【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 收縮與補(bǔ)縮、收縮與膨脹 按比例 進(jìn)行的一種凝固原則，可理解為有限的順序凝固。 ? 均衡凝固的工藝原則 ? a 鑄鐵件的體收縮率是 不確定 的，與所有的工藝條件有關(guān)。 ? b 越是薄小件越要強(qiáng)調(diào)補(bǔ)縮，厚大件補(bǔ)縮要求低。 ? c 鑄鐵件的冒口 不必晚于 鑄件凝固，因此，冒口模數(shù)可以小于鑄件模數(shù)。應(yīng)充分利用石墨化膨脹。 68 ? d 冒口 不應(yīng)放在鑄件熱節(jié)點(diǎn) 上，要靠近熱節(jié)以利于補(bǔ)縮，又要離開(kāi)熱節(jié)，以減少冒口對(duì)鑄件的干擾 。 ? e 開(kāi)設(shè)澆冒口時(shí)，要 避免澆冒口和鑄件接觸處形成接觸熱節(jié) 。 ? f 推薦耳冒口、飛邊冒口等 冒口頸薄、寬、短 的形式，圖 3535。 69 70 71 72 73 ? g 鑄件的 厚壁 熱節(jié) 應(yīng)放在澆注位臵的 下部 。當(dāng)厚薄相差較大時(shí)，厚壁熱節(jié)處安放外冷鐵，鑄件可不安放冒口 。如果鑄件大平面處于上箱，可采用溢流冒口保證大平面的表面質(zhì)量。 ? h 采用冷鐵，平衡壁厚差，消除熱節(jié)。不僅能防止厚處熱節(jié)的縮松，且可使 石墨化膨脹提前 ，減小冒口尺寸， 增強(qiáng)自補(bǔ)縮作用 。 ? i 優(yōu)先采用頂注工藝 。提高自補(bǔ)縮程度。 74 75 ? 均衡凝固與 順序 凝固的異同 ? 都強(qiáng)調(diào)鑄件的補(bǔ)縮。均衡凝固的補(bǔ)縮技術(shù)，強(qiáng)調(diào)鑄件的 自補(bǔ)縮 ，冒口只是補(bǔ)縮不足的差額， 冒口不必晚于鑄件凝固 ，冒口不應(yīng)該放在鑄件的熱節(jié)上，冒口的補(bǔ)縮是有限的；順序凝固的 冒口， 強(qiáng)調(diào)冒口要晚于鑄件凝固 ，冒口放在鑄件最高的厚實(shí)部位或熱節(jié)處。 ? 均衡凝固與 同時(shí) 凝固的異同 ? 都強(qiáng)調(diào)澆口、冒口要從鑄件的薄壁處引入，使鑄件溫差減小，以避免局部過(guò)熱。同時(shí)凝固強(qiáng)調(diào)的是減小應(yīng)力、裂紋與變形，而 不考慮補(bǔ)縮 ；由于均衡凝固使冒口避開(kāi)了鑄件的熱節(jié)，使鑄件得到補(bǔ)縮的同時(shí)，也減小了應(yīng)力、變形和裂紋。 76 ? 冒口設(shè)計(jì)基礎(chǔ) ? 鑄鐵件體積收縮與膨脹的疊加原理 77 P 點(diǎn)稱為 均衡點(diǎn) ，對(duì)應(yīng)著鑄件收縮值等于膨脹值的時(shí)間，此時(shí)表觀收縮為零，既冒口補(bǔ)縮的終止時(shí)間。 ? 幾個(gè)參數(shù) ? a 收縮時(shí)間分?jǐn)?shù) ? 鑄鐵件表觀收縮時(shí)間與鑄件凝固時(shí)間的比值。 ? ? 或 ? 在生產(chǎn)中可用觀測(cè)冒口或澆口杯液面停止下降的時(shí)間來(lái)判定 值。 78 ACAPPt /? ACPAP t ??AP? b 收縮模數(shù) ? 均衡點(diǎn) P對(duì)應(yīng)的模數(shù)，即凝固時(shí)間為 AP的鑄件的模數(shù) ? ? 式中 鑄件的模數(shù)； ? ? 收縮模數(shù)系數(shù)， 。 79 cp MfM 2?tPACAPf ??2pMcM2fc 周界商 可以看出幾何體模數(shù)是相等的（凝固時(shí)間相同），周界商大，體積大的，同樣時(shí)間內(nèi)凝固的體積大，自補(bǔ)縮能力強(qiáng)。 