【周末讨论】如何理解均衡凝固与同时凝固

老翻砂匠

在我所接触的不少企业，包括一线的技术人员（多为非科班出身）在内，将均衡凝固与同时凝固的概念混淆不清，甚至混为一谈，今天利用周末，就将此话题作为讨论话题，欢迎大家各抒己见，畅所欲言，踊跃发言！

castengineer

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均衡凝固是只不过适用于部分铸铁的一种方法.在作者的理论中.用文字的编辑来控制铸件凝固过程,来演示了无冒口铸造的凝固模式..实属指哪.打哪的思维方式.在实际中只不过能有效应用.他的无冒口铸造的理论和凝固模式.含混的借用了体积式凝固的模式.误导了著多均衡理论的学习者.把均衡凝固与同时凝固凝固模式混淆为一体.
' F9 r) E  C, L! C; |( b
. x) G2 j$ x. E& r# C' C高.中.低碳素钢的结晶模式.代表了金属学中各种类型的合金结晶型式.
均衡凝固理论,依据其论述的需要.对不同CE值的各种结构不同类型的铸件的凝固过程.用其文字编导了各种凝固过程.在他们的笔下,解释了各种铸件的"均衡凝固"过程.也正是在他们的思维逻辑的引导下.均衡凝固理论.全部解释了各种类型的合金结晶型式.也就成了凝固理论的"万金油".当然也包括了体积结晶的类型.
/ K! D* i8 q) u6 @: @将均衡凝固=同时凝固,     概念混淆不清，甚至混为一谈,就不奇怪了

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) X0 ?. Z! r$ D9 T1 V

% W2 ]3 M" W' h.还其均衡凝固这种混淆概念的理论,只不过适用于部分铸铁件的一种方法的本来面目了.
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老翻砂匠

castengineer 发表于 2017-12-2 10:42
; }+ d# j" F) I" H/ s均衡凝固是只不过适用于部分铸铁的一种方法.在作者的理论中.用文字的编辑来控制铸件凝固过程.实属指哪.打哪 ...

' P/ x- \; C1 r. q8 b正是因为如此，所以发帖，通过讨论，辨清这两个截然不同的概念！

castengineer

  ~( H2 d) o4 l3 q
+ K2 c( e5 z1 t  j7 Vquote]老翻砂匠 发表于 2017-12-2 11:05
正是因为如此，所以发帖，通过讨论，辨清这两个截然不同的概念！[/quote]

本来金属结晶是丰富多彩的金属学现象.偏颇的均衡凝固理论,在其理论分析中或提出的实例中.无论是何种类合金中的共晶型合金.亚共晶型合金.过共晶型合金.都以均衡理论为基础理论来解释铸件的凝固过程.从而替代和剽窃了中国铸造的金属合金凝固理论几十年.不能不视为是铸造理论界一种悲哀和无奈.
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, D6 }3 G( O' ?+ U是大师们没认识到,还是有意放纵,又是这种凝固理论禁锢了一些年轻铸造工作者的凝固思维模式,把冠以"均衡凝固理论"文章视为正统的优秀成果.....这是否应当令人们思考.
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; p1 l" [3 i3 i& r, I: q/ X; C# [. e感谢楼主的问题的提出.应当终结了均衡凝固理论的万能的论点了

还是让我们回归到合金平衡图中.按其结晶特点.来了解合金的凝固特点.尊重它,驾驭它.来欣赏多变的合金结晶的万花筒吧!

老翻砂匠

castengineer 发表于 2017-12-2 17:26
* p+ ]# C! \4 H. |quote]老翻砂匠 发表于 2017-12-2 11:05
; {) a* x7 V3 `) X0 N1 c5 C3 q+ v2 b, ?正是因为如此，所以发帖，通过讨论，辨清这两个截然不同的概念！[/ ...

