冷铁

型腔内部等安放的激冷物

冷铁是指为加快铸件局部冷却速度,在型腔内部,型腔表面及铸型内部安放的激冷物。冷铁与浇注系统、 冒口 系统配合使用,控制铸件的凝固顺序,以获得合格铸件。冷铁分为内冷铁和 外冷铁 。

作用

(1)减少冒口尺寸,提高工艺出品率。实践表明,通过合理的使用冷铁和保温冒口技术, 铸钢件 工艺出品率可达到70%以上。

(2)在铸件适当部位放置冷铁,可改善补缩通道。可提高铸件内部质量等级,提供优质铸件。

(3)配合冒口系统使用冷铁可增加冒口的补缩距离:冷铁设计时要放开思路,综合考虑冷铁对铸件的补贴、斜度和延续度等方面的有效作用。

(4)消除局部热应力,防止裂纹。对于大型铸钢件来讲,冷铁之间应当使用激冷效果好的 铬矿砂 或 锆砂 ,可以进一步防止出现热裂的可能。

(5)在消失模铸造中完全可以和普通铸造法一样地使用冷铁。 外冷铁 可在舂砂时放入;内冷铁可在制模时嵌入或粘合在铸型的内部,也可将内冷铁延伸到型外,固定在砂型中。消失模铸造的内外冷铁安放原则与冷铁种类、规格与普通铸造相似。

(6)放置冷铁可以加速铸件的凝固速度,细化 晶粒 组织,提高铸件的力学性能。

分类

冷铁可分为外冷铁和内冷铁。

一、外冷铁

造型时放置在模样表面上的冷铁称为外冷铁。外冷铁作为铸型的一部分,不与铸件熔合,可重复使用。外冷铁的形状一般是根据铸件需激冷部位的形状来设计或选用的。

外冷铁 材料要具有良好的导热性,足够高的 熔点 和大的热容量。常用材料有 轧制 钢材、铸钢和铸铁等。对于局部激冷,也可采用导热性好的 石墨 、 镁砂 ,或混有 铁砂 、 铁屑 的造型混合料等作为激冷材料。

外冷铁必须平正,重复用外冷铁与铸件接触面要用 砂轮 磨光,外冷铁使用前要给与铸件接触的面刷涂料并 烘干 。外冷铁尽量安放在不易脱落的砂型或砂芯的上表面或侧面;多排冷铁要相互 隔行扫描 排列,间距适当,以免在相邻的冷铁缝隙处产生裂纹。在铸件厚度大于150mm处应尽量不放置 外冷铁 ,以防铸件与冷铁熔接。

二、内冷铁

放置在型腔内,能与铸件熔合为一体的起激冷作用的金属物称为内冷铁。内冷铁通常在外冷铁激冷效果不够时才采用,多用于厚大而对质量要求不高的不承受高温高压的铸件。

内冷铁要和铸件熔为一体,因此要求内冷铁的材料应与铸件材质相同或相近。 铸钢件 和 铸铁件 宜采用 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。一般内冷铁呈圆柱形,中小型铸件可用金属丝、铁钉、较厚的 尾旋 铁屑 等作内冷铁。

确定内冷铁尺寸、数量的原则是:保证内冷铁有足够的激冷作用以控制铸件的凝固,并且能够和铸件熔合为一体而不削弱铸件强度。内冷铁过大会造成激冷过度而不能熔合于铸件,内冷铁过小则激冷作用不够。

内冷铁直径一般为6~30mm。在铸件壁交接处的内冷铁直径为热节圆直径的1/4~1/3;高质量要求的铸件壁厚处的内冷铁重量一般是铸件激冷部位重量的5%~7%,质量要求不高的铸件内冷铁重量为铸件激冷部位重量的8%~10%。

内冷铁表面必须干净,使用前应经 喷砂 、抛丸或 酸洗 处理,必要时可 镀锡 或 镀锌 以防止冷铁氧化。干型中用的内冷铁应在砂型 烘干 后再放入,以免在烘干过程中氧化 生锈 。 硅酸钠 砂型和湿砂型中的内冷铁安放后应在3~4h内浇注,以防内冷铁表面集水产生 气孔 。内冷铁的上方应开设出气孔。需要 机械加工 的铸件,内冷铁在机械加工后不得暴露,以免影响铸件的力学性能。

常用材料

金属材料 : 高碳钢 、 普通碳素钢 、铸件本体材料、 生铁 、铸铜、铸铝。

非金属材料: 石墨 、 碳化硅 、 镁砂 、 锆砂 、 铬矿砂 ;

化学 冷铁: 变涂料。

注意事项

(1)每块冷铁尺寸要适中,冷铁间应留有间隙,以避免因冷铁受热膨胀而毁坏铸型。

(2)尽量把 外冷铁 设在 轮缘 外侧和下侧,上侧外冷铁不易固定且影响型腔排气。

(3)外冷铁工作平面应平整、光洁、涂以涂料。

(4)对于轮类铸件,应限制冷铁使用次数, 齿轮 类铸件10~15次,当冷铁表面氧化层和石墨氧化层厚度达到0.2~0.4mm时,冷铁就应停止使用。因为使用过程中,氧及其他气体会沿 石墨 缝隙进入冷铁内部,造成其氧化、生长。当再次使用时,会导致铸件产生 气孔 。生产中可以提高冷铁的透气性,即在冷铁内铸出20~30mm、5~10mm的通孔,孔距30~50mm,钻孔取下限, 铸孔 取上限,孔内填砂。这样气体可以排出,避免浇注时呛火及冷铁气孔。

(5)内冷铁表面必须洁净,应去锈和油污。湿砂型中,没置内冷铁后要尽快浇注,不要超过3~4h,以免冷铁表面凝聚水分而引起铸件气孔,砂型应配有明出气孔或明 冒口 。

(6)冷铁可以设在内浇道及冒口颈处,目的是消除浇口、冒口引起的接触热节。