壓鑄模流道設計中，錐形流道設計是比較常見的。錐形流道由直澆道，橫澆道，三角區，內澆口，緩沖包組成，如圖1所示。

并且，從直澆道開始到內澆口，其截面積是逐漸縮小的,如圖2所示，N1>R1>(R2+R3)>(G1+G2)，且N1≈1.25~1.7(G1+G2)。

這樣設計的好處有：

1.保證整個澆注系統內金屬液處于充滿狀態，有效降低氣體卷入，使金屬液的流動速度加快，有利于在金屬未凝固前完成充填；

2.設置的緩沖包可用于吸納金屬液的沖擊能量，接納冷，污金屬液；

3.此類形式的澆注系統輕巧，可節省金屬液的消耗量。

接下來就用智鑄超云模擬金屬液在錐形流道里的充填過程，直觀形象地理解橫澆道變截面設計的原因，以及緩沖包吸納功能的直接體現。

從圖1展示的充填過程可以看出，金屬液始終以充滿流道的狀態逐步到達內澆口，不會在橫澆道內形成翻卷，并且最前端的金屬液也流進了緩沖包內，有效避免了冷、污金屬進入型腔。

圖2所示的鑄件結構是典型的錐形流道結構，盡管我們都期望金屬液以圖示的方向進入型腔，但是，經實際生產驗證，壓鑄件總是會在圖中所標識的地方產生困氣，這表明一個現象，錐形流道設計中，金屬液進入型腔的射流是呈一定角度的，而不是直角射入。金屬液的進入方向與重力方向形成的角度也稱作“射流角度”，如圖3所示。

射流的角度由兩個方面的因素決定：

1.沿著流道方向的水平分速度；

2.由于金屬壓力作用產生的垂直分速度。

確切地說，是橫澆道入口處的截面積Ain和內澆口面積Ag決定了射流角度值的大小。這三者的關系可由式1和圖4表明。
$$射流角度(\theta )=f\left(\frac{A_{in}}{A_g}\right)$$
▲式1

本例中的鑄件的澆道系統形狀參數是：
$$A_{in}=240m{m}^2，A_g=242m{m}^2$$
$$\frac{A_{in}}{A_g}\approx 1$$
結合圖4：射流角度-橫澆道截面積/內澆口的關系圖，能確定具體的射流角度值為45°。

由式1表達的關系可以得出，若保持橫澆道入口處的尺寸不變，當內澆口面積正向變大時，射流角度就會越大。

為了直觀表達這個變化過程，可通過設置不同的 與 比值，設計相對應的鑄件模型，通過壓鑄模擬軟件的計算結果來觀察這個變化過程。

模型一
$$cot\left(\theta \right)=A_{in}/A_g=412/240\approx 1.7$$
理論圖示：

智鑄超云模擬圖示：

充型完成時間：0.0110s

模型二
$$cot\left(\theta \right)=A_{in}/A_g=240/242\approx 1$$
理論圖示：

智鑄超云模擬圖示：

充型完成時間：0.0152s

模型三
$$cot\left(\theta \right)=A_{in}/A_g=126/240\approx 0.53$$
理論圖示：

智鑄超云模擬圖示：

充型完成時間：0.0263s

此外，在錐形流到結構設計中，內澆口的有效面積也是需要考慮的，因為射流角度的大小同樣會影響內澆口的有效面積值。射流角度與內澆口有效面積和實際面積之間有如下關系：
$$有效面積A=內澆口實際面積A_g\times \cos \left(\theta \right)$$
從以上三個模型對比中可以看出，在同樣的內澆口面積條件下，射流角度大，則有效面積減小，即實際的充填時間會比理論設計的充填時間長，鑄件出現冷紋、流痕的概率就會比預期高。

/ End.

參考文獻： 《壓鑄技術手冊》第二版，吳春苗，廣東科技出版社

作者：YHZ

資深壓鑄工藝工程師，對壓鑄工藝理論計算與生產實踐相結合有深入的認知。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的如何更科学地设计压铸锥形流道？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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