80 M ccVq 3?Vc Mc Mc3 q 直徑為 a的球體 a3 a/6 a3/216 113 等邊圓柱體 a a3 a/6 a3/216 170 邊長(zhǎng)為 a立方體 a3 a/6 a3/216 216 ? d 鑄鐵件的補(bǔ)縮率 ? 鑄件從冒口和澆口中得到的補(bǔ)縮液體體積與鑄件、冒口體積的比值。 ? 100% ? 與工藝條件、鑄件結(jié)構(gòu)密切相關(guān) 。 81 ?? 和鑄件體積與冒口體積之 補(bǔ)縮液體體積F? 冒口設(shè)計(jì)的收縮模數(shù)法 ? 均衡凝固冒口的補(bǔ)縮時(shí)間、冒口大小、冒口位臵及個(gè)數(shù)都和順序凝固有很大差別，是有限補(bǔ)縮。 82 ? a 冒口模數(shù) ? 式中 、 — 冒口、鑄件的模數(shù)； ? — 冒口平衡系數(shù)，為冒口原始模數(shù)與殘余模數(shù)之比，取 ； ? — 收縮模數(shù)系數(shù)， ，和鑄件模數(shù)、質(zhì)量、周界商有關(guān)； ? — 安全系數(shù)， 。 ? 冒口補(bǔ)縮時(shí)間：鑄鐵件冒口不必要補(bǔ)縮到鑄件凝固完畢，但要補(bǔ)縮到表觀收縮時(shí)間 AP， P點(diǎn)后鑄件進(jìn)行自補(bǔ)縮。 圖 83 cr MfffM 321?2frM cM1f3f ?f ??f ??f? b 冒口的體積 ? 參與補(bǔ)縮的液態(tài)金屬量 ? 式中 — 冒口補(bǔ)縮效率，一般取 10%30%； ? — 鑄件補(bǔ)縮率； ? — 冒口的體積； ? — 鑄件的體積。 ? 冒口大?。好翱谔峁┙o鑄件的補(bǔ)縮量不是液態(tài)收縮和固態(tài)收縮總和，而只是表觀收縮值。 圖 84 cVrV?FFFVV cr ????? d 冒口位臵：由于冒口不必晚于鑄件凝固，冒口處的凝固時(shí)間只要大于或等于 AP時(shí)間即可，冒口不要放在熱節(jié)上或厚壁處，這樣就不會(huì)延長(zhǎng)鑄件的凝固時(shí)間。 ? e 冒口的補(bǔ)縮距離和個(gè)數(shù)：冒口補(bǔ)縮是在比較早的時(shí)間階段完成的，處于液態(tài)，補(bǔ)縮暢通無(wú)阻，補(bǔ)縮距離教遠(yuǎn)，一般只安裝 12個(gè)冒口。 ? 86 ? 冒口設(shè)計(jì)的分段比例法 ? ? 小件： D =（ ） T ? 中件： D =（ ） T ? 大件： D =（ ） T 87 88 89 90 ? 第四節(jié) 提高通用冒口的補(bǔ)縮效率的措施和特種冒口 ? 主要措施 ? 提高冒口中金屬液的補(bǔ)縮壓力； ? 延長(zhǎng)冒口中金屬液的保持時(shí)間。 ? 大氣壓力冒口 ? 結(jié)構(gòu) ? 如圖：型時(shí)作出錐頂砂或在暗冒口頂部插砂芯。 91 92 效果 可補(bǔ)縮比冒口高出 1480mm的鋼、鐵鑄件。實(shí)際上由于枝晶阻力、析出氣體的作用，補(bǔ)縮高度 200mm左右。 ? 設(shè)計(jì) ? 鑄鋼件：按普通冒口確定尺寸，冒口高度取允許的最小值。大氣壓力側(cè)冒口可按下式確定。 ? ? 冒口頸截面為橢圓形，短軸為 b，長(zhǎng)軸為（ ） b。 93 db )( ??dD )( ??? 保溫、發(fā)熱冒口 ? ? 結(jié)構(gòu)： ? 用保溫材料或發(fā)熱材料作冒口套、頂部使用保溫劑、發(fā)熱劑的冒口。 94 ? 效果： ? 延長(zhǎng)冒口中金屬液的保持時(shí)間，見(jiàn)表 3510。 ? 