铸钢件冒口离开热节补缩机理的研究

文章在综述了铸钢件顺序凝固补缩理论和目前生产中常用的模数法、补缩液量法、比例法、工艺出品率验算法、冒口三次方程计算法等冒口设计方法之后,分析了铸钢件冒口尺寸、位置及其形成的顺序凝固模式与铸件收缩缺陷的关系,即冒口设计过大和冒口放在热节上,导致热量过分集中,形成较大的接触热节,并不能实现凝固全程的顺序凝固补缩,造成铸件与冒口邻接处常常发生缩孔、缩松、热裂、晶粒粗大、偏析等缺陷.在冒口离开热节工艺实践和动态顺序凝固理论研究工作的基础上,本文首先对5t～10t铸钢半齿圈冒口离开热节工艺进行了分析研究,统计计算了半齿圈轮缘和轮毂薄壁分析的物理模数、冒口偏移距离、冒口有效补缩距离与冒口有效补缩范围,得出了轮缘上冒口离开热节后中间薄壁处的效应增大系数厂=1.17,冒口偏离系数S=3.04,并推导出了半齿圈类铸钢件冒口偏离系数、冒口偏移距离与冒口有效补缩范围以及铸件结构之间的定量关系式.然后按照结构对称性,截取半齿圈铸件轮缘的一部分,将其简化成"T”型试样,轮缘作为主壁,轮辐简化成"T”型试样的辅壁,利用计算机凝固数值模拟,得出了每一厚度的辅壁在凝固初期,对主壁都起到加热作用,即为热筋,当辅壁完全凝固后,对主壁又会起到冷却作用,即变为冷筋,也就是在试样凝固过程中,都有一个从热筋到冷筋的转变过程,"T”型试样随着凝固时间的推移,由于辅壁凝固后期对主壁的冷却作用,两壁相交区域的几何热节由辅壁下部一分为二向两侧推移,铸件热节这种随凝固时间的变化而变化的性质称为热节的动态性.随着辅壁厚度的增大,热节分裂越来越晚,凝固最后两个热节中心距离也越近,铸件热节随铸件几何尺寸以及铸件一铸型系统内其它各构成因素变化而变化的性质,称为热节的系统性.当铸件的几何节最后凝固为永久热节时,冒口离开几何热节才是真正的冒口离开热节.对21511半齿圈铸件轮缘上5种冒口位置的模拟方案中,冒口偏移距离570mm为推荐的工艺方案,冒口离开热节后,靠接触热节和流通效应的作用,维持了中间薄壁部分补缩通道的畅通.对于21511半齿圈冒口离开热节后,冒口补缩时间可缩短11%,冒口模数可减小5.7%,冒口体积可减少16%,冒口补缩效率可提高2%,铸件工艺出品率可提高3.4%,平均生产每吨铸件节约冒口消耗钢水84kg.通过生产统计与数值模拟,最后对铸钢半齿圈给出了冒口离开热节补缩工艺设计的一般方法,使铸钢件冒口离开热节动态顺序凝固理论实用化向前迈进了一步.     

基于距离场的铸钢件冒口设计方法及应用

提出一种基于距离场的铸钢件冒口设计方法。首先通过界面内推获得铸件的距离场,然后应用距离场计算铸件的几何热节,最后根据几何热节的位置和分布,结合模数法和数据库技术实现冒口设计。在UG平台应用该方法开发了铸钢件冒口设计系统,以实际铸钢件为例进行验证,结果表明,该设计方法可以提高设计效率、缩短设计周期。     

铸钢件锚的动态顺序凝固浇冒口设计

按传统的铸钢件冒口设计工艺方法设计了铸钢件锚的两种生产工艺。传统设计工艺是冒口必须放在铸钢件的热节处,冒口模数必须大干铸件模数,或者冒口直径必须大干铸件热节圆直径,工艺出品率仅为47％和53％。新的设计工艺是冒口离开热节而又靠近热节,四件合用一个浇冒口,提高了冒口温度,形成从铸件远端到冒口颈再到冒口的温度梯度和凝固顺序,以动态顺序凝固提高冒口的补缩能力,工艺出品率提高到74．4％。     

