导语：如何更科学地设计锥形流道？

压铸模流道设计中，锥形流道设计是比较常见的。锥形流道由直浇道，横浇道，三角区，内浇口，缓冲包组成，如图1所示。

图1、智铸超云模拟金属液在锥形流道里的充填过程

并且，从直浇道开始到内浇口，其截面积是逐渐缩小的,如图2所示，N1>R1>(R2+R3)>(G1+G2)，且N1≈1.25~1.7(G1+G2)。

图2、期望的金属液流向

这样设计的好处有：

1.保证整个浇注系统内金属液处于充满状态，有效降低气体卷入，使金属液的流动速度加快，有利于在金属未凝固前完成充填；

2.设置的缓冲包可用于吸纳金属液的冲击能量，接纳冷，污金属液；

3.此类形式的浇注系统轻巧，可节省金属液的消耗量。

接下来就用智铸超云模拟金属液在锥形流道里的充填过程，直观形象地理解横浇道变截面设计的原因，以及缓冲包吸纳功能的直接体现。

从图1展示的充填过程可以看出，金属液始终以充满流道的状态逐步到达内浇口，不会在横浇道内形成翻卷，并且最前端的金属液也流进了缓冲包内，有效避免了冷、污金属进入型腔。

图2所示的铸件结构是典型的锥形流道结构，尽管我们都期望金属液以图示的方向进入型腔，但是，经实际生产验证，压铸件总是会在图中所标识的地方产生困气，这表明一个现象，锥形流道设计中，金属液进入型腔的射流是呈一定角度的，而不是直角射入。金属液的进入方向与重力方向形成的角度也称作“射流角度”，如图3所示。

射流的角度由两个方面的因素决定：

1.沿着流道方向的水平分速度；

2.由于金属压力作用产生的垂直分速度。

图3、射流角度

确切地说，是横浇道入口处的截面积Ain和内浇口面积Ag决定了射流角度值的大小。这三者的关系可由式1和图4表明。

▲式1

本例中的铸件的浇道系统形状参数是：

结合图4：射流角度-横浇道截面积/内浇口的关系图，能确定具体的射流角度值为45°。

图4、射流角度确定

由式1表达的关系可以得出，若保持内浇口尺寸不变，当横浇道入口处的尺寸正向变大时，射流角度就会越大。

为了直观表达这个变化过程，可通过设置不同的Ain与Ag比值，设计相对应的铸件模型，通过压铸模拟软件的计算结果来观察这个变化过程。

模型一

理论图示：

智铸超云模拟图示：

充型完成时间：0.0110s

模型二

理论图示：

智铸超云模拟图示：

充型完成时间：0.0152s

模型三

理论图示：

智铸超云模拟图示：

充型完成时间：0.0263s

此外，在锥形流道结构设计中，内浇口的有效面积也是需要考虑的，因为射流角度的大小同样会影响内浇口的有效面积值。射流角度与内浇口有效面积和实际面积之间有如下关系：

从以上三个模型对比中可以看出，在同样的内浇口面积条件下，射流角度大，则有效面积减小，即实际的充填时间会比理论设计的充填时间长，铸件出现冷纹、流痕的概率就会比预期高。

/ End.

参考文献：

《压铸技术手册》第二版，吴春苗，广东科技出版社

作者：YHZ

资深压铸工艺工程师，对压铸工艺理论计算与生产实践相结合有深入的认知。

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