浇注系统设计的原理（四）

为了进行必要的计算，有必要知道体积速率Q在系统任何地方都是相同的。

体积流速是金属液在浇注系统中某一点处的速度乘以通道（直流道、横浇道、内浇口等)的截面积，如图6所示:

（图6连续性定律表明，在管道的任何位置流动的体积Q都是相同的。由于管子在平面2处的面积小于平面1处的面积，所以平面2处的速度要大于平面1处的速度。）

体积流速是金属在浇注系统中某一点处的速度乘以通道(流道、浇口、浇口等)的截面积，如图6所示:

Q 1 = Q 2 = Q 3 = V1A1= V2A2 = V3A3 = ...*

这就是所谓的连续性方程。Bernoulli's中的术语ΣF可以展开为：

ΣF=Σ{F _i Vi²/2g+f(L/D) V_av²/2g}

严格地说，摩擦损失是由浇注系统中每一次收缩、方向变化或其他不连续特征来确定的，通过将每一个F乘以金属在该点的实际速度Vi，并将所有这些项相加来确定的。

然而，为了简单起见，在进行浇注计算时，通常假设每个Vi项使用平均速度Vav(通常是当金属进入浇杯时的所有势能完全转换为浇口底部的动能时所产生的结果)。在这种情况下，只需要对所有F项求和，然后乘以Vav。括号中的第二项用于计算从流道流下的能量损失，其中f是壁面摩擦因子，L为流道长度，D为流道直径。

F的值如表1.1所示，Fi的值越大，说明该浇注系统组件的效率越低，控制流动效果越差。系统中的尖角通常是不好的，因为它们减慢了流动速度，造成了流分离和湍流。圆形直浇道比方形或矩形直浇道效率更高，也能更好地蓄热。

        表11所示。损失和摩擦系数的值

     浇道特性（Gating feature）      损失系数（Loss coefficient）

          急流 （Sharp ）   流线型（Sharp ）

         从浇口杯倒入 （Sprue entry from pour cup）

        浇道与流道的连接处 （Junction of sprue and runner）      

         转弯处有直角弯道（Right angle bend in runner）               
        方截面（Square cross section）

        圆截面（Round cross section）                      

         闸门与流道交界处成直角（Junction of gate to runner at a right angle）      

         浇道底部流道堵塞（Runner choke at base of sprue）
        (其中扼流圈是流道的1/3) (where choke is 1/3 of runner)   

        壁面摩擦损失（Wall friction losses）

     圆流道（Round runner）

       正方断面流道 （Square runner）                   

       (其中L =流道长度，D=流道直径或边)

(where L = runner length

and D= runner diameter or side)

上述方程的一个应用例子是它们在浇口设计中的应用。图7显示了自由下落的钢液流之间的关系。根据所给出的值和伯努利的定理，可以计算出钢流在下游任意一点处的速度。如图7所示。由此，再结合连续规律，求出了钢流在任意点处的截面积。不管那一点上浇口的直径如何，由于金属流在加速，直浇道横截面积在减小。要确认所有流体都是如此，只需打开水龙头，注意从水龙头垂直流下的水流的形状。如果在浇道的每个点上编制能量平衡表，可以发现3点的压力小于1点或2点的压力。也就是说，如果模具是多孔的(如精铸型壳)，空气可能被吸入，或通过浇道壁吸入浇口。 然后，进入浇道的空气会与金属发生反应，形成氧化夹杂物。由于这个原因，直浇道应该是锥形的，上大下小，符合金属流自然采取的形状。当直浇道采用这样的形状时，压力就平衡了，就不会有空气被吸入到气流中。

以上节选自英国材料协会编写的《INVESTMENT CASTING》一书。后期将会陆续更新翻译内容。

以上就是今天的分享，谢谢大家！