澆口和固化：消除孔隙率

的關鍵 當轉向 熔模鑄造工藝時，了解製造成功零件的所有因素非常重要。避免零件故障的首要步驟之一是確保零件在鑄造前具有所需的完整性。熔模鑄造是為數不多的可以初步證明零件成功的製造工藝之一。

澆注系統

設計熔模鑄件時，必須考慮澆口位置和尺寸。澆口是一個小開口，允許熔融金屬自由流向型腔，可以被認為是進料源或澆道與零件之間的連接點。澆口理想地位於鑄件最厚和最重的部分，使金屬在凝固之前連續流動並填充整個零件。

金屬在鑄造過程中如何凝固

金屬凝固是理解澆注的關鍵因素。當鋼水從大約 3000°F 的初始澆注溫度冷卻到大約 2500°F 的凝固溫度時，它會經歷體積收縮。這種收縮隨著金屬凝固而繼續，然後在熱膨脹冷卻到室溫時再次發生。

例來說，一個 1" x 1" x 1" 立方體在充滿鋼水時，在室溫下會收縮至約 0.96" x 0.96" x 0.96"。這種體積變化需要仔細考慮零件幾何形狀以及澆口位置和尺寸。正確的設計可確保鑄件連續向液態金屬進料，以補償凝固過程中的收縮。

什麼是成功的演員？

澆口位置和尺寸

了解了金屬凝固的基礎知識後，我們就可以開始確定澆口的尺寸和位置了。如果不考慮澆口細節，澆口可能會在金屬有機會填充鑄件並替換損失的體積之前凝固。這可能會在零件內產生未完全填充的大口袋，也稱為內部孔隙率。孔隙率是指達到的堅固度水平，即零件內是否有空腔或孔洞。如果組件沒有仔細進行門控並考慮零件功能，則可能會導致零件故障。

零件設計

澆口並不是消除孔隙率的唯一決定因素。零件幾何形狀會影響金屬的定向凝固。設計必須考慮使熱梯度足夠陡峭，以保持從澆道到零件的進給路徑暢通無阻。由於零件不會一次全部凝固，並且它們會從外向內冷卻，因此高質量的設計將首先允許金屬從澆口冷卻。冰柱形狀是完美鑄件的典型例子，尖端首先凍結，冰柱的其餘部分從最小的部分凍結到最厚的部分（水源）。

在顯示初始孔隙率的設計中，添加進料肋等特徵可以消除任何不需要的口袋。零件設計還可以透過結構變更來增強，例如逐漸變細底板，以減少孔隙率。然而，在某些情況下，零件幾何形狀無法變更。我們可以利用輻射熱，設計帶有無關緊要的臂的澆口，使薄壁保持足夠熱，以便在零件凝固時為零件（包括端板）供料。

在與客戶密切合作時，Signicast 設計工程師能夠更好地了解零件功能並優化零件幾何形狀以滿足應用的要求。

鑄造材料選擇

除了設計考慮因素外，材料選擇直接影響零件內的孔隙率和鑄件的凝固。合金中的每種元素都有不同的凝固溫度，使得像 17-4 不銹鋼這樣的合金在從液體變成固體時具有更大的溫度範圍，因為合金中的元素數量。大溫度範圍抑制流動，使其容錯性不如低碳鋼。了解專案前端的材料要求後，設計工程師就有更好的機會在進入模具階段之前預測零件成功並限制孔隙率。

在進行零件設計全面生產之前，識別潛在的孔隙率問題非常重要。在 Signicast，我們使用凝固和流動軟體來確定澆口位置的功效並預測鑄件孔隙率以驗證設計。我們的設計工程師可以幫助提出有益的設計建議，從而在不延遲上市時間的情況下生產出成功的零件。