球铁齿轮的均衡凝固工艺设计
铸态铁素体球铁减速箱的铸造技术
Ｃａ ｔｎ ｅ ｈ ｌ ｇ ｆ ａｓ ｃ ｓ ｅ ｒ ｔ ｓ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｏ － ａ ｔ ｆ ｒ ｉｅ ｄｕｃ ｉｅ ｉ ｏ ｅ ｃ ｉ ｎ ｇ ａ ｂ ｘ ｔｌ ｒ ｎ ｒ ｄｕ ｔｏ ｅ ｒ ｏ
ＨＥ Ｈｅ—ｉ ｌｎ ’
（ Ｚｈｊａ ｇ Ｍｅｈ ｎｃ ｌ ｎ ｕｔ ｎｏｍａｉｎ Ｉｓ ｔｔ ．Ｈａ ｇ ｈ ｕ３ ０ ０ １ ｅ ｎ ｃ ａ ｉ ｄ ｓｒ Ｉｆ ｒ ｔ ｎｔｕｅ ｉ ａＩ ｙ ｏ ｉ ｎ ｚ ｏ １ ０ ９，Ｃ ｉａ； ｈｎ
第 ２ 卷第 １ ５ １期
２０ 年 ｔ ０８ １月
机
电
工
程
Ｖ０ ． １ ２５ ＮＯ １ ．１
Ｍｅ ｈ ｎｉ ａ ｃ ａ ｃ ｌ＆ Ｅｌ ｃｔｉ ａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｍａ ａ ｉ ｅ ｒｃ ｌ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｇ ｚｎｅ
Ｎ 【・ ２ ８ ） ． ００ 、
工 艺上采 用 了“ 高温铁 水 ， 温浇 注 ” 低 和倒 包球 化 处理 等 手段 以获得 优 良的铸 件 。 实践 证 明， 该技 术 具
有词 ： 素 体球 铁 ； 铁 减速 箱 ； 均衡 凝 固 ； 限补缩 有
中图分类 号 ：Ｇ ４ Ｔ ２ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０１ ４５ （０８ １ 一 ｌ１ ０ １０ — ５１２０） １ Ｏ１ — ２
０ 引 言
铸 态铁 素体球 铁减 速箱 为 出 口英 国布 朗公 司的重 要零 件 ， 料 ： Ｔ ５ —２ 铸 件重量 ： ３ ０ｋ ， 材 Ｑ ４０１ ， ５ ０ ｇ 零件轮 廓
尺 寸 ： ８ ０Ｉｌ×ｌ ０ １１ １ ｌ， 件 最 大 壁 厚 １ ３ １ １ｌ ５１１×１ ７ｍｉ 铸 Ｉ ７ １ １ ０ ｌ
厚大断面球铁飞轮无冒口铸造工艺设计与实践
作 者 简 介 ： 成 （９０～） 男 ， 钢 重 型 机 械 设 备 制 造 公 司 铸 铁 分 王 １７ ， 马 厂 ， 程师。 工
根据 大孔 出流理论 ， 计算 浇注系统 各组元截 面
２１年 增刊 ００
王 成 ： 大 断 面球 铁 飞轮 无 冒 口铸 造 工 艺设 计 与 实践 厚
到浇注补 缩作用 结 束 的 时刻 ， 补作 用 大 ， 以实 后 可
现无 冒 口铸 造 。 飞 轮 的 质 量 周 界 商 Ｑ ：ｌｋ／ ｍ Ｏｇ
ｃ
ｆ ， 据质量 周界商 的范 围划分 ， ｎ根 ３ 该件属 均匀稀 疏
１ 工艺设计 的理论依据
均衡凝 固理论 提出 了膨 胀及 收缩动 态叠加 、 有 限补 缩 的原 理 ， 无 冒 口工艺 铸 造 奠定 了理 论基 为 础 。它是利 用浇注 过程 中的后 补作 用 ， 即浇注结束 时， 浇注 系统短期 畅通 的补缩 作用 和凝 固过程 中石
场， 以便 充分 利用 石 墨 化膨胀 的作 用 。浇注 时 ， 先
浇入 的铁水沉 到铸件 的底 部 ， 冷却 收缩时 可从上部
２ 工艺设计 与步骤
后续 的铁水得 到补充 ， 而底 部凝 固所产生 的石墨膨
２ １ 飞轮的结构 特征 （ 图 １ ． 如 ）
胀正好能补偿上部铁水 的收缩 ， 配合石墨外冷铁的 强化冷却作用 ， 从而 达到使 上部铁水 收缩相对后
Ｖ０ ， Ｏ ｌ２ ＮＯ Ｖ．２ ０ ０１
厚 大 断面 球铁 飞轮 无 冒 口铸 造 工艺 设计 与实践
王 成
（ 钢 股 份 公 司 重型 机 械 设备 制 造 公 司 安 徽 马鞍 山 ２３ｏ ） 马 ４ｏｏ
运用均衡凝固理论解决英国铸件的缩孔问题
件， 以保证整机、 整车性能。但是据笔者了解， 英国铸 造工艺 方 法 （ ‘.<8>@569 ） ，设 计 水 平 并 不 一 定 都 高。 英国大学没有铸造专业， 材料系大约只有 ! 8 的有关 铸造的课程， 铸造工艺设计只是大约听到过这个名词。 工艺设计人员大多数是跟师傅学或参加英国或美国铸 造学会办的学习班 （ 约一周） ， 获得证书， 然后在实践 中逐渐学习、 摸索、 提高。但由于缺乏系统学习， 理论 基础欠缺； 以及因为企业间的竞争， 难以到其它厂家学 习， 只跟一两个师傅学， 经验有局限性。另一方面铸件 凝固本身是非常复杂的， 凝固理论也在逐渐发展， 而这 些设计人员往往不能迅速更新知识。因此在遇到某些 问题时往往难以解决。英国一直在推广应用计算机凝 固模拟软件， 但在西方工业发达国家购置和采用计算 机凝固 模 拟 软 件 的 铸 造 厂 家 仅 占 铸 造 企 业 总 数 的
图 2: 冒口缩孔形态 !GB1 2: XM<GH?=B4 IM=Y4 GH P44L4<
冒口与铸件相连形成新的接触热节， 再加上所有高温 铁液均通过冒口颈进入铸件， 致使冒口颈处实际物理 热节大于冒口， 因而最后凝固， 得不到补缩。由于英国 模型加工费用非常贵， 不容许大动。笔者根据均衡凝 固理论 在型板完全不动的情况下建议只将冒口颈尺 寸改为 8Z KK R Z6 KK 的 扁 平 型， 冒口颈面积为
