今天新的微型冒口將冒口功能的期望提高到一個新的高度。這種多問題的新解決方案可協(xié)助金屬鑄造商以更低的利息生產(chǎn)世界水平的鑄件。通過完美組合功能、性能和降低成本。

所有發(fā)熱補縮輔助產(chǎn)品都依靠鋁粉和鐵氧化物粉末的鋁熱反應(yīng)。但通常也會添加其他化學(xué)物質(zhì)來促進(jìn)反應(yīng)，LDA SC冒口套自1997年首次面世以來經(jīng)過了大量改進(jìn)。其中一個比較重要的改進(jìn)與發(fā)熱包的配方有關(guān)。如前所述。如冰晶石（Na3A lF6或類似的氟化物就經(jīng)常作為反應(yīng)的引發(fā)劑”被加入。這些化合物可熔化或清潔鋁粉表面，使反應(yīng)加快，并釋放更多熱量。

發(fā)現(xiàn)有冒口套的冒口可能出現(xiàn)球化率損失3進(jìn)一步研究標(biāo)明石墨退化與從冒口套滲入冒口的鋁有關(guān)。圖5所示為有冒口套的冒口內(nèi)的石墨退化實例。當(dāng)對球墨鑄鐵專用制劑進(jìn)行實驗時。

放大圖顯示上部為片狀石墨，圖5左圖為拋光后冒口的照片。下部為球狀石墨– 三張圖片太小，不清晰

從而導(dǎo)致物理特性的損失。圖6所示為一個大型球墨鑄鐵件，這就可能在球墨鑄鐵件外表發(fā)生片狀石墨區(qū)域。由于冒口套的原因加工面上出現(xiàn)片狀石墨。

圖6一個大型球墨鑄鐵件（左）發(fā)熱冒口套下出現(xiàn)片狀石墨（右）

球墨鑄鐵上使用發(fā)熱冒口套還出現(xiàn)了另一個問題。一家球墨鑄鐵鑄造廠遇到稱之為“魚眼”缺陷，大約同一時期。該缺陷是使用濕砂依照帶冒口和冒口套鑄件生產(chǎn)方式鑄造球墨鑄鐵件時出現(xiàn)的當(dāng)時認(rèn)為冒口套內(nèi)冰晶石中的氟在一定水平上污染了濕砂，導(dǎo)致了該缺陷。圖7為“魚眼”缺陷的一個實例。

不清晰圖7球墨鑄鐵件上的魚眼”缺陷—圖片質(zhì)量糟糕。

鑄造廠進(jìn)行了大量測試以確定缺陷的真正原因。人們特意用純冰晶石、破碎的未煅燒冒口套和破碎的已煅燒冒口套來污染成批的型砂。最后發(fā)現(xiàn)造成缺陷的經(jīng)過煅燒的冒口套。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)放熱反應(yīng)中的氟化鋁是導(dǎo)致球墨鑄鐵中“魚眼”缺陷和石墨退化的真兇。

效果很好。要解決這個問題必需除去發(fā)熱混合物中的冰晶石和其他氟化物。最后通過使用其他活性金屬作為“燃料”和其他反應(yīng)鹽類引發(fā)放熱反應(yīng)解決了問題?，F(xiàn)在鑄造業(yè)已經(jīng)使用無氟制劑多年。

微型冒口的發(fā)展

其他技術(shù)也在穩(wěn)步發(fā)展。德國洛爾的力士樂鑄造廠在20世紀(jì)七十年代早期開發(fā)的微型冒口就是補縮系統(tǒng)不時改進(jìn)道路上重要的一步。這種新冒口在補縮鑄件時可以驚人地提高70%效率，開發(fā)和改進(jìn)LDA SC冷芯盒冒口套的同時。同時減小冒口的整體尺寸，只需更小的空間便能安置冒口，如圖8所示。其基本原理依舊是鋁熱反應(yīng)”鋁和鐵氧化物燃燒放出高達(dá)2400℃（約4250℉）熱量。

圖8圖表顯示不同類型冒口補縮效率和接觸面積的差別

重23kg普通冒口如果使用發(fā)熱蓋，本例中。重量可降至8.4kg如果使用微型冒口則可將重量降至1.3kg使用發(fā)熱蓋可將需要鑄件清理的外表積從158.8cm2降至73.5cm2使用微型冒口甚至可將面積降至19.6cm2這顯著提高了鑄件出品率，使造型線具備更高的性能，并同時降低了返工和打磨相關(guān)的本錢。

