球墨鑄件在凝固過程中的共晶石墨析出會產(chǎn)生膨脹力，又因為糊狀凝固特性導(dǎo)致球墨鑄件在凝固初期難以形成堅硬外殼，此時凝固產(chǎn)生的膨脹壓力便會作用于鑄型，當(dāng)鑄型強(qiáng)度不夠好時，會產(chǎn)生脹型，使球墨鑄件收縮增大，當(dāng)鑄型強(qiáng)度比較好時，膨脹壓力作用于球鐵鑄件本身實現(xiàn)自補(bǔ)縮，收縮量減小，因此球墨鑄件的冒口設(shè)計不同于鑄鋼件，需要綜合考慮鑄型強(qiáng)度、球墨鑄件結(jié)構(gòu)等多種復(fù)雜因素;并且目前球墨鑄件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，球墨鑄件熱節(jié)分析比較困難，冒口的位置難以確定，因此設(shè)計復(fù)雜球墨鑄件的冒口比較困難。

目前應(yīng)用于球墨鑄件的冒口設(shè)計方法主要有收縮模數(shù)法、實用冒口法和通用冒口法。基于幾何的冒口優(yōu)化方法。雖然能對冒口大小設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，但沒有考慮合金材質(zhì)，對球墨鑄件不適用。

收縮模數(shù)法設(shè)計冒口的原理是均衡凝固技術(shù)，將球墨鑄件作為一個整體，由于每個部分的凝固速度都不一樣，發(fā)生收縮和體積膨脹的時間也不相同，通過將所有單元在同一個時刻的收縮和體積膨脹疊加，可以整個球墨鑄件體積隨時間的變化規(guī)律，將收縮和膨脹動態(tài)疊加和為零時，對應(yīng)的時間為收縮時間，該時間對應(yīng)的模數(shù)稱為球墨鑄件收縮模數(shù)，在此時間之后，收縮和膨脹動態(tài)疊加和大于零，因此，冒口設(shè)計充分利用自補(bǔ)縮效果，僅提供收縮時間之前的液態(tài)收縮量。球墨鑄件整個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、二次收縮三個部分。在鑄型強(qiáng)度比較好時，冒口頸如果在體積膨脹階段凝固，球墨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，從而實現(xiàn)自補(bǔ)縮效果，而在鑄型強(qiáng)度比較差時，需要冒口釋放的膨脹壓力，冒口頸凝固稍晚。模數(shù)法計算冒口時只考慮球墨鑄件模數(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球墨鑄件的自補(bǔ)縮作用，對于鑄型強(qiáng)度條件好的球墨鑄件，采用這種方法設(shè)計的冒口偏大，會造成材料浪費，導(dǎo)致工藝出品率低。為此，本文提出了一種考慮鑄型強(qiáng)度的球墨鑄件冒口計算方法，并應(yīng)用于實際球墨鑄件的冒口設(shè)計。

<二>、球墨鑄鐵件防治措施

1.形成原因

石墨漂浮缺陷一般出現(xiàn)在球墨鑄鐵的頂部、死角處以及砂芯的下表面，產(chǎn)生這類缺陷的主要原因是球鐵液中的碳當(dāng)量和硅含量較高所引起的，且鐵液中S的含量過高，鎂和稀土含量過少，造成的溶解度下降，而球墨鑄鐵件的含碳量在3.7%左右，這將造成大量的石墨析出，導(dǎo)致石墨漂浮的產(chǎn)生。此外，冷卻速度比較慢、澆注時間過長、球化和澆注溫度過高等也導(dǎo)致石墨漂浮的產(chǎn)生四。石墨漂浮缺陷的產(chǎn)生導(dǎo)致球墨鑄鐵件的強(qiáng)度、硬度和沖擊韌度等性能降低，另外也將導(dǎo)致其表面質(zhì)量下降。

2.防治措施

(1)嚴(yán)格控制碳當(dāng)量，一般控制在4.6%~4.7%(2)在保持碳當(dāng)量在合適的值時，盡量降低Si的含量，一般控制在1.8%~2.2%。

(3)為了加快鐵液的冷卻速度，可以將冷鐵放在熱節(jié)或厚壁處。

(4)嚴(yán)格控制澆注溫度和球化溫度，澆注溫度控制在1360~1400℃，球化溫度一般控制在1380~1450℃。

(5)可以通過適量添加一些阻礙石墨化的元素，如Cr，W，Mo，V。

(6)嚴(yán)格控制S的含量，盡量降低S的含量，一般原球鐵液中S的含量控制在0.06%以下。