球墨鑄鐵件凝固時(shí)，如果金屬液在型腔中形成封閉固體外殼，而殼內(nèi)處于真空狀態(tài)，高溫下外殼強(qiáng)度不足、承載能力差時(shí)，就會(huì)在大氣壓力作用下使外殼塌陷而形成縮陷。根據(jù)該缺陷多發(fā)生在球墨鑄鐵件厚實(shí)部位可以看出，由于這種部位壁厚較大，凝固速度較其它部位緩慢，因而該部位容易成為其它部位的補(bǔ)縮源:其它先凝固部位凝固收縮時(shí)會(huì)從該部位吸取鐵液作為補(bǔ)縮源，而該部位然后凝固收縮時(shí)，其它部位早已凝固結(jié)束，因而無法得到外來鐵液補(bǔ)縮而較容易產(chǎn)生縮孔、縮松?？s孔、縮松得不到補(bǔ)縮，就會(huì)形成負(fù)壓，比內(nèi)部凝固略早，但尚未完全凝固結(jié)束的外殼在大氣壓力作用下就會(huì)被壓癟而形成癟坑缺陷。

在冒口根部及內(nèi)澆道附近為鐵液然后凝固區(qū)域，鐵液在后期凝固時(shí)補(bǔ)縮不及時(shí)，或是補(bǔ)縮通道不暢都會(huì)造成縮孔等缺陷;此外，球墨鑄鐵件頂面的冒口屬于冷冒口(鐵液不是經(jīng)由冒口進(jìn)入球墨鑄鐵件，而是先進(jìn)入型腔，溫度降低后才進(jìn)入冒口，冒口的作用實(shí)際上是收集從型腔流出的冷鐵淤，冒口尺寸又小，冷速較快，而由于進(jìn)入冒口的鐵液經(jīng)由冒口頸，使冒口頸處于過熱，此處鐵液然后凝固，因而冒口頸部位也較容易產(chǎn)生縮孔、縮松。

根據(jù)模擬結(jié)果及實(shí)際生產(chǎn)情況，進(jìn)行工藝改進(jìn)，將冒口高度由120 mm增加到150 mm，增大冒口的鐵液壓力，并且在球墨鑄鐵件厚大部位然后凝固區(qū)域增加與澆注系統(tǒng)相連接的側(cè)冒口(鐵液先進(jìn)入冒口，加熱冒口后再進(jìn)入型腔，因而屬于熱冒口)，并使補(bǔ)縮通道尺寸足夠大。

二、減速機(jī)殼鑄件在凝固過程

減速機(jī)殼鑄件在凝固過程中的共晶石墨析出會(huì)產(chǎn)生膨脹力，又因?yàn)楹隣钅烫匦詫?dǎo)致減速機(jī)殼鑄件在凝固初期難以形成堅(jiān)硬外殼，此時(shí)凝固產(chǎn)生的膨脹壓力便會(huì)作用于鑄型，當(dāng)鑄型強(qiáng)度不夠好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脹型，使減速機(jī)殼鑄件收縮增大，當(dāng)鑄型強(qiáng)度比較好時(shí)，膨脹壓力作用于減速機(jī)殼鑄件本身實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮，收縮量減小，因此減速機(jī)殼鑄件的冒口設(shè)計(jì)不同于鑄鋼件，需要綜合考慮鑄型強(qiáng)度、減速機(jī)殼鑄件結(jié)構(gòu)等多種復(fù)雜因素;并且目前減速機(jī)殼鑄件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，減速機(jī)殼鑄件熱節(jié)分析比較困難，冒口的位置難以確定，因此設(shè)計(jì)復(fù)雜減速機(jī)殼鑄件的冒口比較困難。

目前應(yīng)用于減速機(jī)殼鑄件的冒口設(shè)計(jì)方法主要有收縮模數(shù)法、實(shí)用冒口法和通用冒口法?；趲缀蔚拿翱趦?yōu)化方法。雖然能對冒口大小設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，但沒有考慮合金材質(zhì)，對減速機(jī)殼鑄件不一定適用。

收縮模數(shù)法設(shè)計(jì)冒口的原理是均衡凝固技術(shù)，將減速機(jī)殼鑄件作為一個(gè)整體，由于每個(gè)部分的凝固速度都不一樣，發(fā)生收縮和體積膨脹的時(shí)間也不相同，通過將所有單元在同一個(gè)時(shí)刻的收縮和體積膨脹疊加，可以得到整個(gè)減速機(jī)殼鑄件體積隨時(shí)間的變化規(guī)律，將收縮和膨脹動(dòng)態(tài)疊加和為零時(shí)，對應(yīng)的時(shí)間為收縮時(shí)間，該時(shí)間對應(yīng)的模數(shù)稱為減速機(jī)殼鑄件收縮模數(shù)，在此時(shí)間之后，收縮和膨脹動(dòng)態(tài)疊加和大于零，因此，冒口設(shè)計(jì)充分利用自補(bǔ)縮效果，僅提供收縮時(shí)間之前的液態(tài)收縮量。減速機(jī)殼鑄件整個(gè)凝固過程中體積隨溫度變化可以分為液態(tài)收縮、體積膨脹、二次收縮三個(gè)部分。在鑄型強(qiáng)度比較好時(shí)，冒口頸如果在體積膨脹階段凝固，減速機(jī)殼鑄件便可以利用自身的體積膨脹來抵消后期的二次收縮，充分利用石墨析出產(chǎn)生的膨脹壓力，從而實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮效果，而在鑄型強(qiáng)度比較差時(shí)，需要冒口釋放一定的膨脹壓力，冒口頸凝固稍晚。模數(shù)法計(jì)算冒口時(shí)只考慮減速機(jī)殼鑄件模數(shù)，這種方法可以應(yīng)用于鑄鋼件、鑄鐵件等，但這種方法沒有考慮減速機(jī)殼鑄件的自補(bǔ)縮作用，對于鑄型強(qiáng)度條件好的減速機(jī)殼鑄件，采用這種方法設(shè)計(jì)的冒口偏大，會(huì)造成材料浪費(fèi)，導(dǎo)致工藝出品率低。為此，本文提出了一種考慮鑄型強(qiáng)度的減速機(jī)殼鑄件冒口計(jì)算方法，并應(yīng)用于實(shí)際減速機(jī)殼鑄件的冒口設(shè)計(jì)。