收稿日期： !""#$"%$"& ； ’ ’ 修订日期： !""#$"&$!( 作者简介： 刘金城 （ (&)*$’ ） ， 陕西宝鸡人， 清华大学硕士， 英国曼彻斯 特大学博士， 英国铸造学会理事， 英国 +,--.// 公司技术发展经理 0 研究 方向： 凝固数值模拟、 铸件贸易、 123 开发和铸造工艺 0
球墨铸铁铸件的补缩工艺[1]
![球墨铸铁铸件的补缩工艺[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/95563257ad02de80d4d84021.png)
收稿日期:2010-09-19; 修订日期:2010-10-20作者简介:牟行辉(1974- ),四川射洪人,工程师.从事铸铁件铸造工艺设计和质量控制工作.Email:m u_xinghu i@V ol.32N o.1Jan.2011铸造技术F OU N DRY T ECH NO LO GY工艺技术 Technology球墨铸铁铸件的补缩工艺牟行辉(陕西秦川机床工具集团有限公司,陕西宝鸡721009)摘要:通过分析和总结在生产实践过程中球墨铸铁铸件产生缩孔缩松缺陷以及成功解决办法,对球铁铸件凝固收缩理论提出理解和看法:铸件的补缩及缺陷产生取决于压力,由于球铁的凝固特性使石墨化膨胀和凝固收缩分离,薄壁件截面凝固差异不明显,石墨化膨胀压力无法有效利用,厚大件的截面凝固的差异大,容易实现石墨化膨胀压力的利用。
铸造补缩工艺的设计原则就是提供并保持这样的压力,对薄壁要强调外部压力补缩,厚壁则充分利用石墨化膨胀压力自补缩。
关键词:球墨铸铁;缩孔缩松;补缩;凝固压力中图分类号:TG255 文献标识码:A 文章编号:1000-8365(2011)01-0007-04Feeding Process of the Ductile Iron CastingsMU Xing -hui(Qinchuan Machine Tool Group C orp.,Baoji 721009,C hina)Abstract:By analyzing and summ arizin g the process of practice in the production of du ctile iron castings produ ced Shrinkage Defects an d successful solution.Make to some un derstand an d view of du ctile iron castings solidification theory:Feeding a castin g depend upon the pressure.For the solidification ch aracteristic of th e sph eroidal graph ite cast iron,th e expan sion of the graphitization are not syn chronized shrin k.In thin wall,no fu nction of the the expansion pressure of the graphitization because fewer division of solidification,and the thick wall,the more division with solidification in section,so th e expan sion and the shrink will be segistration.So the inten tion of the feeding process disign are su pporting and keepin g on pressu re.Th e th in wall,pressu re shall be su pported with others,and the thick wall,th e pressu re maybe exploit th e th e the expansion of the graphitization.Key words:Du ctile C ast Iron;Shrinkage;Feedin g;Solidification Pressure1 球铁凝固收缩工艺理论对球墨铸铁件采用什么样的工艺措施解决和防止缩孔缩松,目前的共识是,铸型必须具有足够的刚性和强度,化学成分接近共晶成分、加强球化和孕育处理以产生足够的石墨化膨胀。
球墨铸铁的工艺设计
球墨铸铁的工艺设计第一节工艺特点一、球墨铸铁的流动性与浇注工艺球化处理过程中球化剂的加入，一方面使铁液的温度降低，另一方面镁、稀土等元素在浇包及浇注系统中形成夹渣。
因此，经过球化处理后铁液的流动性下降。
同时，如果这些夹渣进入型腔，将会造成夹杂、针孔、铸件表面粗糙等铸造缺陷。
为解决上述问题，球墨铸铁在铸造工艺上须注意以下问题：（1）一定要将浇包中铁液表面的浮渣扒干净，•最好使用茶壶嘴浇包。
（2）严格控制镁的残留量，最好在0.06%以下。
（3）浇注系统要有足够的尺寸，以保证铁液能做尽快充满型腔，并尽可能不出现紊流。
（4）采用半封闭式浇注系统，根据美国铸造学会推荐的数据，直浇道、横浇道与内浇道的比例为4：8：3。
