大型球墨铸铁件铸造工艺的优化设计[1]
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根据笔者近几年来对大型球墨铸铁件的研究所 知，在较多工厂的大型球墨铸铁件砂型铸造生产中， 其铸造工艺的设计目前尚存在一些设计理念上的不 足， 使一些大型球墨铸铁件砂型铸造的浇注系统进 液型式、 有效浇注时间及浇注系统最小截面积未得 到合理的确定、冷铁未适宜应用、冒口形式未得到合 理的优选、浇注工艺未得到合理的确定等。 鉴于此， 笔者对近几年来在这方面的研究作一总结， 供铸造 同行参考。 旨在为拓展大型球墨铸件相应铸造工艺 的优化设计作一技术积累。
（一般指最薄壁厚），mm；n 为浇注系统的组数（或浇
包个数）， 平板类件及拔塞浇口等相当于使其增加
一个自然数。
2.3 浇注系统最小截面积的确定 绝大多数工厂采用的是水力学的理 论公式 ， [1-4]
但生产实践普遍反映该公式计算得出的浇注系统
最小截面积∑F 阻偏小， 故有资料主张采用大流量 原则 。 [25-26] 对于大型球墨铸铁件 ，我们认为采用公式 （2）[29] 来指导其浇 注 系 统 最 小 截 面 积∑F 阻 的 设 计 较为合理。
上半月出版
● 生产应用 ●
Casting·Forging·Welding 金属铸锻焊技术
大型球墨铸铁件铸造工艺的优化设计
Optimizing Design of Casting Process for Large Ductile Iron Castings
陈永龙 1， 刘文川 2 (1.广安职业技术学院，四川 广安 63800；2.西南内燃机配件总厂，四川 南充 637100)
摘 要：简述了目前砂型铸造大型球墨铸铁件生产实践中一些传统铸造工艺存在的不足；介绍和探讨了大型球墨
铸铁件铸造工艺的优化设计：应优先选用分层进液浇注系统型式、合理确定浇注系统的有效浇注时间及其最小截面积，
有效过滤铁液，优先选用冒口的形式，应用适宜的冷铁，合理确定浇注工艺的一些重要工艺参数等。
关键词：大型球墨铸铁件； 浇注系统； 有效浇注时间； 最小截面积； 冒口； 冷铁
属液完成有效浇注时间后至充满整个型腔的过程
所用的时间则称为吊补浇注时间）[28]。 其有效浇注时
间 t 确定如下：
姨3
t=f（ 姨G 件 +
1 5
δ·G
件
）·（
2 3
）n-1
(1)
式中：t 为铸件的有效浇注时间，s；f 为材质系数，球
铁件 f=0.6～0.8（灰铸铁件 f＝1.0）；G 件为铸件净总质 量，（不包括浇冒口质量 ），kg； δ 为铸件的主 要壁厚
对于 G 件为 3.0～10.0 t、浇注位置高度为 500～ 1000 mm 的大型球 墨铸铁件，可 优先选用 图 1(b)所 示的两组浇注系统的分层进液型式。 其合理的进液 过程应是： 从其第一组阶梯式浇注系统浇注铁液至 铸件的 1／2 稍多的高度时， 余下的铁液从其第二组 阶梯式浇注系统浇注至铸件的冒口为最好。这样，可 实现其较为合理的分层进液型式， 其冒口部分可获 得较好的“高温”铁液以便对铸件的液态冷却收缩进 行有效补缩。
大型球墨铸铁件因其轮廓尺寸大， 如浇注系统 设计不合理，使铸件的浇注时间过长以及铁液进入型 腔后的温度梯度达不到上高下低的良性状态，又加之 冒口的排气不畅及冒口的冷铁液溢流不充分等，则容 易在铸件的上平面处出现气孔[21-22]铸造缺陷。
