球墨铸铁件补缩冒口的新进展

       球铁铸件的使用性能一方面取决于由微观组织决定的性能，如石墨球数，球化率和金属基体，另一方面还取决于铸件中存在的宏观和微观缩孔。为了获得优质球铁产品，最重要和关键的步骤就是设计出补缩系统。技术革新进一步推动利用球铁的自补缩特性以提高铸件的工艺出品率。促使球铁成为与之竞争的铸钢和铝合金铸件等的替代产品。利用此特性描述新式冒口可以获得的效益。

1 球铁的凝固

       冷却过程中绝大多数金属材料(如钢，白口铸铁，有色金属合金)的体积变化。冷却时首先产生液态收缩，随后是凝固过程中的收缩。为了生产高品质的铸件，在整个液体冷却凝固中，所有的液相收缩必须加以补充，从而避免铸件的缩孔缺陷。最后的固相收缩被称作铸造收缩率。对于石墨铸铁，如灰铸铁，蠕铁和球铁，碳化物以石墨形式析出，它的密度比液态铸铁要小，由于两者密度差导致析出过程中液态金属膨胀。石墨的析出产生的膨胀能减少获得高品质铸件所需补充金属的总量。无冒口铸造已经广泛应用于生产球铁重型风力发电机轮毂零部件。但是，在潮模砂，壳型或者其他不适合无冒口生产的条件下，就需要补缩金属液以确保生产的铸件无内外缩孔，缩松。

2 优化冒口设计

       铸件凝固后，在随后清理过程中，随同浇注系统和废铸件一起，冒口将成为回炉料。这些回炉料通常被用作后续生产中的金属炉料。一些铸造厂认为同样的电能，同样的处理和孕育，金属料搬运就像生产可销售的铸件一样用于生产浇道，冒口和废品铸件。但是仍应该严格控制炉料中回炉料所占的百分比，因为他们会产生更多的熔渣，对孕育处理也有不良的影响。 从经济和技术考虑需要优化工艺出品率。 使用多个大冒口既降低了工艺出品率，又增加了生产成本。切除这些冒口以及打磨冒口颈又是一个附加的费用。减少冒口的尺寸和数量可以在铸件生产的最后一项工序上，即在清理工序上产生积极效果。

       传统上，砂型铸造，冒口是补缩的唯一选择。铸钢件的收缩特性使得它需要比铸铁件体积更大的冒口。对铸钢件，一个冒口可以补缩的距离比铸铁件的要小得多。铸钢件的冒口几乎总是采用定向(顺序) 凝固方法。任何能减小铸钢件冒口尺寸的措施都会节省成本。第一个技术创新就是使用纸浆冒口套。这些纸浆冒口套能更好地保证冒口形状 ,并为正在冷却的补缩金属液提供一定的绝热作用。提高冒口效率的最有效方法就是使用发热冒口套。它有利于增加冒口内铁液温度，允许液体在冒口中保持更长时间，从而增加了冒口的有效模数。冒口内形成的缩孔表示了冒口套的绝热程度或发热冒口的发热的程度 。

       一种用这种发热材料制作的冒口被称作微型冒口，它可以使冒口内的液态金属保持很长时间。石墨析出过程中的液相膨胀可能超过铸件体积的5%。使用微型冒口可以在铸件整个冷却过程中，既提供足够的补缩液态金属，又可接收石墨析出过程中膨胀出来的液体。在石墨析出过程中，膨胀的液体增加了型腔内的压力。如果没有一个敞通的冒口颈，这种压力就很难被释放。如果没有“冒口减压作用”，铸型壁将产生变形，生产出来的铸件尺寸就不正确。这在潮型砂铸造和壳型铸造中尤为常见。这种既能提供液态收缩所需补缩金属，又能接收膨胀液体的冒口称为压力控制冒口。

        微型冒口的两个优点是：不论浇注温度如何，冒口的补缩方式都相同，冒口和铸件之间的接触面积与砂型冒口相比较小。砂型冒口，发热冒口和微型冒口的冒口尺寸及其必须的冒口颈尺寸之间的差别。微型冒口能提供最有效的补缩系统。使用微型冒口最大的优点在于它能够在型板上安置更多的模型。嵌入式冒口颈需要较少的打磨，生产的铸件外观较好。发热冒口套和微型冒口都是预先制好的镶入式冒口。使用这些冒口必须格外小心。如果将发热冒口套或微型冒口简单地放置在型板上，加砂和紧实型砂时 会导致其损坏。如果在镶入冒口中加上一个易割片，在砂型紧实阶段它也可能受损。安放一个弹簧销能够减轻型砂对镶入冒口的挤压作用，并确保镶入冒口在铸件上的位置准确。镶入冒口底端和型板表面之间的型砂可以被压实，在镶入冒口和铸件表层之间形成一个易割片。在紧实过程中，镶入冒口可以上下运动，优于粘有易割片的冒口套。缺点是当使用弹簧销替代易割片时，冒口颈尺寸偏大。

       铸件使用者一直要求铸件产品尽可能接近产品的最终尺寸，甚至更接近无需加工的尺寸。改进冒口铸件接触的创新方法就是使用微型冒口，即“触点冒口”。液态收缩时薄壁钢管允许从冒口进行补缩又能释放石墨膨胀时的压力，这种冒口也放在弹簧销上。钢套可以向上通到冒口空腔。冒口接触面积小而且相对干净。