（5）内浇口尽可能开在铸型的底部。
（6）在浇注系统中安放过滤网会有助于排除夹渣。
（7）适当提高浇注温度以提高铁液的充型能力并避免出现碳化物。
对于用稀土处理的铁液，其浇注温度可参阅我国有关手册。
对于用镁处理的铁液，根据美国铸造学会推荐的数据，当铸件壁厚为25mm时，浇注温度不低于1315℃；当铸件壁厚为6mm时，浇注温度不低于1425℃。
二、球墨铸铁的凝固特性与补缩工艺特点球墨铸铁与灰铸铁相比在凝固特性上有很大的不同，主要表现在以下方面：（1）球墨铸铁的共晶凝固范围较宽。
灰铸铁共晶凝固时，片状石墨的端部始终与铁液接触，因而共晶凝固过程进行较快。
球墨铸铁由于石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢，以至于要求在更大的过冷度下通过在新的石墨异质核心上形成新的石墨晶核来维持共晶凝固的进行。
因此，球墨铸铁在凝固过程中在断面上存在较宽的液固共存区域，其凝固方式具有粥状凝固的特性。
这使球墨铸铁凝固过程中的补缩变得困难。
（2）球墨铸铁的石墨核心多。
经过球化和孕育处理，球墨铸铁的石墨核心较之灰铸铁多很多，因而其共晶团尺寸也比灰铸铁细得多。
（3）球墨铸铁具有较大的共晶膨胀力。
iData_运用均衡凝固理论设计铸铁件的补缩溢流冒口_连炜
式中： ｋ１为直浇道与横浇道有效截面比； ｋ２为直浇道与
内 浇 道 有 效 截 面 比 ； "１、 "２、"３分 别 为 直 浇 道 ， 横 浇 道， 内浇道流量系数， 取"１＝０．５， "２＝０．５， "３＝０．６计算得 ｋ１＝（ ０．５ ×１．０） ／（ ０．５ ×１．７） ＝０．５９， ｋ２＝（ ０．５ ×１．０） ／（ ０．６ ×１．８） ＝
铸
件
质
量
周
界
商［１］Ｑｍ＝
Ｇ ＭＣ３
＝３６
ｋｇ／ｃｍ３
收缩时间分数ＰＣ＝ ｅ（
１０
０．５ＭＣ＋０．０１Ｑｍ）
＝０．３６
收 缩 模 数 系 数 ｆ２＝ !ＰＣ ＝０．６； 铸 件 收 缩 模 数 ＭＳ＝ ｆ２ＭＣ＝０．８ ｃｍ １．２ 用收缩模数法计算冒口模数ＭＲ
ＭＲ＝ｆ１ ｆ２ ｆ３ ＭＣ 式 中 ： ｆ１为 冒 口 平 衡 系 数 ， 取ｆ１＝１．２０； ｆ３为 冒 口 压 力 系 数， 取ｆ３＝１．１０。ＭＲ＝１．２×０．６×１．１×１．３３＝１．０６ （ ｃｍ） ， 理论 计算冒口直径为 （ ６ＭＲ） !６４ ｍｍ， 生产中取!７０ ｍｍ， 高１３０ ｍｍ， 具有一定安全裕量。 １．３ 冒口颈模数ＭＮ的计算
ＭＮ＝ｆｐ·ｆ２·ｆ４·ＭＣ
基金项目： 国家科技成果重点推广计划项目 （ 工３－１－５－２） 。收稿日期： ２００８－ ０５－ ２９收到初稿， ２００８－ ０７－ １８收到修订稿。 作者简介： 连炜 （ １９６４－） ， 女， 山西太原人， 教授， 研究方向为铸造工艺及机械设计。Ｅ－ｍａｉｌ： ｌｗ６８６８＠１２６．ｃｏｍ
Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌ Ｓ ｃｉｅ ｎｃｅ ａ ｎｄ Ｅｎｇｉｎｅ ｅ ｒｉｎｇ， Ｘｉ＇ａ ｎ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ ｏｆ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｘｉ＇ａ ｎ ７１００４８， Ｓ ｈａ ａ ｎｘｉ， Ｃｈｉｎａ）
运用均衡凝固模数法设计液压试验平台铸铁件压边浇冒口系统
blowhole and inclusion in the casting , the overall yield of the casting is 95 %. The practice shows that it is feasible to design kiss gating2feeder of hydraulic test platform by applying moduli calculation method. Ke y w or ds : Iron Ca sting ; Proportional solidification technology ; Gating and fe eding system ;Moduli
L IAN Wei1 , BAI Ji2chang2 , GUO Yu2ling3 , GUO Xiu2lou3 , WEI Bing4 ( 11 School of Mechanical and Electronic Engineering , Xi’an Technological University , Xi’an 710032 , China ; 2. Taiyuan Tiejian Jinzhong Xinhe Foundry Co. , Ltd , Jinzhong 030600 , China ; 3. Yuci Branch , Jingwei Textile Machinery Co. , Ltd , Jinzhong 030600 ,China ;4. School of Material Science and Engineering , Xi’an University of Technology , Xi’an 710048 , China)
