福士科FEEDEX高发热冒口在日产NISSAN缸体上的应用

福士科铸造材料（中国）有限公司供稿

西班牙坎塔布里亚的日产铸造工厂已经为约翰迪尔（John Deere）生产复杂的球墨铸铁缸体件数年，其中T239237缸体铸件是民用工程机械上的履带静压传动系统的关键部件之一。

该铸件因为其缩孔、缩松问题，在工厂里是出了名的“老大难”。尽管放宽验收标准，许多铸件还是由于缩孔、缩松相关问题，导致机加工和用户的生产力和效率降低而被拒收。

为解决这一问题而进行的浇注系统方面的改进都没有成功。本质上来说，该铸件的问题主要是在于其几何形状、相对较大的质量，以及材料的特性（GLS 500－7）。铸件的几何形状（见图1）在部分厚度上存在明显的变化，形成两个不同的冷却和凝固区，导致铸件内圈完全孤立，充型困难，造成缩孔、缩松缺陷。

图1

一般来讲，可以从以下几个工艺参数方面进行尝试来解决：化学分析，浇注温度，调整冶金成分，改进浇注系统。

但当上述方法均不能彻底解决这个问题时，铸造工程师就决定采用冷铁来将缺陷转移到一个更能接受的地方。冷铁的放置位置及其对冷却过程的影响也经过了很多的研究。然而，缩孔、缩松缺陷却始终位于中心位置。即使采用冷铁，铸件质量标准仍然达不到，机加工后的废品率接近2.5%。此外，手工清除内腔的冷铁成本高，操作困难且不安全。使用液压机能提高安全性，但是会引起对铸件表面造成超过机加工余量的划痕风险。即使对冷铁施加涂层后，在铸件机加工后的区域依然出现小缺陷。

2009年，约翰迪尔公司对铸件提出了一个设计上的改动，对工艺进行重新设计。英国福士科公司针对新设计，为日产公司带来新的思路。

首先，采用Magma模拟凝固和充型过程（见图2）。两个明确目标：一是不使用冷铁；二是评估高发热的FEEDEX 点状冒口（由于铸件设计的改变而变得可以使用）的作用。然后，根据模拟结果，采用KALMINEX 2000ZP 9/12 K 发热保温冒口套用于铸件的外轮廓；采用FEEDEX VSK 770 / 33 MH(模数为 4.2cm) 冒口套来补缩铸件内部。该设计有几大优势：工艺出品率高，造型性能更佳，以及冒口与铸件的接触面积非常小等。除了改进浇注系统设计，在砂芯的制作中还使用了30%的铬铁矿砂，提高了凝固过程中的温度梯度。因而，中间区域就像一个冷铁，减小了铸件中部的过热效果。

图2

检验的结果非常理想，铸件完全消除了缩孔、缩松缺陷。