铸造工艺冷铁设计
浅谈铸造激冷系统的设计和冷铁标准化
浅谈铸造激冷系统的设计和冷铁标准化原创纪汉成铸造工程今天介绍了激冷系统的作用、分类及设计原则，对激冷系统的材料及性能进行了分析。
并且对激冷系统的设计和管理的失误及冷铁失效的原因进行了分析，并提出了相应的解决措施，以及冷铁设计的标准化和具体的管理措施。
1 激冷系统的作用、分类及设置原则1.1 激冷系统的作用(1)与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序，加强铸件的顺序凝固条件，增加冒口的纵向补缩长度。
(2)加快铸件的凝固冷却速度，改善优化铸件金相组织，细化晶粒，提高铸件的力学性能。
(3)划分冒口的补缩区域，控制和扩大冒口的补缩范围，提高冒口的补缩效率。
(4)减轻和防止厚壁铸件偏析，避免化学粘砂。
(5)减小铸件缩孔缩松倾向，减小冒口尺寸，提高工艺出品率。
(6)减小铸件热节模数，消除局部热应力，避免铸件产生裂纹缺陷。
1.2 激冷系统的分类激冷系统的分类，按其使用材质可归纳分为两大类：一是铁质冷铁和非铁质冷铁，铁质冷铁包括各种金属冷铁、石墨及碳化硅等;二是非铁质冷铁，包括各种激冷砂、激冷涂料及强制冷却介质等。
金属冷铁包括铸铁冷铁、铸钢冷铁、铝合金冷铁及铜合金冷铁等，其中铸铁冷铁在中小铸件上使用最为普遍广泛。
石墨冷铁采用石墨粉材料压制、烧结、切割及加工而成，一般在中大型、大型铸件使用多。
激冷涂料是采用化学焓变涂料(化学冷铁)如碲粉激冷涂料或氢氧化铝粉+莫来石粉激冷涂料涂刷在铸件热节处激冷，使用在复杂铸件难以补缩及放置冷铁的内腔热节处。
激冷砂包括石墨砂、碳化硅砂、铬铁矿砂及锆英石砂等，一般应用在复杂铸件难以补缩及放置冷铁的内腔流道处及热节处。
强制冷却系统是向铸件的内部区域通入冷却介质(压缩空气、循环冷却水、雾化水、冰块及液态氮等)，加速铸件的凝固与冷却，改善铸件的组织结构和力学性能，加快生产周期，适应于大型厚壁铸钢件、球墨铸铁件等。
激冷系统的分类，按其使用方式可分为两大类：外激冷系统和内激冷系统。
(1)外激冷系统主要包括外冷铁及其他激冷砂，激冷涂料及强制冷却激冷方式。
知识篇——球墨铸铁件冒口与冷铁作用及设计时的注意事项
知识篇——球墨铸铁件冒口与冷铁作用及设计时的注意事项众所周知，球墨铸铁件的质量出了和所用材质及工艺有关外，它的冒口和冷铁的的设计优劣也深深影响着其品质的好坏。
设计的好既可以减少冒口，提高球墨铸铁件优良率，也可以直接降低生产成本，促进经济效益的提升。
因此为实现以上效果，我们必须要了解冒口和冷铁的作用以及设计过程中需注意的问题！冒口的作用在铸件成形过程中提供由于体积变化而需要补缩的金属液体，以防止在铸件中出现收缩类型的缺陷。
冷铁的作用1）加快铸件热节部分的冷却速度，使铸件趋于同时凝固，有利于防止铸件的变形或出现裂纹，并有可能减少偏析。
2）与冒口配合使用，使铸件局部区域冷却加速，强化了铸件方向性（顺序）凝固的条件，有利于冒口补缩和扩大冒口补缩范围，这样，不仅有利于防止铸件产生缩松，缩块缺陷，还有可能减少冒口的数量或体积及补缩的斜度，提高球墨铸铁件工艺出品率。
3）加快铸件某些特殊部位的冷却速度，以期达到提高铸件表面硬度和耐磨性、细化基体组织的目的。
4）在难于设置冒口或冒口不易于补缩到的部位防止冷铁以减少或防止出现缩松、缩孔。
5）对球墨铸铁，用冷铁进行激冷可以增大铸件表面或中心的温度梯度，有利于提高石墨化膨胀的利用程度和提高冒口补缩效果。
球墨铸铁的凝固方式为糊状凝固，我们在设计时考虑按此凝固方式进行设计，并且还需要做凝固模拟以验证我们所设计的工艺是否正确。
当然在考虑整个工艺时尽量考虑冒口和冷铁，将他们结合起来考虑。
因此在冷铁和冒口的设计中我们必须注意以下问题：冒口必需能传运足够的铁水以补偿收缩。
液态收缩：高于TL温度：1,5 % / 100 °C。
固态收缩：0 – 2- 5 %，取决于铁水的冶金质量。
冒口必须能起作用：暗冒口必须有Williams芯子和气眼，明冒口必须有发热套。
冒口有一定的补缩距离，它取决于壁厚和铁水的冶金质量。
它可以是：水平补缩距离：10 到2 倍断面厚度，垂直补缩距离：15到4倍的断面厚度。
铸造工艺-冷铁设计
冷铁设计冷铁分为内冷铁与外冷铁。
内冷铁:将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位,使合金激冷并同铸件熔为一体,这种金属激冷物称为内冷铁,内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。
使用内冷铁的注意事项就是:1)使用前,内冷铁要喷丸或喷砂处理,去除表面锈蚀与油污,常镀锌或镀锡防氧化。
2)砂型内放置内冷铁后应在3h—4h内浇注,防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
3)承受高温、高压与质量要求很高的铸件,不宜放内冷铁。
4)放内冷铁的铸型上方应有出气孔,如上方就是暗冒口,冒口上也应有较大的出气孔。
5)采用栅状内冷铁时,单根冷铁的直径不大于30mm。
6)内冷铁在铸件加工后不得暴露,以免影响铸件的力学性能。
外冷铁:外冷铁又分为直接外冷铁与间接外冷铁两类。
