浇口和固化：消除孔隙率

的关键 在转向 熔模铸造工艺时，了解制造成功零件的所有因素非常重要。避免零件故障的第一步是在铸造前确保零件所需的坚固性。熔模铸造是为数不多的可以初步证明部件成功的制造工艺之一。

浇注系统

在设计熔模铸件时，必须考虑浇口位置和尺寸。浇口是一个小开口，允许熔融金属自由流向型腔，可以被认为是进料源或浇口与零件之间的连接点。浇口理想地位于铸件最厚和最重的部分，使金属能够在凝固之前连续流动并填充整个零件。

金属在铸造过程中如何凝固

凝固是理解浇注的关键因素。当钢水从大约 3000°F 的初始浇注温度冷却到大约 2500°F 的凝固温度时，它会经历体积收缩。这种收缩在金属凝固时继续存在，然后在由于热膨胀而冷却到室温时再次发生。

举例来说，一个 1" x 1" x 1" 立方体在填充钢水时，在室温下会收缩至约 0.96" x 0.96" x 0.96"。这种体积变化需要仔细考虑零件几何形状以及浇口位置和尺寸。正确的设计可确保铸件持续向液态金属进料，以补偿凝固过程中的收缩。

什么是成功的演员

浇口位置和尺寸

了解了金属凝固的基础知识后，我们就可以开始确定浇口的尺寸和位置了。如果不考虑浇口细节，浇口可能会在金属有机会填充铸件并替换损失的体积之前凝固。这可能会在零件内产生未完全填充的大口袋，也称为内部孔隙率。孔隙率是指达到的坚固程度，即零件内是否有空腔或孔洞。如果没有仔细控制部件，并考虑到部件功能，这可能会导致部件故障。

零件设计

浇口并不是消除孔隙率的唯一决定因素。零件几何形状会影响金属的定向凝固。设计必须考虑使热梯度足够陡峭，以保持从浇道到零件的进给路径畅通无阻。由于零件不会一下子全部凝固，而是从外向内冷却，因此高质量的设计将首先允许金属从浇口冷却。冰柱形状是完美铸件的典型例子，尖端首先冻结，冰柱的其余部分从最小的部分冻结到最厚的部分（水源）。

在显示初始孔隙率的设计中，添加进料肋等特征可以消除任何不需要的口袋。零件设计还可以通过结构变化来增强，例如锥形底板，以减少孔隙率。但是，在某些情况下，零件几何形状无法更改。我们可以利用辐射热，设计带有无关紧要的臂的浇口，使薄壁保持足够热，以便在零件凝固时为零件（包括端板）供料。

在与客户密切合作中，Signicast 设计工程师能够更好地了解零件功能并优化零件几何形状以满足应用要求。

铸造材料选择

除了设计考虑因素外，材料选择直接影响零件内的孔隙率和铸件的凝固。合金中的每种元素都有不同的凝固温度，使得像 17-4 不锈钢这样的合金在从液体变为固体时具有更大的温度范围，因为合金中的元素数量不同。较大的温度范围会抑制流动，使其容错性不如低碳钢。了解项目前端的材料要求后，设计工程师有更好的机会在进入模具阶段之前预测零件成功并限制孔隙率。

在进行零件设计全面生产之前，识别潜在的孔隙率问题非常重要。在 Signicast，我们使用凝固和流动软件来确定浇口位置的功效并预测铸件孔隙率以验证设计。我们的设计工程师可以帮助提出有益的设计建议，从而在不延迟上市时间的情况下生产出成功的零件。