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铁矿砂或锆砂,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;多排冷铁要相互交错排列,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、较厚的螺旋铁屑等作内冷铁。
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。水玻璃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、
铸铁、
铸铜、
铸铝。
化学冷铁:焓变涂料。
使用注意事项
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。