高锰钢铸件的V法铸造工艺生产

1.良好的导热条件

铸件凝固过程是一个放热过程，在这个过程中，铸型的传导热性能之好坏决定了铸件凝固过程的快慢，决定着铸件内在组织的致密性，从而决定了铸件使用性能的优劣。

用V法工艺铸造通常用的干砂有：①石英砂，其密度2.65g/cm³，耐火度1713℃，粒度40～100目；②镁橄榄石砂，具有耐高温、抗碱性好、化学稳定性好等优点，密度3.2～3.6g/cm³，耐火度＞1710℃，粒度40～100目；③宝珠砂，堆积密度1.95～2.05g/cm³，耐火度＞1820℃，浇注时不排放CO、CO₂等有害气体。由于密度较大，故而蓄热量也略大。但是上述原砂还不足以使抗磨铸件获得致密的组织，这是因为它们导热性差、铸件的凝固时间长而致组织结构粗大和疏松，故抗磨性能很差。

为此需选择导热性良好的特殊砂，如铬铁矿砂，其密度为4.0～4.8g/cm³，耐火度＞1900℃，它的导热性能（或叫蓄热量）是石英砂的3～4偌，可以提高铸件的冷却速度，仅次于锆砂和金属型，在实际应用中可起到外置冷铁的作用。

2.正确的设计铸造工艺

在其他条件相同的情况下，浇注系统的工艺设计正确与否，关系到铸件的内在质量，从而影响到抗磨铸件的使用效果。

1）内浇口应设在铸件的顶部（见图13-73）。金属液自上向下倾斜浇注，先到达底部的金属液由于温度下降而率先凝固，使整个铸件按照顺序凝固的原理进行。先凝固者（底部）能得到后续上部高温金属液的补缩，后凝固者（顶部）能获得内浇口或压边冒口高温金属液的充分补缩，故铸件内部不易产生缩松、缩孔等铸造缺陷。

2）采用顶注优先补缩热冒口（见图13-74），使其凝固顺序是铸件先凝固，冒口后凝固。由于铸件在凝固收缩过程中能得到充分的补缩，因而能获得结构致密的细小晶粒铸件。压边顶浇就是顶注的一种浇注工艺。

图13-73 内浇口位置

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图13-74 热冒口

3）侧冒口设在顶上，便于排气（见图13-75）。顶头上方的侧边的冒口也方便切割去除。对于颚板一类的铸件，将冒口设在上方侧边也是一种较好的工艺设计（见图13-76）。

图13-75 排气用侧冒口

图13-76 排气用侧顶冒口

3.运用柔性冷铁和振动浇注工艺

利用柔性冷铁可以促使铸件快速凝固，增加结晶，细化晶粒。

浇注温度要根据铸件大小、薄厚和几何形状来定，浇注速度要与浇注温度相匹配。浇注温度越低，所形成的过冷度就越大，比值N/G（其中，N表示单位时间、单位体积内形成的晶核数目，G表示单位时间内晶核生长的长度，即长大速度）就越大，晶粒就越细小。

通过机械振动可以提高合金的力学性能，其原因在于机械振动能使合金晶粒得到明显的细化。导致晶粒细化的原因是，振动使晶界的枝晶和未凝固的液体发生了相对运动，由于液体在结晶过程中存在着黏性，枝晶粒之间发生碰撞和磨损，以及末凝固的液体对枝晶进行反复的冲刷（所谓的“黏性剪切”）作用造成枝晶最脆弱的部位被剪切而折断、破碎，形成许多细小晶粒。