鑄造工藝-冷鐵設(shè)計(jì)

1、冷鐵設(shè)計(jì)冷鐵分為內(nèi)冷鐵和外冷鐵。內(nèi)冷鐵 ：將金屬激冷物插入鑄件型腔中需要激冷的部位， 使合金激冷并同鑄件 熔為一體，這種金屬激冷物稱為內(nèi)冷鐵，內(nèi)冷鐵主要用于黑色金屬厚大鑄樣。使用內(nèi)冷鐵的注意事項(xiàng)是：1）使用前， 內(nèi)冷鐵要噴丸或噴砂處理， 去除表面銹蝕和油污， 常鍍鋅或鍍錫 防氧化。2）砂型內(nèi)放置內(nèi)冷鐵后應(yīng)在 3h4h 內(nèi)澆注，防止內(nèi)冷鐵上聚集水分而產(chǎn)生 氣孔。3）承受高溫、高壓和質(zhì)量要求很高的鑄件，不宜放內(nèi)冷鐵。4）放內(nèi)冷鐵的鑄型上方應(yīng)有出氣孔， 如上方是暗冒口， 冒口上也應(yīng)有較大的 出氣孔。5）采用柵狀內(nèi)冷鐵時(shí)，單根冷鐵的直徑不大于 30mm。6）內(nèi)冷鐵在鑄件加工后不得暴露，以免影響鑄件的力

2、學(xué)性能。外冷鐵：外冷鐵又分為直接外冷鐵和間接外冷鐵兩類。 1）直接外冷鐵是只與鑄件的部分內(nèi)外表面接觸而不熔接在一起的金屬激冷 物，實(shí)際上它成為鑄型或型芯的部分型腔表面。2）間接外冷鐵同被激冷鑄件之間有 1015mm厚的砂層相隔，故又稱隔砂冷 鐵、暗冷鐵。間接外冷鐵激冷作用弱，應(yīng)用較少。使用外冷鐵的注意事項(xiàng)為：1 外冷鐵緊貼鑄件表面的部位應(yīng)光潔，除去銹污等各種臟物，有時(shí)要刷涂料。2 對于易產(chǎn)生裂紋的鑄造合金澆注的鑄件，使用外冷鐵時(shí)應(yīng)帶有一定的斜度（如 45°），以免型砂和冷鐵分界處因冷卻速度差別過大而形成裂紋。 應(yīng)做成圖 1中（b）,（c）的形式。對鑄鐵和一般鑄銅件，（a）、（b）、（

3、c）均適用。冷鐵的作用1. 與澆注系統(tǒng)和冒口配合控制鑄件的凝固次序。2. 加速鑄件的凝固速度，細(xì)化晶粒組織，提高鑄件的力學(xué)性能。3. 減小冒口尺寸，提高工藝出品率。 冷鐵材料的選擇可以制作冷鐵的材料很多， 凡是比砂型材料的熱導(dǎo)率、 蓄熱系數(shù)大的金屬和非金屬材料 均可選用。 生產(chǎn)中常用的冷鐵材料有鑄鐵、 鋁合金、 石墨和銅合金等， 各種冷鐵材料的熱物 理系數(shù)見下表 1。冷鐵安放位置的確定 冷鐵能否充分發(fā)揮作用， 關(guān)鍵在于安放的位置是否合理。 確定冷鐵在鑄型中的位置， 主 要取決于要求冷鐵所起的作用以及鑄件的結(jié)構(gòu)、 形狀， 同時(shí)還需要考慮冒口和澆注系統(tǒng)的位 置。（ 1）要求冷鐵所起作用的分析 :（

4、 2）鑄件結(jié)構(gòu)的分析 : （3）與冒口配合使用（ 4）澆注系統(tǒng)及引入位置的影響 :冷鐵形狀的確定 冷鐵的形狀取決于使用冷鐵部位鑄件的形狀和冷鐵所應(yīng)起的作用. 常用冷鐵分為成型冷鐵和平面冷鐵兩類， 其形狀如圖 2所示。 在鑄件理論型面及轉(zhuǎn)角處一般使角成型冷鐵， 冷鐵 的形狀應(yīng)與放置冷鐵的鑄件形狀相符合。在鑄件底部、端部和平面部分，常放置平面冷鐵。實(shí)際生產(chǎn)中常使用長方形、圓形、方形的冷鐵。其厚度一般為10，12, 15, 20, 30mm 。也常制出一批長、寬尺寸不同、直徑不同的標(biāo)準(zhǔn)冷鐵供生產(chǎn)中選用。這樣有利于管理、有利于縮短試制和全產(chǎn)周期。冷鐵尺寸的確定（1）外冷鐵 外冷鐵的厚度對輕合金件，當(dāng)

