冷鐵

型腔內部等安放的激冷物

冷鐵是指為加快鑄件局部冷卻速度,在型腔內部,型腔表面及鑄型內部安放的激冷物。冷鐵與澆注系統、冒口系統配合使用,控制鑄件的凝固順序,以獲得合格鑄件。冷鐵分為內冷鐵和外冷鐵。

作用


(1)減少冒口尺寸,提高工藝出品率。實踐表明,通過合理的使用冷鐵和保溫冒口技術,鑄鋼件工藝出品率可達到70%以上。
(2)在鑄件適當部位放置冷鐵,可改善補縮通道。可提高鑄件內部質量等級,提供優質鑄件。
(3)配合冒口系統使用冷鐵可增加冒口的補縮距離:冷鐵設計時要放開思路,綜合考慮冷鐵對鑄件的補貼、斜度和延續度等方面的有效作用。
(4)消除局部熱應力,防止裂紋。對於大型鑄鋼件來講,冷鐵之間應當使用激冷效果好的鉻鐵礦砂或鋯砂,可以進一步防止出現熱裂的可能。
(5)在消失模鑄造中完全可以和普通鑄造法一樣地使用冷鐵。外冷鐵可在舂砂時放人;內冷鐵可在制模時嵌入或粘合在鑄型的內部,也可將內冷鐵延伸到型外,固定在砂型中。消失模鑄造的內外冷鐵安放原則與冷鐵種類、規格與普通鑄造相似。
(6)放置冷鐵可以加速鑄件的凝固速度,細化晶粒組織,提高鑄件的力學性能。

分類


冷鐵
冷鐵
冷鐵可分為外冷鐵和內冷鐵。
一、外冷鐵
造型時放置在模樣表面上的冷鐵稱為外冷鐵。外冷鐵作為鑄型的一部分,不與鑄件熔合,可重複使用。外冷鐵的形狀一般是根據鑄件需激冷部位的形狀來設計或選用的。
外冷鐵材料要具有良好的導熱性,足夠高的熔點和大的熱容量。常用材料有軋制鋼材、鑄鋼和鑄鐵等。對於局部激冷,也可採用導熱性好的石墨、鎂砂,或混有鐵砂鐵屑的造型混合料等作為激冷材料。
外冷鐵必須平正,重複用外冷鐵與鑄件接觸面要用砂輪磨光,外冷鐵使用前要給與鑄件接觸的面刷塗料並烘乾。外冷鐵盡量安放在不易脫落的砂型或砂芯的上表面或側面;多排冷鐵要相互交錯排列,間距適當,以免在相鄰的冷鐵縫隙處產生裂紋。在鑄件厚度大於150mm處應盡量不放置外冷鐵,以防鑄件與冷鐵熔接。
二、內冷鐵
放置在型腔內,能與鑄件熔合為一體的起激冷作用的金屬物稱為內冷鐵。內冷鐵通常在外冷鐵激冷效果不夠時才採用,多用於厚大而對質量要求不高的不承受高溫高壓的鑄件。
內冷鐵要和鑄件熔為一體,因此要求內冷鐵的材料應與鑄件材質相同或相近。鑄鋼件和鑄鐵件宜採用低碳鋼作內冷鐵,鋁合金鑄件採用鋁作內冷鐵,銅合金鑄件採用銅作內冷鐵。一般內冷鐵呈圓柱形,中小型鑄件可用金屬絲、鐵釘、較厚的螺旋鐵屑等作內冷鐵。
確定內冷鐵尺寸、數量的原則是:保證內冷鐵有足夠的激冷作用以控制鑄件的凝固,並且能夠和鑄件熔合為一體而不削弱鑄件強度。內冷鐵過大會造成激冷過度而不能熔合於鑄件,內冷鐵過小則激冷作用不夠。
內冷鐵直徑一般為6~30mm。在鑄件壁交接處的內冷鐵直徑為熱節圓直徑的1/4~1/3;高質量要求的鑄件壁厚處的內冷鐵重量一般是鑄件激冷部位重量的5%~7%,質量要求不高的鑄件內冷鐵重量為鑄件激冷部位重量的8%~10%。
內冷鐵表面必須乾淨,使用前應經噴砂、拋丸或酸洗處理,必要時可鍍錫或鍍鋅以防止冷鐵氧化。干型中用的內冷鐵應在砂型烘乾后再放入,以免在烘乾過程中氧化生鏽。水玻璃砂型和濕砂型中的內冷鐵安放后應在3~4h內澆注,以防內冷鐵表面集水產生氣孔。內冷鐵的上方應開設出氣孔。需要機械加工的鑄件,內冷鐵在機械加工后不得暴露,以免影響鑄件的力學性能。

常用材料


金屬材料:高碳鋼普通碳素鋼、鑄件本體材料、鑄鐵、鑄銅、鑄鋁。
非金屬材料:石墨、碳化硅、鎂砂、鋯砂、鉻鐵礦砂
化學冷鐵:焓變塗料。

注意事項


(1)每塊冷鐵尺寸要適中,冷鐵間應留有間隙,以避免因冷鐵受熱膨脹而毀壞鑄型。
(2)盡量把外冷鐵設在輪緣外側和下側,上側外冷鐵不易固定且影響型腔排氣。
(3)外冷鐵工作平面應平整、光潔、塗以塗料。
(4)對於輪類鑄件,應限制冷鐵使用次數,齒輪類鑄件10~15次,當冷鐵表面氧化層和石墨氧化層厚度達到0.2~0.4mm時,冷鐵就應停止使用。因為使用過程中,氧及其他氣體會沿石墨縫隙進入冷鐵內部,造成其氧化、生長。當再次使用時,會導致鑄件產生氣孔。生產中可以提高冷鐵的透氣性,即在冷鐵內鑄出20~30mm、5~10mm的通孔,孔距30~50mm,鑽孔取下限,鑄孔取上限,孔內填砂。這樣氣體可以排出,避免澆注時嗆火及冷鐵氣孔。
(5)內冷鐵表面必須潔凈,應去銹和油污。濕砂型中,沒置內冷鐵后要儘快澆注,不要超過3~4h,以免冷鐵表面凝聚水分而引起鑄件氣孔,砂型應配有明出氣孔或明冒口。
(6)冷鐵可以設在內澆道及冒口頸處,目的是消除澆口、冒口引起的接觸熱節。