横浇道中金属的流动
横浇道（runner，crossgate）的功用有：①向内浇道分配洁净的金属液；②储留最初浇入的含气和渣污的低温金属液并阻留渣滓；③使金属液流平稳和减少产生氧化夹渣物。为了节约，中小铸件多不用浇口杯，主要靠横浇道阻渣，故横浇道又称为捕渣道。
（一）横浇道的阻渣原理
横浇道的阻渣原理如图15-16所示。由于渣团密度比金属小，渣团一面上浮，一面随金属液作水平运动。如果渣团能上浮到横浇道顶部且超过内浇道吸动区，就不致进入型腔；图15-16（b）为设计不良的横浇道，内浇道的吸动区已扩展至横浇道的顶部，渣团将全部进入型腔。横浇道内，在内浇道入口周围存在一个区域，被称为内浇道的吸动区，只要金属进入该区就会自动流入内浇道。显然，进入该区的渣团也将会流入型腔。
物体在黏性流体内上浮时所遇到的阻力是应用量纲分析和试验相结合的方法求解的，渣团上浮时受到金属液的阻力F可表示为：
图15-16 横浇道的阻渣原理
（a）正确；（b）不正确
式中 F——渣团上浮阻力；
ρ——液态金属的密度；
S——渣团的水平投影面积；
v——渣团上浮速度；
C——渣团上浮的阻力系数，与液流的雷诺数有关，具体数值见表15-1。
表15-1 不同雷诺数Re的阻力系数C
渣团在开始上浮时有一短暂的变加速运动，上浮速度很快达到极限值，称为临界上浮速度。利用渣团所受上浮阻力和浮力相平衡的原理，可求得渣团之临界上浮速度v 0。为简便起见，把渣团视为球形，于是可列出力的平衡方程如下：
式中 R——渣团半径；
ρ——金属液密度；
ρ渣——渣团密度；
g——重力加速度，g=9.8m/s2；
v 0——渣团临界上浮速度，又称为悬浮速度。
如果金属液从上向下做垂直运动，其速度也等于v 0，则可以想像半径为R的渣团将处在一定水平位置上呈悬浮状态，即不上升也不下降，这时金属液的流速v 0称为悬浮速度。显然，渣团的临界上浮速度和金属液的悬浮速度在数值上相等。顺便指出：悬浮速度是用金属液向下运动（例如直浇道内金属液的运动）的实例导出的，而在横浇道内渣团的上浮方向和金属液的运动方向相垂直，这时渣团的悬浮问题要复杂得多，但在横浇道中同样存在着悬浮问题。
从以上分析可知：①渣团半径小，对应悬浮速度也小；②对应一定横浇道的流速有一可能上浮的临界渣团半径，只有大于临界半径的渣团才能上浮；③渣团密度相对于金属液密度越小，越有利于上浮；④横浇道内金属的流速越低，可能阻留的渣团也越小。但无论如何，单靠横浇道是不可能阻留金属液中所有的渣污的，特别是那些小于临界半径的渣团。
（二）横浇道发挥阻渣作用应具备的条件
1.横浇道应呈充满流态，即满足充满条件
应注意，内浇道截面积比横浇道或直浇道大，横浇道不一定呈非充满流态。因为横浇道至型腔的一段有流动阻力，内浇道相对横浇道的位置对横浇道的充满条件也有影响。此外，一旦内浇道被型腔内的金属液所淹没，横浇道就被充满。
2.流速应尽可能低
据资料，铸铁液中对应直径1mm的渣团，其悬浮速度为0.37m/s，即相当于0.25kg/（cm2·s）的比流量。该值比实际应用的最小比流量0.35kg/（cm2·s）还小。因此，要在横浇道内捕获更小的渣团，需要更低的流速，更大的横浇道截面积。实践中常把横浇道扩大、做高，如A横/A内=2～4，但横浇道太大会浪费金属。
3.内浇道的位置关系要正确
（1）内浇道距直浇道应足够远，使渣团有条件浮起到超过内浇道的吸动区。(https://www.daowen.com)
