大型機床鑄件的鑄造工藝
大型機床鑄件橫澆道發揮阻渣作用應具備的條件：充滿條件
內澆道的位置——遠離直—橫拐彎處和橫澆道末端。
大型機床鑄件強化橫澆道阻渣的措施
Ø 慮網——根本的措施；
Ø 特殊結構的橫澆道；
Ø 慣性力——P=G+J J—慣性力 G—重力 浮力大小等于P ，方向與P相反。利用慣性力的形成來集渣；
Ø 特殊結構對集渣的影響——結構的變化使得金屬的流動速度改變，所以破壞了渣粒的上浮，也破壞了渣粒被捕捉。渣粒易進入吸動區而進入鑄型；
Ø 結構為平直，即：
內澆道作用：控制充型速度和方向
Ø 分配金屬
Ø 控制和調節機床鑄件的溫度和凝固順序
遠離直澆道的內澆道流量大
內澆道設計的基本原則：控制凝固的順序，調節溫度場——位置和數量；
Ø 控制金屬液進入鑄型的方向和大小；
Ø 有利于阻渣——扁平結構；
Ø 便于清理。

大型機床鑄件平穩充型是跟本
利用橫澆道阻渣、分配液流
內澆道調節溫度場
封閉式概念：充滿、有壓——壓力系統
Ø 特點：阻 渣 消耗金屬少 噴射、沖砂 金屬易氧化——二次渣的形成
Ø 適用：不易氧化的金屬——鑄鐵等
封閉式 概念：不充滿、非壓力系統
Ø 特點：充型平穩 金屬氧化小 沖刷作用小 阻渣差 金屬消耗大——內澆道較大
Ø 適用：易氧化的金屬
頂注式概念：內澆道在機床鑄件的高位置
Ø 特點：易充滿 補縮——順序凝固—溫度梯度 節約金屬——冒口小 沖刷大
底注式概念：內澆道在機床鑄件的底部
Ø 特點：不易充滿——冷隔 補縮——順序凝固——溫度梯度——缺陷 不節約金屬——冒口大 沖刷小 造型困難

大型機床鑄件快澆:易充滿、對鑄型的熱作用小、沖刷大、澆注系統重
慢澆：沖刷小、澆注系統輕、熱作用大
設計的步驟
Ø 類型的選擇
Ø 內澆道的位置、數量
Ø 直澆道的位置與高度
Ø 確定澆注時間
Ø 計算阻流斷面
Ø 確定澆口比及計算各組元斷面積
Ø 驗證與修正
Ø 繪制系統圖

