鑄造工作者通常會有這樣的經歷：鑄件在某一位置傾向性地出現相同缺陷，如果一旦找準了問題的根源立刻就能解決缺陷，如果切不中要害，缺陷反覆不得消除，並且損失慘重。對於機床鑄件，多數尺寸形狀複雜，局部壁厚差距大，由於鑄件本身結構或鑄造工藝設計的澆道設置不合理等因素，容易造成流經的鐵液溫度很低，極易出現傾向性的氣孔、渣孔，一般在毛坯狀態不易發現，加工後缺陷暴露，鑄件報廢。
1．鐵液的流動性及充型能力
鐵液充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力被稱之為“充型能力”；鐵液本身的流動能力被稱之為“流動性”，是鑄鐵的鑄造性能之一。鐵液的流動性好，氣體和雜質易於上浮，使金屬淨化，易於得到沒有氣孔和雜質的鑄件。對於鑄鐵來講，由於其偏離共晶點不遠，結晶範圍小，出生奧氏體枝晶不太發達，故在正常澆注溫度下，在鐵-碳合金中其流動性是最好的。
2．“溢流”的含義及用途
儘管灰鑄鐵的流動性非常好，但是對於形狀複雜的機床鑄件，若澆注溫度、澆口位置等工藝參數控制不當，會出現鐵液窩住，伴有雜質、卷氣等問題，肯定得不到好的鑄件。因此，鑄造工作者通常想到的是改善澆注溫度、優化澆注系統的位置等一系列措施，但往往忽視了“溢流”方法，其含義是設計一個通道，將某一位置夾雜、卷氣的髒鐵液引到不形成鑄件形狀的部分，從而避免了此處缺陷的形成，得到良好的鑄件。設計“溢流”形式、方法因時因地而異，不拘泥於某一固定形式。
3．“溢流”實施案例
（1）機床鑄件“鉗口”位置溢流過道的應用 機床滑鞍、床鞍、迴轉工作臺等鑄件通常帶有鉗口，鉗口內安裝絲槓，對此部位鑄件的精度要求非常高，決不允許任何瑕疵。工藝上，鉗口位置通常是朝上，位置在最高面，由於鉗口結構特殊，兩側壁薄，添加加工量後最頂端通常成為尖角，此處放置出氣扁冒口，經常由於塗料乾燥問題、冒口放置/緊實問題而出現嗆氣孔、夾砂、夾雜等缺陷，如圖1所示。
圖1 滑鞍類產品鉗口缺陷
解決措施：鉗口兩側最高面爬芯頭做溢流過道，上面放置油瓶冒口，在充型時鐵液經過鉗口溢流過道到達冒口，具體如圖2所示。其優點在於操作方便，同時徹底解決了鉗口位置的氣孔、夾砂、夾雜缺陷。溢流過道的厚度一般不超過10mm，防止後序清理時帶肉。
圖2 鉗口溢流冒口示意
1.冒口體 2.冒口頸 3.機床鑄件鉗口部位 4.鉗口芯 5.鑄件主體
（2）機床鑄件地腳溢流冒口的應用 機床床身、底座類鑄件都會設計地腳，此處打孔安裝螺栓從而固定機床，對地腳部位的要求不如鉗口部位高。通常床身、底座鑄件一側是導軌，另一側是地腳，鑄造工藝設計原則是重要加工面澆注時導軌朝下，地腳在最上面的分型面附近，上面放置鴨嘴或者油瓶冒口用來出氣、補縮。受到模具一致性、制芯合箱操作過程等影響，地腳處經常出現嗆氣孔、夾砂甚至縮松等缺陷，如圖3所示。
圖3 地腳常見缺陷
此處做溢流冒口解決上述缺陷，技術方案：去掉原有地腳上面的冒口，改為從地腳側面沿分型面引出溢流過道，過道上面放置冒口，即把原來直接放在地腳上的冒口拐個彎，此方法可以解決冒口處理不到位而產生的掉砂、帶肉等一系列問題；如果受壓頭、熔鍊材質波動等因素的影響出現地腳縮松，可以在地腳上放置冷鐵以有效解決縮松問題。地腳處溢流過道工藝設計如圖4所示。模數法，冒口模數、過道片模數和地腳模數比例滿足1.2:1.1:1，同時參考地腳厚度確定過道片厚度來防止打箱工序過道片帶肉缺陷。
圖4 地腳溢流冒口示意
（3）L形床身電動機座臍子處溢流的應用 我公司生產的形狀類似“L”形（俗稱“拐把子”）床身。在生產過程中，電動機座臍子加工後連續多件出現氣孔、渣孔缺陷報廢，損失慘重，經過工藝會審，計算機溫度場模擬，電動機座安裝臍子處的溫度場最低，如圖5所示。解決方案：在幾個臍子上放置一段溢流瓷管，將此處冷的、髒的鐵液引走，恢復到鑄件整體的溫度場範圍，徹底解決此處臍子加工後缺陷，如圖6所示。
圖5 床身電動機座安裝臍子缺陷
圖6 溢流瓷管的實施
4．結語
機床灰鑄鐵鑄件的鑄造工藝並非沒有講究，除了最基本的尺寸形狀確保符合公差要求外，其內在缺陷不容忽視。本文闡述瞭解決由於金屬流動性差導致的鑄件卷氣、嗆火、夾雜等缺陷的技術方案：在沒有其他更好的方法時，想辦法把缺陷轉移到形成鑄件結構以外處，從而獲得無缺陷的鑄件。
主要結論如下：
（1）機床鑄件的鑄造工藝要考慮到由於壁厚差別懸殊導致的溫度場差別大引起的氣孔、渣孔缺陷，還要注意鐵液在某一位置被“窩住”從而失去流動性產生的缺陷。
（2）“溢流”用於機床鑄件經常出現缺陷的部位，目的是將冷的、髒的鐵液引走，避免缺陷留在鑄件中，除了上述3種典型案例外，還可以用於機床鑄件導軌端頭的溢流渣包以及絲槓孔處的溢流渣包等。
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