admin 浇注系统设计的原理（三）
浇注系统的设计，依赖于对流体力学原理的了解。这个很难用一种数学模型来描述，因为它不仅是三维的，而且通常还是短暂的。在熔融金属的情况下，它既包括速度(是矢量)，还包括一种基本的材料特性粘度，这两者随着金属冷却而变化。好在大多数铸造工程师，通过观察溪流中的水流或雪飞过雪栅栏，对流体力学有很好的了解。因此，大多数人都熟悉诸如湍流、涡流和层流等概念。
在考虑流体流动时，区分不随时间改变的稳态条件和许多变量随时间变化的瞬态或非稳态条件是重要的。在金属铸造中，条件几乎总是短暂的——浇道和内浇口在浇注开始时还没有充满，当它们充满时，型腔中的金属液高度会不断变化，直到充满，金属液停止流动。
很显然，瞬态条件比稳态条件更难分析。而且除了最强大、最复杂的计算机之外，其他计算机都无法做到这一点。因此，在设计浇注系统时，通常对模具设计和浇注过程中的条件作如下简化假设:
1. 所有浇道是充满的
2. 浇道长度是合理的
3.金属液正在充填空的型腔。
这些假设使得把金属液流动当作稳态来处理，也使得可以通过计算来得到近似值。
图5a是一组熔模铸件的组合方案图。每个组件都有标记。浇注系统必须设法满足六个要求。它们是：
1. 允许金属液快速，平稳和最小的紊流填充型腔;
2. 在型腔中建立温度梯度，提高铸件的合格率;
3. 去除炉渣和熔滓；
4. 避免金属液充填型腔时金属液的再氧化;
5. 便于组合安装、切除;
6. 在凝固过程中不能使铸件变形；
分析流体流动，必须记住两个原则:
能量总是守恒的;
材料总是守恒的。
图5b所示是一个简单的浇注系统。只包括一个浇口杯，一个直浇道，一个横流道，和一个型腔。能量守恒原理可以通过平衡流道中选定点的能量来说明。重要的能量项是:
1. 重力势能wh：这是金属的重量w乘以它在参考平面上的高度h。为简单起见，参考平面通常被认为是最低流道的平面，或铸件的最低点。
2. 动能项 Wv2/2g: 其中V是金属的速度，g是重力加速度。
3. 压力能量项wP/d或wPv: 其中P是金属施加的压力，d是金属的密度，v是它的比体积(1/d)。
4. 摩擦能wΣF: 其中ΣF是系统中损失系数的和。液态金属仅仅通过与流道壁面的摩擦就会损失能量，当它从直浇道转弯进入痕迹熬到道，从浇口进入铸件型腔时也是如此。
由于能量守恒，流中任何一点的能量都等于系统中其他任何一点的能量。也就是说系统中任意一点上所有能量项的和是常数:
wh + wPv + wVl/2g + w LF = K'
其中K'对于一个确定的浇注系统它是一个常数。当方程除以w时，得到伯努利定理:
h+Pv+ V2/2g+LF=K
K也是常数。这个方程被常用来估算金属液在浇注系统中从已知高度的浇口杯中浇注的速度。
我们的翻译慢慢进入主要的设计原理，难度也在不断增大。水平不足之处，敬请谅解！
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！
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