铸态QT500-7球铁齿轮箱的生产
２３ 中国铸造装备与技术 ６∕２０１６ 铸态QT500-7球铁齿轮箱的生产张锡联（岳阳职业技术学院，湖南岳阳 ４１４０００）摘要：叙述了铸态ＱＴ５００－７球铁齿轮箱的技术要求与铸造工艺方案。
分析了生产球铁的原材料、化学成分，球化处理、孕育处理等主要工艺因素对齿轮箱生产的影响。
关键词：铸态球墨铸铁；球化与孕育处理；铸造工艺中图分类号：ＴＧ２３４；文献标识码：Ａ；文章编号：１００６－９６５８（２０１６）０６－００２３－０３ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－９６５８．２０１６．０６．００７收稿日期：２０１６－０４－１８稿件编号：１６０４－１３３７作者简介：张锡联（１９６３—），男，教授级高级工程师，主要从事熔模铸造、合金熔炼工作．时速在120 km/h 的电力机车是采用六轴电力牵引，电机体积小、功率大,传动齿轮箱结构特殊、受力复杂、强度高而可靠，是整套牵引系统重要的铸件[1]，材料采用球墨铸铁，牌号为QT500-7，铸件净质量达306 kg 。
为了减轻机车自质量，铸件采用结构优化设计，筋、凸台多，壁厚差别大，有多处孤立的热节，在需加工的凸台、轴颈、端面处要求在定货方加工后进行超声波探伤UT 和磁粉探伤MT ，必须消除铸件内部缩松、夹渣、气孔等缺陷，表面粗糙度、尺寸精度、质量误差符合用户要求。
1 铸件结构六轴车大齿轮箱结构如图1、2，呈四分之一圆，两直边起支撑与连接作用，齿轮箱主体壁厚为10~12 mm 并配有加强筋，螺钉连接部位设有凸台，连接端面起强支撑作用，壁厚为40~48 mm ，因此铸件壁厚相差四倍以上。
这些厚壁部位很难实现顺序凝固，易产生缩孔缩松，在加工时形成宏观缺陷，即便微观缺陷也难通过UT ，MT 检查。
铸件最大尺寸1 052 mm ×1 024 mm ×331 mm 。
两端盖孔为φ400 mm ，φ700 mm ，内腔相通，便于砂芯设计。
2 齿轮箱铸造工艺设计2.1 铸造工艺方案分析采用中頻电炉熔炼铸铁工艺，呋喃树脂砂造型与制芯保证型腔有足够的强度、刚度，实现铸件尺寸精度高，表面粗糙度低。
用均衡凝固理论设计飞轮铸件浇注系统
摘要：通过改进飞轮的铸造工艺，采用均衡凝固工艺，充分利用石墨化自补缩，减小了铸件冒口体积，提高 了工艺出品率。铸件清理后外观完好、光洁平整，机械加工后没有缩孔、缩松、气孔等缺陷。
关键词：飞轮，均衡凝固，浇注系统 中图分类号：TG242．1;文献标识码：A；文章编号：1006－9658（2008）06－2
秦大辉 王从军 史玉升 李中伟 （华中科技大学材料成形模拟及模具技术国家重点实验室，武汉市 430074）
摘要：三维几何信息的获得是逆向工程中极为重要的一部分工作。铸造模具设计和加工过程中，针对铸造 模具的数字检测是最重要的工作之一。本文讨论了白光光栅扫描测量系统原理和 ICP 算法及它们在铸造模 具设计与检测中的应用。
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顶部表面被铁液烘烤的时间也较长，这样容易造成 铸件顶部剥落结疤。经计算并根据实际情况取浇注 时间为 9～11s。
3 结论 按照均衡凝固理论，采用浇注系统分散均匀引
入，利用飞边冒口良好的自适应调节作用，浇注的铸
件 轮 廓 清 晰 ，形 状 完 整 ，机 械 加 工 后 ，没 有 缩 孔 、缩 松、气孔等缺陷。
参考文献
1 魏兵，肖志杰．铸铁件均衡凝固与有限补缩[J]．铸造，1985(2)：51-56． 2 魏兵，袁森，张卫华．铸件均衡凝固技术及其应用[M]．北京：机械工
业出版社，1998．
中国铸造装备与技术 6 ／ 2008
逆向工程 (Reverse Engineering）一般指的是通 过各种测量手段，针对现有的产品样品，利用 3D 数 字化测量仪器准确、快速地测得其轮廓坐标，并进行 三维 CAD 面型重构，将原有实物转化为计算机上的 三维数字模型，并对模型进行优化分析和加工，还可 在此基础上进行再设计[1]，其中几何的三维信息的获 得是逆向工程中很重要的工作。基于相移光栅测量 原理的逆向工程扫描技术由于测量速度比激光扫描 [2]测量速度快，精度高，因此在实际工业生产中应用 中，能够大幅地缩短产品开发周期和提高产品的质 量，尤其在铸造模具设计、检测和制造过程中，能够
基于球墨铸铁凝固原理的补缩方法[1]
![基于球墨铸铁凝固原理的补缩方法[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b0a70b26dd36a32d73758125.png)
··由于球墨铸铁缩孔、缩松形成的复杂性，在缩孔、缩松的形成机理及防止措施方面，一些资料和文献存在许多不一致甚至矛盾的看法[1-8]，让人莫衷一是，球墨铸铁的缩孔、缩松缺陷便成为铸造工作者一直关注和研究的课题。
球铁件的补缩方法主要有顺序凝固冒口补缩和均衡凝固有限补缩两种。
前者属于传统的补缩理论，是经过了S.I.Karsay 等学者的实践和总结的[1]；后者是西安理工大学魏兵教授于20世纪80年代提出的凝固补缩理论[2]。