1)直接外冷铁就是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物,实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。
2)间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔,故又称隔砂冷铁、暗冷铁。
间接外冷铁激冷作用弱,应用较少。
使用外冷铁的注意事项为:1外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁,除去锈污等各种脏物,有时要刷涂料。
2 对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件,使用外冷铁时应带有一定的斜度(如45°),以免型砂与冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
应做成图1中(b),(c)的形式。
对铸铁与一般铸铜件,(a)、(b)、(c)均适用。
冷铁的作用1、与浇注系统与冒口配合控制铸件的凝固次序。
2、加速铸件的凝固速度,细化晶粒组织,提高铸件的力学性能。
3、减小冒口尺寸,提高工艺出品率。
冷铁材料的选择可以制作冷铁的材料很多,凡就是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属与非金属材料均可选用。
生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨与铜合金等,各种冷铁材料的热物理系数见下表1。
冷铁安放位置的确定冷铁能否充分发挥作用,关键在于安放的位置就是否合理。
确定冷铁在铸型中的位置,主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状,同时还需要考虑冒口与浇注系统的位置。
浅谈铸造激冷系统的设计及冷铁标准化
浅谈铸造激冷系统的设计及冷铁标准化（1）冷铁能解决缩松但不能根除缩松，冷铁其实是将铸件该处的模数减小，进而缩松减轻了；冷铁绝不会补偿收缩，只会将缩松转移到其它位置！冷铁不会减少铁水收缩量，但通过移位，可以将收缩逼近或逼到冒口的作用范围内。
（2）通过计算机对冷铁的激冷能力进行校核计算，通过MAGMA 模拟分析冷铁的激冷效果，对冷铁的正确设计设置起了很好的指导作用，加强了冷铁的激冷效果，保证了铸件质量。
正确地引入每种冷铁的实际作用效果，对计算机模拟能达到的准确性非常关键。
（3）合理的激冷系统设计不仅要遵循冷铁设计的各种原则，避免冷铁的各种设计管理误区，优化激冷系统设计，合理布局，使激冷效果达到最佳化，还要注重与浇注系统设计、冒口补缩系统设计、排气系统设计的有机配合，注重冷铁的激冷能力模拟分析及冷铁的失效质量问题、重复使用次数问题，还有冷铁的排列组合、准确定位、预热、排气等问题。
外激冷系统的设计主要包括外冷铁、激冷砂、激冷涂料、强制冷却、散热片等激冷方式。
（4）采用多种激冷方式、激冷材料相结合，可收到良好的效果。
根据铸件的结构特点、材质要求及技术质量要求、铸造工艺方式，善于运用，灵活运用，合理选用内外激冷系统方式，将金属冷铁、石墨冷铁、激冷砂、激冷涂料等有机的结合组合，发挥各种激冷方式、激冷材料的优势，防止铸件产生缩孔缩松、粘砂、裂纹及组织异常铸造缺陷。
（5）冷铁的激冷效果还有一个临界值，无论冷铁厚度多少，冷铁的最大效用只能到铸件壁厚的一半；冷铁对冒口的增益作用也存在着一个临界值。
故此合理的设计冷铁数量，减轻造型制芯及清理工作量，加强浇冒口系统与冷铁的配合，确定合理的工艺出品率。
（6）外冷铁材质的选择，其蓄热能力和导热性能要高于同时配套使用的造型材料，冷铁材质的熔点必须不低于铸件的熔点，避免冷铁熔接。
（7）造型制芯时，冷铁的准确定位非常关键重要，直接影响到冷铁的激冷效果、铸件尺寸精度及后续清理工作量。
铸造件冷铁基本知识与安放原则及案例
在生产较大较大件生产时，安放冷冷铁是保证铸件同时凝固，避免铸件缩孔、疏松的常用措施。
一、冷铁的作用：1.减小冒口尺寸，提高工艺出品率。
2.在铸件难以设置冒口的部位，放置冷铁可防止缩孔，缩松。
3.在局部部位使用冷铁可控制铸件的顺序凝固，增加冒口的补缩距离。
4.消除局部热应力，防止裂纹。
冷铁分为外冷铁和内冷铁。
外冷铁置于铸件外壁，安放在型砂中，冷铁上面喷涂涂料，一般在落砂时冷铁就能脱离铸件。
内冷铁是将激冷冷插入型中需要激冷的部分，使冷铁与铸件熔为一体，内冷铁主要用于黑色金属厚大铸件生产中。
内冷铁的激冷作用比外冷铁大得多，所以用量要适当。
如内冷铁重量过大，则不能很好地熔合，影响铸件的机械性能，严重时引起铸件裂纹。
重量过小则不能有效消除缩孔、缩松。
内冷铁重量的经验估算公式为：G冷二0.28(G2-G1)式中G冷为内冷铁的重量；G2为铸件厚壁处重量；G1为铸件壁薄处重量。
5.2使用内冷铁的注意事项:使用前"内冷铁要喷丸或喷砂处理，去除表面锈蚀和油污，常镀锌或镀锡防氧化。
砂型内放置内冷铁后及时浇注，防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