大型球墨铸铁件因其轮廓尺寸大、质量大，如浇 冒系统设计不合理，使铸件的温度分布极不均匀，温 差过大，使铸件达不到“较为均匀”冷却的“良性”状 态，又加之铸件的冷却时间不够等，则容易使铸件产
G 件＜2.0 t 的板类、 环类等铸件多采用相对简单的单 层进液型式外， 其余铸件的浇注系统的进液型式通 常采用阶梯式以及分层 （双层 或多层）[23-24]的 结构型 式。 单层浇注系统相对简单和普遍， 本文不作进一 步研究；而对于后者因其浇注系统复杂（多变），对铸 件的浇注质量至关重要， 具有较高的学术研究价值 和较深的技术内涵， 在此笔者结合近几年来的研究 心得，作以下探讨。
积 ΣF 阻，具有主要根据铸件本身 质量 G 件 及其壁厚 δ 这两个主要特征因素来“自行”确定的特点。 经过
大量的统计验算，其计算出的大型球墨铸铁件的有
效浇注 时间和浇注 系统最小截 面积 ΣF 阻 与众多 资
料介绍的生产实际中的“成功”参数能较好地吻合， 或更为合理，其也充分表现在相应铸件的液面上升 速度和比浇注速度这两个重要参数方面，如表 1 所 示（表 1 中的典例是对众多球墨铸铁件统计分析的 少部分代表件）。 2.4 浇注系统各组元截面比的优化设计
示为四种浇注系统结构型式。 对于 G 件为 1.0～3.0 t 的较小型、或其浇注位置
高度较小（＜500 mm）的大型球铁件，可优先选用图 1(a)所示的单组浇注系统的分层进液型式。 该型式 合理的进液过程应是： 从浇注系统浇注铁液至铸件 最高面后， 其冒口部分的铁液由冒口进行补浇为最 好。 这样，可实现最为简单的分层进液。 其冒口浇注 的“高温”铁液既可对铸件的液态冷却收缩进行有效 地补缩，又可简化浇冒系统的设计，尤其是可减小冒 口的设计，从而提高铸件的工艺出品率。
在文献 中 [1-27] ，绝大多数资料所介绍（或定义）的 铸件浇注时间， 均指的是液态金属从开始进入型腔
196
Hot Working Technology 2011, Vol.40, No. 9
上半月出版
Casting·Forging·Welding 金属铸锻焊技术
到完全充满型腔所经过的时间。 到目前为止，绝大
对于 G 件为 10～20 t， 浇注位置高度＞1000 mm 的大型球墨铸铁件，可优先选用图 1(c)所 示的三组 浇注系统的分层进液型式。其合理的进液过程应是： 从其第一组阶梯式浇注系统浇注铁液至铸件的 1/2 高度时， 余下的 1/2 铁液从其第二组阶梯式浇注系 统浇注至铸件的最高面， 其冒口部分的铁液由冒口 系统作为第三组“浇注系统”浇注至冒口的最高面。 这样，可实现其较为合理的分层进液，其冒口部分可 获得温度较高的“高温”铁液以便对铸件的液态冷却 收缩进行有效补缩。
多数工厂均仍沿用这种传统的浇注时间理论 （概 念 ）指 导 铸 件 浇 注 时 间 的 确 定 ， 其 缺 点 资 料 [28]已 有 较
详细地阐述，本文不再赘述。
对于大型球墨铸铁件，我们认为采用铸件的有
效浇注时间新理论（概念）来指导其浇注系统的设
计较为合理。 铸件的有效浇注时间指的是金属液开
始进入型腔至充满铸件最高轮廓为止的时间（而金
中 图 分 类 号 ：TG255
文 献 标 识 码 ：B
文 章 编 号 ：1001-3814(2011)09-0195-05