制作微型冒口的資料包括砂及/或其他保溫資料，為了保證冒口能提供高溫并保持適量的補縮金屬液。以降低凝固過程中的反應(yīng)速度，更長時間內(nèi)減少溫度損失。這就可以通過使用發(fā)熱資料彌補溫度損失，使冒口內(nèi)鐵水的體積大大降低。這種微型冒口最早是與力士樂鑄造廠合作在德國開發(fā)勝利并投入使用，今天，多種形狀的此類冒口仍在廣泛使用。

改進(jìn)就沒有停止過。第一步是引入了彈簧銷，微型冒口面世后。彈簧銷在冒口和鑄件之間形成一個砂層，可防止發(fā)熱資料和鑄件的接觸。這樣做的目的提高鑄件的外表質(zhì)量，因為鑄件外表可能被凝固過程中的放熱反應(yīng)影響。引入易割片進(jìn)一步降低了清理本錢，易割片由覆膜砂制成，與鑄件直接接觸。但是隨著時間推移，具有更高型砂緊實度的高壓造型線的使用越來越廣泛，帶有易割片的冒口遇到瓶頸：型砂的壓力可能會破壞易割片，導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)夾砂缺陷；使用易割片還可能磨損模具外表，從圖9鑄件外表上可以清楚地看到

圖9照片顯示易割片在鑄件上留下的痕跡

彈簧銷冒口

彈簧銷和冒口可結(jié)合兩種類型的優(yōu)點。發(fā)熱易割片縮小了冒口頸，通過使用發(fā)熱易割片。并連同彈簧銷在冒口和鑄件之間形成一個砂層。模型上不會留下痕跡，可以輕易地敲落冒口，但有時會留下一局部冒口頸，需要額外的工作除去冒口頸并打磨鑄件（見圖10

局部冒口頸有時會留在鑄件上，圖10左圖所示為成型前彈簧銷上的微型冒口。敲落冒口后。必需清除，如右圖所示。

改良的發(fā)熱配方

激進(jìn)漿液冒口中通常含有陶瓷纖維，微型冒口發(fā)展中另一個重要的改進(jìn)是將LDA SC冷芯盒技術(shù)應(yīng)用到微型冒口上。這樣的組合可在不使用陶瓷纖維的條件下生產(chǎn)輕質(zhì)冒口套。而某些陶瓷纖維已被歐洲共同體認(rèn)定為有害物質(zhì)。最初的微型冒口很重，因為在冒口套中使用了砂作為陶瓷。用LDA SC替換砂后，重量減少近75%耐火物質(zhì)減少，使冒口套達(dá)到相同溫度所需的發(fā)熱資料也隨之減少。為球墨鑄鐵應(yīng)用開發(fā)的無氟制劑也可用于微型冒口，從而降低鋁污染和球化率退化的可能。

具有金屬頸的微型冒口

人們開發(fā)了帶有金屬易割頸的微型冒口。冒口由錐形金屬管固定在彈簧銷上，為了結(jié)合這些原理的優(yōu)點并充分發(fā)掘其潛力。金屬管便成了精確的冒口頸。壓實型砂時，冒口向下移動并從金屬管上滑下。結(jié)果是冒口頸非常小，且具有極佳的易割邊緣，敲落和清理都非常容易。得益于補縮技術(shù)的這一進(jìn)步，很多鑄造廠在敲落冒口后完全不再需要清理。由于冒口向下移動，冒口下的型砂被壓實的很好，鑄件具有完美的接觸外表（見圖11這種系統(tǒng)今天十分罕見，幾乎所有冒口供應(yīng)商都會使用這種補縮系統(tǒng)的某些變形，為金屬鑄造商提供類似的益處。

其它尚可。圖11上面的示意圖展示了使用帶伸縮金屬易割頸的微型冒口的壓實原理。下面的照片顯示的鑄造結(jié)果– 11c不清晰。

帶有可自由松動的金屬管，帶有金屬頸的微型冒口的勝利應(yīng)用并未讓人們停下改進(jìn)補縮系統(tǒng)的腳步。之后的發(fā)展是一種兩分式的冒口。將冒口放到彈簧銷或彈簧柱2上時金屬管會自動就位。冒口自身由兩部分組成，鑄造廠可根據(jù)需要，為不同的補縮體積定制解決方案。不過，這種冒口最大的優(yōu)點還在于其易用性，因為使用這種冒口，幾乎不可能在定位過程中發(fā)生任何應(yīng)用錯誤（見圖12