我又重新翻阅了当初在参加魏兵老师培训时的讲义（还是铅印本呢），魏老师当时的阐述：（原文载录）

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3 J. H. F7 s/ n3 d# i  F+ j% v      四、均衡凝固定义与工艺原则
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. s" X& O- }" p4 ^      1、均衡凝固（Proportional Solidification）

" \! T- s% D5 F" v6 `9 q* ^% T      铁水冷却要产生体积收缩，凝固时析出石墨要产生体积膨胀，膨胀可以抵消一部分收缩。均衡凝固就是利用收缩和膨胀的动态叠加，采取工艺措施，使单位时间的收缩与补缩、收缩与膨胀按比例进行的一种凝固原则。

, i5 j2 J% ^; ]  h8 u3 ?  g& t      2、均衡凝固的工艺原则（小结）

$ ~$ }# B) p  V9 t9 {      （1）铸铁件的收缩值是不确定的，不能依据合金的种类或者牌号给出一个确定的收缩值决定冒口尺寸，铸铁件的收缩值不仅和合金成分、浇注温度有关，还和铸件的大小、结构、壁厚、铸型种类，浇注工艺方案与参数有关。
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      （2）越是薄小件越要强调补缩，补缩措施可以利用浇口（对薄小件），也可以利用专设的冒口（对于厚小件）。厚大件补缩要求低，可以用小冒口、有限冒口和无冒口工艺。
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+ O% P$ x6 f3 ~+ S0 v# ^      （3）任何铸铁件，都应该以自补缩为基础。一个需要设置冒口补缩的铸件，也要充分利用自补，冒口只是补充自补不足的差额。为此，铸铁件的冒口不必要要晚于铸件凝固，冒口在尺寸上或模数上可以小于铸件的壁厚或模数。
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      （4）铸铁件的冒口不应该也不能放在铸件的热节上。冒口要靠近热节，以利于补缩；冒口又要离开热节，以减少冒口对铸件的热干扰。冒口离开铸件几何热节，是均衡凝固技术关键之一。

( @9 ^# G8 h9 [% o; E# a+ U) H     浇口根、冒口根和铸件不能重合。

" D. Z8 C2 ?1 r! P) o; q6 A      （5）浇冒口的开设要避免接触热节，这对一切合金都适用。
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          ... ...  ... ...
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- t) }- ^3 |5 ?0 e7 o由此可见，魏兵老师的均衡凝固初衷也是很明确的！

castengineer

8 J% t, _( G, Q: Q+ k
一:浇冒口的开设要避免接触热节，这对一切合金都适用----
6 B& `1 W* K* C! p8 e  W这点只不过对有自补性能的铸铁有效果.因任何离开热结的冒口的设置.对结晶温度间隔窄的具有顺序凝固特征的合金是不适用的.因离开热节设置的冒口与原热节之间的铸件的凝固模数,永远满足不了热节对液体补缩通道的模数要求.尽管有新设冒口的对热节对补缩通道的热场的影响.热节不会得到充分的补缩,会形成缩松.只有对球铁和灰铁中的低牌号铸铁适用.更谈不上对所有合金.
: h$ z$ r  V% A  d6 W二:在前四项论述中.都很明确的谈到在铸铁中.均衡凝固理论是适用.这是对的.也就是说均衡凝固理论在有石墨自补的凝固特征下是适用的.   对于不同CE值的铸铁和零件结构性不同的铸件,可以利用浇口,也可以利用专设的冒口可以用小冒口、有限冒口和无冒口工艺等工艺来完善对铸铁件的补缩问题.这只不过针对
7 r* {' S- f5 f% g( C$ s) i  u( B铸铁件提出的补缩理论.到后来,竟发展到可以对任何合金都适合的理论.观其案例.有的本来就是顺序凝固的模式.也有的案例确实不能让人恭维.
三:在均衡凝固理论发表后.凡冠以均衡凝固文章.都会视为好文章.大推特推.整个铸造界都是在均衡凝固的理论指导下发展.铝合金.铜合金.高铬铸铁.各种类型的铸钢的凝固过程.都是在均衡凝固的指导下完成的凝固过程.最后也都获得完美的铸件.这种现象,能不让人啼笑皆非么?
$ g2 `" i% V$ C: r: a, `我们做为基层工艺人员.水平低.不懂什么均衡凝固.看了均衡凝固理论的缩.涨叠加的原理后.确实无法向他们在书本上去确定哪个部位先缩.哪个部位后涨.只不过依据传统工艺来做铸铁或其他合金的补缩工艺.
那些大师们该懂吧.均衡凝固理论,替代传统的补缩工艺,大行其道.泛泛而谈.这不是铸造理论的无奈和悲哀么?