众所周知， 大型球墨铸铁件的铸造通常是砂型 铸造中几大铸造技术难度高的铸造课题之一，亦是 铸造行业众多的相关铸造工作者长期研究的主要课 题之一，除常规的手册类 权威工具资 料 有 [1-4] 较系统 的介绍外，还时常可见相关资料 报 [5-20] 道和介绍。 大 型球墨铸铁件通常又有高合格率要求， 因此大型球 墨铸铁件的砂型铸造技术便是相关铸造工作者须长 期研究、攻关的课题之一。
对于 G 件＞20 t，其浇注位置高度尺＞1000 mm 的 大型球墨铸铁件，可优先选用图 1(d)所示的四组浇 注系统的分层进液型式。其合理的进液过程应是：从 其第一组和第二组阶梯式浇注系统同时浇注铁液至 铸件的 1／2 高度时， 余下的 1／2 铁液从其第三组和 第四组阶梯式浇注系统同时浇注至铸件的最高面， 其冒口部分的铁液由冒口系统作为“浇注系统”浇注 至冒口的最高面。这样，可实现其良好地合理地分层 进液，其冒口部分可获得良好的“高温”铁液对铸件 的液态冷却收缩进行有效补缩。 2.2 有效浇注时间的合理确定
产中,通常易出现的铸造缺陷有缩孔、缩松、夹渣、气 孔、起皮、变形等。 这些常见铸造缺陷通常受以下一 些因素的影响。
大型球墨铸铁件因其轮廓尺寸大、 壁厚尺寸大 或其热节厚大，如浇注系统设计不合理，使铁液进入 型腔后的温度梯度达不到上高下低的良性状态；如果 未设置合理的配套补缩冒口对相应热节的液态冷却 进行必要补缩；如果铸型的刚性（强度）不够，则易在 铸件的一些厚大热节处出现缩孔、缩松[6-7]铸造缺陷。
由于大型球墨铸铁件的铁液浇注量大，易产生 氧化夹渣物， 若铁液充填铸型时不平稳或断流，就 更易产生氧化夹渣及气孔[21]等缺陷。 由此，浇注系统 必须除具有平稳及较快地充填功能外，还应具有良 好的挡渣效果。 故此，其每组浇注系统应优先采用 半封闭式浇注系统为宜，其浇注系统各组元截面比 取 ΣF 直 ：ΣF 阻 ：ΣF 横 ：ΣF 内 ＝（1.2 ～1.3）： （1.05 ～ 1.1）：（1.3～1.8）：1.0 为宜。
大型球墨铸铁件因其轮廓尺寸大， 如浇注系统 设计不合理、又未对铁液进行有效过滤，即浇注系统 不能有效阻滞熔渣进入铸件型腔， 则容易在铸件的 一些厚大平面（通常是上平面或砂芯的下表面）处出 现 夹 渣[5]铸 造 缺 陷 。
大型球墨铸铁件因其轮廓尺寸大， 如浇注系统 设计不合理，使铸件的浇注时间过长，加之砂型的抗 夹砂（起皮）的能力弱，则易在铸件的一些大平面（通 常是上平面和下平面）处出现夹砂（起皮）铸造缺陷。
ΣF 阻=
G件 γ 姨2g·t·Байду номын сангаасw
(
1 3
)m
(2)
式 中 ：ΣF 阻 为 非 拔 塞 式 浇 注 系 统 最 小 截 面 积 ，cm2；
G 件为一型中铸件的质量 （不含浇冒口），kg；γ 为 铸
件材质密度，kg / cm3，球墨铸铁 γ 通常取 0.0073 kg /
cm3；g 为 重力加速度，980 cm /s2；δ 为 铸件主要壁 厚
3 过滤技术的适宜应用
由于大型球墨铸铁件的铁液浇注量大，浇注时 间长，铁液中的熔渣和球化处理的氧化夹杂物进入型 腔的几率大；而铁液带入的气体（及熔渣和氧化夹杂 物）增加了铁液的含气量，熔渣使气泡的外来核心增 加 ， 并 可 提 高 铁 水 粘 度 而 增 加 气 体 外 逸 阻 力 [22]， 从 而 易使铸件产生气孔。要有效克服大型球墨铸铁件的夹 渣及其相关的气孔缺陷，应当合理地在其浇注系统中 适宜地应用过滤技术和措施。
（通常指最薄壁厚），mm； ω 为材质指数， 球墨铸铁
为 0.23； t 为 铸件有效浇注时间，s， 按式（1）求得；m
