的控制；

（2）腔內金屬液流量應穩定均勻↟•。

（3）有利於鑄件溫度的合理分配↟•。

鑄造系統應具有除渣功能↟•。

組合↟•。鑄造系統應儘可能節省液態金屬的消耗↟↟✘│·，以便於建模和清洗↟•。

2.外流道╃▩：火炬杯關閉後分別放置在形狀上↟↟✘│·，並與直流道頂端相連↟•。其任務是向鍋內注入液態金屬↟↟✘│·，並引入直線執行↟↟✘│·，增加靜壓頭的高度↟↟✘│·，增加液態金屬的填充能力↟↟✘│·，改善╃•、儲存和容納部分液態金屬↟↟✘│·，防止流體注入↟↟✘│·，減緩流體流動的影響↟•。使渣浮起↟↟✘│·，避免渣╃•、汙染物和氣體進入空腔↟•。

三.火炬杯╃▩：形狀像漏斗↟↟✘│·，結構簡單↟•。它可以單獨製作↟↟✘│·，也可以在創始人的尖端製作↟•。鑄造重要元件時↟↟✘│·，建議使用帶過濾器的火炬杯↟↟✘│·，如圖所示↟•。

4↟•。門盆╃▩：是一個單獨的液態金屬容器↟↟✘│·，是一個特殊的蛋糕杯↟•。閘池有四種類型╃▩：普通閘池╃•、閘池╃•、潛水池和過濾池↟•。減緩氣流↟↟✘│·，消除水平渦流↟↟✘│·，使熔渣中的雜質渦流↟↟✘│·，防止熔渣進入空腔↟•。除常規的扭矩盆外↟↟✘│·，最後幾個扭矩盆還具有良好的夾渣能力↟•。泥炭池的容量略大於熔融金屬的容量↟↟✘│·，泥炭池還可以起到定量作用；活塞門泥炭池特別適用於球墨鑄鐵過濾織物↟•。泥炭池體積大↟↟✘│·，金屬消耗量大↟•。用於鑄件╃•、大型重要鑄件↟•。

5↟•。直澆道╃▩：澆注系統中的垂直槽為直澆道↟•。直澆道的最小直徑不小於15-18mm↟↟✘│·，直澆道的尖端應比鑄造箱的尖端高100-200mm↟•。A型是一種規則的圓形流道↟↟✘│·，S增加1:50↟•。它快速填充模板↟↟✘│·，液態金屬在直線流道中以正壓狀態流動↟•。它可以防止氣體和熔渣捲入鑄件中↟•。B型和A型為反平臺型↟↟✘│·，固定在模板上↟↟✘│·，通常用於機器建模↟•。此時應加大直澆道出口阻力↟↟✘│·，如在橫澆道上增設過濾器↟↟✘│·，使直澆道完整↟↟✘│·，流量大於正壓↟↟✘│·，C型鑄造產品主要用於耐火燒結管的直接製造↟•。增加跑者的強度↟↟✘│·，耐火性和沙蝕性↟•。D型澆道用於非耐火鑄件↟•。

主要目的是降低流量↟↟✘│·，平穩灌裝↟↟✘│·，避免氧化和吸入↟•。為避免液態金屬從直道流入轉輪時↟↟✘│·，由於液態金屬流動方向的急劇變化而引起液態金屬的劇烈攪拌和衝擊↟↟✘│·，需要對其進行緩衝和引導↟•。直澆道和橫澆道通常以圓弧連線↟↟✘│·，澆口套設在直澆道的底部↟•。目標書的r值是跑者底邊的1.4-2倍↟•。圖中顯示了ficht的型別↟•。

六╃•、橫澆道╃▩：澆道系統中連線直澆道和內澆道的水平通道↟•。十字槽是澆注系統的重要組成部分↟↟✘│·，其作用是使液態金屬均勻╃•、平滑地分佈在每個內流道上↟•。同時↟↟✘│·，它可以捕獲並保留從盤中流過直流道的夾雜物↟•。也稱為“渣阱”或“渣泡沫通道”↟•。

改變轉輪結構↟↟✘│·，增加轉輪阻力↟↟✘│·，降低液態金屬流速↟↟✘│·，減少湍流混合是提高轉輪抗渣能力的主要途徑↟•。方法如下╃▩：

（1）恆流過程╃▩：正常直澆道分為若干段↟↟✘│·，上下排採用之字形流道↟•。當液態金屬在轉輪內流動時↟↟✘│·，流向不斷變化↟↟✘│·，流量變大↟↟✘│·，流量減小↟↟✘│·，雜質浮高↟↟✘│·，具有良好的堵渣效果↟•。

