消失模铸造的工艺设计规范

　　阶梯浇注系统常用于高大铸件的生产，其主要目的是实现自下而上的分层充型及形成由下往上逐渐升高的金属液温度梯度。一段时间以来，由于消失模铸造工艺设计规范的缺乏，阶梯浇注系统也常常被移植到消失模铸造工艺设计中。
然而，由于消失模铸造中金属液充型受到泡沫模样气化产物的强烈阻碍，金属液充型形态与普通铸造明显不同，因此将阶梯浇注系统应用于消失模铸造并不总是成功的。运用阶梯浇注系统制造某壳体铸件，50件铸件中有12件存在冷隔缺陷，因此建议不宜在消失模铸造中使用阶梯浇注系统。然而，也有人用阶梯浇注系统成功地铸造了很多类型的消失模铸件。这给消失模铸造工艺设计者带来了困惑。虽然许多研究涉及到了消失模铸造中的阶梯浇注系统，可是很少有人分析导致试验结果不同的原因。
本研究运用数值模拟的方法探索了消失模铸造阶梯浇注系统中金属液充型流动形态，旨在为消失模铸造工艺设计提供指导。在消失模铸造过程中，EPS泡沫充满铸型型腔，当泡沫还是固体时，金属液不能填充泡沫所占空间；当泡沫受热软化、熔化、气化后失去强度时，金属液才可以对该局部进行充填，从这种意义上讲，金属液取代泡沫的运动由热传递机理控制，而非金属液的压力或惯性。
在N485柴油机离合器壳体消失模铸造中设计了一种框架式浇注系统。离合器壳体法兰面与框架式浇注系统贴合，形成了6~9个内浇口。在浇注过程中，液态金属通过空心直浇道直接进人主横浇道，然后进人底部分支横浇道，此时，一部分金属液通过底部的内浇道充型，另一部分则通过辅助直浇道输送到上一层分支横浇道，进而通过设在分支浇道的内浇道充型，实现了从底部到顶部的逐层充型。很明显，该框架式浇注系统本质上是一种带辅助直浇道的阶梯浇注系统。
(1)铸件几何结构对充型流动形态有的影响。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)实心浇注系统中，浇口杯至内浇口间的流程长度决定了各内浇口开始充型的先后，流程短的先充型，流程长的后充型。
(3)实心普通阶梯浇注系统各内浇口从上到下依次开始充型，并且各浇口质量流量百分比也从上到下依次减少，阶梯浇注系统的功能没有实现。实心带辅助直浇道的阶梯浇注系统各内浇口自下往上依次开始充型，并且各浇口质量流量百分比从下往上逐渐降低，型腔中金属液上升平稳，有利于铸造缺陷的。因此，实心带辅助直浇道的阶梯式浇注系统有较好的适用性。
(4)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；空心带辅助直浇道的阶梯浇注系统，上部内浇口较下部和中部内浇口开始充型时间稍晚，充型流动形态较空心普通浇注系统有所。

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