地梁在共晶凝固過(guò)程中，析出片狀石墨，在共晶液中優(yōu)先長(zhǎng)大，產(chǎn)生體積膨脹及壓力，并絕大多數(shù)地梁直接作用在初生奧氏體枝晶或共晶團(tuán)的液體上，推動(dòng)地梁液體通過(guò)枝晶間的通道去補(bǔ)縮由液態(tài)和固態(tài)收縮所形成的小孔洞，這液體奧氏體液體就是灰鑄鐵的自補(bǔ)縮能力。另外，片狀石墨長(zhǎng)大所產(chǎn)生的膨脹壓力通過(guò)奧氏體或共晶團(tuán)作用在地梁鑄型表面，使型腔擴(kuò)大，這種現(xiàn)象稱石墨為縮前膨脹。但是由于在地梁凝固中期灰鑄鐵表層已凝灰鑄鐵中石墨的膨脹與自補(bǔ)縮固形成外殼，能夠承受一定的石墨化膨脹壓力，所以地梁的縮前膨脹對(duì)鑄型影響不大，但在硬殼內(nèi)部有很大的膨脹壓力，將更有利于發(fā)揮地梁的自補(bǔ)縮能力而使其產(chǎn)生縮孔的傾向減小。因此，只有當(dāng)?shù)亓旱囊簯B(tài)收縮和凝固收縮的總和大于石墨析出所產(chǎn)生的膨脹和固態(tài)收縮的總和時(shí)，地梁才會(huì)產(chǎn)生縮孔，否則地梁不會(huì)產(chǎn)生縮孔。可以發(fā)現(xiàn)灰鑄鐵產(chǎn)生縮孔的傾向比其他合金小很多，碳硅含量較低的高牌號(hào)灰鑄鐵石墨析出量少時(shí)，才考慮地梁設(shè)置冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。

常用合金的縮孔體積在凝固各個(gè)階段的收縮和膨脹情況

鑄鐵平臺(tái)收縮與補(bǔ)縮、收縮與膨脹按比例進(jìn)行的一種凝固原則。鑄件凝固時(shí)間，當(dāng)鑄鐵平臺(tái)收縮量大，而石墨化膨脹量小時(shí)，表觀收縮量大，均衡鑄鐵平臺(tái)收縮與膨脹疊加，冒口補(bǔ)縮量大，補(bǔ)縮時(shí)間長(zhǎng)。如果鑄鐵平臺(tái)無(wú)膨脹(如鑄鋼、白口鑄鐵)，鑄鐵平臺(tái)凝固時(shí)間就是冒口補(bǔ)縮時(shí)間。

地梁灰鑄鐵和球墨鑄鐵件在冷、凝固過(guò)程中，既有液態(tài)收縮、凝固收縮，又有石墨析出生的膨脹。宏觀上，地梁成形過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的體積變化是膨脹與收縮綜合作用的結(jié)果。均衡凝固研究含有石墨的鑄鐵件(以下簡(jiǎn)稱鑄鐵件)脹縮相的自補(bǔ)縮作用與澆冒口外補(bǔ)縮的規(guī)律，提出反映地梁凝固、收縮與補(bǔ)縮特點(diǎn)的工藝設(shè)計(jì)原則和生產(chǎn)技術(shù)，與同時(shí)地梁凝固、順序凝固并存，構(gòu)成鑄件工藝設(shè)計(jì)的原則。

地梁在凝固過(guò)程中存在著收縮和膨脹并存的現(xiàn)象，其收縮與膨脹疊加。曲線ABC為鑄鐵件的總收縮曲線，為液態(tài)收縮和凝固收縮之和;曲線ADC為地梁的石墨化膨脹曲線;曲線ABP為脹和收縮相的凈結(jié)果曲線，稱為地梁的表觀收縮是鑄鐵件表現(xiàn)出來(lái)的收縮量;點(diǎn)P為均衡點(diǎn)，此時(shí)表觀收縮量為零，即為地梁冒口補(bǔ)縮終止時(shí)間;點(diǎn)A與點(diǎn)P之間的時(shí)間為冒口補(bǔ)縮時(shí)間。

與順序凝固不同，均衡地梁凝固技術(shù)強(qiáng)調(diào)冒口只補(bǔ)充鑄鐵件膨脹和收縮相抵的差額，而充分利用石墨化膨脹的自補(bǔ)縮作用。地梁產(chǎn)生體積收縮，凝固時(shí)因析出石墨又發(fā)生體積膨脹，膨脹時(shí)會(huì)抵消一部分收縮。地梁均衡凝固就是利用收縮和膨脹的時(shí)間疊加，采取工藝措施，使單位時(shí)間內(nèi)的表觀收縮時(shí)間。

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