铸造术语解释

1 接触热节(Junction-Effect of theNeighbourhood) 大多数铸件都是由基本几何形体构成的组合体。而简单形体的交接点形成的质量聚集,会使凝固时间局部延长。在铸件的冒口设计中,通常把这个质量聚集,凝固时间局部延长的交接点称为热节。由几何结构造成的热节习惯上称为几何热节。冒口作为一个简单形体,和铸件相连接,在连接处也会形成新的质量聚集。如果把冒口直接安放在铸件的热节上,例如:冒口安放在平板的中央,杆件的中部,轮形件轮缘和轮辐的交接处等,必然要使原来的几何热节加大。把由于设置冒口,在铸件一冒口接触处形成的热节和使原来的几何热节进一步加大了的热节,称为接触热节。     

铸钢件斜向冒口补缩系统设计与应用

采用保温材料制作成形一种斜向冒口座,可增加冒口座内几何空间体积的模数,与发热冒口套配合使用,组成斜向冒口补缩系统,减少金属液的用量;同时,冒口和冒口座轴线与竖直方向成一定的夹角,可增加冒口与铸件侧面的距离,减小冒口对铸件热影响区的负作用,避免铸件相关部位出现缩凹或缩松等缺陷.通过标准试块试验和实际生产,验证了斜向冒口补...     

内冷铁在厚大铸钢件生产中的应用

铸钢件生产中采用内冷铁是为了缩小铸件热节处的模数或缩小整个铸件的模数,减少冒口的体积或数量,消除缩孔、缩松缺陷. 1 内冷铁在54 t大板上应用的工艺设计 铸件尺寸为5 500 mm×2 860 mm×440 mm,模数Mc=22 cm,毛重54 t.冒口的个数为2,按放内冷铁和不放内冷铁工艺设计情况大不相同.     

顺序凝固是获得优质铸钢件的关键

本文根据铸钢件的特点,提出获得优质铸钢件的关键是顺序凝固.其方法是控制凝固过程的温度梯度.具体方法是:控制冒口模数与铸件热节模数的比值;采用不同的浇注方式;用发热保温材料控制铸件至冒口递增的温度梯度.     

铸件热节变化与冒口位置的分析

热节是铸件凝固慢的节点或区域,可分为几何热节、物理热节、接触热节和流动热节.热节的位置、大小受铸件结构、铸型材质和浇冒口系统的开设位置所影响.冒口的开设应使接触热节、流动热节与几何热节分离.     

耳冒口的推广应用

一、概述耳冒口系根据铸铁件均衡凝固理论与有限补缩原则设计并推荐的新的冒口型式。它的特点是:冒口与铸件不是直接搭接。而是把冒口安放在铸件外延仲出的一个薄板上。这个薄板,形似一耳,故称耳冒口。耳冒口的引入位置。有利于不使铸件几何热节再过热,又有利于浇注后初始阶段的质量补缩。靠近热节。但不过热它;离开热节,又能有效地对它进行补     

球铁双槽轮毂铸件的生产技术

介绍了球铁双槽轮毂铸件的工艺改进方案及效果.生产实践表明,对于结构上具有相对独立热节的铸件,应采用分区补缩的工艺措施;热节形式不同,补缩工艺措施应该有所差别;冷颈冒口是消除局部物理热节的有效工艺措施,冷颈冒口的效果取决于冷铁尺寸的选择.     

