鑄鐵砝碼縮孔解決方案

一、原鑄鐵砝碼鑄造工藝方案及存在的問題

原工藝設(shè)計(jì)原則砝碼體材質(zhì)HT100,屬低牌號(hào)灰鑄鐵,其碳硅含量高,石墨化比較充分,在凝固過程中析出石墨并伴隨相變膨脹,有-定的自補(bǔ)縮能力。灰鑄鐵件的補(bǔ)縮應(yīng)以澆注系統(tǒng)后補(bǔ)縮和石墨化膨脹自補(bǔ)縮為基礎(chǔ)，冒口僅是補(bǔ)充后補(bǔ)縮和自補(bǔ)縮不足的差額。冒口模數(shù)可以小于鑄件的模數(shù),厚大件補(bǔ)縮要求低,可以用小冒口工藝。根據(jù)上述分析，確定明冒口設(shè)置在鑄件上面的中間部位,為防止鑄件反補(bǔ)冒口,冒口采用縮頸式。冒口尺寸為:冒口直徑Dp=300 mm、高度Hk=400 mm、冒口頸d=150 mm。由于鑄件壁很厚,為防止鑄件產(chǎn)生縮松,在鑄件下面中間位置(讓開鑄字)放置三塊冷鐵磚,加速鑄件的下部冷卻,并及時(shí)補(bǔ)澆冒口，以實(shí)現(xiàn)至下而上的順序凝固。砝碼體原工藝見圖2。

二、鑄鐵砝碼缺陷及原因分析

2.2.1冒口頸下縮孔.

清理后的鑄件在冒口頸下出現(xiàn)了縮孔，產(chǎn)生縮孔的原因是由于設(shè)置了頂部縮頸式冒口。這種頂部縮頸式冒口的設(shè)置使鑄件在此處形成了倒T型工藝熱節(jié);同時(shí),由于冒口頸處四周砂尖角的作用,使得澆注及補(bǔ)澆冒口后，此處的砂尖角收受金屬液熱量多,溫度迅速上升達(dá)到金屬液的溫度,而幾乎失去了導(dǎo)熱能力,從而嚴(yán)重影響鑄件熱節(jié)區(qū)的散熱,結(jié)果導(dǎo)致金屬液在此處難以凝固結(jié)殼;即使凝固結(jié)殼,其，殼厚度也比平面型壁處要薄，后使鑄件熱節(jié)凝固時(shí)間長(zhǎng)于冒口的凝固時(shí)間。由于頂部冒口頸凝固得比鑄件內(nèi)熱節(jié)早，阻斷了冒口至鑄件熱節(jié)處的補(bǔ)縮通道，使冒口中的金屬液不能對(duì)鑄件熱節(jié)凝固時(shí)發(fā)生的體積收縮進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充，從而產(chǎn)生了冒口頸下縮孔。縮孔缺陷如圖3所示

三、改進(jìn)的鑄鐵砝碼工藝方案

3.1縮孔的解決方案

采用原工藝,砝碼體鑄件產(chǎn)生冒口頸縮孔,原因是在此處形成了T型熱節(jié),阻礙了鑄件的有效散熱。應(yīng)設(shè)法降低鑄件熱節(jié)的模數(shù)。原工藝因冒口設(shè)置在鑄件頂部中央,既降低了鑄件的散熱速度,又間接地加大了鑄件熱節(jié)的模數(shù)。鑄件產(chǎn)生縮孔，表明冒口先于鑄件凝固,冒口不能有效補(bǔ)縮鑄件。如果將冒口直徑及高度加大,又會(huì)使冒口頸處砂尖角數(shù)增加,將降低鑄件的散熱速度,而且,隨著冒口體積的增大,鑄件的散熱速度進(jìn)一步降低，鑄件熱節(jié)的模數(shù)隨之增大,冒口補(bǔ)縮能力相對(duì)降低。因此冒口在原位置加大不可行。

(1)采用均衡凝固工藝

改變冒口的形式及位置，讓冒口離開鑄件中心熱節(jié)區(qū),冒口移到澆口對(duì)面鑄型的側(cè)面,從而加大鑄件的散熱面積;在鑄件中心區(qū)底面增加外冷鐵,原3塊增加至6塊加速鑄件的冷卻。應(yīng)用分段比例法設(shè)計(jì)冒口;采用飛邊冒口形式。冒口尺寸選擇:冒口直徑DR=300 mm、高度Hr=500 mm、冒口頸e=14 mm。此改進(jìn)工藝在冒口處降低因砂尖角產(chǎn)生的不良效應(yīng),加快了鑄件的凝固。同時(shí)加大鑄型的緊實(shí)度,充分利用石墨化膨脹對(duì)鑄件的自補(bǔ)縮作用，從而獲得無縮孔及縮松的鑄件。

(2)澆注環(huán)節(jié)的控制

采用低溫澆注，溫度控制在1270~1290 C之間，高溫鐵液補(bǔ)澆冒口,冒口蓋珍珠巖保溫。鑄件在凝固3.2砂芯燒結(jié)的預(yù)防措施對(duì)芯砂造成燒結(jié)的主要因素加以控制。主要對(duì)具有礦化作用的粘結(jié)劑的加入量進(jìn)行限制。礦化作用是指加入物與基體材料在燒結(jié)溫度下產(chǎn)生液相，將基體材料粘結(jié)或產(chǎn)生新相的作用。為提高芯砂的綜合性能,防止芯子燒結(jié)粘砂,增加芯砂中的有益成分,減少芯砂中的不利成分,對(duì)原有芯砂配比進(jìn)行了較大調(diào)整。調(diào)整后芯砂配比及物理性能見表2。

表2調(diào)整后的芯砂配比及物理性能

調(diào)整后的芯砂配比中,減少了干型舊砂的含量, 新增加粉狀石墨和膨潤(rùn)土，增加了木屑的含量。此外，還采取降低鑄件澆注溫度、增加冷鐵數(shù)量等措施。實(shí)踐證明通過降低鑄件澆注溫度，增加冷鐵數(shù)量,能加速鑄件下面的冷卻結(jié)殼厚度,使鑄件熱節(jié)上移(離開中心離開調(diào)重孔芯,減小高溫鐵液對(duì)調(diào)重孔芯的作用時(shí)間，避免芯子燒結(jié)。

四、結(jié)論

(1)在鑄鐵砝碼體鑄造生產(chǎn)過程中,通過應(yīng)用均衡凝

固工藝改變冒口的形式及位置，大大減弱了砂尖角的不良效應(yīng),增加了鑄件的散熱面積和速度;用低溫

注高溫補(bǔ)澆冒口及傾斜澆注等方法，保證了鑄型具有通暢的補(bǔ)縮通道,充分補(bǔ)縮鑄件，解決了砝碼體鑄件內(nèi)部縮孔和縮松的缺陷。

(2)通過對(duì)芯砂成分及含量的調(diào)整,增加了芯砂耐火度，提高了砂芯的退讓性，降低了砂芯的壓應(yīng)力;增加冷鐵數(shù)量加速冷卻,將鑄件熱節(jié).上移,離開調(diào)重孔芯,減小高溫鐵液對(duì)該芯烘烤時(shí)間,消除了砂芯燒結(jié)粘砂缺陷，保證了調(diào)重孔的尺寸及表面質(zhì)量。