为拔塞浇口修正指数，浇注系统为拔塞（柱）浇口方
式者 m=1，为非拔塞浇口方式者 m=0。
用 公 式 （2） 及 其 配 套 的 有 效 浇 注 时 间 计 算 公 式
（1） 来 计 算 之 大 型 球 墨 铸 铁 件 的 浇 注 系 统 最 小 截 面
1 大型球墨铸铁件常出现的铸造缺陷
生产实践中通常将自身质量 G 件≥1.0 t 的铸件 称之为大型铸件。 在大型球墨铸铁件的砂型铸造生
收 稿 日 期 :2010-11-02 作者简介:陈 永 龙 （1959- ），男 ，四 川 广 安 人 ，副 教 授 ，工 学 学 士 ，主 要
从事铸造合金及熔炼、模具、机械等课程的教学及研究工 作 ； 电 话 ：18782698333； E-mail： CYL591203@sina.com
《热加工工艺》 2011 年第 40 卷第 9 期
195
金属铸锻焊技术 Casting·Forging·Welding
2011 年 5 月
生变形及至裂纹铸造缺陷。 要有效克服和避免上述铸造缺陷在大型球墨铸
铁件中出现， 其相应铸件的铸造工艺设计在以下方 面应当优化或优选。
2 浇注系统的优化设计
2.1 浇注系统结构型式的优化设计 在大型球墨铸铁件的砂型铸造生产中, 除少数
(a) 单组浇注系统的 分层进液型式
(b) 两组浇注系统 的分层进液型式
（分型线） 铸件 第三层 横浇道
压边冒口
第二层 横浇道
第四层 横浇道
第三层 横浇道
（分型线）铸件
第一层 横浇道
压边冒口
第二层 横浇道
第一层 横浇道
(c) 三组浇注系统的 分层进液型式
(d) 四组浇注系统的 分层进液型式
图 1 浇注系统的分层进液型式
对于浇注位置高度较高的大型球墨铸铁件的砂 型铸造，我们认为其浇注系统合理的型式应是：在阶 梯式进液的基础上再结合分层处理（进液）为最好。 这样可使铸件型腔建立上高下低的良性温度场和理 想的凝固条件，达到获得致密铸件的目的[6]。 图 1 所
压边冒口 铸件 浇注系统 （分型线） 铸件
第二层 横浇道
第一层 横浇道
（一般指最薄壁厚），mm；n 为浇注系统的组数（或浇
包个数）， 平板类件及拔塞浇口等相当于使其增加
一个自然数。
2.3 浇注系统最小截面积的确定 绝大多数工厂采用的是水力学的理 论公式 ， [1-4]
但生产实践普遍反映该公式计算得出的浇注系统
最小截面积∑F 阻偏小， 故有资料主张采用大流量 原则 。 [25-26] 对于大型球墨铸铁件 ，我们认为采用公式 （2）[29] 来指导其浇 注 系 统 最 小 截 面 积∑F 阻 的 设 计 较为合理。
上半月出版
● 生产应用 ●
Casting·Forging·Welding 金属铸锻焊技术
大型球墨铸铁件铸造工艺的优化设计
Optimizing Design of Casting Process for Large Ductile Iron Castings
陈永龙 1， 刘文川 2 (1.广安职业技术学院，四川 广安 63800；2.西南内燃机配件总厂，四川 南充 637100)
摘 要：简述了目前砂型铸造大型球墨铸铁件生产实践中一些传统铸造工艺存在的不足；介绍和探讨了大型球墨
铸铁件铸造工艺的优化设计：应优先选用分层进液浇注系统型式、合理确定浇注系统的有效浇注时间及其最小截面积，
有效过滤铁液，优先选用冒口的形式，应用适宜的冷铁，合理确定浇注工艺的一些重要工艺参数等。