一些铸造企业在选择和设计球墨铸铁补缩方法时，大多遵循顺序凝固的原则，往往遵照前人的设计结果，对补缩冒口进行一定比例的缩放且偏向于采取大冒口及大冒口颈，图1a 为某厂前轮毂冒口工艺，工艺出品率62%，铸件法兰处缩孔废品达17%；图1b 为某铸造厂输出箱体铸件冒口工艺，工艺出品率55%，冒口颈根部缩孔高达50%。
工艺出品率低，缩孔、缩松波动较大，特别是冒口颈根部缩孔问题成为众多铸造企业最难解决的问题。
本文针对不同生产条件及具体的球墨铸铁件的补缩方法进行综合阐述，重点阐述冒口的选择方法和冒口补缩中的若干关键问题。
洪恒发（东风汽车股份有限公司铸造分公司铸造研究室，湖北襄阳441004）摘要：综述了球墨铸铁凝固过程中的体积变化模式，分析认为球墨铸铁是需要外部补缩的。
提出球墨铸铁的补缩应充分考虑具体铸件及实际生产条件。
详细阐述不同铸型条件下，不同模数的球墨铸铁件的通用冒口、控制压力冒口及全压力冒口的选择方法。
重点讨论了球墨铸铁冒口补缩中的铸件模数、凝固顺序及冒口位置、补缩通道及温度梯度、孤立热节的补缩、冶金质量及孕育处理等若干关键问题。
关键词：球墨铸铁；缩孔缩松；石墨化膨胀；补缩中图分类号：TG143.5文献标识码：B文章编号：1001-4977（2011）12-1194-07HONG Heng-fa（Foundry Branch,Dongfeng Automobile Co.,Ltd.,Xiangyang 441004,Hubei,China ）基于球墨铸铁凝固原理的补缩方法Feeding Method Based on Ductile Iron Solidification Principle收稿日期：2011-09-07收到初稿，2011-10-28收到修订稿。
运用均衡凝固理论设计铸钢件曲柄的浇冒口
收稿日期:2009 06 25; 修订日期:2009 07 02作者简介:焦玉胜(1962 ),山西和顺人,工程师.主要从事砂型铸造工艺设计工作.铸造技术F OU N DRY T ECH NO LO GY Vo l.30No.11N ov.2009运用均衡凝固理论设计铸钢件曲柄的浇冒口焦玉胜1,李宏兴2(1.阳泉南煤机械制造有限公司,山西阳泉045000;2.河北省清苑县金朝阳铸业有限公司,河北清苑071100)摘要: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%。
关键词:冒口;动态顺序凝固;铸钢件;热节中图分类号:T G241 文献标识码:A 文章编号:1000 8365(2009)11 1380 02Design of Gating and Riser for Casting Steel Crankby Proportional Solidification TheoryJIAO Yu sheng 1,LI Hong xing 2(1.Nanmei Machinery Manufacturing Co.,Ltd.,Yangquan 045000,China;2.Qingyuan Jinchaoyang Foundry C o.,Ltd.,Qingyuan 071100,China)Abstract:The origin al foudry technology of cran k is imperoved according to proportional solidification s theroy of dyn amic divection solidification of steel castin g .The improved castingmethod is th at the riser deviates from the hot spot,an d the nu mber increased by one.Th e resu lts shows that the castin g h as n o shrin kage by one.The resu lts sh ows that the castin g h as no shrinkage.The pattern yield in creased from 53.8%to 71.2%.Key words:Riser;Dyn amic direction solidification ;Steel castin g;Hot spot曲柄是路桥桩孔冲击钻机上的铸钢件,材质ZG270 500,毛重42kg,属于小型厚实体铸钢件,具有两个独立的热节,其结构尺寸如图1所示。
船用球铁本体均衡凝固工艺设计
船用球铁本体均衡凝固工艺设计船用球铁本体均衡凝固工艺设计摘要：本文以船用球铁本体为例，在均衡凝固理论指导下，进行了均衡凝固工艺设计，并应用于实践，获得了健全铸件，取得了一定的经济效益。
主题词：球铁件均衡凝固工艺中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：前言我厂常年生产船用球铁本体，按口径不同分为七种，球铁牌号为QT400-18。
此本体为打压件，要求有一定的耐压性，壁厚8～9mm （法兰除外），长期以来，浇冒口的设计采用铸钢的顺序凝固原则，不仅出品率低，切割浇冒口的工作量大，加工余量多，生产周期长，而且常因浇注时，飞溅的铁水凝结成铁豆，经大冒口进入型腔，又因为本体件壁厚较薄，不能完全将进入型腔的所有铁豆重新溶化，而使铁豆夹在铸件中，在打压时出现渗漏，产生废品。
