浅谈浇注系统与铸钢件质量的关系

要使铸钢件在凝固过程中不产生缩孔及缩松缺陷，必须将铸件最后凝固的部位引出铸件本体， 这就需要在铸件内形成顺序凝固的温度梯度， 使金属液从较低温度开始凝固， 而最后凝固的部位在冒口中。铸钢件浇注系统的特点 铸钢的特性熔点高、流动性差、收缩大、易氧化，要求金属液快速、平稳地充型。
铸钢浇注系统有如下特点： 

1、铸钢的体收缩大，铸件易产生缩孔、缩松、裂纹和变形等缺陷。厚实和壁厚差别较大的铸件采用定向凝固的原则设置浇冒口系统，液态最好流经冒口进入型腔，强化冒口的补缩能力；对于易产生裂纹、变形的壳体类铸件，其内浇道应均布于铸件的薄壁处，并尽量减少浇道对铸件的机械阻碍。 

2、铸钢的浇注温度高、易氧化，通常采用漏包浇注。漏包浇注挡渣作用好，对浇注系统的挡渣作用要求不高，因此浇注系统截面积较大呈开放式，勿需高的挡渣功能，但应快速平稳的充满铸型。漏包浇注压力大，易冲坏浇道，因此，浇注系统应力求结构简单、坚固耐冲击。大中型铸件的直浇道及钢液流量超过1T的横浇道和内浇道，应由耐火砖管组成。小型铸钢件的浇注系统可采用水玻璃、树脂砂或全部采用面砂组成，并保证具有足够的强度。 

浇注系统是对铸钢液体进行分配的过程，浇注系统的设置尽量减少对铸件的冲刷，尽量减少钢液在型腔里面的紊流，尽量遵循顺序凝固的法则，让钢液在铸件型腔里平稳上升，其中内浇口的设置最为重要。浇注系统尽量缩短铸件凝固时间，实行按需分配，对于需要钢水量大的部位需要增设，从铸件的形体来设计的话，一般按照高度400-500设置一层，长度方向400-500设置一道，这样钢水流经浇道的时间长，但进入铸件的时间短，有利于下部先凝固，中间补缩下部，上部补缩中部，形成顺序凝固的状态，试想，如果单纯考虑底注式，在浇注的90秒内，型腔内的钢水一直在不断的运动，想象中的平稳上升与分层浇注产生的逐层凝固谁优谁劣，底注内浇口带来的浇口热节以及上部冒口冷钢水对冒口的收得率和铸件的凝固都产生很大影响。因此对于部分高度不高热节较大的铸件采用底注是合理的，但对于热节不大高度很高的铸件完全采用底注是有很大影响的。

生产中常用的方法有以下几种。
1. 使用冒口
    在浇注一般的小铸钢件或结构简单的小型铸件时，有无冒口影响不大， 因为铸钢件自身有一定的补缩能力。而当铸钢件较复杂时， 冒口的作用就比较明显。冒口有明冒口和暗冒口两种。明冒口暴露在空气中， 冷却速度快， 浇注一段时间后就凝固了， 使冒口中的金属液与外界隔离， 降低了冒口的补缩效率， 对此可在浇注的最后阶段， 将一部分金属液由冒口浇入， 以强化冒口的补缩效果。冒口的位置需根据铸件壁厚和冷却的情况而定， 应设置在铸件最后凝固的部位。
2. 选择合适的内浇口位置
    内浇口的位置对铸件是否产生缩孔及缩松缺陷的影响很大， 因为合适的内浇口位置能够形成顺序凝固， 避免缺陷的产生。(1) 铸件高度较小而水平尺寸较大时， 导入位置一般应保证铸件横向的顺序凝固， 内浇口应设于铸件厚处， 使合金液从厚处导入。(2) 铸件壁厚较大且均匀时， 为了保证铸件整体的同时凝固和避免浇不足， 合金液应从铸件四周通过较多内浇口均匀地导入， 在铸件各区域的最后凝固处设置冒口， 以便补缩。(3) 铸件有一定高度时， 则应首先保证自下而上的顺序凝固， 而水平方向上同时凝固， 内浇口位置应尽可能使水平方向的温度分布均匀， 通常把内浇口设置在铸件的薄壁处， 且在厚壁部分放置冷铁。另外， 在不破坏铸件顺序凝固的前提下， 内浇口数量宜多些且均匀分布， 以避免局部过热。(4)  对于形状复杂， 有多个热节的铸件， 一般采用内浇口与冒口相结合的方法来进行补缩， 浇注系统设计多采用底注式或侧注式， 即将铸件较小热节放置在浇注系统底部或侧面， 内浇口设置在这些热节处， 浇注时金属从铸型底部平稳注入， 使铸型中气体和杂质容易排出， 在铸件顶部较大热节处设置冒口进行补缩。

3. 控制浇注速度从理论上讲， 金属液进入砂型时， 热量的散失和金属液与型壁接触的时间长短成正比，且与金属液的表面积和体积的比率成正比。浇注速度影响金属液接触型壁的时间， 因此控制浇注速度可改变铸件内的温度差， 浇注速度越慢， 铸件内的温度差越大。但速度不能太慢，否则容易形成冷隔、浇不满等缺陷。而大平面的铸件不宜慢浇， 否则会导致上型由于长时间受热出现落砂缺陷。
4. 修改铸件结构
    对于结构比较复杂、铸造工艺性差的铸钢件， 仅靠从浇注系统设计方面出发， 无法完全消除缩孔与缩松，为了获得高质量的铸件， 可与机械加工单位协商， 适当改变铸件结构， 从而改善铸件的工艺性能。主要方法有以下两种(1) 增加工艺补贴 为了保证顺序凝固， 有利于冒口补缩， 在冒口与热节之间增加工艺补贴， 一般在机械加工时被切除。由于工艺补贴的存在， 加大了补缩通道， 使补缩通道迟于热节部位凝固， 使铸件实现顺序凝固。
(2) 增加加工余量 在铸件加工表面上留出的、准备切削去除的金属层厚度， 称为机械加工余量。加工余量过大， 将浪费金属和机械加工工时， 增加零件成本。因此， 加工余量应尽可能小， 但为了铸造工艺需要， 有时应适当增加，并向着浇口方向逐渐加大， 起到工艺补贴的作用， 加强补缩，效果较好。
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