时长一般不超过4h°对放置有较多内冷铁的铸型，浇注前最好用喷灯加热，去除内冷铁表面的水分。
承受高温、高压和质量要求很高的铸件，不宜放置内冷铁。
放置内冷铁的铸型上方应有出气孔，如上方是暗冒口，冒口上也应有较大的出气孔。
采用栅状内冷铁时，单根冷铁的直径不大于30mm。
内冷铁在铸件加工后不得暴露，以免影响铸件的力学性能。
2.3外冷铁分直接外冷铁与间接外冷铁。
使用外冷铁的注意事项：外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁，除去锈污等各种脏物，有时要刷涂料。
对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件，使用外冷铁时应带有一定的斜度以免型砂和冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
外冷铁边缘与砂型相接处不宜有尖角砂。
可以选择随形冷铁。
选择恰当的外冷铁厚度。
太薄的外冷铁只在凝固初期发生微弱的激冷作用，甚至会与铸件熔合在一起。
铸造工艺---冷铁设计
冷铁设计冷铁分为内冷铁和外冷铁。
内冷铁：将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位，使合金激冷并同铸件熔为一体，这种金属激冷物称为内冷铁，内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。
使用内冷铁的注意事项是：1）使用前，内冷铁要喷丸或喷砂处理，去除表面锈蚀和油污，常镀锌或镀锡防氧化。
2）砂型内放置内冷铁后应在3h—4h内浇注，防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
3）承受高温、高压和质量要求很高的铸件，不宜放内冷铁。
4）放内冷铁的铸型上方应有出气孔，如上方是暗冒口，冒口上也应有较大的出气孔。
5）采用栅状内冷铁时，单根冷铁的直径不大于30mm。
6）内冷铁在铸件加工后不得暴露，以免影响铸件的力学性能。
外冷铁：外冷铁又分为直接外冷铁和间接外冷铁两类。
1）直接外冷铁是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物，实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。
2）间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔，故又称隔砂冷铁、暗冷铁。
间接外冷铁激冷作用弱，应用较少。
使用外冷铁的注意事项为：1外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁，除去锈污等各种脏物，有时要刷涂料。
2 对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件，使用外冷铁时应带有一定的斜度（如45°），以免型砂和冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
应做成图1中（b），（c）的形式。
对铸铁和一般铸铜件，（a）、（b）、（c）均适用。
冷铁的作用1.与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序。
2.加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。
3.减小冒口尺寸，提高工艺出品率。
冷铁材料的选择可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属和非金属材料均可选用。
生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨和铜合金等，各种冷铁材料的热物理系数见下表1。
冷铁安放位置的确定冷铁能否充分发挥作用，关键在于安放的位置是否合理。
确定冷铁在铸型中的位置，主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状，同时还需要考虑冒口和浇注系统的位置。
铸造激冷系统的设计和冷铁标准化分析
铸造激冷系统的设计和冷铁标准化分析本文主要围绕着激冷系统性能和材料进行了探究，并介绍激冷系统的设计原则，同时还对冷铁设计标准和具体管理进行了探究。
标签：激冷系统;冷铁标准;分析冷铁设计和生产标准应按照铸件标准对其进行设计，而且冷铁铸件质量也是非常重要的，要知道，冷铁的设计和管理在某种程度上能够体现铸造企业实际管理水平。
一、激冷系统的设计原则其一，在实际设计中对于外冷铁的位置选择和激冷能力选择尽量不要扰乱凝固条件和顺序，而且在实际应用中更不要堵塞补缩通道。
其二，外形设计不要留有尖角，不要过长，更不要过于太大，而且冷铁之间还要预留一定的空间缝隙，以此能够有效避免铸件产生裂纹。
其三，要将外冷铁设置在铸件的底部、端面或侧面（如图一），若是将其设置在顶部，那么在一定程度上将会影响外冷铁将型腔排气，会形成气隔现象。
