鑄造是我國國民經濟的基礎產業，自2000年起我國的鑄件產量已經位于世界前列，鑄件出口量逐年攀升，已是名副其實的鑄件生產大國，但距離真正的鑄造強國還有很長的路要走。隨著人類對于自身生存環境的保護意識越來越強，我國的“十二五”規劃也提出企業要調整產業結構，把節能減排作為自身的社會責任和發展方向。對鑄造業來講，改變低產值、高耗能的粗獷生產模式，不斷進行技術創新，應用合理的鑄造工藝設計和鑄造輔助材料，提高金屬液的利用率，降低單位質量鑄件的能耗和減少廢棄物質的排放，提高鑄件品質，以降低鑄造綜合成本，已經成為企業發展的一致方向。為此鑄件在生產過程中應用新型鑄造材料，來降低鑄件成本，提高產品質量已經變得越來越普遍。
　　我公司鑄件主要為缸體、曲軸、飛輪等汽車發動機件，其中曲軸是汽車發動機的重要組成件之一，對鑄件品質要求較高，不允許有砂眼、縮松、氣孔等缺陷。在曲軸軸頭部位如有縮松，實際使用中會出現滲漏油的現象，影響整車發動機的使用壽命。而我公司曲軸件在2010年初期生產時，經常在大軸頭端面出現縮松缺陷，嚴重時會出現批量縮松廢品，造成成本極大的浪費。
　　通過鑄件縮松失效分析，我們認為主要有兩種原因：一是曲軸材質為球墨鑄鐵，鐵液凝固收縮率大，如含碳低時易出現此缺陷；二是澆注系統中冒口設計不合理。經試驗分析認為還是冒口設計不合理，冒口頂部鐵液出現封頂現象，使之起不到補縮作用
　　普通砂型冒口在實際生產使用中非常容易出現冒口封頂的問題，這一直是令鑄造技術人員頭疼的一個問題。經過我們在生產中的不斷摸索、總結，現將普通砂型冒口出現冒口封頂的原因分析歸納如下。
　　1.冒口設計尺寸不合理
　　砂型冒口設計時擺放位置離鑄件本體距離太近，導致冒口頸長度太短，造成冒口和鑄件本體之間的型砂形成了尖角砂，由于尖角效應會造成集熱、蓄熱的結果，造成此部位的型砂長時間處于高溫狀態，最后凝固時冒口頸封閉過晚，因此鑄件的縮松位置發生在冒口頸部位和鑄件本體靠近冒口頸部位。因此，工藝設計時應注意將砂型冒口距鑄件本體的距離控制在一定長度，最小不能小于10mm,如圖1所示。

　　2. 蓄熱作用
　　鑄件外形全部由覆膜砂包殼成型時，砂型冒口的使用應當配合砂芯的形狀，會經常出現砂型冒口搭在砂芯上的情況下。因為砂芯也具有很強的蓄熱作用，在砂冒口和鑄件本體的雙重金屬液的烘烤下，砂芯部位也相當于成長為一個很大的熱節，此時縮孔常容易出現靠近冒口頸的砂芯和冒口的的接觸部位，而非出現在冒口本體中，見圖2。

　　.連通器效應
　　砂冒口有鐵液通過，成為熱冒口后，如果冒口入液通道太厚，且靠近直澆道或橫澆道，充型完成后，砂型冒口處入液通道處的金屬液不能快速冷卻凝固，使得直澆道或者橫澆道的壓頭仍可對冒口產生作用，從而導致冒口結殼封頂，根據實際經驗數據，冒口入液通道厚度不得大于8mm，長度不得小于25mm，如圖3所示。

　　4.冒口距離太近
　　兩個砂冒口之間的距離太近，使得冒口之間有通道可以互相補縮，經常會導致兩個砂冒口中有一個冒口結殼封頂，而另一個冒口又縮的很深，如圖4圖示

　　圖4中，B冒口會產生冒口結殼封頂，A冒口因為補縮B冒口而導致補縮液量不足會產生更大的縮孔。
　　5.砂型冒口太高
　　當砂型冒口高度過高時，金屬液上升到冒口頂部時已經變冷，容易迅速結殼，從而導致砂冒口封頂，如圖5所示。根據一般經驗數據，只有砂冒口頂部高度大于鑄件最高部位40mm即可。

　　6.砂型冒口形狀不合理
　　（1）砂型冒口的壓力錐距離冒口邊緣小于12mm時，冒口頂部冷卻速度過快，金屬液迅速變涼、結殼，出現砂型冒口結殼封頂，如圖6所示。

　　（2）砂型冒口與鑄件本體之間的夾角α大于4°時（見圖7），冒口和鑄件之間的散熱條件太好，導致砂型冒口迅速冷卻凝固，冒口過涼產生冒口封頂。

　　（3）砂型冒口頂部的壓力錐的高度如果不夠，容易造成壓力錐蓄熱效果差，也會出現砂型冒口封頂的現象。
　　（4）砂型冒口的冒口底對冒口蓄熱、保持冒口熱量有很重要的作用，故砂型冒口的冒口底不能太小，否則起不到作用，也容易產生冒口封頂。一般經驗數據，冒口底高度不能小于10mm。
　　我公司設計的冒口就存在以上不合理之處。普通冒口根據是否與入水通道聯通，分為冷冒口和熱冒口兩種。冷冒口的補縮效能只有9%～10%，熱冒口的補縮效能只有11%～13%，而凱星科技的保溫冒口的補縮效能可以達到16%～18%，保溫冒口可以達到18%～30%，普通發熱冒口的補縮效能可以達到33%～50%，高發熱冒口可以達到55%。現許多廠家多使用保溫冒口、高發熱冒口來彌補原有普通冒口存在的不合理之處，并徹底解決冒口結殼封頂現象，杜絕縮松缺陷。
　　我公司曲軸原有冒口工藝：在曲軸軸頭部（易發生縮松的部位）設計一個普通砂型冒口對整個鑄件進行補縮，該產品發生縮松的不良率在20%左右，當鐵液碳當量低時，則會出現批量廢品，如圖8所示。

　　經過現場數據的采集分析，發現該工藝特別容易引起冒口封頂現象的發生，導致砂冒口補縮效率達不到要求。由于生產壓力較大，且只有一套型板可以使用，經過分析，采用了最簡便、最經濟的對策，用一種由發熱材料成形的發熱塊（見圖9），在生產中只需要在合型前把發熱塊放入下型的冒口砂型窩中即可，減少了對現場原有高效的生產節拍的影響，不改變原有穩定生產工藝。該發熱塊具有高效的發熱效能，與鐵液反應，可使鐵液瞬間提高200～300℃，從而延緩冒口頂部鐵液的凝固時間，徹底解決冒口封頂問題，提高了砂型冒口的補縮效能，廢品率由原來的7.22%降至2.35%左右（見附表），經過兩年的量產，證明了該工藝穩定可行。

　　從表中可看出，采用發熱塊后，縮松已由占廢品的64.8%下降至10.4%，綜合廢品率降低67%。
　　結語
　　隨著科技的不斷創新、進步，制造業對鑄件的品質要求會不斷提高，國家對鑄造企業的節能減排向環保型轉型的要求也會逐漸提升，如保溫冒口、發熱冒口的應用將會越來越普遍。合理應用新的鑄造輔料技術可以給生產提供一種更寬松的控制范圍，使鑄件生產的穩定性增加，獲得更高的出品率、更高品質鑄件，降低鑄造廠的綜合成本。