[发明专利]控制铸件凝固的具有强冷却效果的外冷铁的制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及铸件凝固技术领域，特别涉及一种控制铸件凝固的具有强冷却效果的外冷铁及其制造工艺。

背景技术

在铸造过程中，为增加铸件的局部冷却速度，常在型腔表面安放金属块。通常采用与铸造材质相同或相近的材料，防止冒口难以补缩的部位的缩孔、缩松，或者改善铸件局部的金相组织及力学性能。通常外冷铁的厚度越大，激冷作用越强，一般取热节直径的一半作为冷铁厚度，但是当铸件的厚大区域热节很大时，由于铸型的大小或冷铁的重量等问题，无法放置相应的厚度。

为解决该类问题，在铸造工艺设计时，不得不放置内冷铁，内冷铁是把金属放入铸件的型腔中，需经特殊处理。同时，对一些大型铸件，由于造型和浇注间隔时间很长，冷铁表面与空气中水气反应而形成氧化层，影响铸件的质量。此时，无论是内冷铁还是外冷铁，其应用都还受到一定的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种控制铸件凝固的具有强冷却效果的外冷铁及其制造工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种控制铸件凝固的具有强冷却效果的外冷铁，包括与铸件表面匹配的冷铁，所述冷铁内部设有若干空腔，所述空腔内部设有熔点低于铸件的低熔点 金属，所述低熔点金属的熔点小于冷铁的熔点，所述空腔的端口处设有熔点与冷铁相近的塞子。

作为优选，所述空腔的形状为圆柱体或长方体。

作为优选，所述冷铁的熔点与铸件的熔点相近。

采用上述的控制铸件凝固的具有强冷却效果的外冷铁的制造工艺，包括以下步骤：

1)根据铸件的生产要求，确定外冷却铁的数量、大小及厚度；

2)根据外冷却铁的大小和厚度，采用与铸铁熔点相近的材料浇注冷铁，在冷铁浇注的过程中，预留相应体积的空腔；

3)在冷铁冷却以后，根据公式：

C₁m₁ΔT₁＜C₂m₂ΔT₂+m₂q₁+m₂q₂计算出空腔内所需加入低熔点金属的质量，其中，C₁为冷铁材料的比热容，m₁为空腔部位冷却铁的质量，ΔT₁为冷却铁保温时的最高温度与冷却铁初始温度的差值，C₂为低熔点金属的比热容，m₂为加入的低熔点金属的质量，ΔT₂为低熔点金属的最高温度与冷却铁初始温度的差，q₁为低熔点金属的熔化潜热，q₂为低熔点金属的蒸发潜热；然后向空腔内部注入相应质量的低熔点金属；

4)低熔点金属注入完毕后，在空腔的端口处嵌入并塞紧塞子，使得空腔密封。

具体地，步骤3)中，冷却铁在保温时的最高温度采用数值模 拟的方法，首先按照铸铁工艺参数模拟铸造过程，在相应位置设置虚拟温度点，从而得出冷却铁能达到的最高温度。

本发明的有益效果是：该控制铸件凝固的具有强冷却效果的外冷铁及其制造工艺利用内置低熔点金属的方式，在外冷却铁迅速升温的时候，使得内置的低熔点金属熔化吸热，大大增强了外冷却铁的吸热能力，从而加快了铸件厚大部分的冷却速度，减少了缩松、缩孔现象的发生。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的控制铸件凝固的具有强冷却效果的外冷铁的结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图中：1.冷铁，2.空腔，3.塞子。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-2所示，一种控制铸件凝固的具有强冷却效果的外冷铁，包括与铸件表面匹配的冷铁1，所述冷铁1内部设有若干空腔2，所述空腔2内部设有熔点低于铸件的低熔点金属，所述低熔点金属的熔点小于冷铁1的熔点，所述空腔2的端口处设有熔点与冷铁相近的塞子3。

作为优选，所述空腔2的形状为圆柱体或长方体。

作为优选，所述冷铁1的熔点与铸件的熔点相近。

采用上述的控制铸件凝固的具有强冷却效果的外冷铁的制造工艺，包括以下步骤：

1)根据铸件的生产要求，确定外冷却铁的数量、大小及厚度；