均衡凝固技術(shù)在球鐵鑄件澆冒口設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

均衡凝固技術(shù)在球鐵鑄件澆冒口設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

關(guān)于旋轉(zhuǎn)擠出過(guò)程中的填充技術(shù)在理論和實(shí)踐上沒(méi)有統(tǒng)一的觀點(diǎn)和方法。特別是在上世紀(jì)80年代，為了解決收縮孔和收縮問(wèn)題，提出并廣泛傳播了平衡硬化技術(shù)。在各種雜志和會(huì)議論文中，大多數(shù)有助于解決收縮和收縮問(wèn)題的技術(shù)措施都被稱為平衡硬化技術(shù)的名稱。甚至影響很大、比較權(quán)威的《鑄造手冊(cè)(鑄造工藝分冊(cè))》也將均衡凝固與順序凝固、同時(shí)凝固一起列為三種凝固控制原則,而且特別寫(xiě)了一段均衡凝固控制技術(shù)的要點(diǎn);在“球墨鑄鐵冒口設(shè)計(jì)”一節(jié)中也將均衡凝固技術(shù)提出的收縮模數(shù)法與SIKarsay提出的控制壓力法和經(jīng)驗(yàn)比例法并列為三種設(shè)計(jì)法,但卻沒(méi)有對(duì)幾種補(bǔ)縮理論和設(shè)計(jì)方法作分析評(píng)價(jià),也沒(méi)有指明在各種情況和條件下究竟應(yīng)該采用何種補(bǔ)縮技術(shù)和方法。近年來(lái),國(guó)內(nèi)一些資深專家對(duì)均衡凝固技術(shù)的理論和觀點(diǎn)提出了不同意見(jiàn),引起一些共鳴和爭(zhēng)論,但似乎并未引起足夠的關(guān)注。對(duì)從事鑄鐵件工藝設(shè)計(jì)的工程師來(lái)說(shuō)依然莫衷一是。最近,筆者參加了一些鑄造技術(shù)會(huì)議和本公司提高工藝出品率的工藝創(chuàng)新活動(dòng),深感在球鐵件補(bǔ)縮問(wèn)題上充斥著一些似是而非的認(rèn)識(shí)和觀點(diǎn),需要對(duì)以前筆者關(guān)于球鐵補(bǔ)縮的文章做必要的修改和補(bǔ)充,并進(jìn)一步加以論述。1球鐵冒口補(bǔ)縮SIKarsay在上世紀(jì)70年代來(lái)中國(guó)講學(xué)及在其所著《球墨鑄鐵的澆口和冒口》一書(shū)中就球墨鑄鐵冒口補(bǔ)縮類型和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了論述,并在文獻(xiàn)中提出了冒口選擇樹(shù)形圖(見(jiàn)圖1)。筆者曾在《汽車球鐵件冒口補(bǔ)縮設(shè)計(jì)方法及其評(píng)價(jià)》一文中列出過(guò)此樹(shù)形圖,但論述不夠,需要進(jìn)一步論述與補(bǔ)充。(1)該圖以鑄型剛度和鑄件的模數(shù)為選擇依據(jù),抓住了球鐵件最重要的補(bǔ)縮性質(zhì)和條件,因而能得到符合生產(chǎn)實(shí)際的選擇結(jié)果。