castengineer

) J" N1 I9 k( x7 ?4 B/ I+ Y均衡凝固本来就是一种在铸铁铸造中的凝固特征.其中的两涨两缩的物理过程,和著多因素有关.不是用一个涨.缩叠加的坐标曲线就能实现和实施的.其凝固过程中的涨.缩过程和程度的控制.不会像些围棋下法的指导书.会按你的意图.去在纸上谈兵.完全的标准的均衡凝固是及其有限的.我们大部分铸铁件工艺还是要根据顺序凝固的思路.适当考虑均衡凝固的要素.如铸型的硬度.孕育的效果.冒口颈的控制....等对铸件凝固补缩进行掌控.

老翻砂匠

castengineer 发表于 2017-12-2 22:13
8 i2 @' W3 V( M: U0 g一:浇冒口的开设要避免接触热节，这对一切合金都适用----
! c, z7 `! d# E) \: r) e; U这点只不过对有自补性能的铸铁有效果.因任何离开 ...

（5）浇冒口的开设要避免接触热节，这对一切合金都适用。

这点确实很值得怀疑，不具备均衡凝固条件的合金是绝对不适用的，按照经验，对于铸钢件，就得必须要在热节处设置冒口，以保证热节，乃至铸件的有效补缩，如果由于某些原因，冒口要偏移热节的话，为了让补缩通道的畅通，必须要设置工艺补贴！
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castengineer

老翻砂匠 发表于 2017-12-2 22:57
这点确实很值得怀疑，不具备均衡凝固条件的合金是绝对不适用的，按照经验，对于铸钢件，就得必须要在热节 ...

再看一下论点的前四点看法.
2 X0 _0 ]0 K7 [) C. P" r, {9 O如图.铸铁凝固的两涨,两缩:
( c! y6 u5 W9 _6 p  ~1:液体的收缩量.
2:初晶石墨的膨胀量.
3:共晶奥氏体的收缩量.
4:共晶石墨的膨胀量.
这四种物理变化.在一个模数不同的铸件中的表现是不同的.如图所示.每一个数据变化都是现场工艺人员控制不了的.所以均衡凝固理轮的思路是对的.可操做性是很难的.四种数据的变化量对我们都是未知数.这四种未知数.我们如何把它们的叠加效果显著.又是未知数.均衡凝固理论.如同给我们出了一个道数学题.题中的因数都是未知数.此题能有结么.
# n& _- T2 N- q谈到的"可以利用浇口,也可以利用专设的冒口可以用小冒口、有限冒口和无冒口工艺等工艺来完善对铸铁件的补缩问题"的看法.大都是在正常的顺序凝固的思路的方法.再考虑如铸型的硬度.孕育的效果.冒口颈的控制方法..这些内容并不是均衡凝固的专利.
综上所述,均衡凝固理论贡献,也只不过是把铸铁凝固收缩的一些现象.用涨.缩叠加原理给予解释.是理论系统化.这是他的贡献.功不可磨.
老翻砂匠谈的好.这是一个定性的理论.
并且应用在铸铁中的效果也是有限.....

7 R! Q2 K: p$ Q% m图中的数据,的由来,和相互制约影响,均衡凝固理论倡导者和至今(2017年全国铸铁凝固大会上)的宣讲者.根本不掌握.就根据一个涨.缩的座标叠加图,和根本不能实现的冰.水的缩.涨的模拟思路,很可笑 ,有点像搞传销,推演哪个金字塔的顶尖形成过程.绘声绘色的凭想象力,来推演出了一个替代了真实合金多变的凝固模式几十年均衡凝固理论....
一种盛行的理论.其做为理论的基础的实际的金属学基础,竟是这样简单和荒诞.这就是均衡凝固理论倡导者的悲哀和中国铸造理论界的无奈...
, l9 u2 L" Q+ D8 T7 n  n
& I  ^' K- W5 f就谈这些.还是那句话:还是让我们回归到合金平衡图中.按其结晶特点.来了解合金的凝固特点.尊重它,驾驭它.来欣赏多变的合金结晶的万花筒吧!

