球墨铸铁的工艺设计.doc

球墨铸铁的工艺设计 第一节 工艺特点球墨铸铁的流动性与浇注工艺球化处理过程中球化剂的加入，一方面使铁液的温度降低，另一方面镁、稀土等元素在浇包及浇注系统中形成夹渣。因此，经过球化处理后铁液的流动性下降。同时，如果这些夹渣进入型腔，将会造成夹杂、针孔、铸件表面粗糙等铸造缺陷。? 为解决上述问题，球墨铸铁在铸造工艺上须注意以下问题：（1）一定要将浇包中铁液表面的浮渣扒干净，最好使用茶壶嘴浇包。（2）严格控制镁的残留量，最好在0.06%以下。（3）浇注系统要有足够的尺寸，以保证铁液能做尽快充满型腔，并尽可能不出现紊流。（4）采用半封闭式浇注系统，根据美国铸造学会推荐的数据，直浇道、横浇道与内浇道的比例为4：8：3。（5）内浇口尽可能开在铸型的底部。（6）在浇注系统中安放过滤网会有助于排除夹渣。（7）适当提高浇注温度以提高铁液的充型能力并避免出现碳化物。对于用稀土处理的铁液，其浇注温度可参阅我国有关手册。对于用镁处理的铁液，根据美国铸造学会推荐的数据，当铸件壁厚为25mm时，浇注温度不低于1315；当铸件壁厚为6mm时浇注温度不低于1425。? 、球墨铸铁的凝固特性与补缩工艺特点 ??? 球墨铸铁与灰铸铁相比在凝固特性上有很大的不同，主要表现在以下方面： ??? （1）球墨铸铁的共晶凝固范围较宽。灰铸铁共晶凝固时，片状石墨的端部始终与铁液接触，因而共晶凝固过程进行较快。球墨铸铁由于石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢，以至于要求在更大的过冷度下通过在新的石墨异质核心上形成新的石墨晶核来维持共晶凝固的进行。因此，球墨铸铁在凝固过程中在断面上存在较宽的液固共存区域，其凝固方式具有粥状凝固的特性。这使球墨铸铁凝固过程中的补缩变得困难。 ??? （2）球墨铸铁的石墨核心多。经过球化和孕育处理，球墨铸铁的石墨核心较之灰铸铁多很多，因而其共晶团尺寸也比灰铸铁细得多。 ??? （3）球墨铸铁具有较大的共晶膨胀力。由于在球墨铸铁共晶凝固过程中石墨很快被奥氏体壳包围，石墨长大过程中因体积增大所引起的膨胀不能传递到铁液中，从而产生较大的共晶膨胀力。当铸型刚度不高时，由此产生的共晶膨胀将引起缩松缺陷。 ??? （4）在凝固过程中球墨铸铁的体积变化可以分为三个阶段:铁液浇入铸型后至冷却到共晶温度过程中的液态收缩，共晶凝固过程中由于石墨球的析出引起的体积膨胀，铁液凝固后冷却过程中的体收缩。 ??? 由于上述凝固特性，从补缩的角度考虑，球墨铸铁在铸造工艺上有以下特点： ??（1）铸型要有高的紧实度，以使铸型有足够的刚度以抵抗球墨铸铁共晶凝固时的共晶膨胀力。需要指出的是，此时要特别注意采取适当的措施提高铸型的透气性，同时要尽可能地降低型砂中的水份，以防止出现“呛火”。 （2）合理设置浇冒口。球墨铸铁的冒口与普通钢及白口铁不同，球墨铸铁冒口设置的合理性在于它能够充分补充铁液的液态收缩，而当铁液进入共晶膨胀阶段时，浇注系统和冒口颈及时冷冻，使铸件利用石墨析出的膨胀进行自补缩。 （3）砂箱应有足够的刚度，上箱和下箱之间应有牢固的紧固装置。 5.铸造斜度 非加工面上的铸铁壁的内、外两侧，沿着起模方向应该设计出适当的斜度，即结构斜度，以便于起模和简化铸造工艺。斜度的设计可参考表1-5.。 表1-5 铸造斜度 6.肋 为了增加铸件的力学性能、减轻铸件重量、消除铸件的缩孔和防止铸件产生裂纹、变形、夹砂等缺陷，在铸件结构设计中大量采用肋。 在肋的设计中，应考虑其合理的位置、形状和尺寸。在满足铸件使用要求的条件下，应考虑其铸造工艺性。 设计肋时，要尽量分散与减少热节点，避免多条肋互相交叉，肋与肋和肋与壁的连接处要有圆角，垂直于分型面的肋应有铸造斜度。除此之外，还应考虑一下问题： 应用肋来提高铸件质量和载荷性能，在设计铸铁件的加强肋时，应考虑铸铁的抗压强度是抗拉强度的3~4倍的特点，不应使肋处于拉应力状态下工作，而应使其在压应力状态下工作。 肋的布置应减少热节点；肋的布置要尽量避免肋与肋的十字形交叉。肋与壁相交时，如有必要，可在热节点处开孔，以防止缩松、裂纹。 肋的尺寸 肋的厚度应小于铸件的壁厚，铸件内腔中肋的厚度应小于铸件的外肋的厚度。一般按下列关系式确定肋的尺寸： δ=0.8d δ’=（0.6-0.7）d h=5d 式中 δ——铸件外表面上肋的厚度 δ’——铸件内腔中肋的厚度； d——与肋连接的铸壁的厚度 h——肋的厚度 7.凸台 铸件上凸台有用于安装螺栓、压力表、排气塞、油杯、测温计等的凸台和铸孔与窗口边缘的凸台（缘）。它们都会在铸件上造成金属局部堆积，对于凝固收缩大的合金，在凸台内易形成缩孔、缩松，降低铸件的质量。因此，在设计凸台时要选