(2)該樹(shù)形圖按鑄型剛度和鑄件模數(shù)可分別選用控制壓力冒口(包括錐形冒口)、直接實(shí)用冒口(又稱全壓力冒口)、澆道兼作冒口補(bǔ)縮、無(wú)冒口、安全小冒口等不同補(bǔ)縮類型,已囊括所有的球鐵冒口補(bǔ)縮方法,并不需要其他的球鐵冒口補(bǔ)縮技術(shù)。(3)該樹(shù)形圖已清楚說(shuō)明:若鑄型為非剛性的軟鑄型,當(dāng)鑄件模數(shù)MS>0.5cm時(shí),應(yīng)當(dāng)選擇控制壓力冒口補(bǔ)縮,而且應(yīng)該是熱冒口;當(dāng)鑄件模數(shù)MS≤0.5cm時(shí),應(yīng)當(dāng)選擇澆道兼作冒口補(bǔ)縮,也可以選擇僅作液態(tài)補(bǔ)縮的全壓力冒口。若鑄型為剛性的硬鑄型,當(dāng)鑄件模數(shù)為0.5cm<MS≤2.5cm時(shí),應(yīng)當(dāng)選擇只進(jìn)行液補(bǔ)的全壓力冒口補(bǔ)縮;當(dāng)MS≤0.5cm時(shí),應(yīng)當(dāng)選擇澆注系統(tǒng)兼作冒口補(bǔ)縮,也可以選擇僅作液態(tài)補(bǔ)縮的全壓力冒口。當(dāng)MS>2.5cm時(shí),應(yīng)當(dāng)選擇無(wú)冒口或安全冒口補(bǔ)縮設(shè)計(jì)。當(dāng)然,無(wú)冒口補(bǔ)縮實(shí)際上是澆注系統(tǒng)補(bǔ)縮,而且必須采取相應(yīng)的措施,如低溫澆注,冷鐵強(qiáng)化冷卻,分散進(jìn)鐵等。(4)在剛性硬鑄型和鑄件模數(shù)>0.5cm的情況下,只進(jìn)行液補(bǔ),鑄件凝固收縮開(kāi)始時(shí)冒口頸及時(shí)凝固,要考察利用全部共晶石墨化膨脹的全壓力冒口能否足夠補(bǔ)償。若液補(bǔ)已補(bǔ)償了液態(tài)收縮,而且共晶凝固時(shí)沒(méi)有型壁移動(dòng),按每析出1%石墨體積膨脹2.05%,w(C)量3.5%、w(Si)量2.5%的球鐵,共晶凝固時(shí)析出1.9%石墨計(jì),體積膨脹量為3.9%,而按沒(méi)有石墨析出的白口凝固收縮量為3.7%,則共晶石墨化膨脹應(yīng)能補(bǔ)償凝固收縮。故而只進(jìn)行液補(bǔ)的全壓力冒口能實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮的任務(wù)。(5)模數(shù)≤0.5cm的鑄件屬薄壁小件,其鑄件液態(tài)冷卻收縮時(shí)間很短,一般不會(huì)遲于澆道凝固,完全可以通過(guò)澆道直接進(jìn)行足夠的液態(tài)補(bǔ)縮,且因鑄件薄小,外形脹大很少發(fā)生,共晶石墨化膨脹可補(bǔ)償凝固收縮,因而可采用澆道完成補(bǔ)縮。(6)只有在鑄件模數(shù)>0.5cm,非剛性的軟鑄型條件下,方需采用控制壓力冒口,既實(shí)現(xiàn)液態(tài)和凝固階段補(bǔ)縮,又通過(guò)冒口回填釋放共晶膨脹過(guò)剩壓力、避免型腔脹大的補(bǔ)縮方式。2鑄鐵件的冷卻和凝固過(guò)程控制均衡凝固技術(shù)的定義是利用膨脹和收縮動(dòng)態(tài)疊加的自補(bǔ)縮和澆冒口系統(tǒng)的外補(bǔ)縮,采取工藝措施,使單位時(shí)間的收縮與膨脹、收縮與補(bǔ)縮按比例進(jìn)行的一種凝固原則。