低熱膨脹鑄鐵之冒口設計

徐瑋良(Wei-Liang Hsu)

指導教授 ： 潘永寧

國立臺灣大學/工學院/機械工程學研究所/碩士(2004年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2004.02288

摘要

本研究係針對不同成份之低熱膨脹鑄鐵設計其冒口。合金成份包含不同之C、Si含量 (1% C, 1% Si及2% C, 2% Si) 及Ni、Co組合 (35% Ni及29% Ni, 6% Co)，石墨型態包含片墨與球墨兩種。分別以鑄鋼及鑄鐵之冒口設計原則來對低碳低矽合金 (1% C, 1% Si) 及高碳高矽合金 (2% C, 2% Si) 設計冒口，並搭配使用冒口保溫套以及發熱劑，以得最佳之冒口設計。此外，分析不同化學組成對鑄件整體收縮之影響，以及比較本合金於電腦模擬與實際澆鑄上之不同。
研究結果顯示，低碳低矽合金之冒口設計，因基地組織與鑄鋼不同，因此無法獲得完美鑄件，建議以計算所得件之冒口尺寸再加大1~2cm始為安全之設計；而高碳高矽合金之冒口設計，則由於碳含量比鑄鐵低甚多，使得石墨膨脹量不足以補充其二次收縮，而無法得到完美鑄件，建議以傳統式 (Geometric method)冒口設計來計算，所得之冒口尺寸，用於片墨鑄鐵須再加大1cm左右，用於球墨鑄鐵則至少須再加大2cm以上。
對低碳低矽合金而言，使用冒口保溫套將可節省76%~83%以上之冒口體積；使用冒口保溫套及發熱劑之情形下，將可節省79%~85% 以上之冒口體積。對高碳高矽合金而言，使用冒口保溫套之情形下，將可節省58%~70% 以上之冒口體積；使用冒口保溫套及發熱劑之情形下，將可節省73%~88% 以上之冒口體積。
化學組成及石墨型態對收縮量之影響方面，低碳低矽合金之微縮孔量較巨觀縮管或縮孔量顯著；而高碳高矽合金之巨觀縮管或縮孔量會比微縮孔來的明顯。含Co鑄件會比不含Co者整體收縮量小。球墨鑄鐵之收縮量會比片墨鑄鐵大，尤其當成份為高碳高矽時。

關鍵字

冒口設計 ； 低熱膨脹鑄鐵 ； 冒口保溫套 ； 凝固收縮 ； 發熱劑 ； 凝固模擬

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Riser design ； Solidification shrinkage ； Low thermal expansion cast irons ； Riser sleeves ； Exothermal compounds

參考文獻

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