其四，在设计中外冷铁的表面应保持光洁平整，禁止出现凹坑或气孔现象，同时还要保持着冷铁干燥，以此来防止出现冷凝现象，最终导致铸件气孔出现缺陷。
其五，在选择材质过程中一定要合理材质，要求不仅要有导热能力，还有有蓄热能力，同时还要高于配套使用建造材料，要知道，冷铁材质的熔点不能低于铸件熔点，这样能够有效避免冷铁出现铁熔接的现象。
其六，外冷铁要放置在砂芯中，避免因清理难度过大从而影响铸件尺寸的精准度。
其七，一定要对外冷铁进行预热，使其能够有效避免冷铁中出现湿气的现象，即使使用的是树脂砂造型制芯，也要一定保持着冷铁与室内温度保持一致，若是在冬天那么就更要对其进行预热处理，使其能够避免材质因低温出现阻碍硬化的现象，使其做制作的冷铁铸型紧实度差。
其八，为避免冷铁在实际应用中出現锈蚀现象，可在冷铁表面涂刷耐火醇基涂料，同时还要将冷铁表面浸涂浓度控制在8 °Bé～12 °Bé水玻璃溶液中以此来形成一层保护膜，这样能够有效延缓冷铁的使用时间（如图二），以此来防止铸件出现气孔缺陷。
大型铸型中放置冷铁的原则和实践
铸造资讯
大型铸型 中放 置冷铁 的原则 和实践
在铸 型 中放置 冷铁 可 以控 制传热 ，但 要 获得 好 的 效 果 ，使 用 技术 和维 护技术 是很 关键 的 ，正确 的管 理
和 安放冷 铁需 要铸 造 技术人 员 根据铸 件 结构 专 Ｉ ＇ － Ｊ Ｎ订
工艺 。
大家 知道 的 ，水分 聚集 在锈 蚀处 。一 种 常用 的控 制 水
的环境 下 ，冷铁 表面形成冷凝 ，常常造 成铸件 缺陷 。 （ ２ ）保 持 与室温 一样 的温度 。低 温不利 于 型砂 的
硬 化 过程 ，低温 阻 碍 硬化 反应 。 围绕 一块 冷 的冷 铁 ， 型砂 的粘结度就 比较弱 ，造成 紧实度较 差 。 （ ３ ）锈 蚀是 另一个 要考 虑和要 避免 的问题 。正如
是很 有用 的 。
过 ，实践 中仍 然很难 完 全正确 地使 用冷 铁 ，这 是值 得
关 注 的 。对 于不 熟 悉 的人 来 说 ，冷 铁 就 是 一块 金 属 。
冷 铁 的名 称 来 自于 使用 它 的 目的 ：通 过冷 铁 的传 热 ， 促 使铸 型 内铸件 某个 特定 区域 凝 固得更 快 。通过 使用
同样 ，也可 以通过 焊接 将大 型冷 铁焊 在 固定 物 体
上 固定就 位 。这可 以通 过采 用Ｚ 型一 钢 筋来 实围绕 带钢 筋 的冷 铁 的型砂被 紧实时 ，钢 筋就将冷 铁 固定住 了 。
（ 刘金城根 据Ⅵ 删 ． ￣ ｏ ｕ ｎ ｄ ｒ ｍａ ｇ ． ｃ ｏ ｎ ｒ Ｉ ａ ｎ ２ ，２ ０ １ ７ 编译）
Ｓ ＭＡ Ｒ Ｔ Ｔ 脱气 的其 它优点如 下 ：
・
连续记 录环境条件
转子设 计 和合 金成 分预 设最 好 的处理 实践 。处 理参 数 自动传 输 到 铸造 车 间 脱 气装 置 （ Ｆ Ｄ ｕ，即Ｆ ０ Ｕ ＮＤ Ｒ Ｙ
第九章 冒口冷铁的设计
(一) 比例法
(二) 公式计算法
(三) 模数法
(一) 与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序
(二) 加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能
(三) 划分冒口的补缩区域，控制和扩大冒口的补缩范围，提高冒口的补缩效率。
可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的热导率、蓄 热系数大的金属和非金属材料均可选用。生产中常用的冷铁材 料有铸铁、铝合金、石墨和铜合金等，各种冷铁材料的热物理 系数见表9－5。
1．冒口有什么作用？设计冒口应遵循哪些基本原则？ 2．冒口分为哪几类？各有什么特点？ 3．选择冒口形状时应主要考虑哪些内容？ 4．如何确定冒口的位置？应注意哪些问题？ 5．如何用比例法来确定冒口的尺寸？ 6．如何评定冒口的有效补缩作用？ 7．如何提高冒口的补缩效率？ 8．冷铁在铸件凝固过程中起什么作用？如何根据不同的 目的来确定冷铁的放置位置及尺寸大小？ 9．如何选择冷铁材料？8
(1) 补偿铸件凝固时的收缩。
(2) 调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序。 (3) 排气、集渣。 (4) 利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况。
在铸件凝固过程中，要使 冒口中的金属液能够不断地补 偿铸件的体收缩，冒口与铸件 被补缩部位之间应始终保持着 畅通的补缩通道。
（1）侧冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁。 （2）冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。 （3）对低处的热节增设补贴或使用冷铁、造成补缩的有利条件。 （4）通常把铸件划分成几个区域，在每一个区域内设置若干个合适的冒口。 （5）根据冒口的有效补缩距离来确定冒口的位置和个数。
(1) 要求冷铁所起作用的分析
(2) 铸件结构的分析
(3) 与冒口配合使用
(4) 浇注系统及引入位置的影响
第三节 冒口、冷铁设计.