愿望很好,但由于鑄鐵件充型和凝固過(guò)程的復(fù)雜性和難以測(cè)定性,鑄件冷卻和凝固過(guò)程各時(shí)刻各部位的收縮和膨脹值、收縮和補(bǔ)縮值以及變化模式均無(wú)法探知,調(diào)節(jié)與控制更不可能,要實(shí)行按比例進(jìn)行則完全是遑論了。筆者曾研究分析過(guò)大量聲稱按均衡凝固技術(shù)成功設(shè)計(jì)的工藝實(shí)例,實(shí)際上都根本不知道也談不上實(shí)現(xiàn)了收縮和膨脹、收縮和補(bǔ)縮按比例進(jìn)行的均衡凝固;所采用的措施仍舊是一些常規(guī)的工藝方法,如:加冷鐵、明冒口改為熱暗冒口;把冷冒口的冒口頸減薄加寬或者取消冒口改為澆道補(bǔ)縮;等等。3均衡凝固技術(shù)要點(diǎn)分析(1)均衡凝固技術(shù)要點(diǎn)之一是要充分利用石墨化膨脹自補(bǔ)縮,冒口只是補(bǔ)充自補(bǔ)不足的差額。這與前面論述的全壓力冒口或澆道進(jìn)行液態(tài)補(bǔ)縮,然后充分利用共晶石墨化膨脹自補(bǔ)縮的原理并無(wú)差別和新意。(2)均衡凝固技術(shù)要點(diǎn)之二是認(rèn)為冒口不必要晚于鑄件凝固,冒口模數(shù)可以小于鑄件的模數(shù)。這與前面論述的只進(jìn)行液補(bǔ)的全壓力冒口、安全冒口及澆道液補(bǔ)相比,也沒(méi)有任何創(chuàng)新和不同。因?yàn)槿珘毫γ翱?、安全冒口等只進(jìn)行液態(tài)補(bǔ)縮,在鑄件開(kāi)始共晶凝固時(shí)冒口頸已凝固,冒口補(bǔ)縮已結(jié)束,當(dāng)然不必晚于鑄件熱節(jié)凝固,其模數(shù)也可以小于鑄件熱節(jié)模數(shù)。即使采用控制壓力冒口,根據(jù)SIKarsay提供的按鑄件模數(shù)查冒口模數(shù)的圖表可知,一般情況下冒口模數(shù)確實(shí)小于鑄件關(guān)鍵模數(shù),只是冒口頸較大而已。筆者曾按均衡凝固技術(shù)的收縮模數(shù)法和收縮模數(shù)列表法計(jì)算過(guò)不同鑄件的冒口大小,結(jié)果并不比控制壓力冒口設(shè)計(jì)法的冒口小,甚至更大。(3)均衡凝固技術(shù)要點(diǎn)之三是冒口頸要短、薄、寬,提出了耳冒口、飛邊冒口等冒口形式,認(rèn)為是溢流冒口、安全冒口的理想形式。這與SIKarsay提出在剛性硬鑄型條件下應(yīng)用的全壓力冒口冒口頸需要在鑄件共晶凝固前封閉,因此其冒口頸模數(shù)小、薄而寬,基本是一回事,既非均衡凝固,也非“接觸熱節(jié)”的原因。均衡凝固技術(shù)往往無(wú)視冷冒口和熱冒口的區(qū)別(是冷是熱不說(shuō)明),如飛邊冒口、溢流冒口應(yīng)該是冷冒口(因溫度低于鑄件),為了防止冷冒口先凝固,從鑄件倒抽鐵液而產(chǎn)生縮孔,更要使冒口頸薄而寬,這正是僅有液補(bǔ)作用的冷全壓力冒口的顯著特征。