環(huán)冷機(jī)球墨鑄鐵件的鑄造工藝分析

徐小光

摘 要：目前，各公司生產(chǎn)的環(huán)冷機(jī)設(shè)備中的臺(tái)車，主要材質(zhì)都是球墨鑄鐵的，尤其是最近幾年來，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)機(jī)械行業(yè)已開始朝著規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)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(shí)也增加了生產(chǎn)成本。當(dāng)然，球墨鑄鐵鑄造工藝的運(yùn)用，不光可以減少生產(chǎn)成本，同時(shí)還能節(jié)約資源。當(dāng)前階段，球墨鑄鐵件已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)機(jī)械行業(yè)，例如，起重機(jī)、水輪機(jī)、環(huán)冷機(jī)等。盡管球墨鑄鐵件的運(yùn)用范圍越來越廣泛，但卻面臨諸多問題。所以，必須要改進(jìn)球墨鑄鐵件的鑄造工藝，以此來提高上述鑄件的質(zhì)量。以下主要是對(duì)環(huán)冷機(jī)球墨鑄鐵件鑄造工藝展開的研究，并對(duì)其進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：環(huán)冷機(jī)；球墨鑄鐵；鑄造工藝；分析；研究；闡述；質(zhì)量

中圖分類號(hào)：TG255 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）03-0073-01

如果想要改進(jìn)球墨鑄鐵的鑄造工藝，就應(yīng)對(duì)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?yàn)榍蚰T鐵件對(duì)鑄造者提出的要求更嚴(yán)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(shí)驗(yàn)，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(chǎn)成本，因此對(duì)鑄造質(zhì)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(xiàn)空洞，更不允許采取補(bǔ)焊的方法來彌足缺陷，否則，就有可能會(huì)出現(xiàn)不必要的問題。針對(duì)上述現(xiàn)象，就應(yīng)積極采用無損檢測(cè)的方法，必要時(shí)，還應(yīng)將計(jì)算機(jī)引入鑄造工藝的設(shè)計(jì)過程中。通常情況下，都會(huì)采用CAD、CAE技術(shù)對(duì)大型球墨鑄鐵件的鑄造工藝展開探討。

1 對(duì)冷鐵的運(yùn)用展開分析

由于大型球墨鑄鐵件的厚實(shí)位置大多為加工面又或者是熱節(jié)，凝結(jié)速度慢，容易產(chǎn)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(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)然，激冷效果還會(huì)受冷鐵厚度的影響。通常情況下，球墨鑄鐵我們選用是鐵質(zhì)冷鐵，當(dāng)冷鐵厚度太薄時(shí)，就有可能會(huì)加大掛砂的難度；反之，冷鐵太厚，激冷效果反而會(huì)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(duì)鑄孔進(jìn)行加工，也需要放置冷鐵。

2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 多種澆注系統(tǒng)型式

通常情況下，會(huì)將澆注系統(tǒng)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(shè)置在內(nèi)澆道，澆注系統(tǒng)比例為4：8：3。逆向阻流式則是在直流道窩和橫澆道間設(shè)置阻流，澆注系統(tǒng)的比例為3：1：3：2。當(dāng)然，內(nèi)澆道還被分為底注式、階梯式以及頂注式。對(duì)于球墨鑄鐵而言，應(yīng)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(dòng)必須平穩(wěn)、不出現(xiàn)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(shù)水平存在差異，也應(yīng)充滿型腔；（8）密切關(guān)注鑄造工藝的出品率。

2.2 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)

球墨鑄鐵件澆筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)現(xiàn)擋渣。在球墨鐵鑄件的澆注系統(tǒng)中，涉及以下部分，比如，直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道、澆口杯等。起先，就應(yīng)根據(jù)鑄件的重量計(jì)算出澆注速度、澆注時(shí)間（澆注時(shí)間的公式為t=0.2G+3.3，公式中，t代表澆注時(shí)間/S，G代表澆注鑄件毛質(zhì)量/kg）以及需要鐵水的重量。其次，再根據(jù)上述條件計(jì)算出澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道截面積（內(nèi)澆道的截面積A=G/0.7t，在公式中，A代表內(nèi)澆道截面積/cm3），既而，計(jì)算出橫澆道的面積比與直澆道的面積。最后，根據(jù)鑄件的具體結(jié)構(gòu)確定內(nèi)澆口的位置與數(shù)量。一般來說，我們內(nèi)澆道的厚度確定為3mm，進(jìn)一步就可以計(jì)算出內(nèi)澆道的寬度。只不過，內(nèi)澆道的最大寬度不宜超過30mm。依照實(shí)際生產(chǎn)情況和以往經(jīng)驗(yàn)，大型球墨鑄鐵件的澆注系統(tǒng)的比例為橫澆道截面積：內(nèi)澆道截面積：直澆道截面積=1：2：1.5。

