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铸钢冒口品质如何把控?补缩怎么计算?4个简单易用的方法学起来!

2022-01-24  一兵个人...

联合铸造 联合铸造 2022-01-24 13:41

  铸造生产当中,冒口的设计直接关系着铸件的成品率与质量。因此,许多铸造厂都非常重视铸件冒口的设计。

    所谓冒口,顾名思义就是铁水浇注时冒上来的口,有两个主要作用,一是浇注完成后热液补缩,二是注汤时,型腔内快速排出气体。

      排气作用就不说了,就说补缩,铁水在液态向固态凝固时,铸铁的铁水有个特性,先共晶,再共析,共晶过程也是膨胀的过程,共析是收缩的过程,铁水的缩性又与化学成分,冷却速度,型核分布,熔炉速度,熔炼温度,镇静时间,浇注温度有关,难以一言蔽之,铁水熔炼不控制好,就算有最好的计算结论,都是白搭。

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    这个问题看似简单,基本上等同于简述铸造工艺学。今天,只简要地讲述一下冒口设计的基本要素。

   冒口设计要根据不同的材料,不同尺寸,不同形状,不同材质的特性进行设计。

    首先,铸造工艺不一样,由此引申出的各类冒口的类型也是不一样的,因而冒口尺寸计算的方法也是不一样的。

   简单以材料分类 ,铸钢件采用的冒口计算方法有模数法、三次方程法、补缩液量法和比例法。

铸铁件因凝固方式特殊(受冶金质量和冷却速度影响),大多靠经验辅以模数法和比例法。

今天,只简单说说铸钢。

第一、模数法 

    模数指的是铸件被补缩部位的体积与散热表面积的比值称为模数。 模数基本等同于铸件的凝固时间,也就是说不同形状大小的铸件,只要模数相同,我们就认为他们的凝固时间几乎相等。当我们使用模数法时,基本遵循两条原则:

1.冒口的模数需大于铸件被补缩区域的模数。

2.冒口必须有足够的金属溶液补充铸件收缩部分的体积收缩。

第二、三次方程法

   三次方程法是模数法的延伸,主要用于计算机辅助设计中。这种方法的原理是:冒口在补缩铸件的过程中,质量向铸件转移,冒口体积不断缩小,当凝固结束时,冒口体积减小,冒口的散热面积由于中间缩孔总是位于冒口中间的位置,可以认为冒口的缩孔侧面总的散热面近似等于冒口顶面的散热结果。即可近似认为冒口凝固结束时的散热面积等于冒口凝固初始时的散热面积。利用铸件散热表面积前后不变和铸件体积前后变化,以及由于体积变化带来的密度变化,建立三次方程,从而确定冒口的直径。

第三、补缩液量法

    此方法基本原理建立在两点假设上。

    1.假定铸件凝固层增长速度与冒口凝固层增长速度相同。

    2.假定冒口内用的金属液的体积(缩孔体积)为某直径的球体。这样当冒口直径和高度相等时,铸件中最大凝固层厚度为壁厚的一半,根据假定一冒口中的凝固层厚度也为铸件的厚度的一半,因此缩孔球直径等于冒口直径与铸件厚度之差。因此冒口直径等于缩孔球体直径加壁厚,而缩孔球体的直径由该球体积等于铸件总的体收缩容积算出。

 第四、比例法 

    该法又称经验法,是在分析总结大量工艺资料的基础上,总结出来的冒口尺寸经验确认法。根据相关零件的尺寸形状查编好的图表查得。

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