還須指出,由于全壓力冒口只進(jìn)行液態(tài)補(bǔ)縮,因此冒口頸的長(zhǎng)短關(guān)系不大,冒口頸短不是必須的特征,這從鑄件模數(shù)≤0.5cm時(shí),可用很長(zhǎng)的澆道進(jìn)行液態(tài)補(bǔ)縮即可說(shuō)明。(4)均衡凝固技術(shù)要點(diǎn)之四認(rèn)為冒口不能放在鑄件熱節(jié)上,冒口要靠近熱節(jié),又要離開(kāi)熱節(jié)。在此又混淆了冷冒口和熱冒口的區(qū)別,冷冒口至多有液補(bǔ)作用,冒口離開(kāi)并接近熱節(jié)并不妨礙液補(bǔ),有時(shí)把液補(bǔ)口開(kāi)在熱節(jié)附近的薄壁處,因模數(shù)小于0.5cm,甚至可以采用澆注系統(tǒng)進(jìn)行液補(bǔ)(后面有實(shí)例說(shuō)明),這在補(bǔ)縮樹(shù)形圖及其實(shí)踐中早已說(shuō)明了的,不是因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了“均衡凝固”或消除“接觸熱節(jié)”的原因。熱冒口則另當(dāng)別論。熱控制壓力冒口不僅要液補(bǔ)還要凝固補(bǔ)縮,而且要起冒口回填、釋放過(guò)剩膨脹壓力、避免型腔脹大作用。冒口不僅可以而且應(yīng)該放在熱節(jié)上,只要冒口設(shè)計(jì)合理,應(yīng)能消除縮孔、縮松缺陷。(5)從以上分析可見(jiàn),均衡凝固技術(shù)4個(gè)核心要點(diǎn)用SIKarsay的補(bǔ)縮理論和補(bǔ)縮選擇樹(shù)狀圖都已經(jīng)基本囊括和覆蓋了,而且明確提出了各種補(bǔ)縮類型和方法的選用條件,雖然模數(shù)條件和鑄型條件的具體數(shù)值和程度還可以商榷,但條件的原理是明確和公認(rèn)的。而均衡凝固卻恰恰模糊和避開(kāi)這些十分重要的選擇條件,提出的核心要點(diǎn)試圖適用于所有條件下鑄鐵件生產(chǎn),從而產(chǎn)生謬誤,引起誤導(dǎo)。4冷冒口的使用周亙先生和筆者曾分別在文獻(xiàn)和中對(duì)球鐵件采用冷冒口補(bǔ)縮問(wèn)題作過(guò)論述,認(rèn)為:由于鐵液先經(jīng)過(guò)型腔再進(jìn)入冷冒口,不管冷冒口大小如何,冷冒口中鐵液溫度總是低于型腔鐵液的溫度。因此冷冒口一般早于鑄件凝固,冷冒口對(duì)鑄件沒(méi)有補(bǔ)縮作用,而且當(dāng)冒口頸較大時(shí)反而抽吸鑄件鐵液使鑄件或與冒口頸連接處產(chǎn)生縮孔(縮松)。這個(gè)觀點(diǎn)在非剛性軟鑄型條件和鑄件模數(shù)遠(yuǎn)大于0.5cm情況下的實(shí)踐中證明是正確的,這也是球鐵件一般總是采用熱冒口的緣由。但是,當(dāng)鑄件薄小(如轎車制動(dòng)鉗支架、排氣歧管鑄件等),澆注溫度較高,澆注充型時(shí)間很短(<5~6s),冷冒口與鑄件溫差不大,若冷冒口夠大,其冷卻速度將慢于鑄件的冷卻速度,且當(dāng)冷冒口高度高于鑄件最高點(diǎn)或置于鑄件頂部時(shí),冷冒口應(yīng)該有液態(tài)補(bǔ)縮作用直至冷冒口頸凝固為止。由于冷冒口的溫度場(chǎng)條件限制,從實(shí)用考慮,也只能肯定并利用冷冒口的液補(bǔ)作用。