2.实用冒口设计 1)实用冒口设计法 让冒口和冒口颈先 于铸件凝固，利用全部 或部分的共晶膨胀量在 铸件内部建立压力，实 现自补缩，从而克服补 缩缺陷。
①直接实用冒口
原理：直接实用冒口是利用冒口来补偿 铸件的液态收缩，而当共晶膨胀开始时，让 冒口颈及时凝固，只要铸型的刚性足够，就 可利用共晶膨胀弥补可能出现的缩孔、缩松 缺陷。
(Vc Vr ) Ve Vr
金属的体收缩率
冒口的补缩效率
型壁移动而扩大的体积
②冒口设计的基本步骤 a)计算铸件的模数 b)求出冒口及冒口颈的模数 c)确定冒口的形状和尺寸 d)确定冒口的个数 e)校核冒口的最大补缩能力 ③计算举例 见教材121页。
几种常见几何体的模数计算公式
4提高通用冒口补缩效率的措施 提高冒口中金属液的补缩压力（采用 大气压力冒口）和延长冒口中金属凝固时 间（采用保温、发热冒口）
（二）冷铁材料的选择 钢冷铁和铸铁冷铁 铝冷铁 冷铁 铜冷铁 石墨镁砂等激冷物 （三）外冷铁的设计 1.确定外冷铁形状 形状一致原则。 成型冷铁 平面冷铁
2.确定冷铁尺寸
1)冷铁厚度
序号 1 2 3 4 5 6 使用条件 灰铸铁件 球墨铸铁件 铸钢件 铜合金件 轻合金件 外冷铁的厚度 =（0.25~0.5）T =（0.3~0.8）T =（0.3~0.8）T =（1.0~2.0）T =（0.6~1.0）T =（0.25~0.5）T
2)冒口的尺寸 模数法、比例法、三次方程法、 补缩液量法
①模数法的基本原理 顺序凝固
cnr
冒口的凝固时间
铸件受补缩部分的凝固时间
冒口颈的凝固时间
铸件的凝固时间取决于它的模数。 凝固模数：铸件的体积和传热面积的比值， 简称模数。 M＝V／A（cm）
内冷铁用于厚大铸钢件的铸造方法
内冷铁用于厚大铸钢件的铸造方法
内冷铁是一种常用于厚大铸钢件的铸造方法，其主要特点是在铸造过程中使用内部冷却系统，使得铸件内部的温度得以控制，从而避免铸件内部出现缩孔、气孔等缺陷。
下面将详细介绍内冷铁用于厚大铸钢件的铸造方法。
首先，内冷铁的铸造原理是通过内部冷却系统将铸造过程中的热量迅速带走，从而使得铸件内部的温度得以控制。
内冷铁的内部冷却系统一般由水或者空气组成，通过管道和喷嘴将冷却介质引入铸件内部，从而达到冷却的效果。
内冷铁的内部冷却系统可以根据铸件的形状和尺寸进行设计，以保证铸件内部的温度均匀分布。
其次，内冷铁的铸造工艺流程包括模具制造、熔炼、浇注、冷却和清理等环节。
在模具制造环节中，需要根据铸件的形状和尺寸设计出合适的模具，并在模具内部设置好内部冷却系统。
在熔炼环节中，需要选择合适的熔炼设备和熔炼材料，并进行熔炼操作。
在浇注环节中，需要将熔融金属倒入模具中，并通过内部冷却系统进行冷却。
在冷却环节中，需要根据铸件的尺寸和形状，以及内部冷却系统的设计，进行适当的冷却时间和冷却方式。
在清理环节中，需要将铸件从模具中取出，并进行清理和修整等工作。
最后，内冷铁的铸造方法具有以下优点：首先，可以有效地控制铸件内部的温度，避免铸件内部出现缩孔、气孔等缺陷；其次，可以提高铸件的密度和强度，使得铸件的质量更加稳定可靠；再次，可以缩短铸造周期，提高生产效率；最后，可以减少铸造过程中的能源消耗和环境污染。
总之，内冷铁是一种常用于厚大铸钢件的铸造方法，其通过内部冷却系统控制铸件内部的温度，避免铸件内部出现缩孔、气孔等缺陷，提高铸件的密度和强度，缩短铸造周期，减少能源消耗和环境污染等优点，是一种值得推广和应用的铸造技术。
外冷铁在汽车球墨铸铁件铸造工艺设计中的应用
图 １ 的 铸 件 ，部 位 处 ， 由 于 周 围结 构 均 为 中
薄壁连接 ，壁厚只有８ ｍｍ左右 ，而该部位横截面为
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外冷铁在汽车球墨铸铁件
铸造工艺设计中的应用
中国重汽 济南铸锻 中心 （ 山东 济南 ２ ０ ０ ） 高秀 武 ５ ２ ０
【 摘要 】结合具体案例 ，介 绍 了外冷铁 在汽车
球 墨铸 铁 件铸 造 工 艺 设 计 中 的应 用 ，尤 其 对铸 件 壁
厚 差 大 、 热 节 分散 ， 以及 局 部 热 节 难 以补 缩 的铸
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的 使 用 寿命 。ＭＷ
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Ｏ 超 出ｌ ＝ ０次未断裂
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笳 ３ Ｇ
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全、质量、可靠性等受到较大的影响。
（ ）使 用 冷 铁 ３ 对热节部位加强局部冷却 ，
１ 该 类球墨铸铁件 产生缩孔的原 因分析 ．
实 现 就地 取 材 ，即 时生 产 、即时 使 用 ，满 足 使 用 要
求。
（ ）使用发热保温 冒口加 强补缩 如 图２ ２ 所示
的 产 品 结 构 ， 虽 然 可 以利 用 发 热 保 温 冒 口实 现 补
缩 ，解决缩孔缺 陷，但 由于 冒口成本太高 ，造成铸
件 生 产 成 本 增 加 ；如 图 １ 的壳 体 产 品结 构 ，使 用 中 发 热保 温 冒 口的可 操 作性 太 差 ，难 以 实现 。