5、T大于2.5倍鑄件壁厚時(shí)，需配合冒口使用。 外冷鐵的工作表面積：冷鐵有一定的激冷面積，對鑄件的大平面，尤其是鑄鋼件大平面不宜放置壁厚不變的大 塊冷鐵在大型鑄鋼件的厚壁平面上常散布若干小塊冷鐵來組成冷鐵組，這樣常要計(jì)算一個(gè) 冷鐵能激冷多大面積，即要計(jì)算冷鐵的工作表面積。設(shè)在鑄件底面和內(nèi)側(cè)面的外冷鐵，在重力和鑄件收縮力作用下同鑄件表面緊密接觸，稱為無氣隙外冷鐵；設(shè)在鑄件頂部和外側(cè)的冷鐵屬于氣隙外冷鐵。相關(guān)文獻(xiàn)指出，對于鑄鋼件，無氣隙外冷鐵的激冷效果，相當(dāng)于在原有砂型的散熱表面 上，凈增了兩倍的冷鐵工作表面積（As=A+2A1）:有氣隙外冷鐵的效果，相當(dāng)于在原有的砂型散熱面積上凈增了一倍的冷鐵工作表

6、面積（As=Ao+A2）。應(yīng)用了外冷鐵使鑄件凝固時(shí)間縮短，相當(dāng)于使鑄件模數(shù)由 M減小為M，由此可導(dǎo)出外冷鐵工作表面積As。對無氣隙外冷鐵有(1)對有氣隙外冷鐵有(2)上兩式中V 0 鑄件被激冷處的體積Ac，As，A 冷鐵工作表面積、砂型等效面積、鑄件的表面積；M, M 鑄件原模數(shù)，使用冷鐵后鑄件的等效模數(shù)。（3）M , V 0丄 V 0 丄 A, A -"-A-"-2A。，其中A，A為無氣隙、有氣隙冷鐵工作面積。鑄造設(shè)計(jì)人員可依工藝需要確定 M1的大小，然后利用式（1）,（ 2）計(jì)算出外冷鐵的工 作表面積當(dāng)實(shí)現(xiàn)同 時(shí)凝固時(shí)，M等于熱節(jié)四周 薄壁部分的模數(shù)；實(shí)現(xiàn)順序凝固時(shí)，

7、M=（0.830.91）Mp, M是熱節(jié)旁補(bǔ)縮壁的模數(shù)。經(jīng)驗(yàn)證明，只有滿足M > 0.67M。的條件下，才能用外冷鐵消除熱節(jié)的影響。（2）內(nèi)冷鐵內(nèi)冷鐵的激冷作用比外冷鐵強(qiáng)，通常是在外冷鐵激冷作用不足時(shí)才使用內(nèi)冷鐵，主要 用于壁厚而技術(shù)要求不太高的鑄件上，特別是鑄鋼件。設(shè)計(jì)注意：各種冷鐵的尺寸一般不宜過大，長度尺寸不大于200mm冷鐵尺寸過大，反復(fù)使用后會(huì)出現(xiàn)變形，既降低冷鐵的激冷作用，又影響鑄件尺寸精度。 較長或面積較大的冷鐵，應(yīng)分塊使用，冷鐵與冷鐵之間應(yīng)留有間隙。冷鐵之間的間隙一般為35mm間隙過小，造型時(shí)間隙中的型砂不易緊實(shí)， 合箱時(shí)易掉砂，并易鉆入金屬液，形成披縫，阻礙鑄件的收縮造成熱裂缺陷。間隙過大，在間隙處形成熱節(jié)， 出現(xiàn)縮松和縮裂缺陷。冷鐵的厚度大小應(yīng)逐步向邊緣處減薄，使激冷作用緩和過渡， 避免鑄件在冷鐵邊緣產(chǎn)生裂紋，對于鎂合金鑄件，尤為重要。內(nèi)冷鐵的激冷作用比外