大型機床鑄件合金的結晶溫度范圍；
合金的結晶溫度范圍愈小，凝固區域愈窄，愈傾向于逐層凝固 。
機床鑄件的溫度梯度 。
在合金結晶溫度范圍已定的前提下，凝固區域的寬窄取決與機床鑄件內外層之間的溫度差。若機床鑄件內外層之間的溫度差由小變大，則其對應的凝固區由寬變窄 。
體收縮率是機床鑄件產生縮孔或縮松的根本原因
線收縮率是機床鑄件產生應力、變形、裂紋的根本原因。
冒口— 儲存補縮用金屬液的空腔。
順序凝固— 機床鑄件按照一定的次序逐漸凝固。
大型機床鑄件在凝固以后的繼續冷卻過程中，其固態收縮受到阻礙，機床鑄件內部即將產生內應力。
合金的線收縮受到鑄型、型芯、澆冒系統的機械阻礙而形成的內應力。
機械應力是暫時應力。
熱應力是由于機床鑄件壁厚不均勻，各部分冷卻速度不同，以致在同一時期內機床鑄件各部分收縮不一致而引起的應力。
Ø 機床鑄件的結構圓角
Ø 避免銳角連接
Ø 厚壁與薄壁間的聯接要逐步過渡
Ø 減緩筋、輻收縮的阻礙
Ø 起模方便和減少分型面數量
Ø 避免大平面結構
Ø 分型面應盡量為平直面；
Ø 凸臺、筋條的設計應便于起模
Ø 應盡量減少型芯的數量，避免不必要的型芯。
Ø 便于型芯的固定、排氣和清理。
結構：保證質量，簡化工藝
機床鑄件的結構不能輕易修改，需向產品設計者說明
澆注位置：澆注時機床鑄件在型內所處的狀態和位置
質量原則
A.填充質量：→充滿
B.內在質量：→確定澆注位置的核心→控制機床鑄件凝固
大型機床鑄件順序凝固與同時凝固
C.外在質量：
Ø 充滿→薄壁在下
Ø 內在→凝固順序
Ø 外在→重要表面的位置和大平面
Ø 工藝→合箱、澆注和冷卻位置一致→平鑄立澆
機床鑄件的重要加工面和受力面應朝下或位于側面
應將面積較大的薄壁部位置于鑄型下部，或使其傾斜位置
大型機床鑄件的大平面應朝下
為防止機床鑄件產生縮孔、縮松的缺陷，應使機床鑄件的厚大部位朝上或側放
分型面：兩半鑄型相互接觸的表面。分為：平直和曲面。
Ø 作用：便于造型、下芯和起模。→一種工藝要求。
Ø 質量→避免尺寸上的變化→機床鑄件全部或大部置于同一半型內
避免受力結構被破壞→分型面不穿過重要表面
Ø 工藝→簡化工藝→分型面數量→平面分型面
生產方便→下芯、合箱、檢查型腔尺寸
Ø 分型面應選在機床鑄件的大截面處。
Ø 應盡量使機床鑄件的全部或大部置于同一砂箱，以保證機床鑄件的尺寸精度。
Ø 應盡量減少分型面的數量，并盡可能選擇平面分型。
Ø 為便于造型、下芯、合箱及檢驗機床鑄件壁厚，應盡量使型腔及主要型芯位于下箱。
砂芯：為了起模仿便，并形成機床鑄件的內腔、孔和機床鑄件外形不能出砂的部位，所采用的砂塊。以工藝要求為主。
Ø 作用：起模方便、局部的特殊要求。
拔模斜度與模樣一致
芯頭：伸出鑄型以外不與金屬接觸的砂芯部分 作用：定位、支撐、排氣
Ø 芯頭長度：或高度——不宜太長——金屬浮力的大小確定——通常 20—30；
芯頭承壓面積應保證在金屬液的大浮力作用下不超過鑄型的需用壓應力。
機械加工余量概念：在機床鑄件加工表面上留出的、準備切削去的金屬厚度。
對澆注系統的基本要求
Ø 滿足凝固原則——補縮——通過對機床鑄件溫度場的調整；
Ø 引導金屬液平穩充型——避免流動缺陷的核心——卷、吸氣，金屬氧化；
Ø 鑄型充滿——上升速度；
Ø 阻渣能力；
Ø 金屬消耗少。
Ø
對澆注系統的基本要求
Ø 符合機床鑄件的凝固原則或補縮方法。
Ø 在規定的澆注時間內充滿型腔。
Ø 提供必要的充型壓力頭，保證機床鑄件輪廓、棱角清晰。
Ø 使金屬液流動平穩，避免嚴重親流。防止卷入、吸收氣體和使金屬過度氧化。
Ø 具有良好的阻渣能力。
Ø 金屬液平穩充型。
Ø 燒注系統的金屬消耗小，并容易清理。
漏斗式：①阻渣能力差；②金屬↓；③結構簡單
池式： ①一定的阻渣能力；②金屬↑；③結構相對復雜
速度的使得金屬液在直澆道內可能為充滿或不充滿狀態→與直澆道的結構形式有關
A. 平直的直澆道或上小下大→不充滿
B. 上大下小→充滿
C. 連接 尖角→不充滿，圓角R≥D/4（D直澆道上口直徑）→充滿實際為充滿→內、橫澆道的流動阻力，造型材料
直——橫拐彎處大大高度紊流區。
Ø 縮短直——橫拐彎處的高度紊流區；
Ø 減小直——橫拐彎處的局部阻力系數和水頭損失。
Ø 四個區
直——橫澆道拐彎處的高度紊流區；
過渡區；
正常區；
橫澆道的末端高度紊流區。
Ø 橫澆道上澆口處的吸動區
影響捕獲渣粒的因素
速度大小和方向的變化都會影響渣粒的上浮；
Ø 由于吸動區的存在，只有當渣粒上浮到橫澆道的頂部，離開內澆口吸動區才可能被橫澆道捕獲；
Ø 速度大：渣粒上浮的所需路程長。

冒口作用區:冒口儲存的金屬液多，熱量集中，散失慢，故從冒口邊緣到一定位置處存在一定的溫差。
冒口末端區: 受末端效應的影響，機床鑄件末端的凝固比其他部分快的多，使末端與機床鑄件中部形成較大的溫差(此溫差梯度比冒口區大)，所以機床鑄件在這個區域內是致密的。
軸線縮松區:在冒口區及末端區作用不到的地方機床鑄件內不存在溫度差，凝固后就出現軸線縮松。
• 冒口補縮通道末端多了一個散熱面，散熱快——構成一個朝向冒口而遞增的溫度梯度；
• 存在平行與軸線的散熱表面，形成一個朝向冒口的楔形的補縮通道。