冒口套的組成 ? ? a 耐火材料 ? 石英砂、鎂砂、鉻鐵礦砂等。 ? b 保溫材料 ? 膨脹珍珠巖、蛭石、大孔陶粒、發(fā)電廠粉煤灰、陶瓷棉等纖維材料。這些材料的主要化學(xué)成分為氧化硅和氧化鋁，且呈多孔狀。 95 ? c 發(fā)熱劑和點(diǎn)火劑 ? 發(fā)熱劑常用鋁粉、硅鐵粉和氧化鐵的混合物，稱為鋁硅發(fā)熱劑。在金屬液的熱作用下，溫度超過(guò) 1250攝氏度時(shí)，發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而 放出大量的熱 ，因而延長(zhǎng)了冒口的凝固時(shí)間。用于鑄鋼大型冒口效果較好。但用于小型冒口或有色金屬難以達(dá)到反應(yīng)溫度，這時(shí)應(yīng)加入點(diǎn)火劑和氧化劑，如硝酸鈉、硝酸鉀等。 ? 2AI+Fe2O3— AI2O3+2Fe+Q ? 3Si+Fe2O3— 3SiO2+4Fe+Q 96 ? d 延緩、填充劑 ? 起延緩放熱反應(yīng)進(jìn)行的作用，常用硅砂、耐火磚粉、剛玉砂。 ? e 粘結(jié)劑 ? 常用膨潤(rùn)土、礬土水泥、水玻璃、酚醛樹(shù)脂等。 ? 冒口套實(shí)例 ? 陶瓷棉保溫冒口 ? 大孔陶粒保溫冒口 ? 電廠灰、膨脹珍珠巖復(fù)合保溫冒口 ? 煙道灰復(fù)合保溫冒口 ? 發(fā)熱冒口套 97 ? 保溫、發(fā)熱冒口的計(jì)算 ? 式中 — 保溫冒口模數(shù) ? — 普通冒口模數(shù) ? — 鑄件模數(shù) ? — 保溫（發(fā)熱）冒口的模數(shù)增大系數(shù) ? 可用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定： 98 ?? EE ?EMEMM crE /??EMrMcMEE? 與 冒口套厚度 有關(guān)系。 ? 冒口越厚， 越大 ? 一般 ? ? 如圖，用來(lái)確定經(jīng)濟(jì)、合理的保溫套厚度。 99 E? ?E)(EMfE ???100 ? 易割冒口 ? 結(jié)構(gòu) ? 如圖，在冒口根部放一片耐火陶瓷或耐火材料制成的帶孔隔板，使冒口中金屬液通過(guò)孔對(duì)鑄件補(bǔ)縮。 101 ? 隔板的組成與制作：成分見(jiàn)表 3512。混碾均勻后在芯盒內(nèi)成型，自然干燥 2448小時(shí)后，再經(jīng)烘干，或繼續(xù)燒結(jié)。 ? 隔板的尺寸 ? ? 對(duì)圓補(bǔ)縮頸： ? 對(duì)長(zhǎng)方形補(bǔ)縮頸： 102 ?? Md ?MM ?103 第五節(jié) 冷鐵 冷鐵：加快 局部 冷卻，使 鑄件實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固或順序 凝固。 冷鐵 種類 外冷鐵：在鑄件表面，可以回收； 內(nèi)冷 鐵：在 鑄件 內(nèi)部，與 鑄件成為 一體。 . 冷鐵的 材質(zhì) 外冷鐵材質(zhì) : 金屬 類：鋼 ,鑄鐵 ,銅 其他 類：比 石英砂蓄熱系數(shù)大的 材料，如 鉻 砂、鎂砂、鋯 砂和石墨，在 局部都可以起到外冷鐵的 作用。 內(nèi) 冷鐵 材質(zhì)：與 鑄件的材質(zhì) 相同。 104 冷鐵的作用 1）在冒口難于補(bǔ)縮的部位防止縮孔、縮松。 2）防止壁厚交叉部位及急劇變化部位產(chǎn)生裂紋。 3）與冒口配合使用，能加強(qiáng)鑄件的順序凝固條件，擴(kuò)大冒口補(bǔ)縮距離或范圍，減少冒口數(shù)目或體積。 105 4）用冷鐵加速個(gè)別熱節(jié)的冷卻，使整個(gè)鑄件接近于同時(shí)凝