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.     

铸钢件冒口离开热节工艺设计

改变传统的铸钢件工艺设计时冒口必须放在热节上的方法，采用竖浇、倾斜浇注、安放冷铁、厚壁处远离浇口等方法，将冒口放在钢液最后充型处而非热节处，减小了接触热节，使厚壁处先充型先凝固、薄壁处后充型后凝固，形成从厚壁到薄壁的温度梯度和凝固顺序即动态凝固顺序，从而减小了冒口，提高了工艺出品率。文中通过典型的生产实例阐明了这一工艺设计的思想和方法，取得了较好的经济效益。     

铸钢半齿圈动态顺序凝固补缩工艺

针对５￣１０ｔ铸钢半齿圈铸件，介绍了动态顺序凝固补缩工艺的设计原则和有关参数的计算方法。     

铸钢件冒口离开热节凝固时间的试验研究

测温试验表明，冒口放在热节上，热节处的凝固时间延长８０％；冒口离开热节的距离为１．６８倍热节圆直径时，冒口对热节的热影响基本消失。冒口离开热节放在次热节或薄壁处，形成的接触热节可使该处凝固时间延长４０．４％，有利于建立冒口—接触热节—热节—薄壁之间的动态顺序凝固条件     

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％。     

运用均衡凝固理论设计铸钢件曲柄的浇冒口

按照均衡凝固理论的"铸钢件动态顺序凝固"理论,改进了曲柄的原浇冒口工艺,新设计的冒口离开热节,数量由两个变为一个铸件没有缩孔缩松、工艺出品率由原来的53.8%.提高到71.2%.     

铸铁件热节区的凝固与补缩

文中对铸件热节进行了分类,分析了铸铁件热节区的凝固与补缩行为,提出了对热节的工艺处理与冶金措施.     

提高铸钢件冒口补缩率的体会

用水玻璃砂型生产的铸钢件 ,由于水玻璃砂的蓄热系数大于粘土砂的蓄热系数 ,使得冒口的集中缩孔呈窄长形而不是抛物线形 ,且底面尖角易深入到铸件中。为了保证冒口的缩孔全部在冒口中 ,水玻璃砂型冒口就必须适当增加其高度 ,这样就造成铸件收得率和冒口补缩率的下降。实验证明 ,使用保温冒口套和覆盖剂可有效地减少热散失 ,提高冒口的补缩能力。下面着重介绍我厂采用漂珠保温冒口材料及 NZ- F型覆盖剂在铸钢件生产中的使用效果。1　漂珠保温冒口材料及 NZ- F型覆盖剂的配比1.1　漂珠保温冒口材料“漂珠”是火力发电厂排放的灰渣经提选得…     

提高水玻璃砂型铸钢件暗冒口的补缩能力

<正> 用水玻璃砂型生产的铸钢件,其冒口的集中缩孔呈窄长形而不是抛物线型,且底边深入到铸件中。对这种砂型铸钢件的冒口形成这类缩孔的原因所作的分析认为,这是型砂类型的影响所致,因为水玻璃砂的蓄热系数大于粘土砂的蓄热系数。     

薄壁铸钢件的后凝固补缩铸造工艺设计

对于薄壁类普通碳素铸钢件，当其没有特殊力学性能和使用性能要求时，采用后凝固补缩方式设计其铸造工艺，可以获得满足铸件使用性能的合格铸件，同时提高工艺出品率，提高铸件表面质量，降低铸件生产成本。     

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。     

铸件热节系统性的研究

采用计算机凝固数值模拟研究铸件热节的位置、大小、形状和数量,在凝固过程中根据铸件－铸型系统内几何因素、物理因素、工艺因素等各因素的变化关系,揭示热节的系统性;讨论了冒口与热节的位置关系。     

采用多热节和即缩即补方法预测铸钢件缩孔的研究

本文在等效液面收缩法和孤立域法基础上建立了预测铸钢件缩孔的新方法－多热节和即缩即补方法,该法实现了对模拟铸件各热节的内部动态瞬时补缩,并采用该方法对两个实际铸钢件进行了缩孔分析。