环冷机球墨铸铁件的铸造工艺分析

徐小光

摘 要：目前，各公司生产的环冷机设备中的台车，主要材质都是球墨铸铁的，尤其是最近几年来，随着市场经济的快速发展，国内机械行业已开始朝着规范化、标准化的方向发展。比如，很多球墨铸铁的零部件已被钢锻件所替代，这样一来，虽然可以有效解决零部件在加工过程中所面临的问题，但同时也增加了生产成本。当然，球墨铸铁铸造工艺的运用，不光可以减少生产成本，同时还能节约资源。当前阶段，球墨铸铁件已被广泛应用于多个机械行业，例如，起重机、水轮机、环冷机等。尽管球墨铸铁件的运用范围越来越广泛，但却面临诸多问题。所以，必须要改进球墨铸铁件的铸造工艺，以此来提高上述铸件的质量。以下主要是对环冷机球墨铸铁件铸造工艺展开的研究，并对其进行了阐述。

关键词：环冷机；球墨铸铁；铸造工艺；分析；研究；阐述；质量

中图分类号：TG255 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0073-01

如果想要改进球墨铸铁的铸造工艺，就应对其特征展开分析，一般来说，球墨铸铁件的铸造流程和其他铸造工艺流程存在较大差距。这是因为球墨铸铁件对铸造者提出的要求更严格，在铸造过程中，要求铸造一次成型；相反，小型球墨铸铁件只需通过实验，就可以探索出新的铸造工艺。但是大型球墨铸铁件的体积比较大，从而提高了其生产成本，因此对铸造质量的要求也提高很多。所以说，全部大型球墨铸铁件的表面都不能出现空洞，更不允许采取补焊的方法来弥足缺陷，否则，就有可能会出现不必要的问题。针对上述现象，就应积极采用无损检测的方法，必要时，还应将计算机引入铸造工艺的设计过程中。通常情况下，都会采用CAD、CAE技术对大型球墨铸铁件的铸造工艺展开探讨。

1 对冷铁的运用展开分析

由于大型球墨铸铁件的厚实位置大多为加工面又或者是热节，凝结速度慢，容易产生缩孔、缩松等铸造缺陷。所以，就需要在上述部位放置冷铁，避免以上现象的出现。当然，激冷效果还会受冷铁厚度的影响。通常情况下，球墨铸铁我们选用是铁质冷铁，当冷铁厚度太薄时，就有可能会加大挂砂的难度；反之，冷铁太厚，激冷效果反而会降低。一般来说，我们选用冷铁的厚度等于铸件的壁厚。此外，如果需要对铸孔进行加工，也需要放置冷铁。

2 浇注系统的设计

2.1 多种浇注系统型式

通常情况下，会将浇注系统划分为两种形式，分别为：压力式与逆向阻流式。其中，压力式的阻流截面主要设置在内浇道，浇注系统比例为4：8：3。逆向阻流式则是在直流道窝和横浇道间设置阻流，浇注系统的比例为3：1：3：2。当然，内浇道还被分为底注式、阶梯式以及顶注式。对于球墨铸铁而言，应用压力型底注式的效果比较显著。具体涉及以下方面的要求：（1）铁液流动必须平稳、不出现紊流；（2）可以采集夹杂物；（3）有效缓和热冲击；（4）铸件的温度必须适宜；（5）将铸件中的落砂清理干净；（6）回收利用回炉铁；（7）哪怕浇注工的技术水平存在差异，也应充满型腔；（8）密切关注铸造工艺的出品率。

2.2 设计浇注系统

球墨铸铁件浇筑系统的设计原则为：均匀分散、流速小、流量较大等。通过以上原则，不仅能控制浇筑时间与铁流量，而且还能保证流入型腔的铁液体是均匀的。这样一来，就可以实现挡渣。在球墨铁铸件的浇注系统中，涉及以下部分，比如，直浇道、横浇道、内浇道、浇口杯等。起先，就应根据铸件的重量计算出浇注速度、浇注时间（浇注时间的公式为t=0.2G+3.3，公式中，t代表浇注时间/S，G代表浇注铸件毛质量/kg）以及需要铁水的重量。其次，再根据上述条件计算出浇注系统的内浇道截面积（内浇道的截面积A=G/0.7t，在公式中，A代表内浇道截面积/cm3），既而，计算出横浇道的面积比与直浇道的面积。最后，根据铸件的具体结构确定内浇口的位置与数量。一般来说，我们内浇道的厚度确定为3mm，进一步就可以计算出内浇道的宽度。只不过，内浇道的最大宽度不宜超过30mm。依照实际生产情况和以往经验，大型球墨铸铁件的浇注系统的比例为横浇道截面积：内浇道截面积：直浇道截面积=1：2：1.5。