利用均衡凝固理论降低离心铸造气缸套废品率

采用均衡凝固理论分析气缸套离心铸造的缩孔类缺陷形成原因，并利用该理论，通过改变热节部位离心铸造模具表面结构，调整斜度区的涂料厚度来调节热节根部的冷却速度，充分利用凝固过程自补缩，从而消除热节部位缩孔缺陷，使缸套的缩孔废品率降到了1％以下。     

对"均衡凝固技术"几个基本问题的讨论--球墨铸铁缩松、缩孔问题探讨(三)

就球铁件缩松、缩孔问题对“均衡凝固技术”几个基本问题进行讨论。指出作为该理论的基础的缩胀叠加图不完全符合实际情况；石墨化膨胀提前不利于消除缩松、缩孔。对薄小件缩松倾向大的原因、冒口是否应当靠近和离开铸件热节、是否可以早于铸件热节凝同、冷铁能否使膨胀提前，以及顶注的优点等问题提出不同的看法。认为按比例进行的均衡凝同不可能实现，而且依靠膨胀提前达到的均衡凝同对防止缩松、缩孔不利。     

铸钢件冒口离开热节动态顺序凝固补缩特性的研究

采用正交设计现场浇注，试验研究了铸钢件冒口离开热节动态补缩特性。结果表明，冒口位置对补缩效果影响显著，铸钢件冒口在离开铸件的几何热节处，实施动态顺序凝固补缩，提高了冒口补缩效率和工艺出品率。在试验条件下，冒口离开何热节的距离为一倍热节圆直径时，补缩效果良好。     

复式比例阀计算机均衡凝固工艺设计及数值优化

针对天津宝利福有限公司的复式比例阀灰铁铸件,应用制图软件(UG)绘制出三维零件实体图,并辅助进行模数和周界商计算,划分补缩域;以均衡凝固理论为依据进行分析计算,设计计算铸件的冒口、浇注系统及分型面.用数值模拟软件对设计方案进行了校核验证,实际浇注结果表明,设计是合理的.     

薄壁球墨铸铁小件生产技术

薄壁小件是指壁厚在 4～ 15mm ,模数 <0 .8cm ,质量 <2 0kg ,结构均匀或有孤立热节的铸件。对薄壁球铁小件 ,生产中可以通过控制化学成分 ,球化、孕育工艺 ,防止产生白口及碳化物 ,提高球化级别 ;通过强化浇注系统充填与补缩 ,并配合冷铁、溢流技术防止铸件冷隔、浇不足、气孔、夹渣等充填性缺陷 ,消除铸件热节、浇口根、冒口根的缩孔、缩松等收缩缺陷     

不锈钢铸件冒口偏离热节的工艺设计

为防止铸钢件冒口根部的缩孔、缩松缺陷,运用冒口偏离热节动态顺序凝固工艺理论,用模数法设计1Cr18Ni9Ti不锈钢砂铸150FYL液下泵泵体和熔模精铸保温截止阀阀体补缩冒口,在补缩安全系数为1.14～1.20时能较好地消除铸件缩孔、缩松缺陷,获得结构致密的铸件。按技术要求作2～4 MPa,保压3 min水压试验,无一件出现渗漏。批量生产证实,所设计的工艺实用可靠,产品质量稳定,有较好的技术经济效果。     

铸件热节动态性的研究

采用计算机凝固数值模拟技术,研究铸件热节的位置、大小、形状和数量在凝固过程中随凝固２时间的变化规律,揭示了热节的动态性以及传热 并讨论了冒口号热节位置的关系。     

球铁后盖铸件缩孔缺陷的消除措施

分析认为球铁后盖铸件热节部位产生缩孔的原因是：原工艺在热节部位设置冒口,使热节增大;而且由于冒口颈偏小,早于铸件热节凝固封闭,使铸件热节不可能通过冒口颈获得补缩。为此采取如下改进措施：1）使冒口远离铸件热节,避免热节增大;2）在热节处设置厚大冷铁,使热节提早凝固收缩,从而可以通过冒口颈获得补缩。改进工艺后,缩孔问题得到了解决。     

消除球墨铸铁铸件缩陷缺陷的措施

介绍了球墨铸铁入料座的铸件结构和铸造工艺。采用封闭式浇注系统,横浇道处搭接部位设置纤维过滤网挡渣,顶部设置冷冒口。为解决铸件出现的缩陷缺陷,利用数值模拟软件进行分析,最后通过提高顶冒口高度,并在铸件厚大部位最后凝固区域增加与浇注系统连接的热侧冒口,增强冒口的补缩能力,解决缩陷、缩孔、缩松缺陷问题。