浇冒口系统设置的作用和要求主要是把液体金属平稳引入型腔,保证精确复制型腔的形状,防止出现浇不足、冷隔等铸造缺陷，避免卷入气体、夹杂和合金二次氧化。同时注意补充液体金属凝固时的体积收缩,确保补缩通道畅通不产生缩孔、缩松等问题。除此之外还应考虑到四个方面的问题:①蜡型上的内浇口(冒口颈)与浇冒口焊接成模组后在制壳时支撑壳型的能力以防蜡型脱落。②内浇口(冒口颈)的截面与设置的方位能使脱蜡过程中起到蜡液排除顺畅并不留残蜡。③浇冒口系统的结构尽可能简化,便于蜡型取模、焊接组合、制壳、浇注、铸件切割打磨。④在保证精铸件质量前提下,设法提高铸件收得率。
围绕上述要求设计出理想的浇冒口就必须掌握金属液体的流体力学与金属原子的热运动、结构、性质等基础理论,然后结合精铸工艺作业过程中的实际情况才能获得。
1.1 液态金属的流体力学特性
液态金属的流体力学特性与理想液体比较有明显的区别。经生产实践和实验研究表明,当液态金属有一定过热度时因浇注系统长度不大充填时间短,在流动过程中浇道壁上不发生结晶现象所以金属液粘度变化不大,在湍流状态下液体流动的压力损失可认为与粘度无关。这样许多流体力学规律在一定程度上也适用于液态金属在浇注过程中的流动。但液态金属流入型壳后由于壳型与外界空气的吸热,金属温度随吸热量的大小不同程度下降。空穴数量减少原子集团中原子间距缩短金属液态体积减小,这时候需要帮助液态补缩。温度继续下降液态金属凝固发生由液态到固态的状态变化。金属体积显著减小。这个阶段称为凝固收缩,对此主要用浇冒口与自补方式给予补充。金属凝固完毕后,在固态下继续冷却原子间距离还要缩短产生固态的金属体积减少形成线收缩。
1.2 实际金属的液态结构
铸造金属不是想象中的纯金属液态结构,当金属存在第二种原子时(如合金),情况就复杂多了它会引起物理化学反应。因同种元素及不同元素间的原子结合是不同的,结合力较强的原子容易聚集在一起,由此使液态金属形成粘滞性(称粘度)。液态金属的粘度分为动力粘度和运动粘度,影响粘度的因素以液态金属温度和金属化学成份为主。粘度的大小直接影响液态金属的充填能力和顺序凝固的动力。
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2022年12月30日