PDF《球铁实用冒口及浇口的设计计算》

第18卷第1期辽宁工学院学报Vol .

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8 年3月JOU RNAL O F L I AON I N G I N ST ITU TE O F TECHNOLO GY M ar.

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9 8 α 球铁实用冒口及浇口的设计计算 张文亮 刘志信 徐远跃 (材料工程系) (基础科学部) (材料工程系) 摘要就球铁实用冒口及浇注系统设计问题, 在现有文献资料的基础上进行了新的组合, 并对一些实用图线进行了密切相关的数学拟合处理, 对球铁实用冒口及浇口设计拟定了明确的 设计步骤与计算方法, 从而使设计工作做到步骤化与公式化, 为这一技术的进一步普及推广提供 方便.文中求得的计算公式, 也可为计算机辅助工艺设计提供数学模型上的参考. 关键词 球墨铸铁;

实用冒口;

浇注系统 中图分类号 TG244.

4 球铁具有共晶凝固温度范围宽、 石墨晶核多以及共晶膨胀力大等特性, 从而具有胀缩相抵的自补缩能 力. 球铁的实用冒口技术就是在此基础上建立起来的. 与传统冒口相比, 球铁实用冒口的特点是: 冒口和冒 口颈先于铸件凝固, 利用全部或部分共晶膨胀自建压力, 实现自补缩, 获得无缩松缺陷的健全铸件, 并提高 工艺出品率.球铁实用冒口必须有相应的浇注系统配合, 以充分发挥其效力.

1 球铁直接实用冒口的设计与计算 直接实用冒口是球铁实用冒口中应用较多的一种, 其特点是: 设置冒口仅用来补偿铁水液态收缩, 当 液态收缩结束或共晶膨胀开始时, 冒口颈及时冻结, 在刚性好的铸型内靠全部的共晶石墨化膨胀压力实现 自补缩.此种冒口又称全压冒口.应用条件是铸件模数M s<

2.

5 cm , 铸型硬度>

85 ~

90 且均匀, 铁水冶金 质量要好. 1.

1 确定铸件关键模数M s [1, 2] 如果铸件上某一模数最小的部分凝固时的共晶膨胀, 可使较厚部分的液态金属受到 0.

1 M Pa 的压力 作用, 直到这部分产生共晶膨胀为止 , 那么这一最小模数部分就是起决定作用的关键部分, 其模数称为关 键模数(记为M s). 关键部分的共晶膨胀和较厚部分的液态收缩同时发生且互相关联, 从而互相补偿. 在最 小关键模数部位放置冒口时, 冒口最小也最经济.对于形状复杂铸件, 为了判断关键模数部位, 需要绘制 模数―体积份额图 , 如图

1 所示. 1.

2 冒口体的设计与计算 (1) 计算铸件关键部位及冒口共需补缩的体积V 需补 根据文献[3 ], 冒口体取为铸件关键部分体积的 5? , 则V需补 = (V 件+V冒) Θ Ε 缩=1. 05V 件ΘΕ缩cm

3 (1) 式中 V 件 为铸件被补缩(关键) 部位的体积, cm

3 ;

V 冒 为冒口体积, cm

3 ;

Ε 缩 为单位重量铸铁需补缩的体积 (cm

3 kg). 根据文献[4 ]上的图线, 经数学拟合处理, 得到计算 Ε 缩 的算式 Ε 缩=(T p - 1150) 10.

7 350 (2) α 本稿

1997 年4月9日收到. 张文亮: 男,

1941 年生, 副教授.锦州市士英街

169 号, 辽宁工学院铸造教研室, 邮编 121001. ? 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图1模数- 体积份额图 式中 T p 为浇注温度, ℃;

Θ为球铁密度, 取(6. 8*7. 0) *10-

3 kg cm

3 . 若铸件上设几个冒口补缩, 则应分区计算. (2) 确定铸铁液态收缩期间凝固层厚度 ? 对文献[4 ]上的图线进行数学拟合, 得到计 算 ?的算式 ?= 2032. 45e-

0 . 0048T p mm (3) (3) 冒口体尺寸的计算 冒口直径为 D = 4V 需补 Π H + 2? 取冒口高度 H = 1. 5D , 则D=0.