本節(jié)將從不同角度對(duì)鑄件的凝固原則和冷裂做詳細(xì)的分析。
同時(shí)凝固原則
采用各種方法，保證鑄件各部分(不論它的尺寸和結(jié)構(gòu))近乎同時(shí)凝固，從而減小各部分的溫差。同時(shí)凝固因鑄件凝固后，各部分冷熱均勻，熱應(yīng)力小，鑄件不容易變形和產(chǎn)生裂紋，可不設(shè)置冒口或者冒口很少，切割冒口的工作量較小。而對(duì)于液態(tài)收縮大的鑄件往往在截面中心形成縮松，降低了鑄件的塑性和致密性。
順序凝固原則
采用各種方法，保證鑄件遠(yuǎn)離冒口部分最先凝固，繞后市靠近冒口的部分凝固，最后才是冒口本身凝固。鑄件順序凝固時(shí)，最先凝固的部分得到較慢凝固部分的補(bǔ)縮，而較慢凝固部分得到冒口的補(bǔ)縮，使縮孔集中在冒口中，從而獲得致密的鑄件。
應(yīng)該指出，逐層凝固和順序凝固是不同的。逐層凝固有助于實(shí)現(xiàn)順序凝固，因?yàn)樗硅T件的斷面中心長時(shí)間的保持液態(tài)，形成補(bǔ)縮通道，保證冒口補(bǔ)縮作用的實(shí)現(xiàn)。因此，合金逐層凝固傾向性好，就容易實(shí)現(xiàn)順序凝固。
順序凝固能保證獲得致密的鑄件，但鑄件各部分的溫差較大，故熱應(yīng)力較大，易使鑄件變形或產(chǎn)生熱裂。同時(shí)，由于要放置冒口，增加了金屬的消耗量和切削冒口的工作量。
均衡凝固工藝原則
鑄件的收縮值是不確定的，不能根據(jù)合金的種類和牌號(hào)給出一個(gè)確定的收縮值來決定冒口尺寸。鑄件的收縮值不僅和合金的成分、澆注溫度有關(guān)，還和鑄件的大小、結(jié)構(gòu)、壁厚、鑄型種類、澆注工藝方案及參數(shù)有關(guān)。越是薄小件越是要強(qiáng)調(diào)補(bǔ)縮，補(bǔ)縮措施可以利用澆注系統(tǒng)(薄小件)，也可以利用專設(shè)冒口(對(duì)厚小件)。厚大件補(bǔ)縮要求低，可以用小冒口、有限冒口和無冒口工藝。任何鑄鐵件的補(bǔ)縮工藝設(shè)計(jì)，都應(yīng)該以自補(bǔ)縮為基礎(chǔ)。為此，應(yīng)優(yōu)先采用頂注工藝。
冷裂的特征
裂縫細(xì)小沒有分叉，常穿過晶粒，裂口表面干凈，呈連續(xù)直線 有金屬光澤或輕微氧化色。冷裂一般發(fā)生在鑄件的內(nèi)尖角處和縮孔、非金屬夾雜物等附近。形狀復(fù)雜的大型鑄件容易形成冷裂。有些裂裂紋在打箱清理后即發(fā)現(xiàn)，有些是因鑄件內(nèi)部已有很大的殘余應(yīng)力，在清理、搬運(yùn)或隨后的機(jī)械加工過程中，受到振擊或出砂后受到激冷才開裂的。大型復(fù)雜件和壁厚相差較大的輪類鑄件，容易形成冷裂。
冷裂的形成原因
鑄件的冷裂傾向與鑄造應(yīng)力和合金的強(qiáng)度、塑性和韌性密切相關(guān)。冷裂產(chǎn)生在鑄件冷卻過程中承受拉應(yīng)力的部分，特別是應(yīng)力集中的部分。鑄件產(chǎn)生冷裂的傾向和影響因素，與鑄造應(yīng)力的因素基本一直，將鑄造應(yīng)力減至最低程度是防止鑄件產(chǎn)生冷裂的根本方法。
防治措施
鑄件產(chǎn)生冷裂和變形的原因是冷卻過程中鑄件各部分冷卻速度不一致。因此，前面所述防止鑄件產(chǎn)生鑄造應(yīng)力的方法都可用于防止鑄件產(chǎn)生變形和冷裂。
此外，從工藝上防止變形還可以采取以下措施：
(1) 提高鑄型剛度，加大壓鐵重量可以減小鑄件的撓曲變形量。
(2) 控制鑄件打箱時(shí)間。過早打箱，鑄件溫度高，在空氣中冷卻會(huì)加大內(nèi)外溫差，以致引起變形和開裂。適當(dāng)延長打箱時(shí)間，可避免開裂和減小變形，但對(duì)于某些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件，因鑄型或型芯潰散性差，會(huì)引起冷裂。對(duì)易變形的重要鑄件，可采用早打箱，并立即放入爐內(nèi)保溫緩冷的工藝。
(3) 采取反變形措施。在模樣上做出與鑄件殘余變形量相等，方向相反的預(yù)變形量，按該模樣生產(chǎn)鑄件，鑄件經(jīng)冷卻變形后，尺寸和形狀剛好符合要求。
(4) 設(shè)置防變形筋。防變形筋能承受一部分應(yīng)力，可防止變形。待鑄件熱處理后再將防變形筋去除。
(5) 改變鑄件的結(jié)構(gòu)，采用彎形輪幅代替直輪幅，減小阻力，防止變形。
總結(jié)：對(duì)于鑄件出現(xiàn)的一些現(xiàn)象一定要從它的本質(zhì)上對(duì)此進(jìn)行分析。