利用模数法设计球墨铸铁件的冒口冷铁工艺实例_薛蕊莉
（Ningxia Kocel Group Co., Ltd., Yinchuan 750021, Ningxia, China）
Abstract： Calculation of casting modulus is very important for the control of sequence solidification of the casting. In order to solve the dispersed shrinkage of power lining casting, the moduli calculation method was used to design the risers and chills of the ductile iron casting, and the dispersed shrinkage was successfully solved by the method. The results show that the rejection rate of the similar products decreases from 20% to 2% after improvement. Key words：moduli; feeding distance; risers; chills
1 产品参数及原工艺
铸件高度620 mm，外圆最大半径494 mm，顶部内 圆半径372 mm，铸件最大壁厚 （顶部） 81 mm，最小 壁厚38 mm，铸件重366 kg，材质要求为ASTM标准的 A395。原工艺冷铁及冒口工艺见图2，外侧铺满厚度 40 mm的灰铸铁冷铁，内侧在凸出位置放置60 mm厚的 冷铁，冒口为Φ200 mm×200 mm的保温冒口4个。
冷铁工艺在熔模精密铸造中的应用研究
造 出其他工艺方法难 以形成 的大型复杂铸件或大型
组 合件 ；能铸 造形 状 复杂 小 孔 及 薄 壁 铸 件 ；可 以铸 造 的合 金 不受 限制 等 特 点 。因 此 ，在 机 械 制 造 、石 油 化工 、航 空航 天 、兵 器 船 舶 等 行 业 得 到 了广 泛 应
用
参’工 加热 Ｈ ， 帅 ，， １ 磊 。工处 ， ： ｙ ７ 热 ＾ 删 ￣ ■ — 艇 ￣塑 ０ ｌ ｏ ｍ
成形 受到 限制 。 基 于此 ，需 要 找 到 一 种 冷 铁 ，使 其 既 能 在 高 温 焙烧 时不 产 生 氧化 皮 ，又 能在 浇 注 后 容 易 加 工 。或 者采取 某种 工 艺措 施 ，使 普 通 的 冷 铁在 高温 焙 烧 时 不 产生 氧化 皮 。
２ ．技 术 原 理 及 试 制过 程
生 产成 本 ，获得 了较大 的经 济效益 。
度为 １９ ２ Ｏ／ ｍ ， 观 为水 性粘 胶 液 体 ，涂 覆用 ． — ． ｇｃ 外
量 为 １０～ ． ｍ ／ ｇ ． ２ Ｏ ｋ 。
６ ．几 点体 会
（）该＿ １ ｒ艺技 术保 留 了传统 熔 模 精 密铸 造 的基 本 Ｔ艺 及特 点 ，在 熔 模 铸 造 件 的热 节 处 设 置 冷 铁 ， 使充人 型 壳 的金 属 液在 激 冷状 态 下 结 晶 凝 固 ，大 大
等进 行 了改进 ，较好 地 解 决 了铸 造 锥 管 ６个 支 耳 热
节处 缩孔 、缩松 缺 陷问题 。 （ ）通 过精 密 铸 造成 形 工艺 研 究 ，解 决 了 锥 管 ３
铸造 性 能较 差 的 技 术难 题 ，生 产 出 了 合格 的锥 管铸 件 ，实 现 了锥 管 整 体 精 密 铸 造 的 批 量 生 产 。后 来 又 推 广应用 于 同类 产 品 的 生 产 ，大 大 降 低 这些 产 品 的
冷铁
c 化学成分
如图3-5-21，高于wc+1/7wSi=3.9线的区域为致密区。 碳量对消除球铁件的缩松比硅的作用强7倍。 wc/wSi比对εv、εe、λ的影响如图。当为wc/wSi1.18时体收缩 率最小。
42
3.2 实用冒口设计法
设计原则 冒口和冒口颈先于铸件凝固，利用部分或全部的共晶膨胀 量在铸件内部建立压力，实现自补缩，更有利于克服缩松 缺陷。 实用冒口的优势 出品率高 对缩松防止效果好，成本低。
（3）冒口有效补缩距离的确定
有效补缩距离：冒口作用区与末端区长度之和。是确定冒 口数目的依据。
3
4
a 铸钢件冒口的补缩距离
碳钢件如下图：冒口区和末端区长度都随铸件厚度增大而 增加，且随截面的宽厚比减小而减小。
5
小结： 薄壁件比厚件更难以消除轴线缩松； 杆件比板件补缩难度更大； 阶梯形铸钢件补缩距离比板件大； 垂直补缩距离至少等于水平补缩距离 。
51
52
用浇注系统当冒口 应用：薄壁铸件，球铁件 M = 0.48， 灰铁件 M = 0.75时采用。
设计：内浇道做冒口颈， 按图3-5-24确定，但要控制 浇注温度。 冒口→高于铸件最高 水平面的只浇道和浇口杯 部分。 例：下图球铁件
53
· 直接实用冒口的优缺点
在两个冒口间放冷铁，形成两个末端区，显著增加有效补缩 距离。 端部放冷铁延长末端区。
16
17
e 补贴的应用
实现冒口补缩的基本条件之一：铸件凝固时始终保
持向着冒口的补缩通道扩张角。壁厚均匀的板形件 往往难以达到这个要求。
铸造工艺设计说明书
铸造工艺设计说明书一、铸造工艺设计的目的和意义铸造是将液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法。
