鋳鉄ライザーネックの重要性とデザイン

1.鋳鉄ライザーネックの設計ポイントは次のとおりです。

サイズの決定直径：ライザーネックの直径は、一般に、キャスティングのホットスポットサークルの直径の0.3〜0.8倍です。キャスティングのホットスポットサークルの直径は大きく、値は0.3に偏っています。ホットスポットサークルの直径は小さく、値は0.8に偏っています。長さ：通常20〜50mmの間。小さな鋳鉄の部品の場合、ライザーネックの長さを下限とみなすことができます。大きな鋳鉄の部品には上限があります。形状設計の一般的な形状には、円筒形、台形などが含まれます。円筒形のライザーネックは処理が簡単で、ほとんどの状況に適しています。台形のライザー首は、収縮を補償するのに有益であり、収縮を補償するための高い要件を持つ鋳物に広く使用されています。

ライザーネックの位置選択は、キャスティングのホット接合部に設定する必要があります。そうすることで、ライザーの金属液体がホット接合部に優先的に流れ、連続した固化を達成し、効果的に収縮を補完することができます。キャスティングのストレス集中領域に設定しないようにして、ライザーネックの凝固収縮によって引き起こされるストレスを防ぎ、鋳造の変形と亀裂傾向を悪化させる可能性があります。量は、鋳造のサイズ、構造の複雑さ、およびホットスポットの分布に基づいて決定されます。小さくてシンプルな鋳物には1つのライザーネックが必要になる場合がありますが、大規模で複雑な鋳物は、各ホットジョイントで十分な収縮を確保するために複数のライザーネックを必要とする場合があります。ライザーとキャスティングの間の接続は、溶融金属の流れに対する抵抗を減らすために右または鋭い角を避けて、滑らかな遷移を持つ必要があります。鋳造プロセス中の溶融金属の影響により、ライザーネックとキャスティングの接続はしっかりしている必要があります。同時に、接続の形状とサイズは、鋳造に過度の熱に影響を受けたゾーンの形成を避けるために合理的に設計する必要があります。

2。鋳鉄ライザーネックの設計ケース分析

ほとんどの合金は、温度で液体から固体までの冷却プロセス中に、一貫した予測可能な挙動を示します。収縮には2つの異なる段階があります。第一に、合金鋳造温度がLiquidusラインに冷却すると、これは一般に液体収縮または過熱収縮と呼ばれます。第二に、合金が液体から固体に冷却すると、一般に凝固収縮と呼ばれます。一方、グラファイト鋳鉄の部品（灰色の鋳鉄、延性鉄、柔軟剤鋳鉄を含む）には、冷却と固化時に異常な現象が伴い、そこで金属が膨張し始めます。この膨張は通常、低密度グラファイト相の沈殿に起因し、クーラントとオーステナイト固化に関連する収縮を克服し、それを超えています。これまでのところ、鋳鉄のライザーとゲーティングシステムを設計することの最も重要な側面は、凝固プロセス全体を通して正の液体圧を維持するための要件です。最初に、大気圧はライザーの液体の上に作用することを許可する必要があり、これを発生させるには、ライザーを（圧縮）する必要があります。拡張が始まると、慎重に設計されたライザーシステムが拡張圧力を制御し、残りの凝固プロセス中に鋳造の自動収縮を保証します。これは、固化中の鋳造に溶融金属を添加する必要があるため、鋼、アルミニウム、銅などとは対照的です。

3。制御圧力

ライザーネックは、通常、液体への残留圧の大きさを決定するため、ライザーシステム設計で最も重要なコンポーネントである可能性があります。ライザーネックの接触面は、溶融金属をライザーからキャスティングに長期間移すのに十分な大きさでなければなりません。必要に応じて、カビの空洞の過度の圧力を放出する必要がありますが、凝固の終わりに液体の陽圧を維持し、キャスティングからライザーの除去を促進することが適切である必要があります。ライザーネックは圧力容器の「安全バルブ」と見なすことができ、その設計では、鋳造内の圧力が管理可能なレベルに維持されるようにする必要があります。成形材料、より具体的には、膨張せずに膨張圧に耐えることができる砂型は、通常、制御可能性の程度を決定します。粘土の砂型を使用する場合など、カビの材料が弱い場合、カビの膨張を避けるために膨張圧を放つようにライザーネックを設計する必要があります。これは、ライザーネックを設計して比較的遅い段階で固化することで達成され、ライザーネックを通ってライザーにいくらかの圧力を放出します。より強くて硬いモデル結合材料（樹脂システムなど）を使用することにより、ライザーネックは小さくなるように設計でき、膨張段階で早く固化し、より高い残留液の圧力を維持できます。ただし、ライザーネックが小さすぎると、鋳造内の過度の残留圧につながる可能性があり、その結果、カビの膨張に関連する多孔性が生じます。過度に大きなライザーネックは、通常、固化する前に液体に陽圧が喪失することにつながり、その結果、凝固に関連する金属液からの収縮とガスの排出が生じます。デザインルールのライザーネックのサイズは、通常、鋳造の幾何学弾性率（MC）に基づいています。粘土砂で生成される鋳鉄の典型的な値は、0.6（MC）から0.9（MC）の間です。正確な値は、砂型材料の硬度、鉄の化学組成と接種度、および鋳造の冷却速度に依存します。ライザーがキャスティングに近づいて移動すると、鋳造とライザーの首の間の砂の加熱効果は、同等の熱弾性率を維持しながら、接触の幾何学的弾性率を減らします。首がより小さな接触断面サイズ以下になるほど短い場合、幾何学的弾性率は0.6倍安全に減少させることができます。これは、接触面積で約65％の減少を示しています。

結論

グラファイト鋳鉄の収縮の成功には、凝固プロセス全体で液体鉄の陽圧を維持および制御することが含まれます。ライザーと注ぎのシステムを正しく設計し、冶金と注ぎの時間をうまく制御することは、収縮せずにグラファイト鋳鉄の部品の生産に不可欠です。