（2）制動系統（節流閥式）╃▩：鑄造過程中控制液態金屬填充速度的最小部分稱為停止段↟•。也就是說↟↟✘│·，在直道出口處設定一個狹窄的截面塊↟•。它的金屬透過阻滯劑進入橫向↟•。由於斷面的突然增大和流向的改變↟↟✘│·，流速急劇下降↟↟✘│·，雜質遊動↟•。這種橫澆道具有很強的抗渣性↟↟✘│·，適用於大批次生產↟•。

（3）過濾澆注系統╃▩：帶過濾裝置的澆注系統安裝在轉輪內↟•。過濾器通常放置在轉輪下方的轉輪秤上↟↟✘│·，當轉輪重疊時↟•。它的鎖渣效果顯著↟↟✘│·，是清洗液態金屬的可靠手段↟•。目前使用的鑄件很多都是高質量的↟•。

（4）集渣系統╃▩：轉輪內區域性加固的結構稱為集渣袋↟↟✘│·，集渣袋的形狀可分為兩類╃▩：一類是袋裝集渣袋↟↟✘│·，另一類是離心集渣袋↟•。透過延長段來降低速度↟↟✘│·，使雜質易於漂浮和停留在該處↟•。鋸屑收集器通常在倒齒上比在直齒上效果更好↟•。集渣器通常位於轉輪的末端↟↟✘│·，並直接與內轉輪相連↟•。液態金屬從切向到達集渣器↟↟✘│·，產生渦流↟•。離心煤的出口部分應小於入口面積↟↟✘│·，出口方向必須與液體流動方向相反↟•。離心式汙泥收集器通常位於球墨鑄鐵過濾廠的鑄造車間中使用↟↟✘│·，也被稱為汙泥收集器↟↟✘│·，由於它能收集和補償渣↟↟✘│·，是一種較暗的斜坡↟•。汙泥收集器如圖所示↟•。

七↟•。內澆道╃▩：在鑄造系統中↟↟✘│·，內澆道是將液態金屬直接引入型腔的通道↟↟✘│·，即液態金屬引入型腔的位置↟↟✘│·，對鑄件的質量有很大影響↟•。從不同角度選擇金屬流體入口的位置╃▩：

（1）內流道不應直接沖洗砂芯╃•、工具壁或其它空腔薄弱部位（如凸臺╃•、懸砂等）↟↟✘│·，以防衝砂↟•。

（2）有助於改善鑄鐵製品的外觀↟•。內流道一般設定在要求較低的鑄鐵工作面上↟↟✘│·，但不盡可能設定在鑄鐵零件的工作面上↟↟✘│·，以免損壞↟•。

（3）有利於鑄件的凝固和補縮↟•。

a.當鑄件需要同時凝固時↟↟✘│·，應將內流道安裝在鑄件的薄壁上↟↟✘│·，大量分散佈置↟↟✘│·，使液態金屬能迅速均勻地填充↟↟✘│·，並使附近的砂型區域性過熱↟•。內部流道需要避免↟•。

B.對於直接冷凍鑄造產品↟↟✘│·，內流道應位於鑄件的厚壁上↟•。如果有梯子可供進料↟↟✘│·，最好將液態金屬從梯子的內流道引入空腔↟↟✘│·，以提高進料效率↟•。

c.對於結構複雜的鑄件↟↟✘│·，通常採用所謂的“弱定向強度”原則↟↟✘│·，即定向強度與同時凝固相結合↟↟✘│·，以佈置內澆道↟•。這就意味著每個進料區都採用內澆道↟↟✘│·，根據評委的剛度↟↟✘│·，這樣既可以充分補償鑄件的厚大部位↟↟✘│·，又不會收縮╃•、縮松↟↟✘│·，最大限度地減小應力和變形↟•。

（4）有利於改善鑄件的鑄造結構↟•。

a.內澆道不得放置在質量要求高的部位↟↟✘│·，以防止內澆道附近結構粗糙↟•。對於有承壓要求的管道↟↟✘│·，通常將內流道置於法蘭內↟↟✘│·，以防止收縮↟↟✘│·，防止在管壁處收縮↟•。

B.內流道不得靠近冷卻的B型鐵或核心↟↟✘│·，以免降低冷卻鐵的作用或過早熔化緊身衣↟•。

有助於降低鑄件的收縮應力↟↟✘│·，避免鑄件產生裂紋↟•。

a.對於收縮率較大的合金↟↟✘│·，調整內流道不應防止鑄件收縮↟↟✘│·，以免收縮產生較大的應力或裂紋↟•。

b.內澆道應迅速╃•、均勻地填充熔融金屬↟↟✘│·，儘可能縮短填充過程↟↟✘│·，減少熱損失↟↟✘│·，避免鑄件各部位溫差過大↟•。

有利於鑄件的清洗↟•。