在砂型壓實(shí)比壓較高的情況下(≥10kg/cm2),鑄件模數(shù)很小(接近0.5cm,如轎車制動(dòng)鉗支架MS=0.54cm),鑄件型壁移動(dòng)很小,可近似看成剛性鑄型。根據(jù)冒口選用樹(shù)形圖應(yīng)采用全壓力冒口,也就是只進(jìn)行液態(tài)補(bǔ)縮,鑄件共晶凝固開(kāi)始時(shí)冒口頸即行凝固,利用鑄件全部共晶石墨化膨脹補(bǔ)償凝固收縮以消除縮孔、縮松缺陷。而冷冒口正好起到這個(gè)作用,因此在剛性或近似剛性鑄型和小模數(shù)特定條件下,冷冒口可以作為、也只能作為只進(jìn)行液補(bǔ)的全壓力冒口使用,反之,全壓力冒口不一定是冷冒口,更可以是熱冒口。冷冒口有液補(bǔ)作用,而且當(dāng)冷冒口足夠大、砂型足夠硬時(shí),通過(guò)液補(bǔ)及石墨化膨脹,冷冒口對(duì)消除鑄件中的縮孔(松)是有效的。尤其當(dāng)外圍冷卻較緩慢時(shí),如冷冒口位于砂芯中,或冷冒口附近有大的熱源(如曲軸殼型中的定量澆口杯)都能延遲冷冒口和冒口頸的凝固,增加液補(bǔ)時(shí)間,因而對(duì)消除鑄件中的縮孔(松)更為有效。使用保溫、發(fā)熱冒口套或使用發(fā)熱條(塊),都將冷冒口的補(bǔ)縮作用發(fā)揮到極致,就不單是液補(bǔ)作用了。冷冒口的其他作用有:(1)冷冒口有時(shí)不能完全消除縮孔、縮松缺陷,但有轉(zhuǎn)移缺陷位置的作用。冷冒口設(shè)置在熱節(jié)附近改變了熱節(jié)及附近區(qū)域溫度場(chǎng)分布,將缺陷從熱節(jié)心部轉(zhuǎn)移至附近區(qū)域,使之加工不到而免于報(bào)廢;并不是因?yàn)橄敖佑|熱節(jié)”,而是改變了熱節(jié)附近溫度場(chǎng)分布(實(shí)例見(jiàn)后)。(2)冷冒口還有排溢流經(jīng)型腔的初始鐵液和排除型腔氣體的作用。以上是對(duì)冷冒口作用的詳細(xì)描述,也是對(duì)以前論述的修正和補(bǔ)充。事實(shí)上,生產(chǎn)中因各種原因,難以使用熱冒口的情況下,在剛性鑄型或近似剛性鑄型條件下合理的冷冒口設(shè)計(jì)仍使用較多,應(yīng)是對(duì)熱冒口補(bǔ)縮的一種補(bǔ)充。5正確理解選擇采用索賠法5.1均衡凝固技術(shù)的應(yīng)用近年來(lái),筆者參加了一些鑄造技術(shù)研討會(huì),聽(tīng)到一些關(guān)于補(bǔ)縮問(wèn)題的交流,也讀到一些這類論文,它們均被冠以“均衡凝固技術(shù)應(yīng)用”的名頭,筆者認(rèn)為有必要對(duì)這些實(shí)例進(jìn)行具體的分析,以期獲得正確的理解和解釋。5.1.1液補(bǔ)全壓力冒口該實(shí)例稱利用均衡凝固理論,設(shè)計(jì)寬、薄、短的冒口頸,解決本體試棒中部的顯微縮松(見(jiàn)圖2),避開(kāi)熱節(jié)設(shè)計(jì)邊冒口,解決薄壁處縮松(見(jiàn)圖3)。筆者認(rèn)為該排氣歧管鑄件屬于小的薄壁球鐵件,其管壁厚為4mm,其管壁模數(shù)≤0.5cm。