相比之下,在三種鑄造方法中,泥模的散熱速度最慢,鐵模的透氣性最差。
所以翁翊皇在泥模上設置明頂冒口,是為了輔助散熱,在鐵模上設置明頂冒口,是為了輔助透氣。
不過鐵模隻靠冒口排氣是不夠的,還需要設置排氣孔、排氣槽、透氣塞,或在局部區域使用透氣材料以改善鐵模的排氣性能。
此外還可以使用真空輔助排氣。
其原理是在澆注前,通過真空泵將型腔內的空氣抽出,使型腔內部形成一定的真空度。
這樣在澆注時,氣體的阻力就會大大減小,有利於金屬液快速填充型腔。
不過這基本上是隻有現代才能使用的方法,
因為需要配備專門的真空設備,而且對鐵模的密封性能要求較高。
要說翁翊皇在砂箱上沒有設置冒口,那是打死李國助都不會相信的。
隻能說,他在砂箱上用到的是暗冒口。
這也恰恰符合古代鑄炮時,設置冒口的一般準則。
在17~19世紀70年代前後,優質的鑄鐵炮材主要是灰口鑄鐵。
灰口鐵具有良好的流動性、較小的收縮率和良好的切削加工性,可提高鑄件品質,使炮體質量更優。
石墨在鐵中以片狀形式析出後,就形成了灰口鐵。
而適中的冷卻速度,恰恰有利於鐵水在凝固過程中析出石墨,從而獲得灰口鐵鑄件。
這也是砂模鑄造在18世紀工業革命後開始逐漸成為主流鑄造工藝的原因之一。
而在這三種模具中,泥模散熱速度最慢,砂模散熱速度適中,鐵模散熱速度最快。
所以在模具上使用暗冒口有助於減緩散熱速度,特彆是在鐵模上最有必要。
如果翁翊皇的經驗足夠豐富的話,他甚至可能在鐵模上設置保溫暗冒口。
保溫暗冒口是指頂部不暴露在外界環境中,被型砂、保溫材料等包圍的冒口。
其保溫材料可以在冒口壁內部或者包裹在冒口外部。
由於暗冒口四周被型砂包圍,本身散熱就相對較慢。
再加上保溫材料的作用,其內部金屬液的熱量散失就更加緩慢。
不過減緩散熱速度並不是暗冒口存在的意義,
而是因為其熱損失小,能夠在較長時間內為鑄件提供流動性良好的液態金屬來進行補縮,從而減少鑄件縮孔、縮鬆等缺陷,提高鑄件質量。
在鑄件凝固過程中,暗冒口可以利用金屬液的靜壓頭和凝固收縮產生的壓力差,將冒口內的液態金屬輸送到鑄件收縮部位進行補縮。
而且因為是暗冒口,它在一定程度上能夠減少外界因素,如灰塵、雜質等對冒口內金屬液的影響。
暗冒口的設計還可以控製鑄件的凝固順序。
合理設計的暗冒口能夠使鑄件按照順序凝固,即從遠離冒口的部位先凝固,然後逐漸向冒口方向凝固。
這樣可以保證在鑄件主體凝固過程中,冒口始終有液態金屬來進行補縮。