[实用新型]磁力紧实铸造造型铸型砂箱

说明书

技术领域

本技术涉及到球墨铸铁的铸造造型方法，尤其是一种磁力紧实铸造造型铸型砂箱。

背景技术

工业上的铸铁是一种以铁、碳、硅为基础的复杂的多元合金，其碳的质量分数一般在2.0％～4.0％的范围内变动。纯铁在加热或冷却过程中还有磁性的转变，温度高于770℃时，无磁性，温度低于770℃时有磁性。球墨铸铁是指用球化剂处理铁液后，石墨呈球状的铸铁。铸铁共晶转变温度是1153℃Fe-C稳定态或1147℃Fe-Fe₃C亚稳定态。缩孔和缩松是球墨铸铁的主要缺陷。

1.特点

缩孔和缩松在球墨铸铁中要比普通灰铸铁中更为普遍。要防止它们，就必须给予更多的注意和控制。能够明显看出的、尺寸较大而又集中的孔洞叫缩孔，不易看清的、细小分散的孔洞叫缩松。

大多在铸件热节的上部产生缩孔。在铸件热节处、在缩孔的下方往往有比较分散的缩松。但是，对于一些壁厚均匀的中心，或者是在厚壁的中心部位，也可能出现缩松。

有些缩松的体积很小，只有在显微镜下才能被发现。这种缩松呈多角形，有时连续，有时断续，分布在共晶团边界。这种缩松叫显微缩松。

球墨铸铁缩孔与缩松的体积比普通灰铸铁、白口铸铁和碳钢的都要大。球墨铸铁的缩孔与缩松的体积有可能是普通灰铸铁的3～4倍，或者更多。

2.球墨铸铁缩孔与缩松增大的原因

2.1球状石墨在铁液中析出

经过球化处理后，球状石墨便会立即在铁液中析出，并且，随着温度的逐步降低，铁液中的石墨球逐渐长大。石墨析出和长大的过程，伴随有液态金属的膨胀。

2.2离异共晶转变

球墨铸铁以离异共晶的方式进行共晶转变。其凝固方式是内外几乎是同时进行的粥样凝固，因而容易形成显微缩松。

2.3共晶凝固膨胀量大

由于呈粥样凝固，铸件在共晶转变期间要持续很长时间，球墨铸铁的共晶凝固时间可比普通灰铸铁延长一倍还要多。因此，导致共晶转变的石墨化膨胀增大。

2.4型壁移动

在共晶凝固期间，由于粥样凝固决定了铸件表面的凝固层很薄，以致不能建立起足够强度的凝固外壳，以抑制共晶凝固期间产生的石墨化膨胀，致使铸型内壁向外移动。在铸型刚度不够的情况下，使型腔尺寸增大，由此导致缩孔和缩松的体积进一步增大。

2.5球化处理使铁液的过冷度加大

铁液经过球化处理后，原有的氢、氧、氮和CO气体含量减少，铁液得到净化，致使外来的核心减少。并且，铁液的过热温度越高，净化的程度也越高，由此导致的过冷倾向也更加剧。此外，球化元素镁和稀土均能与碳形成碳化物，由此减小了石墨化程度，加大了收缩倾向。

3.防止产生缩孔和缩松的措施

3.1铁液成分

碳、硅、锰、稀土、镁的含量必须适当。含碳量高，可使缩孔和缩松的倾向减小，但含碳量过高，会产生石墨漂浮。对于薄壁铸件来说，碳、硅含量低时，易产生游离碳化物。对于厚壁铸件，可采用较低的碳量，并适当增加硅量。锰易形成碳化物，容易促使形成缩孔和缩松。为此，应当力求降低含锰量，尤其是对于铸态铁素体球墨铸铁，更应如此。

在保证球化的前提下，不使镁和稀土的残留量过高。

3.2铁液状态

缩孔和缩松倾向小的铁液，所具有的冷却曲线的斜率应较小。共晶凝固时的膨胀要小。为此，要满足的条件是：

①冷却速度慢。

②碳当量高，析出石墨的倾向大。

③铁液中有效石墨核心数量多。

④良好的孕育效果。

2.6铸型刚度

对于湿砂型来说，铸型的刚度要求在90B型硬度计以上，希望能达到40MPa的抗压强度。此外，砂箱的紧固也十分重要的。对于金属型覆砂覆砂厚度8mm左右以及用自硬砂制作大型铸件时，可以实现无冒口铸造。此时，要满足的条件是：

G≥α₁+α₂+β

式中G-由碳的石墨化而引起的铁液膨胀量；

α₁-铁液的液态收缩；

α₂-凝固收缩；

β-铸型膨胀量。

自硬砂制作大型铸件，生产效率低，适宜用于小批量生产。在大批量生产中，湿砂型工艺的致命弱点是：铸型的刚度不均匀，有的部位，如垂直面的刚度就往往难以达到90以上的要求。目前用得最多的是金属型覆砂造型方法。该方法铸型刚度好，铸型膨胀量小，防止缩孔和缩松的效果好。但该方法有如下缺点：

①生产线所需的金属型砂箱数量多，资金投入大，生产的成本高。