铸造用的发热冒口 粘合剂

今天新的微型冒口将冒口功能的期望提高到一个新的高度。这种多问题的新解决方案可协助金属铸造商以更低的利息生产世界水平的铸件。通过完美组合功能、性能和降低成本。

所有发热补缩辅助产品都依靠铝粉和铁氧化物粉末的铝热反应。但通常也会添加其他化学物质来促进反应，LDA SC冒口套自1997年首次面世以来经过了大量改进。其中一个比较重要的改进与发热包的配方有关。如前所述。如冰晶石（Na3A lF6或类似的氟化物就经常作为反应的引发剂”被加入。这些化合物可熔化或清洁铝粉表面，使反应加快，并释放更多热量。

发现有冒口套的冒口可能出现球化率损失3进一步研究标明石墨退化与从冒口套渗入冒口的铝有关。图5所示为有冒口套的冒口内的石墨退化实例。当对球墨铸铁专用制剂进行实验时。

放大图显示上部为片状石墨，图5左图为抛光后冒口的照片。下部为球状石墨– 三张图片太小，不清晰

从而导致物理特性的损失。图6所示为一个大型球墨铸铁件，这就可能在球墨铸铁件外表发生片状石墨区域。由于冒口套的原因加工面上出现片状石墨。

图6一个大型球墨铸铁件（左）发热冒口套下出现片状石墨（右）

球墨铸铁上使用发热冒口套还出现了另一个问题。一家球墨铸铁铸造厂遇到称之为“鱼眼”缺陷，大约同一时期。该缺陷是使用湿砂依照带冒口和冒口套铸件生产方式铸造球墨铸铁件时出现的当时认为冒口套内冰晶石中的氟在一定水平上污染了湿砂，导致了该缺陷。图7为“鱼眼”缺陷的一个实例。

不清晰图7球墨铸铁件上的鱼眼”缺陷—图片质量糟糕。

铸造厂进行了大量测试以确定缺陷的真正原因。人们特意用纯冰晶石、破碎的未煅烧冒口套和破碎的已煅烧冒口套来污染成批的型砂。最后发现造成缺陷的经过煅烧的冒口套。

进一步研究发现放热反应中的氟化铝是导致球墨铸铁中“鱼眼”缺陷和石墨退化的真凶。

效果很好。要解决这个问题必需除去发热混合物中的冰晶石和其他氟化物。最后通过使用其他活性金属作为“燃料”和其他反应盐类引发放热反应解决了问题。现在铸造业已经使用无氟制剂多年。

微型冒口的发展

其他技术也在稳步发展。德国洛尔的力士乐铸造厂在20世纪七十年代早期开发的微型冒口就是补缩系统不时改进道路上重要的一步。这种新冒口在补缩铸件时可以惊人地提高70%效率，开发和改进LDA SC冷芯盒冒口套的同时。同时减小冒口的整体尺寸，只需更小的空间便能安置冒口，如图8所示。其基本原理依旧是铝热反应”铝和铁氧化物燃烧放出高达2400℃（约4250℉）热量。

图8图表显示不同类型冒口补缩效率和接触面积的差别

重23kg普通冒口如果使用发热盖，本例中。重量可降至8.4kg如果使用微型冒口则可将重量降至1.3kg使用发热盖可将需要铸件清理的外表积从158.8cm2降至73.5cm2使用微型冒口甚至可将面积降至19.6cm2这显著提高了铸件出品率，使造型线具备更高的性能，并同时降低了返工和打磨相关的本钱。

制作微型冒口的资料包括砂及/或其他保温资料，为了保证冒口能提供高温并保持适量的补缩金属液。以降低凝固过程中的反应速度，更长时间内减少温度损失。这就可以通过使用发热资料弥补温度损失，使冒口内铁水的体积大大降低。这种微型冒口最早是与力士乐铸造厂合作在德国开发胜利并投入使用，今天，多种形状的此类冒口仍在广泛使用。

改进就没有停止过。第一步是引入了弹簧销，微型冒口面世后。弹簧销在冒口和铸件之间形成一个砂层，可防止发热资料和铸件的接触。这样做的目的提高铸件的外表质量，因为铸件外表可能被凝固过程中的放热反应影响。引入易割片进一步降低了清理本钱，易割片由覆膜砂制成，与铸件直接接触。但是随着时间推移，具有更高型砂紧实度的高压造型线的使用越来越广泛，带有易割片的冒口遇到瓶颈：型砂的压力可能会破坏易割片，导致铸件出现夹砂缺陷；使用易割片还可能磨损模具外表，从图9铸件外表上可以清楚地看到

图9照片显示易割片在铸件上留下的痕迹

弹簧销冒口

弹簧销和冒口可结合两种类型的优点。发热易割片缩小了冒口颈，通过使用发热易割片。并连同弹簧销在冒口和铸件之间形成一个砂层。模型上不会留下痕迹，可以轻易地敲落冒口，但有时会留下一局部冒口颈，需要额外的工作除去冒口颈并打磨铸件（见图10

局部冒口颈有时会留在铸件上，图10左图所示为成型前弹簧销上的微型冒口。敲落冒口后。必需清除，如右图所示。

改良的发热配方

激进浆液冒口中通常含有陶瓷纤维，微型冒口发展中另一个重要的改进是将LDA SC冷芯盒技术应用到微型冒口上。这样的组合可在不使用陶瓷纤维的条件下生产轻质冒口套。而某些陶瓷纤维已被欧洲共同体认定为有害物质。最初的微型冒口很重，因为在冒口套中使用了砂作为陶瓷。用LDA SC替换砂后，重量减少近75%耐火物质减少，使冒口套达到相同温度所需的发热资料也随之减少。为球墨铸铁应用开发的无氟制剂也可用于微型冒口，从而降低铝污染和球化率退化的可能。