关键词：大型球墨铸铁件； 浇注系统； 有效浇注时间； 最小截面积； 冒口； 冷铁
属液完成有效浇注时间后至充满整个型腔的过程
所用的时间则称为吊补浇注时间）[28]。 其有效浇注时
间 t 确定如下：
姨3
t=f（ 姨G 件 +
1 5
δ·G
件
）·（
2 3
）n-1
(1)
式中：t 为铸件的有效浇注时间，s；f 为材质系数，球
铁件 f=0.6～0.8（灰铸铁件 f＝1.0）；G 件为铸件净总质 量，（不包括浇冒口质量 ），kg； δ 为铸件的主 要壁厚
对于 G 件为 3.0～10.0 t、浇注位置高度为 500～ 1000 mm 的大型球 墨铸铁件，可 优先选用 图 1(b)所 示的两组浇注系统的分层进液型式。 其合理的进液 过程应是： 从其第一组阶梯式浇注系统浇注铁液至 铸件的 1／2 稍多的高度时， 余下的铁液从其第二组 阶梯式浇注系统浇注至铸件的冒口为最好。这样，可 实现其较为合理的分层进液型式， 其冒口部分可获 得较好的“高温”铁液以便对铸件的液态冷却收缩进 行有效补缩。
大型球墨铸铁件因其轮廓尺寸大， 如浇注系统 设计不合理，使铸件的浇注时间过长以及铁液进入型 腔后的温度梯度达不到上高下低的良性状态，又加之 冒口的排气不畅及冒口的冷铁液溢流不充分等，则容 易在铸件的上平面处出现气孔[21-22]铸造缺陷。
大型球墨铸铁件因其轮廓尺寸大、质量大，如浇 冒系统设计不合理，使铸件的温度分布极不均匀，温 差过大，使铸件达不到“较为均匀”冷却的“良性”状 态，又加之铸件的冷却时间不够等，则容易使铸件产
G 件＜2.0 t 的板类、 环类等铸件多采用相对简单的单 层进液型式外， 其余铸件的浇注系统的进液型式通 常采用阶梯式以及分层 （双层 或多层）[23-24]的 结构型 式。 单层浇注系统相对简单和普遍， 本文不作进一 步研究；而对于后者因其浇注系统复杂（多变），对铸 件的浇注质量至关重要， 具有较高的学术研究价值 和较深的技术内涵， 在此笔者结合近几年来的研究 心得，作以下探讨。
积 ΣF 阻，具有主要根据铸件本身 质量 G 件 及其壁厚 δ 这两个主要特征因素来“自行”确定的特点。 经过
大量的统计验算，其计算出的大型球墨铸铁件的有
效浇注 时间和浇注 系统最小截 面积 ΣF 阻 与众多 资
料介绍的生产实际中的“成功”参数能较好地吻合， 或更为合理，其也充分表现在相应铸件的液面上升 速度和比浇注速度这两个重要参数方面，如表 1 所 示（表 1 中的典例是对众多球墨铸铁件统计分析的 少部分代表件）。 2.4 浇注系统各组元截面比的优化设计
示为四种浇注系统结构型式。 对于 G 件为 1.0～3.0 t 的较小型、或其浇注位置
高度较小（＜500 mm）的大型球铁件，可优先选用图 1(a)所示的单组浇注系统的分层进液型式。 该型式 合理的进液过程应是： 从浇注系统浇注铁液至铸件 最高面后， 其冒口部分的铁液由冒口进行补浇为最 好。 这样，可实现最为简单的分层进液。 其冒口浇注 的“高温”铁液既可对铸件的液态冷却收缩进行有效 地补缩，又可简化浇冒系统的设计，尤其是可减小冒 口的设计，从而提高铸件的工艺出品率。
在文献 中 [1-27] ，绝大多数资料所介绍（或定义）的 铸件浇注时间， 均指的是液态金属从开始进入型腔
196
Hot Working Technology 2011, Vol.40, No. 9
上半月出版
Casting·Forging·Welding 金属铸锻焊技术
