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熔铸耐火材料制品冒口的补缩原理及设计

发布日期: 2020-01-08 13:51:32    阅读量(125)    作者:刘梓明

熔铸耐火材料制品冒口是只为避免制品出现缺陷而附加在制品上方或侧面的补充部分。砂型中冒口的型腔是存贮熔液的空腔,在熔铸耐火材料制品形成时补给熔液,有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。冒口的主要作用是补缩,并在浇铸时作为重要的排气孔通道。冒口材质、冒口位置、冒口形状直接与熔铸耐火材料的浇铸工艺方法相关联,冒口是熔铸耐火材料的浇铸工艺重要组成部分。

熔铸耐火材料制品的冒口按材质分有砂型冒口、铸铁冒口、石墨冒口等,主要是用砂型冒口;按浇铸工艺方法分普通浇铸PT、倾斜浇铸QX、准无缩孔浇铸ZWS、无缩孔浇铸WS冒口。

提高冒口的补缩效率,意味着在保证熔铸耐火材料制品无或少缩孔、缩松,满足熔铸耐火材料制品质量要求的情况下,采用各种有效的工艺措施,减少冒口的尺寸和数量,节约熔液以节约制造成本,从而可以提高熔铸耐火材料制品的合格率和生产效益。

1 冒口补缩原理

1.1 冒口补缩的基本条件

(1)凝固时间:冒口凝固时间应大于或等于铸件(被补缩部分)的凝固时间;

(2)补缩液量:冒口应有足够的熔液补充铸件的液态收缩和凝固收缩;

(3)补缩通道:在凝固期间,冒口和铸件被补缩部位之间存在液体流动的补缩通道,扩张角朝向冒口。

实现顺序凝固补缩,还要考虑冒口位置的选择,冒口有效补缩距离是否足够,并合理利用补贴和冷铁的作用,以强化冒口补缩效果。

1。2冒口补缩原理

一般设计部门在熔铸耐火材料制品已经设计冒口位置。原则上,在熔铸耐火材料制品铸件厚壁处和热节部位(即铸件上热量集中,内接圆直径较大的部位)设置冒口,是防止缩孔、缩松的有效措施。冒口的尺寸应保证冒口比其要补缩的部位凝固得晚,并有足够的熔液供给。采用“顺序凝固原则”,在制品上建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度,从而实现由远离冒口处向冒口方向顺序地凝固,即远离冒口的部位先凝固,靠近冒口的部位后凝固,冒口本身最后凝固。

图1几种浇铸工艺冒口剖面示意图

2 冒口的设计

熔铸耐火材料制品冒口尺寸主要指它的根部宽度和高度,如图1所示。冒口尺寸过大,虽然能满足制品补缩要求,但是增加制品成本;尺寸过小,制品会产生缩松和缩孔。因此,正确地确定冒口的尺寸,对于提高制品质量和降低成本,具有重要意义。

2。1确定冒口的安放位置和冒口数量

熔铸耐火材料PT、QX、制品冒口的位置,设计单位已经在图纸上确定。冒口位置的合ZWS理性,直接影响冒口的补缩效率和制品的质量。确定冒口位置时,应遵循的基本原则:

(1) 符合定向凝固的原则,冒口应尽量放在制品补缩位置的上方或最后凝固的热节上;

(2)放在制品的最高最厚处,以便利用冒口内熔液重力进行补缩;

(3)冒口尽可能放在加工面或粗加工面,减少精加工量;

(4)根据冒口的有效补缩距离、补缩区域的大小和热节,可以分别设置冒口;

(5)制品应力集中处,不应安放冒口,否则增加应力集中倾向,使制品产生裂纹。

2.2确定冒口的尺寸

基于操作的简单化和制造成本的考量,由于熔铸耐火材料制品多是长方体或板状体,其冒口形状多采用长方体或正棱台型。经验表明,AZS制品的体收缩率多为12[2]%~15%,高铝制品达30%。

熔铸耐火材料PT、QX、ZWS直型制品遵循比例法和补缩液量法,通常根据制品的尺寸(a×b×c),加上加工余量和制品的收缩率作图,直接测量计算出方型冒口的长(a+m)宽(b+m)高(h)尺寸即冒口尺寸,m为常数。

熔铸耐火材料PT、QX、ZWS异型制品则根据形状,参考铸造行业铸造件模数法,简单几何形状、模数的计算见表1,计算铸件模数和冒口模数,再在有关标准冒口表格中查出所需冒口的具体尺寸。

表1简单几何形状、模数的计算

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