圖1、智鑄超云模擬金屬液在錐形流道里的充填過(guò)程
并且,從直澆道開始到內(nèi)澆口,其截面積是逐漸縮小的,如圖2所示,N1>R1>(R2+R3)>(G1+G2),且N1≈1.25~1.7(G1+G2)。
圖2、期望的金屬液流向
這樣設(shè)計(jì)的好處有:
1.保證整個(gè)澆注系統(tǒng)內(nèi)金屬液處于充滿狀態(tài),有效降低氣體卷入,使金屬液的流動(dòng)速度加快,有利于在金屬未凝固前完成充填;
2.設(shè)置的緩沖包可用于吸納金屬液的沖擊能量,接納冷、污金屬液;
3.此類形式的澆注系統(tǒng)輕巧,可節(jié)省金屬液的消耗量。
接下來(lái)就用智鑄超云模擬金屬液在錐形流道里的充填過(guò)程,直觀形象地理解橫澆道變截面設(shè)計(jì)的原因,以及緩沖包吸納功能的直接體現(xiàn)。
從圖1展示的充填過(guò)程可以看出,金屬液始終以充滿流道的狀態(tài)逐步到達(dá)內(nèi)澆口,不會(huì)在橫澆道內(nèi)形成翻卷,并且最前端的金屬液也流進(jìn)了緩沖包內(nèi),有效避免了冷、污金屬進(jìn)入型腔。
圖2所示的鑄件結(jié)構(gòu)是典型的錐形流道結(jié)構(gòu),盡管我們都期望金屬液以圖示的方向進(jìn)入型腔,但是,經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證,壓鑄件總是會(huì)在圖中所標(biāo)識(shí)的地方產(chǎn)生困氣,這表明一個(gè)現(xiàn)象:錐形流道設(shè)計(jì)中,金屬液進(jìn)入型腔的射流是呈一定角度的,而不是直角射入。金屬液的進(jìn)入方向與重力方向形成的角度也稱作“射流角度”,如圖3所示。
射流的角度由兩個(gè)方面的因素決定:
1.沿著流道方向的水平分速度;
2.由于金屬壓力作用產(chǎn)生的垂直分速度。
圖3、射流角度
確切地說(shuō),是橫澆道入口處的截面積和內(nèi)澆口面積決定了射流角度值的大小。這三者的關(guān)系可由式1和圖4表明。
△式1
本例中的鑄件的澆道系統(tǒng)形狀參數(shù)是:
結(jié)合圖4:射流角度-橫澆道截面積/內(nèi)澆口的關(guān)系圖,能確定具體的射流角度值為45°。
圖4、射流角度確定
由式1表達(dá)的關(guān)系可以得出,若保持內(nèi)澆口尺寸不變,當(dāng)橫澆道入口處的尺寸正向變大時(shí),射流角度就會(huì)越大。
為了直觀表達(dá)這個(gè)變化過(guò)程,可通過(guò)設(shè)置不同的與值,設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的鑄件模型,通過(guò)壓鑄模擬軟件的計(jì)算結(jié)果來(lái)觀察這個(gè)變化過(guò)程。
模型一:
理論圖示:
智鑄超云模擬圖示:
充型完成時(shí)間:0.0110s
模型二:
理論圖示:
智鑄超云模擬圖示:
充型完成時(shí)間:0.0152s
模型三:
理論圖示:
智鑄超云模擬圖示:
充型完成時(shí)間:0.0263s
此外,在錐形流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,內(nèi)澆口的有效面積也是需要考慮的,因?yàn)樯淞鹘嵌鹊拇笮⊥瑯訒?huì)影響內(nèi)澆口的有效面積值。射流角度與內(nèi)澆口有效面積和實(shí)際面積之間有如下關(guān)系:
從以上三個(gè)模型對(duì)比中可以看出,在同樣的內(nèi)澆口面積條件下,射流角度大,則有效面積減小,即實(shí)際的充填時(shí)間會(huì)比理論設(shè)計(jì)的充填時(shí)間長(zhǎng),鑄件出現(xiàn)冷紋、流痕的概率就會(huì)比預(yù)期高。