相比之下,在三种铸造方法中,泥模的散热速度最慢,铁模的透气性最差。
所以翁翊皇在泥模上设置明顶冒口,是为了辅助散热,在铁模上设置明顶冒口,是为了辅助透气。
不过铁模只靠冒口排气是不够的,还需要设置排气孔、排气槽、透气塞,或在局部区域使用透气材料以改善铁模的排气性能。
此外还可以使用真空辅助排气。
其原理是在浇注前,通过真空泵将型腔内的空气抽出,使型腔内部形成一定的真空度。
这样在浇注时,气体的阻力就会大大减小,有利于金属液快速填充型腔。
不过这基本上是只有现代才能使用的方法,
因为需要配备专门的真空设备,而且对铁模的密封性能要求较高。
要说翁翊皇在砂箱上没有设置冒口,那是打死李国助都不会相信的。
只能说,他在砂箱上用到的是暗冒口。
这也恰恰符合古代铸炮时,设置冒口的一般准则。
在17~19世纪70年代前后,优质的铸铁炮材主要是灰口铸铁。
灰口铁具有良好的流动性、较小的收缩率和良好的切削加工性,可提高铸件品质,使炮体质量更优。
石墨在铁中以片状形式析出后,就形成了灰口铁。
而适中的冷却速度,恰恰有利于铁水在凝固过程中析出石墨,从而获得灰口铁铸件。
这也是砂模铸造在18世纪工业革命后开始逐渐成为主流铸造工艺的原因之一。
而在这三种模具中,泥模散热速度最慢,砂模散热速度适中,铁模散热速度最快。
所以在模具上使用暗冒口有助于减缓散热速度,特别是在铁模上最有必要。
如果翁翊皇的经验足够丰富的话,他甚至可能在铁模上设置保温暗冒口。
保温暗冒口是指顶部不暴露在外界环境中,被型砂、保温材料等包围的冒口。
其保温材料可以在冒口壁内部或者包裹在冒口外部。
由于暗冒口四周被型砂包围,本身散热就相对较慢。
再加上保温材料的作用,其内部金属液的热量散失就更加缓慢。
不过减缓散热速度并不是暗冒口存在的意义,
而是因为其热损失小,能够在较长时间内为铸件提供流动性良好的液态金属来进行补缩,从而减少铸件缩孔、缩松等缺陷,提高铸件质量。
在铸件凝固过程中,暗冒口可以利用金属液的静压头和凝固收缩产生的压力差,将冒口内的液态金属输送到铸件收缩部位进行补缩。
而且因为是暗冒口,它在一定程度上能够减少外界因素,如灰尘、杂质等对冒口内金属液的影响。
暗冒口的设计还可以控制铸件的凝固顺序。
合理设计的暗冒口能够使铸件按照顺序凝固,即从远离冒口的部位先凝固,然后逐渐向冒口方向凝固。
这样可以保证在铸件主体凝固过程中,冒口始终有液态金属来进行补缩。
所以暗冒口在任何铸造工艺中都是必要的。
不过模具上哪里用了暗冒口就不是李国助能看出来的了,必须专门询问翁翊皇才行。
但现在并不是询问的时候,否则会干扰翁翊皇对停止浇铸时机的准确把握。
当模具上没有明冒口的时候,在古代的技术条件下,可通过观察浇口处的铁水状态来判断停止浇铸的时机。
当铸型型腔即将被铁水填满时,浇口处的铁水液面会逐渐上升并趋于稳定。
当液面不再有明显的波动,没有出现因铁水流动而产生的涟漪或漩涡时,通常是型腔已基本充满的一个信号,可以考虑停止浇铸。
铁水在高温下呈现出明亮的颜色,随着温度降低和浇铸过程的进行,会逐渐变暗。
当浇口处的铁水颜色变得相对较暗,且不再有明显的亮色区域流动时,可能意味着铁水的补充已经足够,浇铸可以停止。
当型腔完全充满后,继续浇铸会导致铁水在浇口处出现回流或溢出。
一旦观察到有少量铁水从浇口溢出或沿着铸型外壁流下,就应立即停止浇铸,防止铁水浪费和对周围环境造成影响。
此外,还可凭借以往的经验数据,依据浇铸时间和铁水用量估算停止浇铸的时机。
在长期的生产实践中,对于特定的铸件和铸型,会积累一定的浇铸时间和铁水用量数据。
可以