1、材料成形工藝2011.10.3112.5冷鐵設計冷鐵的概念 為增加鑄件局部冷卻速度，在型腔內部及工件表面安放的激冷物。 冷鐵可分為外冷鐵和內冷鐵。 在鑄造生產中常將冷鐵、澆注系統和冒口配合使用，控制鑄件的凝固過程。2冷鐵澆口32.5.1冷鐵的作用1）與澆注系統和冒口配合控制鑄件的凝固次序。形成順序凝固的凝固次序；改變鑄件的凝固次序，形成順序凝固；增大凝固過程的穩定梯度，使凝固次序更加明顯；加速鑄件局部厚大部位的凝固速度，與周圍部分同時凝固。2）加速鑄件的凝固速度，細化晶粒組織，提高鑄件的力學性能。 另外：冷鐵還可以用來劃分冒口的補縮區域，控制和擴大冒口的補縮范圍，提高冒口的補縮效率。42.5.

2、2冷鐵材料的選擇生產中常用的冷鐵材料有鑄鐵、鋁合金、石墨和銅合金等 。可以制作冷鐵的材料很多，凡是比砂型材料的熱導率、蓄熱系數大的金屬和非金屬材料均可選用 。常用冷鐵材料的熱力學性能52.5.3外冷鐵外冷鐵的分類外冷鐵直接冷鐵（明冷鐵）間接冷鐵（暗冷鐵）有氣隙無氣隙67外冷鐵厚度的確定根據經驗，外冷鐵的厚度見下表2序號適用條件外冷鐵的厚度序號適用條件外冷鐵的厚度1灰鐵鑄件=（0.250.5）T4鑄鋼件=（0.30.8）T2球墨鑄鐵件=（0.30.8）T5銅合金件=（0.61.0）T3可鍛鑄鐵件=1.0T6輕合金件=（0.81.0）T注：T 鑄件熱節圓直徑。對輕合金件，當T大于2.5倍鑄件壁厚時

3、，需配合冒口使用。8外冷鐵工作表面積的確定設在鑄件底面和內側面的外冷鐵，在重力和鑄件收縮力作用下同鑄件表面緊密接觸，稱為無氣隙外冷鐵;設在鑄件頂部和外側的冷鐵屬于氣隙外冷鐵。9外冷鐵的重量 為防止外冷鐵被鑄件熔接，應計算或校核外冷鐵的重量。原理：鑄件（熱節部分）的質量為Wo，用外冷鐵激冷后，鑄件模數Mo減少為等效模數M1，對應M1的鑄件質量為W1，則質量差（Wo-W1）所含的過熱熱量和結晶潛熱應為外冷鐵吸收并使之升溫。設CL,Cs為金屬液，固體的比熱容，鑄件凝固結束時允許外冷鐵最高溫度為600.依據熱平衡原理，導出Wc102.5.4內冷鐵內冷鐵的激冷作用比外冷鐵強，通常是在外冷鐵激冷作用不足時

4、才使用內冷鐵，主要用于壁厚而技術要求不太高的鑄件上，特別是鑄鋼件。常用內冷鐵的形式：a釘子；b螺旋形；c短圓柱形112.5.5冷鐵放置的位置1.冷鐵的作用分析鑄件自下而上的凝固順序，通常把冷鐵放在鑄型的下部。2.鑄件結構的分析不宜安放冒口的厚大部位，一般均放冷鐵。散熱條件差的部位放冷鐵。3.與冒口配合使用冷鐵與冒口保持一定距離，從冷鐵部位向冒口方向順序凝固。4.澆注系統及引入位置的影響采用底注式澆注系統，一般均在鑄件底部放置冷鐵。12第三章 砂型鑄造 砂型鑄造是傳統的鑄造方法，適用于各種形狀大小批量及各種合金鑄件的生產。 掌握砂型鑄造是合理選擇鑄造方法和正確設計鑄件的基礎。不受零件形狀、大小、

5、復雜程度及合金種類的限制；造型材料來源廣，生產準備周期短、成本低；砂型鑄造是鑄造生產中應用最廣泛的一種。砂型鑄造占鑄件總產量的80%到90%。13 以型砂和芯砂為造型材料制成鑄型，液態金屬在重力下充填鑄型來生產鑄件的鑄造方法。什么是砂型鑄造？14型砂:是按一定比例配制的造型材料,是制造砂型鑄造用的鑄型的主要材料之一.砂型:型砂被舂緊在上、下砂箱之中,連同砂箱一起稱作上砂型和下砂型鑄型:鑄型是用金屬或其它耐火材料制成的組合整體,是金屬液凝固后形成鑄件的地方.分型面:鑄型組元間的接合表面(一般位于模樣的最大截面)型芯:是用來獲得鑄件的內孔或局部外形,由芯砂或其它材料制成的芯體.砂型鑄造的幾個基本概