到完全充满型腔所经过的时间。 到目前为止，绝大
对于 G 件为 10～20 t， 浇注位置高度＞1000 mm 的大型球墨铸铁件，可优先选用图 1(c)所 示的三组 浇注系统的分层进液型式。其合理的进液过程应是： 从其第一组阶梯式浇注系统浇注铁液至铸件的 1/2 高度时， 余下的 1/2 铁液从其第二组阶梯式浇注系 统浇注至铸件的最高面， 其冒口部分的铁液由冒口 系统作为第三组“浇注系统”浇注至冒口的最高面。 这样，可实现其较为合理的分层进液，其冒口部分可 获得温度较高的“高温”铁液以便对铸件的液态冷却 收缩进行有效补缩。
多数工厂均仍沿用这种传统的浇注时间理论 （概 念 ）指 导 铸 件 浇 注 时 间 的 确 定 ， 其 缺 点 资 料 [28]已 有 较
详细地阐述，本文不再赘述。
对于大型球墨铸铁件，我们认为采用铸件的有
效浇注时间新理论（概念）来指导其浇注系统的设
计较为合理。 铸件的有效浇注时间指的是金属液开
始进入型腔至充满铸件最高轮廓为止的时间（而金
中 图 分 类 号 ：TG255
文 献 标 识 码 ：B
文 章 编 号 ：1001-3814(2011)09-0195-05
众所周知， 大型球墨铸铁件的铸造通常是砂型 铸造中几大铸造技术难度高的铸造课题之一，亦是 铸造行业众多的相关铸造工作者长期研究的主要课 题之一，除常规的手册类 权威工具资 料 有 [1-4] 较系统 的介绍外，还时常可见相关资料 报 [5-20] 道和介绍。 大 型球墨铸铁件通常又有高合格率要求， 因此大型球 墨铸铁件的砂型铸造技术便是相关铸造工作者须长 期研究、攻关的课题之一。
对于 G 件＞20 t，其浇注位置高度尺＞1000 mm 的 大型球墨铸铁件，可优先选用图 1(d)所示的四组浇 注系统的分层进液型式。其合理的进液过程应是：从 其第一组和第二组阶梯式浇注系统同时浇注铁液至 铸件的 1／2 高度时， 余下的 1／2 铁液从其第三组和 第四组阶梯式浇注系统同时浇注至铸件的最高面， 其冒口部分的铁液由冒口系统作为“浇注系统”浇注 至冒口的最高面。这样，可实现其良好地合理地分层 进液，其冒口部分可获得良好的“高温”铁液对铸件 的液态冷却收缩进行有效补缩。 2.2 有效浇注时间的合理确定
产中,通常易出现的铸造缺陷有缩孔、缩松、夹渣、气 孔、起皮、变形等。 这些常见铸造缺陷通常受以下一 些因素的影响。
大型球墨铸铁件因其轮廓尺寸大、 壁厚尺寸大 或其热节厚大，如浇注系统设计不合理，使铁液进入 型腔后的温度梯度达不到上高下低的良性状态；如果 未设置合理的配套补缩冒口对相应热节的液态冷却 进行必要补缩；如果铸型的刚性（强度）不够，则易在 铸件的一些厚大热节处出现缩孔、缩松[6-7]铸造缺陷。
由于大型球墨铸铁件的铁液浇注量大，易产生 氧化夹渣物， 若铁液充填铸型时不平稳或断流，就 更易产生氧化夹渣及气孔[21]等缺陷。 由此，浇注系统 必须除具有平稳及较快地充填功能外，还应具有良 好的挡渣效果。 故此，其每组浇注系统应优先采用 半封闭式浇注系统为宜，其浇注系统各组元截面比 取 ΣF 直 ：ΣF 阻 ：ΣF 横 ：ΣF 内 ＝（1.2 ～1.3）： （1.05 ～ 1.1）：（1.3～1.8）：1.0 为宜。
大型球墨铸铁件因其轮廓尺寸大， 如浇注系统 设计不合理、又未对铁液进行有效过滤，即浇注系统 不能有效阻滞熔渣进入铸件型腔， 则容易在铸件的 一些厚大平面（通常是上平面或砂芯的下表面）处出 现 夹 渣[5]铸 造 缺 陷 。