3 冒口設(shè)計(jì)

球墨鑄鐵件的冒口設(shè)計(jì)是依照球鐵在固態(tài)過程中發(fā)生變化的情況進(jìn)行分析。又因?yàn)殍F球具備特殊性，故在凝結(jié)過程中會(huì)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(xiàn)任何缺陷，只需在鑄造過程設(shè)計(jì)一個(gè)冒口，就可以解決出現(xiàn)的問題。當(dāng)然，冒口設(shè)計(jì)主要是依照鑄造條件來確定的，此時(shí)，如果鑄造工藝符合要求，就不需要設(shè)置冒口。一般來說，會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況：第一，運(yùn)用多道薄片型內(nèi)澆道；第二，應(yīng)用剛度比較大的樹脂自硬砂型；第三，鑄件的平均模數(shù)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(yīng)超過4.1%；第六，在鑄件的頂端，設(shè)置一定數(shù)量的排氣孔。雖然，無冒口工藝得到廣泛應(yīng)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(yīng)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(yīng)及時(shí)消除鑄造偏差，彌補(bǔ)鑄造工藝的不足。當(dāng)然，還應(yīng)合理設(shè)置冒口，以便可以在一定程度上提高球墨鑄鐵件鑄造的質(zhì)量。假設(shè)冒口的設(shè)計(jì)形式與位置發(fā)生變化，就應(yīng)詳細(xì)對(duì)鑄形進(jìn)行闡述。通常情況下，如果想要實(shí)現(xiàn)排氣、補(bǔ)縮，就應(yīng)將冒口設(shè)計(jì)在鑄件的頂端，與此同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行脫模與造型。一般來說，都會(huì)將冒口設(shè)計(jì)成矩形或是橢圓形。也就是應(yīng)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(xiàn)縮孔情況。當(dāng)然，冒口位置的溫度之所以會(huì)降低，就是因?yàn)闈沧⑼暌院螅蚰T鐵件會(huì)因液體體積的減少，形成補(bǔ)償。在此期間，壓邊縫隙大小同樣會(huì)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(jìn)而出現(xiàn)“倒補(bǔ)縮”的情況；可若是壓邊縫隙太小，鑄鐵件就會(huì)在沒有全部凝固的情況下封閉好，致使液態(tài)補(bǔ)償沒有真正發(fā)揮其重要作用。因而，就需要科學(xué)設(shè)計(jì)冒口的壓邊縫隙。除此之外，對(duì)于壓邊冒口的質(zhì)量來說，也應(yīng)提前規(guī)定好，一般來說，冒口的質(zhì)量為鑄鐵件的2%；至于冒口壓邊縫隙的長寬高，也應(yīng)明確規(guī)定好。一旦外形比例不協(xié)調(diào)，就有可能引起不必的問題。所以，就應(yīng)當(dāng)運(yùn)用楔縫形冒口或是鴨嘴形冒口，此外，還應(yīng)加寬縫隙的壓邊尺寸。

4 結(jié)語

綜上所述，作為一名合格的設(shè)計(jì)者，必須將球墨鑄鐵件的實(shí)際情況以及鑄造工藝結(jié)合在一起，并對(duì)其展開探究，以便可以初步設(shè)計(jì)出大型球墨鑄鐵件鑄造，這樣一來，就算鑄造過程中出現(xiàn)問題，也可以及時(shí)解決，同時(shí)還能對(duì)鑄造工藝進(jìn)行完善。一般來說，會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況，比如：夾渣、砂眼、縮孔等。當(dāng)然，伴隨科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，改進(jìn)大型球墨鑄鐵件工藝的方法也隨即發(fā)生改變，所以，必須探索出先進(jìn)的鑄造工藝，以此來推動(dòng)我國工業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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