1、控制铸件的凝固方向

        凝固方向应符合定向凝固或同时凝固的原则。

        1)定向凝固  采用各种措施保证铸件结构上各部分按照远离冒口的部分先凝固,然后是靠近冒口部分,最后是冒口本身的凝固。建立顺序凝固的条件是液体补偿通道畅通。可正确选择铸件的浇注位置,采用冷铁或其他激冷材料;放置尺寸足够大,数量足够多的冒口,保证有足够的金属液对铸件就近补缩;用发热冒口来提高冒口的温度、添加保温剂减缓冒口的冷却速度;适当提高冒口的高度;采用大气压力冒口来提高冒口补缩能力等。

        2)均衡凝固  所谓均衡凝固就是利用膨胀和收缩动态叠加的自补缩和浇冒口的外部补缩,采取工艺措施,使单位时间的收缩与膨胀按比例进行的一种凝固工艺原则。按照这一工艺原则,浇注系统和冒口系统要从铸件的薄壁处引入,补缩工艺设计以自补缩为基础,对于铸铁件,应充分利用石墨化膨胀自补缩,冒口只是补充自补不足的差额。同时,冒口不应该放在铸件的热节上,冒口既要靠近热节,以利于补缩,又要离开热节,以减少冒口对铸件的热干扰。均衡凝固工艺特别强调内浇道根部、冒口根部和铸件的热节不能重合。改进铸件的结构,在铸件技术条件允许时,修改铸件某些部分的结构,减少热节。采用冷铁平衡壁厚差,消除热节。优先采用顶注工艺,使先浇人的金属液尽快地静止下来,提前石墨化膨胀,以提高自补缩的能力。

        2、选择适当的浇注系统和浇注工艺,控制凝固顺序。

        1)合理选择浇注系统和浇注位置  在高强度灰铸铁无冒口铸造工艺中,采用封闭式浇注系统,内浇口截面采用扁平梯形,使铸件与浇口连接处不易产生缩孔、缩松等缺陷。这已在HT300高压泵体的无冒口铸造工艺的应用中得到验证。在生产中,为保证充型平稳,常常采用底注式浇注系统,冒口设在顶部。在这种情况下,铸件的纵向温度分布有利于反定向凝固。采用低温快浇和补浇冒口的方法,可以减少逆向温差。

        2)控制适当的浇注温度和浇注速度  高温慢浇能增加铸件的纵向温差,有利于定向凝固的原则。但是,这种浇注工艺可能带来其他弊病。有时,采用阶梯式或缝隙式浇注系统。在某些情况下,冒口设在分型面上,液态金属通过冒口引入浇道,并采用高温慢浇,是比较合理的。为实现同时凝固原则,内浇道应从铸件薄壁处引入,并增加内浇道的数目,采用低温快浇工艺,以减少金属的液态收缩,防止缩孔、缩松的产生。

        3)改进铸件的结构  在铸件技术要求允许的情况下,采用收缩较小的低牌号铸铁;修改铸件的某些部分结构,减少热节,有利于定向凝固和同时凝固的原则。如果铸件结构较复杂而从整体上看壁厚均匀,但个别部位有热节,此时,应将两者结合起来综合利用。即从整体上是同时凝固,局部又是顺序凝固。

        4)加压补缩  显微缩松较易产生在枝晶之间,孔洞细小弯曲,弥散分布于铸件整个断面上,一般的工艺措施很难消除,可应用加压法消除或减轻显微缩松。所谓加压法就是将铸型放在压力罐中浇注后迅速关闭浇注孔,使铸件在压力下凝固。加压时间越早,压力越高,补缩效果越好。这种工艺方法已在铝合金生产中得到应用。

        最近发展的热等压法不仅可以消除缩孔和缩松等铸件内部孔洞类缺陷,并可显著减轻或消除晶内偏析,改善力学性能。