消失模实型铸造浇注系统设计原则

同空腔铸造相同，浇注系统的主要作用为引流，控制充型速度，使金属液平稳地进入型腔，减少紊流对铸型的冲刷，阻止熔渣及其他夹杂物进入金属液流，避免吸气卷气，调整凝固顺序，使其尽量满足顺序凝固。

消失模实型的浇注特点

不同于传统的空腔铸造，消失模充型时同时存在固液，固气、液气等状态，充型受到的阻力远大于传统的空腔铸造，所以截面积比例的变化其实是没有太大意义的，只要单位时间内金属液流量大于泡沫退让，该系统就是封闭的，否则就是开放的。

置换原理

在消失模铸造中，存在两大置换，一是体积置换，金属液流需要占据原先由泡沫占据的空间，二是温度置换，金属液需要提供足够的能量以供泡沫液化及气化。泡沫塑料是热塑性塑料，其导热性差，铸型中的模样与铁水接触之前发生软化、熔融，随即气化和燃烧，产生大量的高温分解产物和挥发性气体，使铁水与模样之间始终保持一个气相间隙。

在浇注的过程中，金属液前端与泡沫实型中间形成气隙，气隙的宽度随金属液的压头、涂层透气性的增大而减小，随模型的密度，涂层的厚度、金属液的浇注温度增大而增大。

在正常的充型过程中，液态金属与泡沫直接按所形成的气膜压力近似等于液态金属在该处产生的静压力。

在长期的实践生产中发现消失模的合理浇注速度不是由各浇道之间的面积比例限定，而是由消失模的退让速度决定的。浇注速度随着静压头的增加、气隙厚度、气隙的周长、透气性的增大而增大，随液态金属的浇注温度增大而增大。为保证铁水能迅速平稳地充满铸型，适当加大浇注速度。然而过快的浇注速度也是不可取的，应使铁水上升速度略小于模样的气化速度，以利于模样充分气化。

浇口杯的设计（内容待补充）

消失模铸造时，金属液的流动速度比空腔铸造要慢得多，因此浇口截面应比普通铸造大，一般铸钢大10%-20%，铸铁20%-50%。浇注系统宜采用开放式,即铸铁件的内浇口总截面积与直浇口截面积之比为1：1.5-3。

浇注过程中应充分考虑排气，大量气体的瞬间溢出。浇注时因模样的高温分解产物气体、液相和固相残留物远比空腔铸造法多。所以，为了确保铸件质量，它的浇注系统必须要有良好的撇渣和排气能力。同时浇道内不得出现负压。因为这将大大地增加气体产物和碳黑的形成并卷入空气，增加了铸件缺陷形成的可能性。

底返式浇注系统充型平稳，可以实现平流，使泡沫有序气化，排气性较好，是目前较为成熟的工艺选择，但由于金属液前端与气化分解产物接触时间长，在顶部出现皱皮，碳渣等缺陷，所以可以在顶部设置集渣排气冒口，收集分解产物，保证产品质量。大量的生产实践发现其实并不尽然。有时底注+顶注的复合浇注方式会取得更满意的结果。如在生产灰铁模座时，可以发现在模座底凹部有多个安装刀块的孤立桩柱，虽然对整体而言是采用底注式，但对桩柱而言，其实是顶注。桩柱通体无瑕疵点。试验得知，底注的充型速度比顶注要慢得多，对于小件采用顶注会比底注好的多。曾在资料上了解到德国采用一种“蜈蚣脚式”浇注系统，语焉不详，也没有图片，究竟是怎么一回事，还有待研究验证。

浇注时，由于各种浇注因素的影响，泡沫塑料模样会发生不完全分解，这些不完全分解的产物（气态+液态+焦态残留物）不易渗入铸型表层而沉积在铸件表面上。若这些分解产物局部堆积过多，会使铸件表面粗糙，还易使铸件表面形成波纹状或滴瘤状皱皮等缺陷。

采用泡沫塑料模样生产的铸铁件，在上、侧表面，特别是上表面常有一层发亮的碳薄膜。它是由气相和液相析出的游离状烟黑碳在～℃时转变为发亮的碳，发亮碳的耐火度略低于白石墨而高于烟黑碳。同时发现，在铸铁件表面集积大量烟黑碳时，它的下面总有发亮碳膜存在，特别是在铸型透气性较低时，这种现象尤为突出，而且是铸件愈厚，积聚的碳黑愈多，则发亮的碳膜也愈厚。如果聚苯乙烯模样的分解速度小于铁水的上升速度，液相就集积在铁水液面上。由于聚苯乙烯液相的分解，在金属液面上形成的碳，开始聚集于液面，凝结成大片碳的残留物；另一方面液相的分解过程引起紧贴铁水层的过冷和局部结晶。这些充满烟黑碳的局部小结晶球，在铁水平稳上升时聚集在铸件的上部，易形成类似砂眼状的缺陷。当铁水产生紊流时，模样的分解产物易聚集到铸件的各部位，形成波浪状皱皮缺陷，并在波谷处充满碳黑。

消失模实型铸造浇注系统的设计更加灵活合理，液态补缩效果好，可利用的石墨化膨胀更多，缩孔、缩松等缺陷相对容易控制。冒口除补缩和调节温度场外，更多的是承担集渣、排气作用。其位置除需要遵循“离开热节，不远离热节”居高临下放置的原则外，还要配合浇注系统，在所有可能造成滞流的死角部位承担引流、搞活铁水及储渣集气的作用。

综上所述，在实型铸件的成型过程中，聚苯乙烯高温分解产物中的液相和固态残留物愈少，铸件的表面质量就愈好。因此，加速泡沫塑料模样的气化及气化完全，是确保实型铸件质量的关键。

一些思考：

1、铸件几何结构对充型流动形态有一定的影响。当液态金属流动路线上有型芯时，金属液将在型芯背面汇合碰撞。如果汇合处远离内浇口，则铸造缺陷容易在该区域形成。

2、空心普通浇注系统，金属液几乎同时通过各内浇口开始充型，极易出现多股金属液汇合现象。

液流汇合处就是容易产生缺陷的部位。实践中看似缺陷随机分散，其实是遵循一定的流体力学原理的。还需要进一步收集数据，分析。

3、陶瓷管的应用只是为造型带来了便利。无论从流体力学的原理上，还是实践生产中，它并没有带来足够的好处。这也是一个值得

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