具有金属颈的微型冒口

人们开发了带有金属易割颈的微型冒口。冒口由锥形金属管固定在弹簧销上，为了结合这些原理的优点并充分发掘其潜力。金属管便成了精确的冒口颈。压实型砂时，冒口向下移动并从金属管上滑下。结果是冒口颈非常小，且具有极佳的易割边缘，敲落和清理都非常容易。得益于补缩技术的这一进步，很多铸造厂在敲落冒口后完全不再需要清理。由于冒口向下移动，冒口下的型砂被压实的很好，铸件具有完美的接触外表（见图11这种系统今天十分罕见，几乎所有冒口供应商都会使用这种补缩系统的某些变形，为金属铸造商提供类似的益处。

其它尚可。图11上面的示意图展示了使用带伸缩金属易割颈的微型冒口的压实原理。下面的照片显示的铸造结果– 11c不清晰。

带有可自由松动的金属管，带有金属颈的微型冒口的胜利应用并未让人们停下改进补缩系统的脚步。之后的发展是一种两分式的冒口。将冒口放到弹簧销或弹簧柱2上时金属管会自动就位。冒口自身由两部分组成，铸造厂可根据需要，为不同的补缩体积定制解决方案。不过，这种冒口最大的优点还在于其易用性，因为使用这种冒口，几乎不可能在定位过程中发生任何应用错误（见图12

当在模具上使用弹簧销时可提高应用性能图12所示为一个带有自由松动的金属颈的微型冒口。

人们还开发出了另一个专利技术。这次的目标是不需要独立易割片的情况下获得一个最佳的更小接触面积的易割边缘（见图13易割边缘结构集成于发热冒口套上，上述微型冒口投入使用的同时。冒口顶放置塑料盖，防止型砂塞满时进入冒口。相比其他两分体或三分体冒口系统，利用这个设计可以更经济的方式生产这种冒口。这种冒口可以与弹簧销一起使用，也可以不用弹簧销。

图13这种缩小接触面积的微型冒口不带易割片

现有冒口技术的协同作用

人们仍在不时努力，尽管前人已开发出几大优秀的改良产品供铸造厂使用。最新的发展是融合了几种技术优点发明出的新一代冒口。这种新的微型冒口结合了本文前述的几种现有冒口技术的最大优点。金属易割颈技术降低了清理本钱，极小的接触面积使其可以在十分复杂的铸件结构上使用。通过使用伸缩金属颈，冒口将十分便于铸造厂操作工使用，同时还能制作出多种不同容积的变形，实现多种不同的应用。最后但同样重要的制造工艺和塑料盖，不只有助于降低补缩系统整体本钱，还具有轻质冒口和高性能补缩的好处（见图14目前，这种冒口正在欧洲的几个铸造厂里进行审核，初步测试结果十分乐观。

图14所示为三种高性能冒口结合的产物

健康和可持续性：补缩辅助产品的改进

但工人的健康和安全应当是首要的本文所述的所有这些微型冒口都具有不含致癌纤维的优点，虽然今天对铸造厂工人来说高性能和易用性很重要。可以维护使用者的健康平安。和前面描述的LDA SC冒口套产品一样，这些微型冒口在生产时也不含另一种有害物质氟。除去冒口中的氟可最终减少型砂中的氟含量，进而有效防止氟引起的外表缺陷，如图15所示。

太小图15铸件上出现氟引起的外表缺陷 不清晰。

无氟发热冒口制剂可提高铸造厂的生产力。型砂中的氟含量降低可有效防止外表缺陷并提高铸件质量。无氟微型冒口也可在球墨铸铁中减少冒口颈周围的石墨退化（见图16

石墨退化减少的球墨铸铁 石墨退化的球墨铸铁

如右侧显微照片所示– 不清晰，图16球墨铸铁的结构会被冒口中高含量的氟破坏。太小

旧型砂中的氟含量会低得多，氟在处置铸造废砂时也是一个问题。使用无氟冒口后。便可在废物处置场处理型砂。根本上说，将无氟冒口整合至补缩工艺对铸造厂来说既是经济优势，也是通往可持续发展的道路上向保护环境的方向迈出了一大步。

结论

并不只有工艺相关的措施需要继续的改进。铸造消耗品也可以作为金属铸造商的利器，从补缩辅助产品性能和功能发展与改进的漫长历史可以看出。不只可用来提高铸件质量和性能，还能以安全高效的方式降低整体本钱。

将诸多冒口的优点融合到一个产品。现在金属铸造商不只能够减小冒口的尺寸和重量，冒口设计最新的改良促成了新的微型冒口产品。还能消除冒口留在铸件上的痕迹。今天的高级微型冒口技术通过更高的补缩性能显著提高了铸件出品率，同时还能在模具内留下更多空间放置更多铸件。

还具有其他优点如更符合人体工程学（重量更轻）尺寸精确，无氟技术的发明最早应用于大型LDA SC今天也已应用到更小型更高效的微型冒口中。不只能消除球墨铸铁中有时因含氟冒口套导致的石墨退化。以及更少的环境足迹。

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