千江有水千江月

学习了，解说的很精彩

qwsx

好帖，向董工、陈工学习！

jingdizhiwa

castengineer 发表于 2017-12-2 22:31
均衡凝固本来就是一种在铸铁铸造中的凝固特征.其中的两涨两缩的物理过程,和著多因素有关.不是用一个涨.缩叠 ...

这点说的非常对，我更倾向于均衡凝固是顺序凝固一种特殊形式，或者是一种处理理念，整体上看铸件还是顺序凝固的。
看过很多冠以均衡凝固的论文，感觉都是可以用顺序凝固来解释的。说实话，我自己也写过均衡凝固的论文，但依据我的认识，只是采用了一种理念，铸件整体上还是顺序凝固的。
" e' Q; I; n5 Y: E0 b4 v说到魏兵教授的书，我也是读过的，包括周亘当时反驳的文章，都细细读过，我更同意周亘的说法。
2 L! ?7 C7 @' K- E* e+ R均衡凝固的理论，与其说是收缩与膨胀的叠加，不如说是让收缩提前（比如使用冷铁），当收缩提前的时候，从浇口中自然增加了流入量，缩孔减少是自然而然的事情。

jingdizhiwa

老翻砂匠 发表于 2017-12-2 20:01
7 x% d1 E; U. I我又重新翻阅了当初在参加魏兵老师培训时的讲义（还是铅印本呢），魏老师当时的阐述：（原文载录）
% I1 o! ?0 N0 v5 c2 h& O. x% w
2 F3 ]6 F3 D, Q4 ^) z7 F  N, a& C1 _---- ...

看老翻砂匠和castengineer说的很热闹，感觉二位的理论功底都很深厚啊！要是我说不了这么好。
补充一个第四点吧，我觉得冒口放在热节上是很自然的想法，而且是绝对可以解决问题的，只不过就是参数设置的问题，或者说涉及出品率的问题。
我总是拿国标中球墨铸铁试棒的例子来说明，球墨铸铁的试棒显然就是上面一个大冒口，下面的试棒算是“铸件”，相信这个铸件问题的几率非常小，这个例子就说明了冒口可以放在热节上，只不过出品率确实低而已。

老翻砂匠

jingdizhiwa 发表于 2017-12-19 10:11
  W, n( A- ~0 M1 z8 K( n, t$ x8 `看老翻砂匠和castengineer说的很热闹，感觉二位的理论功底都很深厚啊！要是我说不了这么好。
) @, v; i7 X; b  z. `* d$ b补充一个第 ...

- i+ P: @/ X+ k, i% y. T7 w传统的理论，不管什么铸件，冒口都必须放在热节上，这是由于热节处最后凝固，通过冒口，使得冒口更晚于热节的凝固，从而实现了为热节不断地补充收缩的液态金属，即“补缩”，达到了铸件致密的目的。
, Q: H$ @' i. j  U
但，对于铸铁，情况就特殊了，由于石墨的存在，就出现了新的问题，即：石墨在形成（析出）的过程中。会产生膨胀现象，就是通常所说的“石墨化膨胀”，这一膨胀可以用于抵消部分液态收缩，从而出现了一种说法，即：冒口不必在最后凝固、冒口可以不设在热节处、... ...，这便是“均衡凝固理论”的初衷！

22222111

比较赞成均衡凝固只是一个定性理论的说法，均衡凝固理论的两涨两缩的数据变化实际上很难（至少目前无法）量化操作的。

老翻砂匠

22222111 发表于 2017-12-20 10:10
比较赞成均衡凝固只是一个定性理论的说法，均衡凝固理论的两涨两缩的数据变化实际上很难（至少目前无法）量 ...

所以，均衡凝固理论的使用也是要有条件的，绝不能滥用！