鋅合金壓鑄件錐形澆道設計方法

1.錐形澆道原理

應用水力學的一個原理：金屬流動的連續(xù)性，在一定的時間內(nèi)，流入、流出某一部位的流體總量是相等的。設計時使流道的截面積從噴嘴到內(nèi)澆口逐漸減小。

其好處：

1）通過控制金屬液流動速度，來減少流道內(nèi)壓力的損失，并使金屬液流動速度加快，有利于充填。

2)使金屬液在澆注系統(tǒng)中處于充滿狀態(tài)，從而有效降低氣體混入金屬液中。

3)澆注系統(tǒng)輕巧，節(jié)省金屬。

結(jié)論：金屬液在錐形澆道中，流動速度與截面積成反比。截面積逐漸減小，流動速度逐漸加快。

2．選擇整體前流的填充形式

澆注系統(tǒng)設計的第一步是需要確定金屬液以什么樣的方式進入型腔并填充型腔，對鋅合金壓鑄最理想的方式是整體前流、霧狀充填，即讓金屬液有一個穩(wěn)定的流動前沿（整體前流）,快速、均勻地填充整個型腔，將型腔內(nèi)的氣體通過排氣道排出模外，并避免金屬液回流產(chǎn)生渦流。霧狀充填可把氣體打碎成極微小的氣泡，均勻彌散在壓鑄件中，通常不影響力學性能。

3．金屬液進入型腔的射流方向

(1)射流角度

在錐形澆道中，金屬液通過內(nèi)澆道進入型腔，都是呈一定角度的，而不是直角射人，射流的角度由兩個分速度決定：①金屬液沿橫澆道方向前進的水平分速度；②由金屬壓力作用產(chǎn)生的垂直分速度。

(2)作用

選擇射流角度可以控制金屬液進入型腔的方向。設計模具時，要確定內(nèi)澆道的截面積，選擇合適的角度，試模時，發(fā)現(xiàn)問題，可以從這兩方面進行調(diào)整、修正。如發(fā)現(xiàn)鑄件某一部位欠鑄，可調(diào)整金屬射流方向先充填這一部位。鋅合金充型速度一般是40 m/s左右，在高壓高速的作用下，金屬液開始進入型腔是以噴射流充型，在填充過程受到碰撞、摩擦、阻力等不斷損耗時，噴射流變成壓力流。因此，噴射流充填的部位比由壓力流充填的部位的表面質(zhì)量要好，而缺陷的產(chǎn)生，尤其是花紋易出現(xiàn)于壓力流充填的部位。

(3)射流角度的確定

為了使進入型腔的金屬液按設想的方向迅速充填各部位，不留下死角，需確定射流角度。根據(jù)鑄件的幾何形狀，以及所需要的射流方向來定，一般在25°~50°。

方法一：射流角度由：由（橫澆道面積Ar/內(nèi)澆道面積Ag）的比率而定。

Ar為內(nèi)澆道始端橫澆道的截面積，Ag為內(nèi)澆道截面積，例如Ar/Ag=1.0時，射流角度為45°。

方法二：通過流道的位置設計來獲得所需的射流方向。如在流道某些部位做成彎位，以改變金屬的射流方向，在澆道的不同位置上，金屬液進入型腔的射流方向是不同的。

射流角度是隨橫澆道和內(nèi)澆口截面積的變化而變化。控制射流角度，可改善鑄件某一部位的欠鑄情況，利于排氣。

內(nèi)澆口面積一樣，而射流角度不同時的不同的特點。

有效截面=內(nèi)澆口截面×cosθ

當角度越小

①金屬液進入型腔方向趨于垂直。

②有效截面大，利于充滿型腔。

③澆道面積Ar大，澆注系統(tǒng)耗用金屬多。

當角度越大

①金屬液進入型腔方向趨于平緩。

②有效截面小，只能加大壓力，加大流量，以滿足充滿型腔的要求，這涉及到機器性能。

③澆道面積Ar小，澆注系統(tǒng)耗用金屬少。