改进浇注工艺减少铸造缺陷.doc

改进浇注工艺减少铸造缺陷杜瑞祥(天津三达铸造有限公司，天津 300251)铸件缺陷种类繁多，影响铸件质量的因素存在于与铸件生产有关的每道工序中，如图 1 所示大型铸件的特点是尺寸大，即体积大、质量重、浇注的铁液多、壁厚相对较厚， 形状有的简单、有的复杂；不同领域的铸件，具有不同的要求大型铸件浇注系统设计及 浇注需掌握的主要原则为分散底注（分层注人效果最好） ，快速浇注（多加出气冒口） ，高 温浇注（加强芯子排气） 1 分散底注式浇注图 2 为分散底注式浇注系统图优点：有利于金属液平稳地充满铸型；减少金属液氧 化，对型、芯冲击力小；防止造成冲砂，减小紊流，减少气体裹人；有利于型腔气体的排 出：有利于除渣：避免各部温差过大，有利于减少铸件收缩应力，对长、薄铸件有利于减 小变形量，有利于防止裂纹缺陷发生缺点：如果充型时间过长，金属液在型腔上升中长时间与空气接触，表面易生成氧化 皮（需快速浇注予以克服） ；铸件下部温度高，不利于补缩（对灰铸铁件影响不大） 2 快速浇注优点：铁液上升速度快，不容易氧化：铁液对型腔的烘烤时间短，减小涂层开裂、脱 落的可能性，减少铸件夹渣等缺陷的产生；防止出现浇不足、冷隔缺陷；使型腔内气压增 大，迫使气体容易从铸型向外排出，铸件不容易产生气孔等孔洞类缺陷：铸件各部的温度 差小，防止裂纹发生。

缺点：低强度类型的砂型易产生冲砂类缺陷，对于树脂砂等强度较高的砂型，影响较 小：浇注系统的截面积有所增大，铸件工艺出品率有所降低 3 合理浇铸时间的确定生产中常用浇注时间表示浇注速度对铸件而言，浇注时间长，意味着浇注速度慢：反之，意味着浇注速度快适宜的浇注时间应根据铸件质量、壁厚、结构、技术要求等综合 考虑而定表 1 为铸铁件浇注速度的一般原则浇注时间与铸件结构、材质、铸型条件、浇注温度等因素有关，每一个铸件都有一个合 理的浇注时间与其对应浇注时间无完善的计算公式，一般依据各种经验公式与图表及铸 件质量来确定浇注时间确定后，再按选择的截面比计算浇注系统各单元的截面积1)资料推荐的灰铸铁件浇注时间如表 2表 1 铸铁件浇注速度的一般原则(2)资料[2]认为，对于质量小于 450 kg 的形状复杂的薄壁铸铁件，其浇注时间可按下 面的经验公式计算：式中：t 为浇注时间(s)；CL 为型内金属液总质量，包括浇、冒口系统质量(kg)；S 为系 数，取决于铸件的主要壁厚对于质量小于 1000 kg 的铸铁件，其浇注时间可按 Dietert 公式计算：式中：w 为浇注速度(kg/s)；G为型内金属液总质量，包括浇、冒口系统质量(kg)； A 为系数(铸铁为 0.9)；B 为系数（铸铁为 0.833） 。

对于质量小于 10 000 kg 的中、大型铸铁件，其浇注时间也可按下式计算：式中：t，为浇注时间(s)；G，为型内金属液总质量，包括浇、冒口系统质量(kg)；6 为铸 件的平均壁厚(mm)；S，为系数，取 1.7-2.0对于重型铸铁件，浇注时间可按下式计算：式中：t 为浇注时间(s)；G为型内金属液总质量，包括浇、冒口系统质量(kg);S为 壁厚系数，与铸件的壁厚有关（如表 3 所示） 表 3 系数 SZ 和铸件壁厚的关系(3)依据生产实践，对于质量大于 1 000 kg 的铸铁件，浇注时间可按下式计算：式中：t 为浇注时间(s)；G，为型内金属液总质量，包括浇、冒口系统质量(kg);S，为壁 厚系数，与铸件的壁厚有关（如表 4 所示） 表 4 系数凡和铸件壁厚的关系4 高温浇注 优点：流动性好，可避免因底注而容易形成的铸件残缺类缺陷，可得到轮廓清晰的铸 件；可避免裂纹、冷隔类缺陷：可避免气孔、针孔类缺陷（浇注温度根据铸件壁厚及结构 形状适当提高，不是越高越好） 缺点：容易产生粘砂缺陷；容易产生冲砂缺陷；一特别厚大件易造成组织粗大；厚大 球铁件有缩孔、缩松倾向：增大石墨漂浮倾向资料刊载的灰铸铁件的浇注温度如表 5 所示。

依据生产实践，建议灰铸铁件浇注温度 如表 6 所示对于中、大型铸铁件的生产，其实际浇注时间的长短、浇注速度的快慢，对铸件的质 量有直接的影响 表 5 灰铸铁件的浇注温度表 6 建议灰铸铁件的浇注温度5 不同大型铸铁件浇注工艺举例(1)叶片环状支架铸件质量 25800 kg;浇冒口质量 4200 kg;浇注质量 30000 kg;最小壁厚 80mm;牌号 GGG- 40:浇注温度 138℃：浇注时间 50s;采用白硬砂手工造型；内浇口位置为底部侧面（如图 3所示） 2)压缩机缸体上侧，铸件质量 24000 kg;浇冒口质量 8000 kg;浇注质量 32000 kg;最小壁厚 60mm;牌号 GCG- 40；浇注温度 138℃：浇注时间 60s;采用白硬砂手工造型；内浇口位置为两侧底部（如图 4 所示） 图 5 横梁(3)横梁铸件质量 41 000 kg;浇冒口质量 9 000 kg;浇注质量 50000 kg;最小壁厚 50mm；牌号 GGG -60；浇注温度 1390C：浇注时间 50s;采用白硬砂手 T 造型：内浇口位置为底部侧面 （如图 5 所示） 4)柴油发动机曲轴箱铸件质量 29000 kg;浇冒口质量 15500 kg;浇注质量 44500 kg；最小壁厚 25mm；牌号GC；浇注温度 140℃；浇注时间 86s;采用自硬砂手工造型；内浇口位置参照图 6 所示。

6 结论 对于使用强度较高的铸型生产的大型铸铁件，在浇注工艺上采用分散、底注的浇注方 式，同时辅以适当提高浇注速度、适当提高浇注温度的方法，可以大大减少铸件孔眼类缺 陷（气孔、渣眼、铁豆） 、裂纹类缺陷（热裂、冷裂） 、表面类缺陷（冷隔、浇不足） 、组织 及性能类缺陷（孕育衰退）的产生，提高铸件的成品率，减少废品损失，降低铸件加工过 程中由于铸件内部缺陷的原因报废而造成的机械加工损失。