（2）有正确的横浇道末端延长段（见图15-17），其功用为容纳最初浇注的低温、含气及渣污的金属液，防止其进入型腔；吸收液流动能，使金属流入型腔平稳。末端呈坡形可阻止金属液流到末端时出现折返现象。为防止聚集在末端的渣滓回游，应在末端设集渣包。末端延长段的长度为75～150mm，铸件大取上限。当吃砂量受限时，应扩大集渣包。
（3）封闭式浇注系统的内浇道应位于横浇道的下部，且和横浇道具有同一底面。使最初浇入的冷污金属液能靠惯性流越内浇道，纳于末端延长段而不进入型腔；开放式浇注系统的内浇道应重叠在横浇道之上，且搭接面积要小，但应大于内浇道的截面积（见图15-18）。
图15-17 封闭式浇注系统横浇道末端延长段的形式
（a）、（b）差；（c）、（d）中；（e）良；（f）优
图15-18 浇注系统横浇道、内浇道的位置关系
（a）、（d）错误；（b）、（c）、（e）正确
开放式浇注系统的内浇道比阻流大得多，若将内浇道置于横浇道底部，则横浇道、内浇道都呈非充满流态，无法实现阻渣，故需把内浇道重叠在横浇道上方，用横浇道的顶面及末端延长段粘附和储留渣滓。在这种条件下，大于临界直径的渣团进入型腔的进渣率p为：
为了减少进渣率，横浇道宜宽而矮（见图15-19）。
（4）封闭式浇注系统的横浇道应高而窄，一般取高度为宽度之2倍。内浇道宜扁而薄，以降低其吸动区。
图15-19 开放式浇注系统的横浇道
（5）内浇道应远离横浇道的弯道；应尽量使用直的横浇道；内浇道同横浇的连接，呈锐角时初期进渣较多；呈钝角时增加紊流程度。但资料报导，当环形铸件需切线引入时，内浇道应向后开设（钝角连接），这对于型砂及涂料的耐火度欠佳时的情况，尤为重要。一般推荐垂直（90°）连接。
（三）强化横浇道阻渣的措施
1.设置筛网芯的浇注系统
安放筛网芯的浇注系统如图15-20所示。金属流过筛网芯时，由于断面突然扩大，在孔眼出口处出现涡流，使渣团上浮并粘附在筛网芯的底部，所以筛网芯的作用并非“过滤金属”。为了使筛网芯底部能粘附渣团，其下部空间应被金属液充满，安放筛网芯时应使孔眼呈上小下大的状态。这种带有Φ4mm、或Φ5～8mm锥孔的筛网芯，可制成圆形或矩形，安放在浇口杯内、直浇道下端或横浇道内。一般工厂多用油砂制作筛网芯，因承受不住金属液长时间地冲刷及较高金属压力头的作用，易引起冲砂缺陷。主要用于中小铸铁件。对于较大的铸铁件应采用耐火材料烧结的高强度筛网芯。
图15-20 安放筛网芯的浇注系统
1—直浇道；2—筛网芯；3—横浇道；4—内浇道
图15-21 轻合金浇注系统中过滤网安装的几种方式
图15-22 设置集渣包的浇注系统
（a）齿形集渣包；（b）离心集渣包1—集渣包；2—横浇道；3—直浇道；4—内浇道
以过滤金属为目的的过滤网具有更小的孔眼。铝合金用的过滤网常用薄铁皮钻孔制成（孔径为Φ2～4mm），也可应用钢丝或玻璃纤维编织成的过滤网，其安装方式见图15-21。孔径越小过滤效果越好。
近年来，金属过滤技术的发展已能提供用于黑色和非铁金属铸件的各种更小孔径的过滤网，如陶瓷网格过滤板、泡沫陶瓷或其他高熔点的纤维网，使金属净化（见本章第六节）。
2.设置集渣包的浇注系统
横浇道上被局部加高、加大的部分称为集渣包。当金属液以切线方向进入圆形的集渣包时，称为离心集渣包。金属流入集渣包，因断面积突然增大，流速降低并在集渣包内产生旋涡，使密度较小的渣团向旋涡中心集中、浮起而留滞在顶部。离心集渣包的出口截面积应小于入口，方向须和液流旋转方向相反（见图15-22），保证金属液流充满集渣包且使浮起的渣团不致流出集渣包。
当离心集渣包兼起冒口作用时，其结构与尺寸应依补缩需要来设计，出口截面积应按冒口颈的大小来确定。