其管口法蘭雖較厚但體積較小,法蘭模數(shù)一般<0.60cm,在高比壓造型條件下,法蘭處也很少有外形脹大,因此可近似作為剛性硬鑄型,應(yīng)當(dāng)采用只進(jìn)行液補(bǔ)的全壓力冒口(見(jiàn)圖2),其冒口頸要在液補(bǔ)結(jié)束時(shí)凝固,當(dāng)然應(yīng)是薄而寬了(冒口頸長(zhǎng)短不重要)。至于圖3的邊冒口應(yīng)是冷冒口,冒口頸開(kāi)在管口附近的管壁上,此處鑄件模數(shù)≤0.5cm,采用冷全壓力冒口進(jìn)行液補(bǔ)應(yīng)能解決管壁及出口小法蘭的縮松,其冒口頸當(dāng)然是薄而寬的,短則不必。而且按冒口補(bǔ)縮樹(shù)狀圖,還可以取消該冷冒口,直接采用薄澆道液態(tài)補(bǔ)縮,這里并無(wú)“均衡凝固”現(xiàn)象。5.1.2?？s和補(bǔ)縮問(wèn)題這是一個(gè)排氣歧管鑄件試制及工藝調(diào)整過(guò)程的案例。排氣管初次試制時(shí)用Z145造型機(jī)生產(chǎn),模板見(jiàn)圖4,鑄件中段通過(guò)熱冒口從散熱片處進(jìn)鐵,外側(cè)大法蘭處放置冷冒口補(bǔ)縮,結(jié)果冷冒口與大法蘭交界處全部有縮孔(見(jiàn)圖5);加大冷冒口和冒口頸,仍然有縮孔。改為熱冒口補(bǔ)縮,縮孔得到有效解決,但工藝出品率較低,熱冒口處球化率不高。后該產(chǎn)品于東久線生產(chǎn),大法蘭處仍改用冷冒口,只是把冒口頸減薄為8mm,加寬為50mm,基本解決了縮孔問(wèn)題。作者將此歸于均衡凝固技術(shù)的應(yīng)用,見(jiàn)圖6、圖7。筆者認(rèn)為試制過(guò)程的描述是真實(shí)的,也是必然的,這正是可用來(lái)說(shuō)明Karsay理論和補(bǔ)縮樹(shù)狀圖的典型實(shí)例。初始試制時(shí)采用Z145造型機(jī)造型,緊實(shí)度較差,屬軟鑄型,大法蘭處會(huì)有型壁移動(dòng)脹大,本應(yīng)采用控制壓力冒口補(bǔ)縮,而卻采用了冒口頸很大的冷冒口補(bǔ)縮,因冷冒口溫度低,先于鑄件凝固,且冒口頸大未凝固封閉,冒口從法蘭倒抽鐵液在交接處形成縮孔。鑄型條件不變情況下,改為熱冒口,冒口頸不變,基本是控制壓力冒口,當(dāng)然能有效解決縮孔問(wèn)題。當(dāng)改用東久線生產(chǎn),壓實(shí)比壓與鑄型硬度比Z145提高不少,而排氣歧管鑄件薄小,法蘭雖較厚但體積小,模數(shù)也小,可近似視為硬鑄型。因而可采用全壓力冒口進(jìn)行充分液補(bǔ),然后利用石墨化膨脹抵消凝固收縮,消除縮孔缺陷。實(shí)例1和實(shí)例2說(shuō)明了Karsay補(bǔ)縮理論和樹(shù)狀圖的正確性和實(shí)用性,補(bǔ)縮選擇以鑄件模數(shù)和鑄型條件為轉(zhuǎn)移。若鑄造工藝師已經(jīng)理解掌握,就能一下采取正確的對(duì)策,肯定不會(huì)走這么多彎路;也說(shuō)明如果無(wú)視或避開(kāi)鑄件和鑄型條件,模糊冷冒口和熱冒口的區(qū)別,一味強(qiáng)調(diào)冒口頸薄、寬、短,是不可取的。5.1.3液補(bǔ)不充分,縮孔不解決,降低縮孔缺陷這也是排氣歧管鑄件的工藝設(shè)計(jì)案例。