當(dāng)在模具上使用彈簧銷時可提高應(yīng)用性能圖12所示為一個帶有自由松動的金屬頸的微型冒口。

人們還開發(fā)出了另一個專利技術(shù)。這次的目標(biāo)是不需要獨立易割片的情況下獲得一個最佳的更小接觸面積的易割邊緣（見圖13易割邊緣結(jié)構(gòu)集成于發(fā)熱冒口套上，上述微型冒口投入使用的同時。冒口頂放置塑料蓋，防止型砂塞滿時進(jìn)入冒口。相比其他兩分體或三分體冒口系統(tǒng)，利用這個設(shè)計可以更經(jīng)濟的方式生產(chǎn)這種冒口。這種冒口可以與彈簧銷一起使用，也可以不用彈簧銷。

圖13這種縮小接觸面積的微型冒口不帶易割片

現(xiàn)有冒口技術(shù)的協(xié)同作用

人們?nèi)栽诓粫r努力，盡管前人已開發(fā)出幾大優(yōu)秀的改良產(chǎn)品供鑄造廠使用。最新的發(fā)展是融合了幾種技術(shù)優(yōu)點發(fā)明出的新一代冒口。這種新的微型冒口結(jié)合了本文前述的幾種現(xiàn)有冒口技術(shù)的最大優(yōu)點。金屬易割頸技術(shù)降低了清理本錢，極小的接觸面積使其可以在十分復(fù)雜的鑄件結(jié)構(gòu)上使用。通過使用伸縮金屬頸，冒口將十分便于鑄造廠操作工使用，同時還能制作出多種不同容積的變形，實現(xiàn)多種不同的應(yīng)用。最后但同樣重要的制造工藝和塑料蓋，不只有助于降低補縮系統(tǒng)整體本錢，還具有輕質(zhì)冒口和高性能補縮的好處（見圖14目前，這種冒口正在歐洲的幾個鑄造廠里進(jìn)行審核，初步測試結(jié)果十分樂觀。

圖14所示為三種高性能冒口結(jié)合的產(chǎn)物

健康和可持續(xù)性：補縮輔助產(chǎn)品的改進(jìn)

但工人的健康和安全應(yīng)當(dāng)是首要的本文所述的所有這些微型冒口都具有不含致癌纖維的優(yōu)點，雖然今天對鑄造廠工人來說高性能和易用性很重要?？梢跃S護(hù)使用者的健康平安。和前面描述的LDA SC冒口套產(chǎn)品一樣，這些微型冒口在生產(chǎn)時也不含另一種有害物質(zhì)氟。除去冒口中的氟可最終減少型砂中的氟含量，進(jìn)而有效防止氟引起的外表缺陷，如圖15所示。

太小圖15鑄件上出現(xiàn)氟引起的外表缺陷 不清晰。

無氟發(fā)熱冒口制劑可提高鑄造廠的生產(chǎn)力。型砂中的氟含量降低可有效防止外表缺陷并提高鑄件質(zhì)量。無氟微型冒口也可在球墨鑄鐵中減少冒口頸周圍的石墨退化（見圖16

石墨退化減少的球墨鑄鐵 石墨退化的球墨鑄鐵

如右側(cè)顯微照片所示– 不清晰，圖16球墨鑄鐵的結(jié)構(gòu)會被冒口中高含量的氟破壞。太小

舊型砂中的氟含量會低得多，氟在處置鑄造廢砂時也是一個問題。使用無氟冒口后。便可在廢物處置場處理型砂。根本上說，將無氟冒口整合至補縮工藝對鑄造廠來說既是經(jīng)濟優(yōu)勢，也是通往可持續(xù)發(fā)展的道路上向保護(hù)環(huán)境的方向邁出了一大步。

結(jié)論

并不只有工藝相關(guān)的措施需要繼續(xù)的改進(jìn)。鑄造消耗品也可以作為金屬鑄造商的利器，從補縮輔助產(chǎn)品性能和功能發(fā)展與改進(jìn)的漫長歷史可以看出。不只可用來提高鑄件質(zhì)量和性能，還能以安全高效的方式降低整體本錢。

將諸多冒口的優(yōu)點融合到一個產(chǎn)品。現(xiàn)在金屬鑄造商不只能夠減小冒口的尺寸和重量，冒口設(shè)計最新的改良促成了新的微型冒口產(chǎn)品。還能消除冒口留在鑄件上的痕跡。今天的高級微型冒口技術(shù)通過更高的補縮性能顯著提高了鑄件出品率，同時還能在模具內(nèi)留下更多空間放置更多鑄件。

還具有其他優(yōu)點如更符合人體工程學(xué)（重量更輕）尺寸精確，無氟技術(shù)的發(fā)明最早應(yīng)用于大型LDA SC今天也已應(yīng)用到更小型更高效的微型冒口中。不只能消除球墨鑄鐵中有時因含氟冒口套導(dǎo)致的石墨退化。以及更少的環(huán)境足跡。

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