6、念15砂型鑄造的工藝過程16在砂型鑄造中,造鑄型和造型芯是最基本的工序,它們對鑄件質量、生產率和成本影響很大. 17粘土砂型結構示意圖1.原砂；2.粘接劑；3.附加物；4. 透氣孔隙粘土砂、水玻璃砂和樹脂砂占主導地位18常用造型方法及其選擇整模造型分模造型挖砂造型活塊造型三箱造型刮板造型地坑造型造 型 方 法手工造型機器造型 為了正確地選擇造型方法，必須對各種造型方法的特點有所了解19鑄件圖1、整模造型 將模型做成與零件形狀相適應的整體結構，用整體模型進行造型的方法模型為整體；型腔全部位于一個砂型內，分型面為平面；造型簡便，所得型腔形狀和尺寸精度較好；適用于外形輪廓的頂端有一最大截面，并且為一

7、平面的鑄件。20零件圖2、分模造型該零件若用整模造型是否可行？若垂直放置時，下端法蘭阻礙起模，不可行。21模型圖該零件的模型應該采用分開的模型 。即沿模型截面最大處分為兩半，并用銷釘將其定位。模型分為兩半，分模面即分型面；型腔分別位于上下兩個砂型內，分型面為平面；造型簡便，但有可能發生錯箱缺陷；適用于最大截面在中部，并且為一平面的鑄件，特別是用于有孔的鑄件。22 機器造型使造型中最主要的兩項操作-緊砂和起模實現了機械化。它可大大提高生產率，改善勞動條件以及提高鑄件的精度和表面質量。在大批量生產中，盡管機器造型所需要的設備、專用砂箱和模板等投資較大，單鑄件總的成本仍能顯著降低。機器造型使現代化鑄

8、工車間生產的基本方式。機器造型23氣動多觸頭震壓式造型機氣動微震壓實造型機氣沖造型機機器造型設備舉例24機器制芯設備舉例普通射芯機冷芯盒射芯機多功能射芯機253.2粘土濕型濕型：造好的砂型不用經過烘干，直接澆入高溫 金屬液的砂型。濕型鑄造法的特點：砂型不用烘干，不存在硬化過程。優點：1.生產率高，周期短，易流水線生產，易機械化合自動化；2.成本低；3.節省了烘干設備，車間生產面積，燃料電力等。4.延長了砂箱的使用壽命。缺點：夾砂結疤、氣孔，砂眼、粘砂等缺陷。26濕型主要原材料原砂、膨潤土、煤粉、水，附加物1.原砂：硅砂是使用最廣泛的原砂。主要成分為二氧化硅。 硅砂的缺點：a熱膨脹系數比較大；b

9、熱擴散率比較低；c容易與鐵的氧化物起作用。鑄件容易發生粘砂現象，清砂很困難。 鑄鋼中采用的非石英砂：橄欖石砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、石灰石砂、鎂砂、剛玉砂等。272.膨潤土濕型砂的主要粘接劑。膨潤土粉膨潤土原礦石283.煤粉。煤粉主要是防止鑄鐵件產生粘砂和夾砂293.2.3濕型砂的混制、舊砂處理及型砂性能檢測1.混砂：原砂100%，膨潤土1%到5%，煤粉8%以下，水分6%以下，適量附加物。2.舊砂處理：重復使用，經濟環保。3.型砂性能要求：濕度、透氣性、強度、緊實度、變形量、破碎指數、流動性、含泥量、有效粘土含量、有效煤粉含量、砂溫、抗夾砂性、抗粘砂性等。檢測方法：在線控制和線外控制303.2.4濕

10、型的緊實工藝1.對型砂緊實度的要求緊實度對鑄型性能的影響：鑄型的強度和透氣性。對型砂緊實度的要求：緊實度高而且均勻。常用的緊實方法：震擊緊實 震壓緊實 微震壓實 高壓緊實 壓實等。3132333435363.3納水玻璃砂型3.3.1概述納水玻璃是鑄造生產中應用最廣泛的無機化學粘接劑。優點：1.型砂流動性好，易于緊實，勞動強度低；2.硬化快，強度高，可簡化造型工藝，縮短生產周期，提高勞動生產率；3.可在型硬化后起模，型、芯尺寸精度高；4.可以取消或者縮短烘烤時間，降低能耗。372.納水玻璃粘接劑水玻璃：各種聚硅酸鹽水溶液的通稱。納水玻璃、鉀水玻璃、鋰水玻璃、鉀鈉水玻璃、季銨鹽水玻璃等。3.水玻璃型砂的硬化方