在對(duì)無(wú)冒口的鑄造工藝方案1做了凝固數(shù)值模擬后提出工藝方案2,采用3個(gè)熱冒口,在3個(gè)管口法蘭處進(jìn)鐵并補(bǔ)縮,有效地將法蘭處螺栓凸臺(tái)中的縮孔轉(zhuǎn)移到冒口內(nèi),見(jiàn)圖8。說(shuō)明熱的控制壓力冒口能有效解決熱冒口附近的縮孔問(wèn)題,因此,只要條件允許總是推薦采用熱控制壓力冒口,采用均衡凝固技術(shù)的工藝方案3將內(nèi)澆道處(3×2)個(gè)冒口取消,澆道直接進(jìn)鐵。凝固模擬結(jié)果,當(dāng)澆注溫度在1450℃時(shí),鑄件沒(méi)有縮孔,但縮松數(shù)量20個(gè);當(dāng)澆注溫度在1360℃時(shí),鑄件法蘭出現(xiàn)縮孔,縮松體積也增加。筆者認(rèn)為,排氣歧管管口法蘭進(jìn)鐵處的鑄件模數(shù)雖然不大,但超過(guò)了0.5cm,不宜采用澆道直接液補(bǔ)的方式,否則不僅鑄件存在縮松,且當(dāng)澆注溫度較低時(shí)因液補(bǔ)不充分,縮孔也難以避免。認(rèn)為只要進(jìn)鐵口短、薄、寬就能解決鑄件縮孔、縮松問(wèn)題的想法太簡(jiǎn)單了,對(duì)排氣歧管而言,主要進(jìn)鐵處以熱冒口(熱控制壓力冒口或熱全壓力冒口)為佳,可消除近處的縮孔、縮松,減少遠(yuǎn)處縮松。該實(shí)例產(chǎn)品按工藝方案1生產(chǎn)的實(shí)物照片見(jiàn)圖9、圖10,稱未放任何冒口,完全采用均衡凝固技術(shù),利用寬、薄、短、斜澆注系統(tǒng)。筆者認(rèn)為,該工藝在排氣出口法蘭和螺栓凸臺(tái)等孤立熱節(jié)處的縮孔縮松缺陷不可能完全消除,就看用戶的質(zhì)量要求了。該實(shí)例按工藝方案3,稱避開(kāi)熱節(jié)設(shè)計(jì)寬、薄、短、斜冒口頸,產(chǎn)品實(shí)物照片見(jiàn)圖11、圖12。筆者認(rèn)為,在管口法蘭附近設(shè)置薄、寬冒口頸的冷冒口以消除管口法蘭的縮松,只是采用了有液補(bǔ)作用的冷全壓力冒口而已。冒口位置對(duì)法蘭附近部位液補(bǔ)影響不大,法蘭附近冒口可以直接放在法蘭上,只要冒口頸符合冷全壓力冒口的要求做得薄而寬,對(duì)法蘭的液補(bǔ)和縮松的消除更為有利,并不一定要避開(kāi)熱節(jié)。而且筆者還認(rèn)為,因?yàn)楣鼙谔幍蔫T件模數(shù)≤0.5cm,此處冷冒口可取消,引入澆道進(jìn)行液補(bǔ)也可以,所以這些工藝措施都不能說(shuō)明實(shí)現(xiàn)了均衡凝固。再看該實(shí)例中孤立熱節(jié)凸臺(tái)試驗(yàn)的對(duì)比照片圖13~16。在管壁附近有一螺釘凸臺(tái),此處設(shè)置一冷冒口,當(dāng)冒口頸厚度為8mm時(shí)(圖13),凸臺(tái)處解剖后發(fā)現(xiàn)有縮松(圖14);后將冒口頸厚度改為3mm(圖15),凸臺(tái)處解剖無(wú)縮松(圖16);再取消冷冒口又出現(xiàn)輕微縮松。