環冷機球墨鑄鐵件的鑄造工藝分析

徐小光

摘 要：目前，各公司生產的環冷機設備中的臺車，主要材質都是球墨鑄鐵的，尤其是最近幾年來，隨著市場經濟的快速發展，國內機械行業已開始朝著規范化、標準化的方向發展。比如，很多球墨鑄鐵的零部件已被鋼鍛件所替代，這樣一來，雖然可以有效解決零部件在加工過程中所面臨的問題，但同時也增加了生產成本。當然，球墨鑄鐵鑄造工藝的運用，不光可以減少生產成本，同時還能節約資源。當前階段，球墨鑄鐵件已被廣泛應用于多個機械行業，例如，起重機、水輪機、環冷機等。盡管球墨鑄鐵件的運用范圍越來越廣泛，但卻面臨諸多問題。所以，必須要改進球墨鑄鐵件的鑄造工藝，以此來提高上述鑄件的質量。以下主要是對環冷機球墨鑄鐵件鑄造工藝展開的研究，并對其進行了闡述。

關鍵詞：環冷機；球墨鑄鐵；鑄造工藝；分析；研究；闡述；質量

中圖分類號：TG255 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）03-0073-01

如果想要改進球墨鑄鐵的鑄造工藝，就應對其特征展開分析，一般來說，球墨鑄鐵件的鑄造流程和其他鑄造工藝流程存在較大差距。這是因為球墨鑄鐵件對鑄造者提出的要求更嚴格，在鑄造過程中，要求鑄造一次成型；相反，小型球墨鑄鐵件只需通過實驗，就可以探索出新的鑄造工藝。但是大型球墨鑄鐵件的體積比較大，從而提高了其生產成本，因此對鑄造質量的要求也提高很多。所以說，全部大型球墨鑄鐵件的表面都不能出現空洞，更不允許采取補焊的方法來彌足缺陷，否則，就有可能會出現不必要的問題。針對上述現象，就應積極采用無損檢測的方法，必要時，還應將計算機引入鑄造工藝的設計過程中。通常情況下，都會采用CAD、CAE技術對大型球墨鑄鐵件的鑄造工藝展開探討。

1 對冷鐵的運用展開分析

由于大型球墨鑄鐵件的厚實位置大多為加工面又或者是熱節，凝結速度慢，容易產生縮孔、縮松等鑄造缺陷。所以，就需要在上述部位放置冷鐵，避免以上現象的出現。當然，激冷效果還會受冷鐵厚度的影響。通常情況下，球墨鑄鐵我們選用是鐵質冷鐵，當冷鐵厚度太薄時，就有可能會加大掛砂的難度；反之，冷鐵太厚，激冷效果反而會降低。一般來說，我們選用冷鐵的厚度等于鑄件的壁厚。此外，如果需要對鑄孔進行加工，也需要放置冷鐵。

2 澆注系統的設計

2.1 多種澆注系統型式

通常情況下，會將澆注系統劃分為兩種形式，分別為：壓力式與逆向阻流式。其中，壓力式的阻流截面主要設置在內澆道，澆注系統比例為4：8：3。逆向阻流式則是在直流道窩和橫澆道間設置阻流，澆注系統的比例為3：1：3：2。當然，內澆道還被分為底注式、階梯式以及頂注式。對于球墨鑄鐵而言，應用壓力型底注式的效果比較顯著。具體涉及以下方面的要求：（1）鐵液流動必須平穩、不出現紊流；（2）可以采集夾雜物；（3）有效緩和熱沖擊；（4）鑄件的溫度必須適宜；（5）將鑄件中的落砂清理干凈；（6）回收利用回爐鐵；（7）哪怕澆注工的技術水平存在差異，也應充滿型腔；（8）密切關注鑄造工藝的出品率。