大型球墨铸铁件因其轮廓尺寸大， 如浇注系统 设计不合理，使铸件的浇注时间过长，加之砂型的抗 夹砂（起皮）的能力弱，则易在铸件的一些大平面（通 常是上平面和下平面）处出现夹砂（起皮）铸造缺陷。
ΣF 阻=
G件 γ 姨2g·t·Байду номын сангаасw
(
1 3
)m
(2)
式 中 ：ΣF 阻 为 非 拔 塞 式 浇 注 系 统 最 小 截 面 积 ，cm2；
G 件为一型中铸件的质量 （不含浇冒口），kg；γ 为 铸
件材质密度，kg / cm3，球墨铸铁 γ 通常取 0.0073 kg /
cm3；g 为 重力加速度，980 cm /s2；δ 为 铸件主要壁 厚
3 过滤技术的适宜应用
由于大型球墨铸铁件的铁液浇注量大，浇注时 间长，铁液中的熔渣和球化处理的氧化夹杂物进入型 腔的几率大；而铁液带入的气体（及熔渣和氧化夹杂 物）增加了铁液的含气量，熔渣使气泡的外来核心增 加 ， 并 可 提 高 铁 水 粘 度 而 增 加 气 体 外 逸 阻 力 [22]， 从 而 易使铸件产生气孔。要有效克服大型球墨铸铁件的夹 渣及其相关的气孔缺陷，应当合理地在其浇注系统中 适宜地应用过滤技术和措施。
（通常指最薄壁厚），mm； ω 为材质指数， 球墨铸铁
为 0.23； t 为 铸件有效浇注时间，s， 按式（1）求得；m
为拔塞浇口修正指数，浇注系统为拔塞（柱）浇口方
式者 m=1，为非拔塞浇口方式者 m=0。
用 公 式 （2） 及 其 配 套 的 有 效 浇 注 时 间 计 算 公 式
（1） 来 计 算 之 大 型 球 墨 铸 铁 件 的 浇 注 系 统 最 小 截 面
1 大型球墨铸铁件常出现的铸造缺陷
生产实践中通常将自身质量 G 件≥1.0 t 的铸件 称之为大型铸件。 在大型球墨铸铁件的砂型铸造生
收 稿 日 期 :2010-11-02 作者简介:陈 永 龙 （1959- ），男 ，四 川 广 安 人 ，副 教 授 ，工 学 学 士 ，主 要
从事铸造合金及熔炼、模具、机械等课程的教学及研究工 作 ； 电 话 ：18782698333； E-mail： CYL591203@sina.com
《热加工工艺》 2011 年第 40 卷第 9 期
195
金属铸锻焊技术 Casting·Forging·Welding
2011 年 5 月
生变形及至裂纹铸造缺陷。 要有效克服和避免上述铸造缺陷在大型球墨铸
铁件中出现， 其相应铸件的铸造工艺设计在以下方 面应当优化或优选。
2 浇注系统的优化设计
2.1 浇注系统结构型式的优化设计 在大型球墨铸铁件的砂型铸造生产中, 除少数
(a) 单组浇注系统的 分层进液型式
(b) 两组浇注系统 的分层进液型式
（分型线） 铸件 第三层 横浇道
压边冒口
第二层 横浇道
第四层 横浇道
第三层 横浇道
（分型线）铸件
第一层 横浇道
压边冒口
第二层 横浇道
第一层 横浇道
(c) 三组浇注系统的 分层进液型式
(d) 四组浇注系统的 分层进液型式
图 1 浇注系统的分层进液型式
对于浇注位置高度较高的大型球墨铸铁件的砂 型铸造，我们认为其浇注系统合理的型式应是：在阶 梯式进液的基础上再结合分层处理（进液）为最好。 这样可使铸件型腔建立上高下低的良性温度场和理 想的凝固条件，达到获得致密铸件的目的[6]。 图 1 所
压边冒口 铸件 浇注系统 （分型线） 铸件
第二层 横浇道
第一层 横浇道