铸造工艺设计则是根据零件的结构特点、技术要求、生产批量等因素，确定铸造方法、铸型分型面、浇注系统、冒口和冷铁等工艺参数，以保证获得高质量的铸件，并提高生产效率、降低成本。
良好的铸造工艺设计具有重要意义。
首先，它能够保证铸件的质量，减少铸造缺陷的产生，如气孔、缩孔、夹渣等。
其次，合理的工艺设计可以提高生产效率，降低生产成本，缩短生产周期。
此外，还能为后续的机械加工提供良好的基础，减少加工余量，提高材料利用率。
二、零件分析1、零件结构对需要铸造的零件进行结构分析，包括形状、尺寸、壁厚均匀性等。
例如，形状复杂的零件可能需要采用复杂的分型面和浇注系统；壁厚不均匀的零件容易产生缩孔、缩松等缺陷，需要合理设置冒口和冷铁。
2、技术要求明确零件的技术要求，如材质、力学性能、表面质量等。
不同的材质和性能要求会影响铸造工艺的选择和参数的确定。
3、生产批量生产批量的大小直接影响铸造方法的选择。
大批量生产时，通常采用金属型铸造、压力铸造等高效率的铸造方法；小批量生产则多采用砂型铸造。
三、铸造方法的选择1、砂型铸造砂型铸造是应用最广泛的铸造方法，其优点是成本低、适应性强，可生产各种形状和尺寸的铸件。
但砂型铸造的生产效率较低，铸件的表面质量相对较差。
2、金属型铸造金属型铸造的生产效率高，铸件的精度和表面质量好，但模具成本高，适用于大批量生产形状简单、尺寸较小的铸件。
3、压力铸造压力铸造能生产出形状复杂、薄壁的高精度铸件，但设备投资大，主要用于生产大批量的有色金属铸件。
4、熔模铸造熔模铸造适用于生产形状复杂、精度要求高、难以机械加工的小型零件。
根据零件的结构、技术要求和生产批量，综合考虑选择合适的铸造方法。
四、铸型分型面的选择分型面的选择直接影响铸型的制造、造型操作的难易程度以及铸件的质量。
内冷铁用于厚大铸钢件的铸造方法
内冷铁用于厚大铸钢件的铸造方法引言随着工业的发展，对于厚大铸钢件的需求越来越高。
而厚大铸钢件的铸造过程中，内冷铁的应用起到了重要的作用。
本文将详细介绍内冷铁用于厚大铸钢件的铸造方法，以及其在铸造过程中所起到的作用。
内冷铁的特点内冷铁是一种加热传导性能非常好的材料，其主要成分为铁和碳。
内冷铁具有以下特点： - 加热传导性能优异，能够快速将热量传递给待铸件。
- 耐高温性能好，能够承受高温下的铸造过程。
- 抗氧化性能好，能够有效防止铸件表面氧化。
内冷铁的制备方法内冷铁的制备方法有多种，包括化学法、电化学法、物理法等。
在铸造厚大铸钢件时，主要采用物理法制备内冷铁。
具体步骤如下： 1. 原料准备：选择高纯度的铁和碳材料作为原料。
2. 混合：将铁和碳材料按一定比例混合均匀。
3. 压制：将混合后的材料进行压制，制成块状。
4. 烧结：将压制得到的块状材料在高温下进行烧结，使其形成坚硬的内冷铁。
内冷铁在铸造过程中的应用内冷铁作为铸造辅助材料，可以在铸造过程中起到以下作用： 1. 导热：内冷铁的加热传导性能好，能够迅速将热量传递给待铸件，提高铸件凝固速度。
2. 保温：内冷铁能够将铸件的热量保存在其内部，避免热量散失，提高铸件的凝固质量。
3. 防氧化：内冷铁能够有效防止铸件表面的氧化，提高铸件的表面质量。
4. 支撑：内冷铁可以作为支撑结构，支持待铸件的形状，并保持其稳定性。
内冷铁用于厚大铸钢件的铸造方法内冷铁用于厚大铸钢件的铸造方法包括以下步骤： ### 步骤一：准备工作 1. 确定待铸件的设计和尺寸，包括形状、尺寸和重量等参数。
2. 准备内冷铁，按照待铸件的尺寸和形状要求，制作相应形状的内冷铁。
步骤二：安装内冷铁1.将待铸件放置在铸造模具中，并将其与内冷铁紧密连接。
2.确保内冷铁与待铸件的接触面光滑、牢固。
步骤三：浇注熔融金属1.准备高温熔融金属，将其倒入铸造模具中。
2.确保熔融金属充分覆盖待铸件和内冷铁，同时避免温度过高导致内冷铁热膨胀过度。
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冷铁设计
冷铁分为内冷铁和外冷铁。
内冷铁：将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位，使合金激冷并同铸件熔为一体，这种金属激冷物称为内冷铁，内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。
使用内冷铁的注意事项是：
1）使用前，内冷铁要喷丸或喷砂处理，去除表面锈蚀和油污，常镀锌或镀锡防氧化。
2）砂型内放置内冷铁后应在3h—4h内浇注，防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
3）承受高温、高压和质量要求很高的铸件，不宜放内冷铁。
4）放内冷铁的铸型上方应有出气孔，如上方是暗冒口，冒口上也应有较大的出气孔。
5）采用栅状内冷铁时，单根冷铁的直径不大于30mm。
6）内冷铁在铸件加工后不得暴露，以免影响铸件的力学性能。
外冷铁：外冷铁又分为直接外冷铁和间接外冷铁两类。
1）直接外冷铁是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物，实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。
2）间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔，故又称隔砂冷铁、暗冷铁。