3 冒口设计

球墨铸铁件的冒口设计是依照球铁在固态过程中发生变化的情况进行分析。又因为铁球具备特殊性，故在凝结过程中会不断增加铁水的体积，这样一来，就可以抵消因温度变化减少的体积。只不过，铸造条件不一样，假如铸造成功的铸件，没有出现任何缺陷，只需在铸造过程设计一个冒口，就可以解决出现的问题。当然，冒口设计主要是依照铸造条件来确定的，此时，如果铸造工艺符合要求，就不需要设置冒口。一般来说，会出现以下几种情况：第一，运用多道薄片型内浇道；第二，应用刚度比较大的树脂自硬砂型；第三，铸件的平均模数必须超过2.5厘米；第四，浇注温度必须控制在1300℃-1340℃；第五，铁液的CE值应超过4.1%；第六，在铸件的顶端，设置一定数量的排气孔。虽然，无冒口工艺得到广泛应用，但却容易受到其他因素的影响，特别是球墨铸铁件的浇注，更应引起重视。

可若是球墨铸铁件的铸造工艺不满足以上情况，就应及时消除铸造偏差，弥补铸造工艺的不足。当然，还应合理设置冒口，以便可以在一定程度上提高球墨铸铁件铸造的质量。假设冒口的设计形式与位置发生变化，就应详细对铸形进行阐述。通常情况下，如果想要实现排气、补缩，就应将冒口设计在铸件的顶端，与此同时，还应进行脱模与造型。一般来说，都会将冒口设计成矩形或是椭圆形。也就是应用压边、冒口颈长度不超过零的冒口，如此一来，就可以有效降低型砂的温度，以免出现缩孔情况。当然，冒口位置的温度之所以会降低，就是因为浇注完以后，球墨铸铁件会因液体体积的减少，形成补偿。在此期间，压边缝隙大小同样会成为核心要素。只不过，若是压边缝隙超出范围，球墨铸铁件在石墨过程中，将无法封闭起来，进而出现“倒补缩”的情况；可若是压边缝隙太小，铸铁件就会在没有全部凝固的情况下封闭好，致使液态补偿没有真正发挥其重要作用。因而，就需要科学设计冒口的压边缝隙。除此之外，对于压边冒口的质量来说，也应提前规定好，一般来说，冒口的质量为铸铁件的2%；至于冒口压边缝隙的长宽高，也应明确规定好。一旦外形比例不协调，就有可能引起不必的问题。所以，就应当运用楔缝形冒口或是鸭嘴形冒口，此外，还应加宽缝隙的压边尺寸。

4 结语

综上所述，作为一名合格的设计者，必须将球墨铸铁件的实际情况以及铸造工艺结合在一起，并对其展开探究，以便可以初步设计出大型球墨铸铁件铸造，这样一来，就算铸造过程中出现问题，也可以及时解决，同时还能对铸造工艺进行完善。一般来说，会出现以下几种情况，比如：夹渣、砂眼、缩孔等。当然，伴随科学技术的飞速发展，改进大型球墨铸铁件工艺的方法也随即发生改变，所以，必须探索出先进的铸造工艺，以此来推动我国工业的发展。

参考文献

[1]冯淑花，劉振一，刘增良，张燕明，刘艳超.厚大平板类球墨铸铁件铸造工艺设计及优化[J].铸造，2014，63（05）：510-511.

[2]朱鹏超.球墨铸铁件铸造工艺CAD/CAE系统应用研究[J].旅游纵览（下半月），2013，（10）：294.

[3]高秀武.外冷铁在汽车球墨铸铁件铸造工艺设计中的应用[J].金属加工（热加工），2012，（05）：35-37.