金属的定向凝固、同时凝固、均衡凝固各有什么优缺陷？

不同材质铸件在工艺制定时，选择凝固方式对铸件质量与成品率有关键影响。选择了不恰当的凝固方式是铸件缺陷恶梦的开始。比如，该用同时凝固工艺的铸件，你用了定向凝固或均衡凝固方式，那铸件的废品率就会大增，做出来的铸件质量也比较差。

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充分认识各种凝固方式的优缺点，是每位铸造人必修的功课！

一、定向凝固。

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这是一项一直发展的技术，众多铸造技术人员用自己的智慧一直在完善它。

定向凝固是在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属还未凝固的熔体中建立起沿特定方向的温度梯度。具体方法就是在工艺上采取 各项措施，使铸件上从远离冒口或浇注系统的部分到冒口或浇注系统炎间，建立一个逐步递增的温度梯度，这样就可以保证铸件结构上各部分，按照远离冒口的、薄的部分先凝固，然后按顺序向着冒口或浇注系统的方向凝固，以实现铸件厚实部分补缩薄细部分，而冒口又最后补缩厚实部分，从而将缩孔移入冒口中，最终获得致密而合格的铸件。

定向凝固的优点是：冒口补缩作用好，可以防止产生缩孔和缩松，获得致密而合格的铸件。因此，定向凝固对凝固收缩大，结晶范围较小合金，常 采用这个原则保证铸件质量。

定向凝固的缺点：因铸件各部分有较大的温差，使得铸件在凝固期间在过渡部位易产生热裂，凝固后易产生应力和变形。定向凝固原则需要加冒口和补贴，工艺成品率较低，切冒口耗费大量工时，使成本提高。

当前为了克服定向凝固这些缺点，已研究出许多新措施来克服，大家想更多了解定向凝固的知识，可多阅读相关资料。

二、同时凝固

同时凝固原则是从工艺上采取各种措施，使铸件结构上各部分之间温差尽量减小，以达到各部分几乎同时凝固完毕。

同时凝固的优点：铸件各部分温差较小，不易产生热裂。冷却后残留应力和变形也较小，而且不必设置冒口或冒口很小就可达到工艺要求。可以简化工艺，节约金属，减少劳动强度。因此，同时凝固原则适用于以下情况：

1. 结晶温度范围大，容易产生缩孔的合金，例如锡青铜，对气密性要求不高的铸件，可采用同时凝固原则。
2. 壁厚均匀的铸件，尤其是均匀的薄壁铸件，应采用同时凝固原则。
3. 从合金性考虑，适宜采用定向凝固原则的铸件，如果热裂、变形成为主要生产矛盾时，也可采用同时凝固原则。

同时凝固的缺点：在铸件中心区域容易形成缩松，铸件致密性相对较差。

三、均衡凝固

铸铁铁液在冷却时要产生体积收缩，凝固过程中析出石墨又会产生膨胀，膨胀可以抵消一部分收缩。

均衡凝固就是利用铸铁的收缩和膨胀的动态叠加的自补缩和浇冒口系统的外部补缩，采用工艺措施，使单位时间的收缩与补缩，收缩与膨胀按比例进行的一种工艺原则。

灰铸铁和球墨铸铁的均衡凝固技术，着重于利用石墨化膨胀自补缩，冒口只是补充自补缩不足的差额。冒口不必要晚于铸件凝固，冒口不应放在铸件的热节上，冒口的补缩的有限的。

均衡凝固的优点：均衡凝固作为铸件件工艺的设计原则，能有效地克服缩孔、缩松、气孔、渣孔和裂纹等铸造缺陷。

与定凝固原则要求冒口晚于铸件凝固相比，均衡凝固可使用尺寸较小的冒口，提高工艺成品率；由于冒口不放在热节上，可以消除冒口根部的缩孔和缩松缺陷，减少铸件废品率。