间接外冷铁激冷作用弱，应用较少。
使用外冷铁的注意事项为：
1外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁，除去锈污等各种脏物，有时要刷涂料。
2 对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件，使用外冷铁时应带有一定的斜度（如45°），以免型砂和冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
应做成图1中（b），（c）的形式。
对铸铁和一般铸铜件，（a）、（b）、（c）均适用。
冷铁的作用
1.与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序。
2.加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。
3.减小冒口尺寸，提高工艺出品率。
冷铁材料的选择
可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属和非金属材料均可选用。
生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨和铜合金等，各种冷铁材料的热物理系数见下表1。
冷铁安放位置的确定
冷铁能否充分发挥作用，关键在于安放的位置是否合理。
确定冷铁在铸型中的位置，主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状，同时还需要考虑冒口和浇注系统的位置。
（1）要求冷铁所起作用的分析:
（2）铸件结构的分析:
（3）与冒口配合使用
（4）浇注系统及引入位置的影响:
冷铁形状的确定
冷铁的形状取决于使用冷铁部位铸件的形状和冷铁所应起的作用.常用冷铁分为成型冷铁和平面冷铁两类，其形状如图2所示。
在铸件理论型面及转角处一般使角成型冷铁，冷铁
的形状应与放置冷铁的铸件形状相符合。
在铸件底部、端部和平面部分，常放置平面冷铁。
实际生产中常使用长方形、圆形、方形的冷铁。
其厚度一般为10，12, 15, 20, 30mm 。
也常制出一批长、宽尺寸不同、直径不同的标准冷铁供生产中选用。
这样有利于管理、有利于缩短试制和全产周期。
冷铁尺寸的确定
（1）外冷铁
①外冷铁的厚度
对轻合金件，当T 大于2.5倍铸件壁厚时，需配合冒口使用。
②外冷铁的工作表面积:
冷铁有一定的激冷面积，对铸件的大平面，尤其是铸钢件大平面不宜放置壁厚不变的大块冷铁.在大型铸钢件的厚壁平面上常散布若干小块冷铁来组成冷铁组，这样常要计算一个冷铁能激冷多大面积，即要计算冷铁的工作表面积。
设在铸件底面和内侧面的外冷铁，在重力和铸件收缩力作用下同铸件表面紧密接触，称为无气隙外冷铁;设在铸件顶部和外侧的冷铁属于气隙外冷铁。
相关文献指出，对于铸钢件，无气隙外冷铁的激冷效果，相当于在原有砂型的散热表面上，净增了两倍的冷铁工作表面积(A s =A o +2A c1):有气隙外冷铁的效果，相当于在原有的砂型散热面积上净增了一倍的冷铁工作表面积(A s =A o +A c2)。
应用了外冷铁使铸件凝固时间缩短，相当于使铸件模数由M o 减小为M 1，由此可导出外冷铁工作表面积As 。
对无气隙外冷铁有 1010000012)
(22M M M M V M V M V A A A s c -=-=-= （1）
对有气隙外冷铁有
10100
001002)(M M M M V M V M V A A A s c -=-=-= （2）
上两式中 V 0 —铸件被激冷处的体积;
A c ，A s ，A 0 —冷铁工作表面积、砂型等效面积、铸件的表面积;
M 0，M 1—铸件原模数，使用冷铁后铸件的等效模数。
1200012c c s A A A V A V M ++== （3）
其中A c1，A c2为无气隙、有气隙冷铁工作面积。
铸造设计人员可依工艺需要确定M1的大小，然后利用式（1）,（2）计算出外冷铁的工作表面积.当实现同时凝固时，M 1等于热节四周薄壁部分的模数;实现顺序凝固时，M 1=(0.83～0.91)M p ，M p 是热节旁补缩壁的模数。
经验证明，只有满足M p ≥0.67M o 的条件下，才能用外冷铁消除热节的影响。
（2）内冷铁
内冷铁的激冷作用比外冷铁强，通常是在外冷铁激冷作用不足时才使用内冷铁，主要用于壁厚而技术要求不太高的铸件上，特别是铸钢件。
设计注意：
各种冷铁的尺寸一般不宜过大，长度尺寸不大于200mm 。
冷铁尺寸过大，反复使用后会出现变形，既降低冷铁的激冷作用，又影响铸件尺寸精度。
较长或面积较大的冷铁，应分块使用，冷铁与冷铁之间应留有间隙。
冷铁之间的间隙一般为3～5mm ，间隙过小，造型时间隙中的型砂不易紧实，合箱时易掉砂，并易钻入金属液，形成披缝，阻碍铸件的收缩造成热裂缺陷。
间隙过大，在间隙处形成热节，出现缩松和缩裂缺陷。
冷铁的厚度大小应逐步向边缘处减薄，使激冷作用缓和过渡，避免铸件在冷铁边缘产生裂纹，对于镁合金铸件，尤为重要。
内冷铁的激冷作用比外冷铁大得多，所以用量要适当。
如内冷铁重量过大，则不能很好地熔合，影响铸件的机械性能，严重时引起铸件裂纹。
重量过小则不能有效消除缩孔、缩松。
冷铁工作表面一般应开设通气槽。
回用冷铁应进行吹砂处理，以去除表面的旧砂、油污和氧化物。