冒口的凝固時間大于被補縮部位凝固的時間——時間的概念
鑄鋼件冒口的設計與計算
隨著冒口對機床鑄件的補給的進行，冒口中金屬液逐漸減少，其散熱面積增加，所以冒口模數不斷減小；機床鑄件的模數由于得到熱金屬液的補充，模數相對的有所 f=1.2
冒口應有足夠的金屬液——量的概念
冒口應有足夠的金屬液補償機床鑄件在凝固完畢前的體收縮和型壁移動而擴大的容積。
球墨鑄鐵件冒口的設計
實用冒口的核心是：部分或全部利用石墨化膨脹消除二次收縮缺陷
設計冒口的關鍵是：冒口先于機床鑄件凝固
Ø 在凝固完畢前要經歷一次(液態)收縮、體積膨脹和二次收縮過程。
Ø 一次收縮、體積膨脹和二次收縮的大小并非確定，而是在很大范圍內變化。

直接實用冒口
Ø 利用全部共晶膨脹以補償機床鑄件的二次收縮
Ø 冒口補縮液態收縮
Ø 液態收縮結束或共晶膨脹開始，冒口補縮結束——冒口頸凍結
Ø 利用膨脹壓力：
早期形成內壓——鑄型彈性擴張
二次收縮時內壓逐漸降低——避免機床鑄件內部出現缺陷（壓力冒口）
Ø 冶金質量影響：鑄鐵的一次收縮、共晶膨脹和二次收縮的大小，進而對縮孔、機床鑄件漲大變形和縮松的傾向產生影響。而這一影響通常以石墨球的數量反應的。
機床鑄件結構：
Ø 滿足一定的條件時（鑄型條件）；
Ø 模數M以2.5為界，小于要求安放冒口進行補縮；大于可以采用無冒口補縮。
冒口的有效體積應是指高于被補縮部位的那部分冒口體積
機床鑄件液態收縮結束時或共晶開始時，冒口頸凍結；
關鍵模數：是指機床鑄件關鍵部位的模數。
Ø 關鍵部位：滿足這樣三個條件：
它的體積膨脹量能抵償所有的更厚部位的液態收縮量，直到比它厚的部位開始膨脹為止，膨脹量等于液態收縮量。
關鍵部分的膨脹比它更厚部分的液態收縮同時發生。
兩者相互關聯。
Ø 關鍵模數的確定。
Ø 冒口的位置：由于直接實用冒口之補給機床鑄件的液態收縮，有效補縮距離是無限的。因此，冒口可放置關鍵部位或更厚的部位處。
直接實用冒口的優點：出品率高 冒口位置好確定 冒口易清楚
缺點：鑄型強度要求高。模數大于0.48cm的球鐵件，要求用干型等。對于復雜機床鑄件關鍵模數不易確定。

Ø 隨溫度的下降，機床鑄件的比容下降。當得到D點時，由于石墨析出，體積膨脹：如果這時冒口頸凝固，就相當于全部利用了石墨膨脹，要求鑄型的強度高，如果：回填部分鐵水，壓力釋放，可以減小對鑄型的作用，但回填太多，預留的膨脹不足以克服二次收縮缺陷。所以，控制壓力冒口的膨脹量控制在：
冒口的補縮距離：由凝固部位向冒口回填鐵水的距離。

Ø 逐層凝固——機床鑄件表面形成一個完整的外殼——普通灰鑄鐵，糊狀凝固——未形成完整外殼——球磨機床鑄件——剛性好的鑄型
Ø 石墨化膨脹——片狀石墨，球狀石墨——二次膨脹
Ø 自補縮能力——消除縮松
Ø 利用鑄鐵件石墨的二次膨脹消除縮的工藝方式為：均衡凝固原理
影響因素：利于石墨化的因素，將有利于利于石墨化二次膨脹消除縮松缺陷
Ø 合金成分
Ø 鑄鐵材料——一定要求外部補縮
Ø 機床鑄件結構——壁厚
Ø 越是薄壁件越是需要補縮
Ø 時間：順序凝固原則
冒口凝固時間大于或等于機床鑄件（被補縮部分）的凝固時間：遵守的是順序凝固的原則。
Ø 補縮量
Ø 補縮通道
通用冒口適用于所有合金

Ø 整體復合材料的成形
粉末冶金法
液態成形法
自蔓延高溫合成法
Ø 2、表面復合材料的成形
鑄滲法
鑄造燒結法
金屬表面再生技術

 控制壓力冒口：部分利用共晶膨脹量補縮機床鑄件的二次補縮。利用膨脹力使機床鑄件內部鐵水回填，冒口釋放“壓力”。控制回填程度使機床鑄件內建立適中的內壓，用來克服二次補縮缺陷—縮松