戏说顶注式浇注系统

顶注式浇注系统，大家应该都很熟悉。顾名思义，金属液从铸件的顶部进入型腔。那么，顶注式浇注系统到底是好是坏，谁来评说?

最简单的办法，我们参照铸造手册。熔模铸造手册对顶注式浇注系统的叙述是这样：金属液从铸型型腔上部注入。这种浇注方式有利于形成定向凝固而获得致密铸件；具有良好的充型能力，有利于复杂薄壁件充型。但金属液易产生飞溅、涡流，易卷入气体、夹杂。

铸造手册（6）特种铸造中对顶注式浇注系统的叙述是这样的：合金液从型腔的顶部注入，铸件自上而下凝固。合金液易飞溅，排气不畅，适用于高度不高的铸件。

这两个手册对顶注式浇注系统的论述基本一致，只是个别词句上有些微差异，但是，从其中也能总结出几个要点：1.有正确的凝固顺序，可以自上而下进行补缩。2.适用于薄壁铸件，可以使用重力势能加上初速度进行薄壁件的浇注，而且充型能力良好，即使是流动性差的合金液。3.适用于高度不高的铸件。但是，这里没有明确铸件高度的具体数值。铝合金铸

图一，顶注式浇注系统

件一般高度小于100mm。但是，钢件我还没有看到相关数据。这是顶注式浇注系统好的一面。

任何事物都具有两面性。毛主席也教导我们，要一分为二看待问题。顶注式浇注系统有它的好处，肯定就会有它的不足，这个不足就是以下几点：1.金属液容易飞溅，涡流。2.排气不畅，没有浮渣能力。因为从顶部浇注，它的排气通道也在顶部，所以，不仅可能排气不畅，而且容易卷气，而且夹杂不易上浮。

那么，很明显，顶注式浇注系统的主要缺陷就有气孔、铁豆、夹杂（夹渣）、夹砂（冲砂）等。以下是某厂一个顶注式浇注系统产品几年的合格率以及废品分布，大家可以比对一下。

表一，某产品合格率及废品分布

表二，废品分布柱状图

从上面的表格可以看出，夹杂、夹砂、缺肉、跑火、气孔占据了废品的前五位。这里我要解释一下缺肉和跑火两大缺陷。因为缺肉主要是铸件表面缺陷需要打磨，但是由于位置较深，打磨后缺肉造成铸件报废（这个铸件不允许焊接）。跑火则是由于铸件型壳干燥不好，脱蜡时芯子断裂，进而造成跑火。

撇出缺肉以及跑火两大缺陷，剩余的就是夹杂、夹砂以及气孔，正好是符合顶注式浇注系统所产生的缺陷。

另一项产品也是顶注式浇注系统，它的废品排前5位的是夹砂31.5%，夹杂17.4%，气孔以及缺肉、荧光报废各占14.1%，占到废品总数的91.2%。缺肉上面已经提到，荧光检查主要也是针对铸件表面缺陷，也是因为夹杂、夹砂、气孔等缺陷造成铸件报废。

从上面的理论及实际生产情况来看，顶注式浇注系统确实是铸件产生表面缺陷的主要原因，而且产生的缺陷也相对集中。那么，针对产品内在质量要求高的铸件来说，使用顶注式浇注系统不仅合格率低，表面缺陷很多，而且成本相对增加很多，从生产经营角度来讲，显然，使用顶注式浇注系统是不可取的。

那么，我们有没有可能一棒子打死一大片呢?

我们会不会因此而摒弃顶注式浇注系统。不是的，我们只是通过分析来告诉大家，顶注式浇注系统的优缺点一样明显。我们必须在使用顶注式浇注系统时必须有所用有所不用。比如，合理的凝固顺序、充型好，这是我们需要发扬的，而冲击力大，卷气、夹砂、夹杂这是我们需要改善的。

顶注式浇注系统最大的缺点就是顶注，金属液兜头就浇注下来，冲击、飞溅、裹气等等，这些都是造成缺陷的主要原因。也是我们需要改善的部分。那么如何改善顶注式浇注系统的不利呢？

实际上我们前面已经讲过这个问题。降低浇注高度，采用倾斜角度的办法，让浇注高度降低；通过降低高度来实现金属液的层流浇注，减少飞溅、卷气以及对型腔的冲击。

也可以使用翻转浇注法，使料流平稳。

图二，翻转浇注示意图

当然，还可以使用改变浇注系统设计，如改顶注式为阶梯式。

为了提高自己的合格率，对于要求高的产品慎用顶注式浇注系统，当然也可以使用，但是，浇注时的操作要紧密配合，各司其职，才能把铸件质量提升这句话落到实处。