曹忠海

（江苏省江阴中等专业学校周庄校区，江苏江阴 214423）

1 背景

在铸造生产过程中传统的工艺一般依据顺序凝固和同时凝固理论来设计的。在铸铁件的生产实践中人们发现采用上述两理论，有时难以达到理想的效果。对此西安理工大学魏兵教授提出了均衡凝固理论，该理论一经提出，就在铸铁件铸造生产中得到了广泛的应用，并取得了较为满意的铸造效果。该理论的精髓是有限补缩的概念，认为任何一个铸铁件在凝固的某一时刻，有些部分正在收缩，有些部分已进入石墨化膨胀，时间是同时的，铁液是相通的；这时，胀缩就可以相抵，铸件表现出来的收缩值，实际上是胀缩相抵的净结果，其原理见图1。

A 点为型腔充填开始；B 点为型腔充填完毕；C 点为铸件凝固结束时刻；D 点为石墨化膨胀速率最大值；曲边三角形ABC 为铸件的总收缩；曲边三角形ADC 为铸件的石墨化膨胀；曲边三角形AB'P 为铸件胀缩相抵的净收缩，称为铸件的表现收缩；P 点为均衡点，对应的时间是铸件收缩量等于膨胀量的时间，此时表现收缩为零，即为冒口补缩终止时间。

图1 铸铁件收缩与膨胀叠加

从图1 中可以看出，对于铸铁件，冒口只需在AP 时段内对铸件进行补缩，而传统理论认为必须在AC 时段内都要对铸件进行补缩，故均衡凝固理论要求的冒口补缩时间大大缩短。

2 薄饼类铸铁件的均衡凝固工艺

2.1 工艺特点分析

薄饼类铸铁件（指直径ø 与厚度δ 之比大于5的铸件），虽然形状简单，但由于上平面大，在铸造生产中很难进行补缩，常常出现缩孔、缩松等缺陷。……