生产环形薄壁灰铸铁件的DISA线上的浇冒口系统及其设计方法与流程

技术特征：

1.一种生产环形薄壁灰铸铁件的DISA线上的浇冒口系统，包括冒口和浇注系统，所述浇注系统采取底注式，包括内浇道、直浇道和横浇道，每个型板中布置两个铸件，两个铸件以直浇道为轴对称布置，在每个铸件的正下方均设置内浇道，其特征在于每个铸件的正下方浇道的数量为一个，在直浇道和横浇道的连接处设置第一缓冲区域；两个内浇道分别与两个横浇道联通，在每个横浇道远离第一缓冲区域的一端设置第二缓冲区域；在每个铸件的正上方均设置有冒口。

2.根据权利要求1所述的DISA线上的浇冒口系统，其特征在于所述冒口形状为圆柱形无冒口窝冒口。

3.根据权利要求1所述的DISA线上的浇冒口系统，其特征在于横浇道的截面积是内浇道截面积的1.2倍，直浇道的截面积在两个横浇道截面积之和的基础上加大30％。

4.根据权利要求1所述的DISA线上的浇冒口系统，其特征在于所述内浇道的截面形状为矩形，横浇道和直浇道的截面形状均为梯形。

5.一种权利要求1-4任一所述的DISA线上的浇冒口系统的设计方法，其特征在于在冒口设计时，将灰铸铁的石墨化膨胀考虑进去，采用均衡凝固理论计算出冒口大小及形状；在浇注系统设计时，首先将采用均衡凝固理论计算出的单个冒口质量与相应铸件的质量进行加和，然后根据恒压等流量工艺设计方法分别计算出内浇道、横浇道及直浇道的截面积，再经过模拟软件调试出各浇道的最佳截面形状和尺寸。

6.根据权利要求5所述的设计方法，该方法的步骤是：

第一步、铸造工艺装备的选择

针对环形薄壁灰铸铁件自身特点及DISA线生产条件，选择砂型铸造，垂直分型，冒口和浇注系统均设置在分型面上；

第二步、冒口设计

1)铸件基本参数设置及基本量的计算

已知铸件材质为HT250，铸件体积为V_C，铸件表面积为S_C，铸件密度为ρ，铸件高度为h；

根据质量计算公式计算出铸件的质量m_C＝ρ·V_C；

根据几何模数的定义计算出铸件的几何模数：

2)计算质量周界商、灰铸铁件收缩时间分数、收缩模数因数

质量周界商：

灰铸铁件收缩时间分数：

收缩模数因数：

3)计算铸件的收缩模数：M_S＝f₂·M_C；

4)确定冒口位置

将冒口位置设置在每个铸件的正上方，根据均衡凝固理论，利用公式：计算得到冒口位置距离铸件边缘的距离δ，进而确定冒口位置；

5)计算冒口模数并确定出冒口形状和尺寸

计算冒口模数：M_r＝M_C·f₁·f₂·f₃；

其中f₁是冒口平衡因数，f₁的取值为1.3；f₃为冒口压力因数，f₃与铸件的质量周界商有关，具体数值根据步骤2)得到的质量周界商Q_m查表获得；

根据上述冒口模数，取圆柱形无冒口窝冒口，根据经验确定冒口的H/D＝1.2，进而通过冒口模数和H/D查表可得冒口尺寸；

6)计算冒口颈模数并确定出冒口颈形状和尺寸

计算冒口颈模数：M_n＝M_C·f_P·f₂·f₄，选取长方体冒口颈，

其中，f₄为冒口颈长度因数，f₄取值为0.8；f_P是流通效应因数，f_P取值为0.5；

冒口颈厚度：e＝(2～2.5)M_n，

冒口颈宽度：W≥5e，

冒口颈长度：l＜＝3e，

依照冒口颈“短、薄、宽”的原则来确定出冒口颈尺寸；

第三步、浇注系统设计

1)浇口杯设计

根据单个铸件和冒口的质量之和及工艺出品率的要求，选取相应的浇口杯，并采用自动造型；

2)浇道设计

采用恒压等流量工艺设计方法计算内浇道截面积S₁：

其中，G为流经内浇道截面积的金属液质量；μ为流量系数，μ取值为0.35；τ为金属液流经截面积的时间；g为重力加速度；H_P为实际压头，即浇口杯顶点距离内浇道之间的高度；

每个横浇道截面积S₂为相应内浇道截面积S₁的1.2倍，横浇道截面积S₂为：S₂＝1.2S₁；

直浇道的截面积S₃比两个横浇道截面积S₂的加和大30％，直浇道截面积S₃＝2*S₂*(1+30％)；

经过调试确定内浇道截面形状为矩形，横浇道截面形状为等腰梯形，直浇道截面形状为等腰梯形，至此完成浇注系统的设计。