砂型铸造排气系统的设计（转）

铸造小虎

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排气系统的作用
1）排出砂型中型腔、砂芯以及由金属液析出的各种气体。
8 T( M) f& |- g& C% j2）减小充型时型腔内气体压力，改善金属液充型能力。
$ {$ G0 ~) [* i) Q5 K7 N: A0 S1 ^* K3）排出先行充填型腔的低温金属液和浮渣。
% |& o) u9 Z& ]' Q7 z# W4）便于观察金属充填型腔状态及充满程度。

0 Y2 r. W+ p9 [) @: ]5 g排气系统的分类
排气系统的分类主要有两大类：铸型型腔排气和砂芯排气。另外，还涉及造型制芯过程中排气塞排气和浇注时点火引气排气。
5 y) ]. \# i% r+ T, E+ p( h. U( I出气孔是型腔各类出气冒口、砂型和砂芯排气通道的总称，为设置在型内或芯内的片状或针状空腔。型腔排气主要有出气孔、出气针、出气片、排气过滤片、砂粒（型）间隙；各类顶侧明暗冒口、压边冒口、溢流冒口、保温发热排气冒口、排气塞排气、点火引气等。砂芯排气主要有出气孔、出气针、排气片、排气槽、排气绳、排气通道、填充燃烧介质、增大空隙材料，砂粒（芯）间隙、排气塞排气等。
1 \- k4 n4 V, v; c0 |" s/ \0 u排气系统的设计原则
1）设计排气系统时,应以型腔气体与砂芯气体分开排出为原则，要尽量避免铸件本体直接排气。出气孔的设置位置应不破坏铸件的补缩 条件，通常不宜设置在铸件的热节和厚壁处，以免因出气孔冷却快导致铸件在该处产生收缩缺陷。
8 Q5 e7 V9 T- ~9 v/ u) }2）出气孔、出气针、排气片、冒口等一般设置在铸件浇注位置最高点，充型金属液最后到达的部位，砂芯发气和蓄气较多的部位，型腔内气体难以排出的“死角”处及冷铁的上方。
+ {. ~- y7 K' b5 o" d& }0 j, A" x3）出气孔、出气针、排气片、冒口应尽量不与型腔直通，可采用引出过道与型腔连通（引出式出气孔），以防止因掉砂等原因导致散砂落入型腔。
0 f4 g( i$ `3 b9 G4）对于大中型复杂铸件及由多个砂芯组芯造型时，应在各个砂芯上设计排气通道，在外型上设主排气口，砂芯中的气体通过排气道由里向外主排气口排出。为防止金属液堵死砂芯排气孔，砂芯间、芯头与芯座间应配合密封到位或采用密封条、岩棉等填塞芯头。
5）出气针、排气孔、排气片类出气孔只用于排气，不允许进金属液；出气片、出气针、溢流冒口类排气口不仅起排气浮渣作用，还起补缩、溢流冷金属液、激冷作用。
6）一般认为，未设置明冒口的铸件，出气孔根部总截面积最小应等于阻流总截面积，以保证出气孔能顺畅地排出型腔中的气体。对于树脂砂造型铸件，高压潮模造型件及气缸、液压、涡轮增压器涡轮壳、中间壳类复杂薄壁铸件，总排气总面积往往要大于内浇道及阻流面积的1.5∼2.5倍，才能使型腔气体顺利顺畅排出，保证铸件质量。
7）直接出气孔不宜过小，必要时可在出气孔根部设置溢流杯，既可排出脏的金属液，又可防止在出气孔根部产生气孔。
0 Z$ B& z. ]$ v: T" m2 {8）出气孔根部的直径（或厚度），不大于设置处铸件厚度的1/2，间接出气孔的直径可大些。
9）浇注时及时点火引气，排出型腔内产生的气体，降低型腔内气压，防止铸件产生气孔、呛火、爆炸性粘砂等缺陷。

排气系统的设计缺陷及废品原因分析
在砂型铸造工艺设计中，铸造工艺设计人员往往只注重铸造工艺参数的设计，浇注系统的设计，冒口补缩系统的设计，冷铁激冷系统的设计等等。但对排气系统设计不够重视，特别是浇冒口系统设计与排气系统设计配合不到位，对铸型型腔、砂芯的排气能力未加校核。如果铸造排气系统设计不合理，铸型型腔、砂芯的排气不畅，浇冒口系统设计考虑不周到，铸件会产生侵入性气孔、爆炸性粘砂、呛火、气缩孔、甚至出现浇不足、冷隔等铸造缺陷及金属液喷溅伤人安全事故。生产产品的主要废品率大部分集中在气孔、粘砂缺陷上，给我们造成很大的经济损失，也是铸造工作者急切要解决的问题之一。
/ h6 z9 B: j$ n9 [8 d% O+ g7 @1）排气系统布局不合理，铸型型腔、砂芯排气不充分，砂芯结构设计不当，排气总面积偏小，导致铸件产生侵入性气孔、粘砂、呛火等缺陷。
2）排气系统中有效出气孔面积偏小，出气针未扎通，且砂型的紧实度偏高，透气性差，影响了型腔的排气能力，铸件会产生气孔、粘砂缺陷。
3）采用高压潮模模板机器造型，以及采用热芯盒、冷芯盒制芯时，由于在模具型腔内部起模较深、死角处、射砂砂流交汇处、拐弯处及型腔内部产生“窝气”，难以顺利排出，致使铸型起模不良，砂芯射砂不实，影响砂芯质量和铸型质量。
. p9 w# V0 u1 C. ~- `5 g2 h' O: Z1 y4）一般认为，未设置明冒口的铸件，出气孔根部总截面积最小应等于阻流总截面积，以保证出气孔能顺畅地排出型腔中的气体。复杂薄壁件中砂芯发气量大、透气性差、烘干不到位，且未钻排气孔或未钻深钻透钻到位，浇注时砂芯产生的气体大，难以顺利排出，从而使铸件产生气孔、气缩孔缺陷。经850 ℃测定发气量指标，一般粘土砂为10.4 mL/g，树脂砂为15 mL/g，覆膜砂为15∼17 mL/g，冷芯砂为12 mL/g。
  @2 r: x' v' I' j5）砂芯芯头与芯座密封不到位，金属液堵塞排气道，砂芯无法排气，致使铸件产生气孔、呛火缺陷。
6）浇注系统设计不当，未形成自下而上的温度梯度，且浇注时不平稳，浇注温度较低，浇注速度太慢，金属液表面氧化膜形成早，致使型腔内原有的气体来不及排出，铸件会产生气孔、呛火、浇不足成冷隔缺陷。
7）对于树脂砂型铸件，树脂砂型发气量大，如果出气孔偏小，溢流金属液少，造成型腔排气不畅通，铸件会产生气孔、渣孔、气缩孔等铸造缺陷。
8）浇注时未及时点火引气，致使型腔内产生气压加大，铸件会产生气孔、呛火缺陷，甚至会发生金属液喷溅安全事故。

jijiufu

楼主的经验非常好，学习了。

1234lixin

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