第三章锌合金压铸浇注系统设计
* 浇注系统包括鹅颈、射咀、分流锥、浇道、浇口和排气系统； *常用有扇形浇道和锥形浇道兩種；
*设计原则：浇注系统内的金属液能有效的、平稳的流动，并避免气体混入。3.1澆注系统对填充条件的影响 金属液在压铸过程中的充型状态是由压力、速度、时间、温度、排气等因素综合作用形成的，因而水口系统与压力传递、合金流速、填充时间、凝固时间、模具温度、排气条件有着密切的关系。
a.压力传递一方面要保证水口处金属液以高压、高速充填型腔，另一方面又要保证在流道和水口截面内的金属液先不凝固，以保证传递最终压力。这样就需要最佳的流道和水口设计，最小的压力损失。 b.水口面积过大或过小都会影响填充过程，过大的水口充填速度低，金属过早凝固，甚至充填不足，过小的水口又会使喷射加剧，增加热量损失，产生涡流并卷入过多气体，减短模具寿命。
c.气体的排出主要取决于金属液的流动速度与流动方向，以及排溢系统的开设能否使气体顺畅排出，排气面积是否足够。排气是否良好，将直接影响铸件的外形和强度。
d.模具温度的控制对铸件的质量产生很大的影响，同时影响生产的速度和效率，水口的合理设计可以对模具的温度分布起调节作用。
e.模具寿命除了取决于良好的钢材外，又与模具的工作状态有关，良好的水口系统设计也是为了使模具各部分热平衡处于最佳状态，而不是恶劣的状态下，这样才能得到压铸生产的最大经济效益。
3.2浇注系统位置的选择
1．使金属液充型路径减少曲折，避免过多迂回，避免卷气，散失热量，压力损耗。2．尽量使金属液流至各部位距离相等，如开中心水口。
3．使温度分布符合工艺要求（模温、铸件温度）、尽量选择最短流程。
4．尽量采用单个水口，避免各水口的射流产生对撞，当需多处水口时，考虑射流相互促进，避免卷气，能量损耗。
5．尽量避免正面冲击型芯或型壁，减少动能损耗、卷气、流向混乱、粘模。6．减少铸件收缩变形的倾向，使易收缩部位得到补缩、增压。
7．有利于排气。
3.3浇注系统形式的选择
1．扇形浇道与锥形流道
金属液进入型腔的流动状态是由浇道和内浇口的形式决定的。目前使用最多的二种形式：扇形浇道（图3-1）与锥形流道（图3-2），它们有各自的特点。
图3-1扇形浇道图3-2锥形流道（1）合金液进入型腔流动前沿较窄（1）合金液进入型腔流动前沿较宽
（2）中心流速高，两侧流速低，（2）中心流速较缓和，两侧流
速高，
适合于深腔充型，适合压铸圆形铸件适合于大的平面充型
不管是扇形浇道或锥形流道，从浇道开始到内浇口其截获面积应该逐渐缩小，才能保证控制合金液的流态，并防止气体卷入浇注系统。
设计扇形浇口时，扇形两侧的角度不能超过90°，图3-3示意了当扇形角度大于90°时，合金液不能完全充满内浇口全部，产生卷气现象；而扇形角度小于90°时，合金液能完全充满内浇口全部。
图3-3 扇形浇道
图（a）、(b)示意角度大于90°时，内浇口只有一部分是有效浇口。从箭头示意可看到卷气现象。图（c）示意角度小于90°时，内浇口全部为有效浇口。
在设计扇形浇口常常出现的问题是：扇形浇道的宽度是扩展的，而厚度不变，造成截面
积是逐渐扩大而且产生卷气。图3-4
示意扇形浇道的设计思路。
图3-4扇形浇道的形状要素
3.4锥形流道设计方法
1.选择整体前流的填充形式
浇注系统设计的第一步是需要确定金属液以什么样的方式进入型腔并填充型腔，对锌合金压铸最理想的方式是整体前流、雾状充填，即让金属液有一个稳定的流动前沿（整体前流），快速、均匀地填充整个型腔，将型腔内的气体通过排气道排出模外，并避免金属回流产生涡流。雾状充填可把气体打碎成极微小的气泡，均匀弥散在压铸件中，通常不影响力学性能。图5-9中箭头示意金属液进入型腔的方向。
