如何加快泵管生产后的冷却速度?

冷铁是用来加大泵管局部冷却速度最常用的一种激冷物,钢材、铜等金属材料也可以用作激冷物。其主要作用为:加快铸件某一部分的冷却速度,调节铸件的凝固顺序,与冒口配合使用,可扩大冒口的有效补缩距离。各种铸造合金均可使用冷铁,特别在铸钢件的生产中应用冷铁更多。例如,设置于机床导轨处的冷铁加快了该特殊部位的冷却速度,达到细化基体组织提高了表面硬度和耐磨性的目的冷铁分为外冷铁和内冷铁两种,前者作为铸型的组成部分,与铸件不熔接,用后可以回收,重复使用;后者則与铸件熔接在一起,作为铸件壁的一部分。在生产中,除使用外冷铁外,还采用其他蓄热系数较大的材料,如铬镁砂、铬矽、镁砂等混合料,作为激冷材料。确定内冷铁的质量、尺寸及数量的原则是:确定好的内冷铁应具有足够的激冷作用以控制泵管达到人们所要求的方向性(顺序)凝固或同时凝固,并能与铸件本体熔合而不削弱铸件的强度。在液态材料铸造成形技术过程中,铸件的结构设计及几何形状是否合理,即结枸技术性是否良好,对铸造零件的品质、生产率及成本有较大的影响。铸件的生产不仅需要采用合理、先进的铸造技术和设备,而且要求铸件结构适合铸造生产要求。泵管结构除了满足机器设备本身的使用性能和机械加工要求外,还需满足液态金属铸造性能和铸造生产技术要求。应尽量利用液态金属铸造性能,避免岀现如浇不足、冷膈、缩孔、缩松、变形、裂纹、气孔和偏析等缺陷:尽量使生产技术中的制楑、造型、制芯、合型和清理等环节简化,做到省时、省工、省料,提高尺寸精度和形状精度,防止废品发生。设计铸件的具体结构及几何形状应与这些要求相适应,以达到技术简单,经济、快速生产合格铸件的目的。下面着重从保证铸件品质和简化铸造工艺过程两个方面分析铸件结构设计。

由于厚壁铸件易产生缩孔、缩松、晶柱粗大、偏析等缺陷,使铸件的力学性能下降,故对于各种铸造合金来说,均存在一个临界壁厚。如果铸件的壁厚超过临界壁厚,则铸件的承载能力并不按比例随铸件厚度的增加而增加,而是显著下降。所以,设计厚大铸件时,要避免以增加壁厚的方式提高强度。砂型铸造时,散热条件差的铸件内壁,即使内壁厚度与外壁厚度相等,由于它的凝固速度比外壁慢,故力学性能往往比外璧低。冋时,在铸造过程中易在内、外壁交接处产生热应力,使铸件产生裂纹,对于凝固收缩大的铸造合金还易在此处产生缩孔和缩松。因此,设计时应使铸件内壁厚度小于外壁厚度。其内、外壁厚度相差值。常用铸造合金可分为黑色铸造合金和有色铸造合金两大类。黑色铸造合金主要指铸铁铸钢等,有色铸造合金主要指铸造铝合金、铜合金及镁合金等。黑色铸造合金和有色铸造合金的铸造性能有很大差别,在设计和生产过程中要针对合金的铸造性能采用适当的结构和技术措施,保证铸造品质。

(1)灰铸铁灰铸铁的铸造性能优良。由于灰铸铁接近共晶成分,凝固温度范围窄,铁液泵管流动性姸。灰铸铁凝过程中碳大部分以石墨形式析出,故收缩远小于铸钢。与其他各类铸造合金相比,灰铸铁产生铸造缺陷的可能性最小。灰铸铁可设计簿壁(但不能太簿以防产生白口)、形状复杂的铸件。泵管残余应力小、吸振性好。不宜设计成很厚大的铸件,常采用非对称截面,以充分利用其抗压强度。灰铸铁对铸件壁岸均幻性要求较低,铸造技木过程苘便,一般均采用同时凝固原则,无需设置冒口,省工、省料且热应力小,是应用最广的铸铁。(2)球墨铸铁球墨铸铁的铸造性能介于灰铸铁和铸钢之间。球墨铸铁虽接近共晶合金,但因其共晶凝固温度范围较宽,且球化处理时易产生氧化物和硫化物夹杂,故铁液流动性较差。球墨铸铁的石墨化膨胀量大于灰铸铁,初凝的外壳不够坚实,易胀大型腔,使收缩量加大,产生缩孔、缩松缺陷球墨铸铁件一般均设计成均匀壁厚,尽量避免厚大断面。对某些厚大断面的铸件可采用空心结构或带加强肋的结构生产球墨铸铁件多需设置冒口和冷铁,采用顺序凝固原。为防止铸件胀大,应提高砂型的紧实度和透气性,如采用于砂型或水玻璃自硬砂型等。浇注时应注意挡渣和使铁液迅速、平稳地充型,以臧少央渣缺陷。此外,还应减少铁液的硫、镁含量和型砂的含水量,以竞它们相互作用致使铸件产生皮下气孔(即位于铸件表皮下的分散性气孔)。(3)可锻铸铁生产可锻铸铁的原铁液铸造性能差。为获得白口坯件,原铁液的碳、硅含量均较低,凝温度范围较大,故流动性较差。可锻铸铁凝时无石墨析岀,故收较大,缩孔和裂纹倾向均较大。由于铸态是白口铸铁,故宜做均匀薄壁小件,最适宜的壁厚为5~16mm。为增加刚性,截面形状多设计成工字形或T形,避免十字形截面,局部凸出部分应采用肋条加圄生产可锻铸铁件应设置体积较大的补缩冒口,采用顺序凝固原则。浇道截面应较大、浇注區度应较高,以保证足够的流动性。此外,还应提高铸型的退让性,以防产生裂纹。

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