现运用均衡凝固理论，采用有限补缩工艺，取消大冒口获得了成功，生产出合格的本体铸件。
一、均衡凝固工艺要点1．铸铁件的收缩不仅和化学成分、浇注温度有关，还依赖于冷却速度，越是薄小件，收缩越大，越应强调补缩，越是厚大件,收缩越小,可用小冒口或有限冒口进行补缩。
2．铸铁件的收缩时间只占总凝固时间的一部分，所以冒口不必晚于铸件凝固。
3．铸铁件的冒口不应直接开在铸件的几何热节上，而应开在靠近热节不在热节的位置。
4．为了防止石墨化膨胀使铁水反馈到浇、冒口，内浇口、冒口颈的尺寸要短、薄、宽。
5．为了提高石墨化膨胀的利用程度，要求铸型有足够的刚度。
6．控制浇注温度，浇注温度过高，不仅会加大收缩，而且延长铸件收缩时间。
7．使用冷铁可以平衡壁厚差，缩短热节处的凝固时间和收缩时间，可以减少冒口或不用冒口。
二、生产条件1．型砂：造型使用普通粘土砂，芯砂使用合脂砂，手工造型、制芯，干砂型浇注，砂型强度大于85。
2．熔炼：采用本溪生铁，北京焦碳、新生铁加入量90%，回炉料10%，化铁炉为1t/h暖风冲天炉，选用堤坝式冲入法进行球化处理，球化剂为包头生产的稀土镁硅球化剂，孕育剂选用75Si-Fe，处理温度>1440℃，严格控制生铁中的Mn、P、S含量，具体化学成份如下（终铁水）。
铸件均衡凝固技术及其应用
缩孔形成时间处于：
初晶凝固末期和共晶体凝固阶段
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宏观缩松一般位于缩孔下面，处于几何中心，发生
的时间稍后于缩孔，从时间上看，宏观缩松与显微
缩松分别是在共晶膨胀之前和之后形成的。
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宏观缩松由于 枝晶间液体受 到外部抽吸所 致，是液体传 输的结果，而
微观缩松是枝 晶间液体自身 收缩的结果， 并无液体的传 输流动。故而，
固过程的微观机理 ➢铸铁件均衡凝固工艺原则
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第一节 均衡凝固理论基本思想分 析—冒口的大小
• 传统灰铸铁/球铁件的冒口设计方法分析 • 铸铁件收缩和补缩的特点
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• 传统灰铸铁/球铁件的冒口设计方法分析 传统灰铸铁/球铁件的冒口设计方法主要有： 类似铸钢冒口的模数法、直接实用冒口、控 制压力冒口。
AP
K AP 而且不会由于引入集中而使冒口根部出现缩孔
65 μ2 = 0.
r AP AP 直浇道出流速度v1与压头差(H-h)的回归关系:
——冒口颈的理想状况是在铸件停止抽吸金属液前即在补缩时间内无降温、无凝固，是一个光滑的通道，就是要在此时间段内保持动
态模数Ms，所以也要求冒口的残余模数为Ms，否则冒口提前冻结，无法补缩。
1）用类似铸钢冒口的模数法来设计铸铁冒 口，忽略石墨化膨胀，设计出的冒口偏大， 出品率很低，而且出现了越补越缩的现象， 所以要寻求新的更好的方法。
2）直接实用冒口是根据铸铁合金的凝固过 程的收缩膨胀特性来计算冒口（如图3-5-20）。
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该种冒口是补缩铸件的液态（一次）收缩，当 液态收缩终止或体积膨胀开始时，让冒口颈及 时冻结。计算冒口时用液态收缩值，并认为该 值是不变的。
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3）任何铸铁件的补缩工艺设计，都应该以自 补缩为基础。一个需要设置冒口补缩的铸件。 也要充分利用石墨化膨胀自补缩，冒口只是补 充自补不足的差额、为此，铸铁件的冒口不必
厚大球铁铸件的工艺要点探讨2011.1.20
厚大球铁铸件的工艺要点探讨杭家友（普什铸造有限公司，四川宜宾644000）摘要：在生产实践过程中，设计合理的浇注系统，可以有效的解决夹渣问题，还有利于铸件补缩；用小冒口铸造工艺，其生产成本低于一般的冒口工艺，工艺出品率大大提高，而工艺稳定性则高于无冒口铸造工艺；冷铁需要慎用，尤其是高牌号球铁铸件，利用冷铁改变铸件冷却速度则有利于解决石墨漂浮和碎块状石墨缺陷。
关键词：浇注系统；小冒口；收缩时间；冷铁印迹；石墨漂浮Discussion about Engineering Key Points of Thick-wall Ductile Iron CastingsHANG Jia-you（Push Foundry Co.，Ltd.