1.一種生產環形薄壁灰鑄鐵件的DISA線上的澆冒口系統,包括冒口和澆注系統,所述澆注系統采取底注式,包括內澆道、直澆道和橫澆道,每個型板中布置兩個鑄件,兩個鑄件以直澆道為軸對稱布置,在每個鑄件的正下方均設置內澆道,其特征在于每個鑄件的正下方澆道的數量為一個,在直澆道和橫澆道的連接處設置第一緩沖區域;兩個內澆道分別與兩個橫澆道聯通,在每個橫澆道遠離第一緩沖區域的一端設置第二緩沖區域;在每個鑄件的正上方均設置有冒口。
2.根據權利要求1所述的DISA線上的澆冒口系統,其特征在于所述冒口形狀為圓柱形無冒口窩冒口。
3.根據權利要求1所述的DISA線上的澆冒口系統,其特征在于橫澆道的截面積是內澆道截面積的1.2倍,直澆道的截面積在兩個橫澆道截面積之和的基礎上加大30%。
4.根據權利要求1所述的DISA線上的澆冒口系統,其特征在于所述內澆道的截面形狀為矩形,橫澆道和直澆道的截面形狀均為梯形。
5.一種權利要求1-4任一所述的DISA線上的澆冒口系統的設計方法,其特征在于在冒口設計時,將灰鑄鐵的石墨化膨脹考慮進去,采用均衡凝固理論計算出冒口大小及形狀;在澆注系統設計時,首先將采用均衡凝固理論計算出的單個冒口質量與相應鑄件的質量進行加和,然后根據恒壓等流量工藝設計方法分別計算出內澆道、橫澆道及直澆道的截面積,再經過模擬軟件調試出各澆道的最佳截面形狀和尺寸。
6.根據權利要求5所述的設計方法,該方法的步驟是:
第一步、鑄造工藝裝備的選擇
針對環形薄壁灰鑄鐵件自身特點及DISA線生產條件,選擇砂型鑄造,垂直分型,冒口和澆注系統均設置在分型面上;
第二步、冒口設計
1)鑄件基本參數設置及基本量的計算
已知鑄件材質為HT250,鑄件體積為VC,鑄件表面積為SC,鑄件密度為ρ,鑄件高度為h;
根據質量計算公式計算出鑄件的質量mC=ρ·VC;
根據幾何模數的定義計算出鑄件的幾何模數:
2)計算質量周界商、灰鑄鐵件收縮時間分數、收縮模數因數
質量周界商:
灰鑄鐵件收縮時間分數:
收縮模數因數:
3)計算鑄件的收縮模數:MS=f2·MC;
4)確定冒口位置
將冒口位置設置在每個鑄件的正上方,根據均衡凝固理論,利用公式:計算得到冒口位置距離鑄件邊緣的距離δ,進而確定冒口位置;
5)計算冒口模數并確定出冒口形狀和尺寸
計算冒口模數:Mr=MC·f1·f2·f3;
其中f1是冒口平衡因數,f1的取值為1.3;f3為冒口壓力因數,f3與鑄件的質量周界商有關,具體數值根據步驟2)得到的質量周界商Qm查表獲得;
根據上述冒口模數,取圓柱形無冒口窩冒口,根據經驗確定冒口的H/D=1.2,進而通過冒口模數和H/D查表可得冒口尺寸;
6)計算冒口頸模數并確定出冒口頸形狀和尺寸
計算冒口頸模數:Mn=MC·fP·f2·f4,選取長方體冒口頸,
其中,f4為冒口頸長度因數,f4取值為0.8;fP是流通效應因數,fP取值為0.5;
冒口頸厚度:e=(2~2.5)Mn,
冒口頸寬度:W≥5e,
冒口頸長度:l<=3e,
依照冒口頸“短、薄、寬”的原則來確定出冒口頸尺寸;
第三步、澆注系統設計
1)澆口杯設計
根據單個鑄件和冒口的質量之和及工藝出品率的要求,選取相應的澆口杯,并采用自動造型;
2)澆道設計
采用恒壓等流量工藝設計方法計算內澆道截面積S1:
其中,G為流經內澆道截面積的金屬液質量;μ為流量系數,μ取值為0.35;τ為金屬液流經截面積的時間;g為重力加速度;HP為實際壓頭,即澆口杯頂點距離內澆道之間的高度;
每個橫澆道截面積S2為相應內澆道截面積S1的1.2倍,橫澆道截面積S2為:S2=1.2S1;
直澆道的截面積S3比兩個橫澆道截面積S2的加和大30%,直澆道截面積S3=2*S2*(1+30%);
經過調試確定內澆道截面形狀為矩形,橫澆道截面形狀為等腰梯形,直澆道截面形狀為等腰梯形,至此完成澆注系統的設計。