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。
2.快速浇注
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。
表1铸铁件浇注速度的一般原则
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)。
表3系数SZ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。
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
(2)压缩机缸体上侧
(3)横梁
(4)柴油发动机曲轴箱
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。