鑄鐵砝碼補焊工藝探討

一、原鑄鐵砝碼鑄造工藝方案及存在的問題

原工藝設計原則砝碼體材質HT100,屬低牌號灰鑄鐵,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-定的自補縮能力。灰鑄鐵件的補縮應以澆注系統后補縮和石墨化膨脹自補縮為基礎，冒口僅是補充后補縮和自補縮不足的差額。冒口模數可以小于鑄件的模數,厚大件補縮要求低,可以用小冒口工藝。根據上述分析，確定明冒口設置在鑄件上面的中間部位,為防止鑄件反補冒口,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,并及時補澆冒口，以實現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了縮孔，產生縮孔的原因是由于設置了頂部縮頸式冒口。這種頂部縮頸式冒口的設置使鑄件在此處形成了倒T型工藝熱節;同時,由于冒口頸處四周砂尖角的作用,使得澆注及補澆冒口后，此處的砂尖角收受金屬液熱量多,溫度迅速上升達到金屬液的溫度,而幾乎失去了導熱能力,從而嚴重影響鑄件熱節區的散熱,結果導致金屬液在此處難以凝固結殼;即使凝固結殼,其，殼厚度也比平面型壁處要薄，后使鑄件熱節凝固時間長于冒口的凝固時間。由于頂部冒口頸凝固得比鑄件內熱節早，阻斷了冒口至鑄件熱節處的補縮通道，使冒口中的金屬液不能對鑄件熱節凝固時發生的體積收縮進行及時補充，從而產生了冒口頸下縮孔。縮孔缺陷如圖3所示

三、改進的鑄鐵砝碼工藝方案

3.1縮孔的解決方案

采用原工藝,砝碼體鑄件產生冒口頸縮孔,原因是在此處形成了T型熱節,阻礙了鑄件的有效散熱。應設法降低鑄件熱節的模數。原工藝因冒口設置在鑄件頂部中央,既降低了鑄件的散熱速度,又間接地加大了鑄件熱節的模數。鑄件產生縮孔，表明冒口先于鑄件凝固,冒口不能有效補縮鑄件。如果將冒口直徑及高度加大,又會使冒口頸處砂尖角數增加,將降低鑄件的散熱速度,而且,隨著冒口體積的增大,鑄件的散熱速度進一步降低，鑄件熱節的模數隨之增大,冒口補縮能力相對降低。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區,冒口移到澆口對面鑄型的側面,從而加大鑄件的散熱面積;在鑄件中心區底面增加外冷鐵,原3塊增加至6塊加速鑄件的冷卻。應用分段比例法設計冒口;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。此改進工藝在冒口處降低因砂尖角產生的不良效應,加快了鑄件的凝固。同時加大鑄型的緊實度,充分利用石墨化膨脹對鑄件的自補縮作用，從而獲得無縮孔及縮松的鑄件。

(2)澆注環節的控制

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

表2調整后的芯砂配比及物理性能

調整后的芯砂配比中,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、增加冷鐵數量等措施。實踐證明通過降低鑄件澆注溫度，增加冷鐵數量,能加速鑄件下面的冷卻結殼厚度,使鑄件熱節上移(離開中心離開調重孔芯,減小高溫鐵液對調重孔芯的作用時間，避免芯子燒結。

四、結論

(1)在鑄鐵砝碼體鑄造生產過程中,通過應用均衡凝

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,增加了鑄件的散熱面積和速度;用低溫

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

(2)通過對芯砂成分及含量的調整,增加了芯砂耐火度，提高了砂芯的退讓性，降低了砂芯的壓應力;增加冷鐵數量加速冷卻,將鑄件熱節.上移,離開調重孔芯,減小高溫鐵液對該芯烘烤時間,消除了砂芯燒結粘砂缺陷，保證了調重孔的尺寸及表面質量。