筆者認(rèn)為因凸臺(tái)熱節(jié)較小,不補(bǔ)縮本來(lái)縮孔缺陷就較輕微,加了較厚冒口頸的冷冒口后,因?yàn)槔涿翱谙扔谕古_(tái)凝固而冒口頸較厚未及時(shí)凝固,冒口倒抽凸臺(tái)鐵液使縮孔加劇;而改為冷的全壓力冒口所要求的3mm薄寬冒口頸,既有液補(bǔ)又不倒抽,當(dāng)然能解決縮孔缺陷了。這都是由熱節(jié)模數(shù)小,鑄件薄小,鑄型近似硬鑄型的條件所決定的,并不是因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了均衡凝固。順便還要談一下有些論文中的觀點(diǎn)和提法,如說(shuō)為了充分實(shí)現(xiàn)均衡凝固,認(rèn)為碳當(dāng)量要盡可能高,要采用大孕育量充分孕育,減少澆注溫差,鐵液不能氧化,等等。如果說(shuō)采取了這些眾所周知的工藝措施,就能實(shí)現(xiàn)收縮和膨脹按比例進(jìn)行的均衡凝固,豈非太容易了。實(shí)際上,涉及鐵液縮孔、縮松傾向的冶金質(zhì)量好和差,并不需要羅列從爐料配比、化學(xué)成分、熔煉、保溫、澆注到孕育處理等措施,只取決于鐵液是否按實(shí)際共晶點(diǎn)冷卻凝固,而這只有通過(guò)熱分析方能進(jìn)行鑒別。5.1.4冒口頸薄而寬該實(shí)例認(rèn)為:以前對(duì)孤立熱節(jié)采用冒口直接對(duì)熱節(jié)的辦法來(lái)解決縮松問(wèn)題,就要求冒口晚于鑄件凝固,冒口大,工藝出品率低;澆注溫度稍低就在冒口頸處出現(xiàn)縮松,而且冒口頸部位鑄件石墨形態(tài)差。后按均衡凝固技術(shù)改變工藝,把冒口頸從熱節(jié)處移開(kāi),放在靠近熱節(jié)又避開(kāi)熱節(jié)的部位(如圖17),使冒口體積減少1/3,冒口頸又薄又寬能及時(shí)凝固,還強(qiáng)調(diào)冒口頸必須短,既消除了顯微縮松又改善了石墨形態(tài)。上述說(shuō)法又混淆了冷冒口和熱冒口兩種情況。若是冷冒口,只進(jìn)行液補(bǔ),冒口不必晚于熱節(jié)凝固,冒口不會(huì)大,冒口頸應(yīng)及時(shí)凝固而薄寬,也不會(huì)使石墨變差;若是熱冒口應(yīng)能解決縮孔,也不會(huì)因澆溫低而縮松。筆者認(rèn)為:只要能在孤立熱節(jié)處設(shè)置熱冒口,冒口大小合理,應(yīng)能解決熱節(jié)縮孔、縮松問(wèn)題,但往往因型板難以布置熱冒口而采用冷冒口補(bǔ)縮,卻又未按只進(jìn)行液補(bǔ)的冷全壓力冒口對(duì)冒口頸薄而寬的要求做,結(jié)果造成冷冒口倒抽鐵液使熱節(jié)處產(chǎn)生縮孔或縮松。由于排氣歧管孤立熱節(jié)體積小、模數(shù)小,緊實(shí)度好的砂型孤立熱節(jié)處沒(méi)有脹砂,按SIKarsay理論可采用冷的全壓力冒口,冷冒口因僅僅是液補(bǔ),冒口位置和冒口頸長(zhǎng)短不重要,關(guān)鍵是冒口頸薄而寬(應(yīng)當(dāng)進(jìn)行冒口頸模數(shù)計(jì)算)。所以,圖17的冷全壓力冒口應(yīng)能減少或消除熱節(jié)縮松缺陷,即使液補(bǔ)不充分,由于該冷冒口的存在,使鑄件孤立熱節(jié)附近溫度場(chǎng)