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冷铁在消失模铸造生产中的应用如下:
1. 冷铁的选择:
材质方面:
对于消失模铸造,外冷铁常用轧制钢材、铸钢和铸铁等材质,这些材料具有良好的导热性、较高的熔点和较大的热容量,能有效吸收铸件的热量,加快局部冷却速度。例如,在一些对冷却速度要求较高的中大型铸件生产中,铸钢材质的外冷铁应用较为广泛。
内冷铁的材质应与铸件材质相同或相近。如铸钢件常用低碳钢作内冷铁,铝合金铸件采用铝作内冷铁,铜合金铸件采用铜作内冷铁,这样可以确保内冷铁在铸件内部与铸件更好地熔合,不影响铸件的力学性能。
形状和尺寸方面:冷铁的形状需根据铸件需激冷部位的形状来确定,应尽可能与铸件表面贴合,以提高激冷效果。对于简单形状的铸件部位,可选用方形、圆形等形状的冷铁;对于复杂形状的部位,可能需要定制特殊形状的冷铁。冷铁的尺寸要适中,过大可能导致铸件局部冷却过快产生应力集中,过小则激冷效果不明显。
2. 冷铁的预处理:
清洁处理:冷铁在使用前必须进行彻底的清理,去除表面的铁锈、油污和杂质等。可以采用喷砂、抛丸或酸洗等方法进行处理,以保证冷铁与铸件之间的良好结合,防止因杂质的存在而影响铸件质量。
干燥处理:如果冷铁经过清洗后带有水分,在浇注过程中水分可能会蒸发形成气体,导致铸件产生气孔等缺陷。因此,清洗后的冷铁需要进行充分的干燥。
3. 冷铁的放置位置:
厚大部位:在铸件的厚大部位,由于冷却速度较慢,容易出现缩孔、缩松等缺陷。在这些部位放置冷铁,可以加快冷却速度,使铸件实现顺序凝固,从而减少缩孔、缩松的产生。例如,在铸钢轮类铸件的轮缘厚大部位放置冷铁,可有效改善该部位的凝固状况。
热节部位:热节是指铸件在凝固过程中散热困难、温度较高的部位。在热节处放置冷铁,可以降低该部位的温度,细化晶粒组织,提高铸件的力学性能。对于形状复杂的铸件,可能存在多个热节,需要根据具体情况合理放置冷铁。
冒口附近:冷铁与冒口系统配合使用,可以提高冒口的补缩效果。在冒口附近放置冷铁,可以引导金属液的流向,增加冒口的补缩距离,使铸件的内部质量得到更好的保证。
4. 冷铁的固定方式:
外冷铁的固定:外冷铁可在造型时放入,通常放置在砂型或砂芯的上表面或侧面,这些位置相对容易固定,且不易影响铸件的成型。对于较大的外冷铁,可采用机械固定的方式,如使用夹具将其固定在铸型上;对于较小的外冷铁,可以使用粘结剂将其粘在铸型表面,但粘结剂要具有良好的耐高温性能,在浇注过程中不会失效。
内冷铁的固定:内冷铁可在制模时嵌入或粘合在铸型的内部。如果内冷铁尺寸较小,可以使用金属丝、铁钉等将其固定在铸型上;如果内冷铁尺寸较大,可将其延伸到型外,通过在砂型上设置固定装置来进行固定。
5. 浇注过程中的注意事项:浇注时要控制好浇注温度和速度,避免因温度过高或速度过快导致冷铁的激冷效果受到影响。同时,要确保金属液能够充分填充铸型,避免出现浇不足等缺陷。
以下是冷铁在消失模铸造生产中的一些使用案例:
铸钢齿轮生产
问题描述:在铸钢齿轮的生产中,轮齿部分是关键部位,而且轮缘比较厚大。在凝固过程中,轮缘处容易出现缩孔和缩松缺陷,这会影响齿轮的质量和性能。
冷铁应用:在轮缘处放置外冷铁,选择铸钢材质的冷铁。这些冷铁的形状根据轮缘的曲面进行设计,贴合轮缘表面。在造型阶段,将冷铁用粘结剂固定在砂型的相应位置。浇注时,冷铁吸收轮缘处的热量,加快了冷却速度,使轮缘处实现顺序凝固,有效减少了缩孔和缩松现象,提高了齿轮的内部质量。
铸铁机床床身铸造
问题描述:机床床身通常是一个大型的铸铁件,有许多厚壁部分,如床身底部的支撑部位和安装导轨的部位。这些厚壁部分在凝固过程中散热慢,容易产生铸造缺陷。
冷铁应用:在床身底部支撑部位和导轨安装部位放置外冷铁,采用铸铁材质的冷铁。冷铁的尺寸根据厚壁部位的大小来确定,一般是长方形或正方形。在消失模造型过程中,将冷铁通过夹具固定在砂型的侧面或者底部。通过冷铁的激冷作用,使这些厚壁部位的凝固速度加快,和其他薄壁部位更好地配合凝固,从而减少了床身内部的缩松和应力集中,提高了机床床身的整体质量。
铝合金汽车发动机缸体铸造
问题描述:铝合金汽车发动机缸体形状复杂,有多个热节,如缸筒周围和缸体与缸盖结合的部位。这些热节在铸造过程中容易出现晶粒粗大、缩松等问题。
冷铁应用:对于缸筒周围的热节,采用和铝合金材质相同的内冷铁。在制作缸体消失模的时候,将内冷铁嵌入到相应的位置,并且通过金属丝进行固定。对于缸体与缸盖结合部位的热节,使用外冷铁,外冷铁的形状根据结合部位的形状设计为弧形。在浇注过程中,内冷铁和外冷铁分别发挥作用,内冷铁在缸筒内部吸收热量,外冷铁在结合部位加快冷却,细化了晶粒,减少了缩松,提升了发动机缸体的质量。