圖3-5 整體前流
2．金属液进入型腔的射流方向
（1）射流方向
在锥形流道中，金属液通过内浇道进入型腔，都是呈一定角度的，而不是直角射入，射流的角度由两个分速度决定（见图3-6）：a, 金属液沿横浇道方向前进的水平分速度；b，由金属压力作用产生的垂直分速度。
（2）作用
选择射流角度可以控制金属液进入型腔的方向。设计模具时，决定内浇道的截面积，选择合适的角度，试模时，发现问题，可以从这两方面进行调整、修正。如发现铸件某一部位欠铸，可调整金属射流方向先充填这一部位。锌合金充型速度一般是40m/s左右，在高压高速的作用下，金属液开始进入型腔是以喷射流充型，在填充过程受到碰撞、摩擦、阻力等不断损耗时，喷射流变成压力流，因此，喷射流充填的部位比由压力流充填的部位的表面质量要好，而缺陷的产生，尤其是花纹易出现于压力流充填的部位。
圖3-6射流方向圖3-7彎位上射流角度（3）射流角度的确定
为了使进入型腔的金属液按设想的方向迅速充填各部位，不留下死角，需确定射流角度。
根据铸件的几何形状，以及所需要的射流方向来定，一般在25°~50°。
方法一：射流角度由横浇道面积Ain/内浇道面积Ag的比率而定（见图3-8中曲线）
Ain—内浇道始端横浇道的截面积（见图
3-6）
Ag—内浇道截面积
例如Ain/Ag=1.0时，射流角度为45°
多媒体调度台方法二：通过流道的位置设计来
获得所需的射流方向。如在流道某些
提前放电避雷针部位做成弯位，以改变金属的射流方
向，如图5-11的浇道设计。从图5-9
虚拟房间
中箭头所示，可以看到，在浇道不同
的位置上，金属液进入型腔的射流方
向是不同的。
射流角度是随横浇道和内浇口
截面积的变化而变化。控制射流角度，
可改善铸件某一部位的欠铸情况，利
于排气。
图3-9示意内浇口面积一样，而
苯并芘检测
射流角度不同时，不同的特点。图3-8射流角度和横浇道截面积与
内浇道面积之比的关系
能效监测终端
当角度越小当角度越大
*金属液进入型腔方向趋于垂直。*金属液进入型腔方向趋于平缓。
*有效截面大，利于充满型腔。*有效截面小，只能加大压力，
加大流量，这涉及到机器性能。
*浇道面积Ain大，浇注系统耗用金属多。*浇道面积Ain小，浇注系统耗用
观测值
金属少。
图3-9不同射流角度的影响状况
3．从直浇道到内浇道的设计
整个浇注系统采用变截面形式，即从直浇道向内浇道逐渐收缩，以保证金属液连续保持
充满浇注系统，最大限度减少涡流卷气。
喷嘴出口处浇道截面积比分流锥流道入口截面积大10%。
（1）直浇道
a）直浇道截面积的收缩率在5%~10%；（见图3-10）
b）从直浇道到横浇道弯位，顺着金属液流动方向把截面积缩10%~30%（见图3-11）。当转弯半径R〈10mm时，缩减30%；当R〉15mm时，缩减
10%。转弯半径越大，阻力越小，压力损耗越小。
图3-10 直浇道截面图3-11 流道弯位
c）生产中常常出现有问题的设计，见图3-12
问题在于：①直浇道中逐渐增加的截面积，导致
空气混入金属液中，增大铸件出现气孔的机会。
②使金属液流动不平稳。
型式一：双边直浇道
型式二：小型铸件笔形直浇道
d) 从喷嘴到内浇口截面积逐渐减小设计实例图3-12不良设计
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