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球墨铸件在凝固过程中的共晶石墨析出会产生膨胀力，又因为糊状凝固特性导致球墨铸件在凝固初期难以形成坚硬外壳，此时凝固产生的膨胀压力便会作用于铸型，当铸型强度不够好时，会产生胀型，使球墨铸件收缩增大，当铸型强度比较好时，膨胀压力作用于球铁铸件本身实现自补缩，收缩量减小，因此球墨铸件的冒口设计不同于铸钢件，需要综合考虑铸型强度、球墨铸件结构等多种复杂因素;并且目前球墨铸件结构越来越复杂，球墨铸件热节分析比较困难，冒口的位置难以确定，因此设计复杂球墨铸件的冒口比较困难。

目前应用于球墨铸件的冒口设计方法主要有收缩模数法、实用冒口法和通用冒口法。基于几何的冒口优化方法。虽然能对冒口大小设计进行优化，但没有考虑合金材质，对球墨铸件不适用。

收缩模数法设计冒口的原理是均衡凝固技术，将球墨铸件作为一个整体，由于每个部分的凝固速度都不一样，发生收缩和体积膨胀的时间也不相同，通过将所有单元在同一个时刻的收缩和体积膨胀叠加，可以整个球墨铸件体积随时间的变化规律，将收缩和膨胀动态叠加和为零时，对应的时间为收缩时间，该时间对应的模数称为球墨铸件收缩模数，在此时间之后，收缩和膨胀动态叠加和大于零，因此，冒口设计充分利用自补缩效果，仅提供收缩时间之前的液态收缩量。球墨铸件整个凝固过程中体积随温度变化可以分为液态收缩、体积膨胀、二次收缩三个部分。在铸型强度比较好时，冒口颈如果在体积膨胀阶段凝固，球墨铸件便可以利用自身的体积膨胀来抵消后期的二次收缩，充分利用石墨析出产生的膨胀压力，从而实现自补缩效果，而在铸型强度比较差时，需要冒口释放的膨胀压力，冒口颈凝固稍晚。模数法计算冒口时只考虑球墨铸件模数，这种方法可以应用于铸钢件、铸铁件等，但这种方法没有考虑球墨铸件的自补缩作用，对于铸型强度条件好的球墨铸件，采用这种方法设计的冒口偏大，会造成材料浪费，导致工艺出品率低。为此，本文提出了一种考虑铸型强度的球墨铸件冒口计算方法，并应用于实际球墨铸件的冒口设计。

<二>、球墨铸铁件防治措施

1.形成原因

石墨漂浮缺陷一般出现在球墨铸铁的顶部、死角处以及砂芯的下表面，产生这类缺陷的主要原因是球铁液中的碳当量和硅含量较高所引起的，且铁液中S的含量过高，镁和稀土含量过少，造成的溶解度下降，而球墨铸铁件的含碳量在3.7%左右，这将造成大量的石墨析出，导致石墨漂浮的产生。此外，冷却速度比较慢、浇注时间过长、球化和浇注温度过高等也导致石墨漂浮的产生四。石墨漂浮缺陷的产生导致球墨铸铁件的强度、硬度和冲击韧度等性能降低，另外也将导致其表面质量下降。

2.防治措施

(1)严格控制碳当量，一般控制在4.6%~4.7%(2)在保持碳当量在合适的值时，尽量降低Si的含量，一般控制在1.8%~2.2%。

(3)为了加快铁液的冷却速度，可以将冷铁放在热节或厚壁处。

(4)严格控制浇注温度和球化温度，浇注温度控制在1360~1400℃，球化温度一般控制在1380~1450℃。

(5)可以通过适量添加一些阻碍石墨化的元素，如Cr，W，Mo，V。

(6)严格控制S的含量，尽量降低S的含量，一般原球铁液中S的含量控制在0.06%以下。

 

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