2.2 設計澆注系統

球墨鑄鐵件澆筑系統的設計原則為：均勻分散、流速小、流量較大等。通過以上原則，不僅能控制澆筑時間與鐵流量，而且還能保證流入型腔的鐵液體是均勻的。這樣一來，就可以實現擋渣。在球墨鐵鑄件的澆注系統中，涉及以下部分，比如，直澆道、橫澆道、內澆道、澆口杯等。起先，就應根據鑄件的重量計算出澆注速度、澆注時間（澆注時間的公式為t=0.2G+3.3，公式中，t代表澆注時間/S，G代表澆注鑄件毛質量/kg）以及需要鐵水的重量。其次，再根據上述條件計算出澆注系統的內澆道截面積（內澆道的截面積A=G/0.7t，在公式中，A代表內澆道截面積/cm3），既而，計算出橫澆道的面積比與直澆道的面積。最后，根據鑄件的具體結構確定內澆口的位置與數量。一般來說，我們內澆道的厚度確定為3mm，進一步就可以計算出內澆道的寬度。只不過，內澆道的最大寬度不宜超過30mm。依照實際生產情況和以往經驗，大型球墨鑄鐵件的澆注系統的比例為橫澆道截面積：內澆道截面積：直澆道截面積=1：2：1.5。

3 冒口設計

球墨鑄鐵件的冒口設計是依照球鐵在固態過程中發生變化的情況進行分析。又因為鐵球具備特殊性，故在凝結過程中會不斷增加鐵水的體積，這樣一來，就可以抵消因溫度變化減少的體積。只不過，鑄造條件不一樣，假如鑄造成功的鑄件，沒有出現任何缺陷，只需在鑄造過程設計一個冒口，就可以解決出現的問題。當然，冒口設計主要是依照鑄造條件來確定的，此時，如果鑄造工藝符合要求，就不需要設置冒口。一般來說，會出現以下幾種情況：第一，運用多道薄片型內澆道；第二，應用剛度比較大的樹脂自硬砂型；第三，鑄件的平均模數必須超過2.5厘米；第四，澆注溫度必須控制在1300℃-1340℃；第五，鐵液的CE值應超過4.1%；第六，在鑄件的頂端，設置一定數量的排氣孔。雖然，無冒口工藝得到廣泛應用，但卻容易受到其他因素的影響，特別是球墨鑄鐵件的澆注，更應引起重視。

可若是球墨鑄鐵件的鑄造工藝不滿足以上情況，就應及時消除鑄造偏差，彌補鑄造工藝的不足。當然，還應合理設置冒口，以便可以在一定程度上提高球墨鑄鐵件鑄造的質量。假設冒口的設計形式與位置發生變化，就應詳細對鑄形進行闡述。通常情況下，如果想要實現排氣、補縮，就應將冒口設計在鑄件的頂端，與此同時，還應進行脫模與造型。一般來說，都會將冒口設計成矩形或是橢圓形。也就是應用壓邊、冒口頸長度不超過零的冒口，如此一來，就可以有效降低型砂的溫度，以免出現縮孔情況。當然，冒口位置的溫度之所以會降低，就是因為澆注完以后，球墨鑄鐵件會因液體體積的減少，形成補償。在此期間，壓邊縫隙大小同樣會成為核心要素。只不過，若是壓邊縫隙超出范圍，球墨鑄鐵件在石墨過程中，將無法封閉起來，進而出現“倒補縮”的情況；可若是壓邊縫隙太小，鑄鐵件就會在沒有全部凝固的情況下封閉好，致使液態補償沒有真正發揮其重要作用。因而，就需要科學設計冒口的壓邊縫隙。除此之外，對于壓邊冒口的質量來說，也應提前規定好，一般來說，冒口的質量為鑄鐵件的2%；至于冒口壓邊縫隙的長寬高，也應明確規定好。一旦外形比例不協調，就有可能引起不必的問題。所以，就應當運用楔縫形冒口或是鴨嘴形冒口，此外，還應加寬縫隙的壓邊尺寸。

4 結語

綜上所述，作為一名合格的設計者，必須將球墨鑄鐵件的實際情況以及鑄造工藝結合在一起，并對其展開探究，以便可以初步設計出大型球墨鑄鐵件鑄造，這樣一來，就算鑄造過程中出現問題，也可以及時解決，同時還能對鑄造工藝進行完善。一般來說，會出現以下幾種情況，比如：夾渣、砂眼、縮孔等。當然，伴隨科學技術的飛速發展，改進大型球墨鑄鐵件工藝的方法也隨即發生改變，所以，必須探索出先進的鑄造工藝，以此來推動我國工業的發展。

參考文獻

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