，Yibin， 644000，China）Abstract：To design a reasonable pouring system in manufacturing process can help to solve slag inclusion and benefits feeding system; costs of engineering design with small risers is cheaper than normal ones and get better stability than non-riser engineering. Be careful when adopting chills, especially for ductile castings of high-tensile strength. Using chills to change the cooling rate can help to solve graphite floatation and cloddy pulverescent graphite defects.Keywords：Pouring system; small risers; shrinkage time; mark of chills; graphite floatation 1 风电产品的要求风电机组运行环境恶劣，所以风电产品有很高的质量要求，包括铸件内在质量和外观质量。
球墨铸铁实用冒口与均衡凝固技术设计冒口的对比
球墨铸铁实用冒口与均衡凝固技术设计冒口的对比张帆;魏胜辉;卢景秀;刘瑞玲【摘要】球墨铸铁件利用石墨化膨胀进行自补缩的冒口设计方法有实用冒口和均衡凝固技术两种方法,两种冒口设计方法具有不同的补缩原理,通过分析两种冒口设计方法的冒口颈凝固时间、冒口放置位置以及冒口设计依据,以找出两种方法的相同点和异同点.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】3页(P16-18)【关键词】实用冒口;均衡凝固技术;直接实用冒口;控制压力冒口【作者】张帆;魏胜辉;卢景秀;刘瑞玲【作者单位】河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄050000;河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄050000;河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄050000;河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄050000【正文语种】中文【中图分类】TG244.4球墨铸铁件利用石墨化膨胀进行自补缩的冒口设计方法有实用冒口和均衡凝固技术两种方法。
实用冒口补缩理论经过以S I Karsay博士为代表学者的实践和总结，形成了较为实用的技术理论；均衡凝固技术是魏兵教授在上世纪80年代提出的凝固补缩技术。
两种方法具有一些差异性，也具有一些相关性。
本文将两种方法进行对比，以找出二者的异同点。
1 两种方法的冒口补缩原理1.1 实用冒口补缩原理球墨铸铁凝固过程可分为：一次收缩、体积膨胀和二次收缩三个阶段，图1为球墨铸铁凝固过程体积随温度变化的规律[1]。
图1 球墨铸铁体积随温度变化的规律图1 中a1、a2为一次收缩，b1、b2为体积膨胀，c1、c2为二次收缩，曲线1为冷却速度低、冶金质量高的条件下球铁的体积变化，曲线2为冷却速度高、冶金质量差条件下球铁的体积变化。
冶金质量好的铸铁，在同样化学成分、冷却速度下，液态收缩、体积膨胀和二次收缩值都小，因而形成缩孔、缩松和铸件长大变形的倾向小，容易获得健全的铸件。
由于不同的铸型强度所能承载石墨化膨胀压力不同，而铸件模数的大小也会影响铸铁的膨胀压力，实用冒口根据铸型强度及铸件模数进行分类，实用冒口的种类及适用范围如图2所示[2]。
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有的方向上，单元的相邻边之比不能超过4∶1。
②在弯曲裂纹前缘上，单元的大小取决于局部曲率的数值。
例如，沿圆环状弯曲裂纹前缘，在15°～30°的角度内至少有一个单元。
③所有单元的边（包括在裂纹前缘上的）都应该是直线。
参考文献
[1]薛河，刘金依，徐尚龙，等.ANSYS中断裂参量的计算及分析[J].重
型机械，2002（2）:47-49.
[2]龚曙光.ANSYS在应力分析设计中的应用[J].化工装备技术
2002,23（1）：29-33.
[3]东方人华，祝磊，马赢.ANSYS7.0入门与提高[M].北京：清华大学
出版社，2004.
1概述
对于球铁齿轮这样的铸件，结构严重不均匀，存在轮缘与轮幅交接部位，该部位是较厚大热节，利用传统的过热冒口工艺，往往在该部位产生缩孔缩松，而且缩孔缩松部位较深，往往在齿的根部，导致铸件报废，废品率较高，况且该工艺使用较大的过热冒口，工艺出品率较低，因此，非常有必要对其进行工艺改进。
图1所示的齿轮，直径为1500mm，重量约3500kg，是压缩机用飞轮，有灰铁和球铁两种材质，对于灰铁件，由于呈逐层凝固方式，收缩倾向较小，采用传统的过热冒口工艺一般不会产生缩孔缩松；但对于球铁件而言，由于呈糊状凝固，收缩倾向大，很容易在冒口颈处和几何热节部位产生缩孔缩松，因此，着重研究球铁件。
2传统的过热冒口工艺及存在的问题
图2所示的传统的过热冒口工艺，出现缩孔缩松部位是铸件本身的几何热节和冒口径部位，由于铸件本身的几何热节在同样凝固条件下，将晚于其他部位凝固，且该部位散热条件较差，在凝固过程中发生的液态收缩和凝固收缩因没有铁液充分补缩而产生了缩孔。
尽管冒口颈的引入不在热节部位，但过热冒口颈的引入使得本来不是热节的部位形成了新的接触热节。
由于是过热冒口，必须让冒口对铸件进行充分补缩，冒口要晚于铸件凝固，冒口颈不能过早封闭，况且铁液在充满整个型腔过程中过热时间长，该部位散热条件差，凝固时间增加，收缩时间也增加，均衡点后移，不利于胀缩的早期叠加，使得现行的冒口不能进行有效的补缩，这样在冒口颈所形成的接触热节处留下了缩孔。
这种过热冒口往往体积过大,浇注时必须对其进行补浇冒口,否则,还极易产生冒口颈本身缩孔缺陷.故而铁液利用率较低,工艺
图2传统的过热冒口工艺
图1灰铁和球铁齿轮
基准轴1
基准轴1
球铁齿轮的均衡凝固工艺设计
Technology Design for Equilibrium Solidification of Ductile Iron Gear
曹思盛（山东潍坊生建集团铸造厂，山东省潍坊市261011）
摘要：利用均衡凝固理论，将球铁齿轮铸件传统的过热冒口改为顶注雨淋式浇注系统，辅以冷铁激冷、提高铸型刚性等措施，解决了缩孔缩松缺陷，实现了小冒口铸造，提高了工艺出品率，取得了良好的效果。
关键词：球墨铸铁，齿轮，均衡凝固，浇注系统
中图分类号：TG244;文献标识码：A；文章编号：1006－9658（2009）01－1
收稿日期：2008－08－28
文章编号：2008－115
作者简介：曹思盛（1969-），男，高级工程师，主要从事铸造工艺设计
及质量管理工作
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!计算机应用COMPUTER APPLICATION
43
中国铸造装备与技术1／2009
CFMT
中国铸造装备与技术1／2009
CFMT 出品率仅达60%～70%。
另外，该过热冒口对铁液化学成分的波动和浇注温度的不稳定性非常敏感，不易控制。
因此，总废品率达30%左右。
3
改进后的工艺
均衡凝固是利用收缩和膨胀的动态叠加，采取工艺措施，使单位时间的收缩与补缩，收缩与膨胀按比例进行的一种工艺原则。
基于这
种指导原则，将传统的过热冒口工艺进行改造，设计了如图3所示的顶注雨淋式浇注系统。
将原来的过热冒口去掉，改为
顶注雨淋式浇注
系统，直浇道为尴75mm ，横浇道为（55mm+45mm ）×55mm ，内浇道为22×尴20mm ，轮缘周圈部位敷以6块δ=30mm 冷铁激冷，平衡壁厚差，加快热节部位的冷却速度，防止该部位产生缩孔缩松，中间轮毂部位壁厚较大，在中芯上也加上δ=30mm 厚的冷铁激冷，防止该处产生缩松，所有冷铁的使用，对铸件的整体也有增强自补缩的作用。
内浇道避开热节，均匀分散开设，且采用顶注雨淋式，单个内浇道截面积小，不足
以形成接触热节，对整个铸件的凝固温度场不产生影响。
在浇注位置的上顶面，轮缘上顶面部位均匀分散开设尴25mm 的小出气冒口即可，冒口颈的尺寸要
小到中性棒体以下，不能形成接触热节。
中间轮毂部位顶部设置4个20mm ×80mm ×200mm 楔形冒口,所有冒口兼有出气和散热双重作用。
另外，提高铸型的
紧实度，从而增强铸型刚性；而大面积地使用冷铁，无形中也提高了铸型刚性。
采用改进后的工艺生产球铁齿轮300余件，彻底消除了轮缘与轮幅交接部位的缩孔缩松，总废品率控制在3%以下，并且由于过热冒口的去掉，工艺出品率提高到90%以上，效果很好。
改进后的工艺之所以去掉了补缩冒口，实现了小冒口或者说是无补缩冒口铸造，是因为这种工艺使铸件的一部分石墨
化膨胀提前，有利于胀缩的早期叠加，使均衡点提
前，减小了冒口的尺寸，故使用小冒口即可。
4
结论
应用均衡凝固理论生产球铁齿轮铸件能够解决传统的热节部位缩孔缩松问题，从而有效降低废品率，提高工艺出品率，经济效益显著。
参考
文献
1
魏兵，等.铸件均衡凝固技术及其应用[M].北京:机械工业出版社,
1998.
图3顶注雨淋式浇注系统工艺
车用发动机气缸体属于典型的复杂薄壁铸铁
件，目前对于这类典型件的铸造重要工装———组芯
夹具的研究资料并不多见。
目前各工厂对于这类工装的设计制作是各不相同、各具特色，尚有较多的不足之处。
鉴于此，笔者现以4115气缸体砂型铸造组
芯夹具为例，将近几年来在该类工装设计、制作及应
4115气缸体砂型铸造组芯夹具的优化设计
The Optimal Design of Group Core Jig for Sand Cast
of Model 4115Cylinder Block
刘光清（四川南充职业技术学院，四川省南充市６３７１００）
摘要：介绍了根据近几年来行业专家推介的美学、人类工效学、绩效理论，以及黄金分割等设计理念优化
设计制作的4115气缸体组芯夹具；
对其台架、主体芯支架、水套芯滑动支架、定位销套座等主要零部件的结构优化设计进行了较详细的评述；也对一些附件的优化设计作了简单阐述。
关键词：气缸体，组芯夹具，优化设计
中图分类号：TG242.7;文献标识码：A ；文章编号：1006－9658（2009）01－4收稿日期：2008－11－17文章编号：2008－145
作者简介：刘光清（1967-），男，讲师，主要从事机械设计及模具设计
等教学和研究工作
装备技术
EQUIPMENT TECHNOLOGY
尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴尴44。