基本介紹
- 中文名：冷硬鑄造
- 外文名：Permanent mold casting
- 學科：機械工程
- 領域：機械設備
- 釋義：一種鑄造方法
- 用於：鑄造車輪、軋輥等
簡介,冷硬鑄造的理論依據,冷硬鑄件鑄造工藝流程,工藝說明及注意事項,冷硬鑄造工藝套用效果,存在問題及解決辦法,
簡介
在建材生產機械設備中，有不少鑄鐵零配件，由於直接接觸物料並對物料進行破碎、攪拌或擠壓，工作環境非常惡劣，受力情況也較複雜，所以在使用中很容易磨損，因而對其工作表面硬度和耐磨性能要求很高。否則就會造成頻繁停機修理，使生產率下降，同時也增加了日常設備修理工作量和維修費用，對企業經濟效益影響甚大。為此設計部門與同行廠家，都把如何提高此類零配件的硬度和耐磨性能作為一個重要課題。
在八十年代初，我廠曾試圖以冷硬鑄造工藝來解決這一難題。經過十多年的實踐，先後研製出了擠泥機螺旋絞刀、對滾破碎機輥圈、攪拌機和泥刀、礦車輪圈等一系列冷硬鑄件，在使用中收到了良好的效果，現作以簡述，供同行參考。
冷硬鑄造的理論依據
根據鐵碳合金(Fe - Fe3C)狀態圖及冷卻速度對其結晶過程的影響可知，在鑄鐵鑄造中，冷卻速度對鑄鐵的石墨化影響很大。冷卻愈慢，愈有利於石墨化進行。鐵水在正常冷卻條件下獲得灰口鑄鐵組織，碳大部以自由狀態的片狀石墨形式存在於鑄鐵中;鐵水在快速冷卻情況下，就會使鑄件表層結晶細化獲得白口鑄鐵組織，碳除少量溶於鐵素體外，絕大部分以滲碳體形式存在於鑄鐵中。白口組織的機械強度和韌性雖不及灰口組織，但卻具有很高的硬度和耐磨性(其硬度相當於800HBS10/3000)。取其這一特性，在冷硬鑄造中，我們將鑄型分為兩部分:一部分是鑄件要求耐磨的表面，採用金屬型(通常為鑄鐵材料)，使鑄件快速冷卻而獲得一定深度的白口鑄鐵組織;其餘部分是不要求耐磨而要具有一定強度和韌性的部分，均採用砂型，使鑄件緩慢冷卻而獲得灰口鑄鐵組織。這樣複合結構的鑄型，就能夠製造出表硬內韌的鑄件來。
冷硬鑄件鑄造工藝流程
鑄型預熱~清模~放置砂芯~合箱~放置澆、冒口~澆注~冷凝一開箱脫模~清理一檢驗一入庫。
工藝說明及注意事項
1.冷硬鑄型在澆注前，必須預熱，使型體溫度上升到80-100℃。目的是為了避免在澆注時，高溫鐵水接觸冷模，冷卻過於急劇而噴出鐵水燙傷操作人員，或造成鑄件報廢。甚者使冷模表面破壞，減少使用壽命。這一點在冬季尤為重要，務必注意。預熱用木柴、煤炭或利用正在澆注中的廢紅鐵塊均可。
2.鑄型砂芯必須事先作好，並經烘乾再用，以確保鑄件需加工部分緩慢冷卻而獲得灰口組織。
3.澆注時要注意澆注溫度和速度的控制。澆注溫度要在保證流動性不受影響的情況下，愈低愈好，一般在1230-1280℃為宜。澆注速度要緩慢而均勻，並保持鐵水連續不斷地注入。
4.開箱、脫模要適時。一般要等鑄件完全凝固即可開箱。如果開箱過早，鑄件因未完全凝固而報廢。如開箱過晚不利於鑄件表面冷硬，且使金屬型體過熱，也會影響下次澆注冷硬質量(在連續生產的情況下)。一般中間間隔要在半小時以上。還可採取強制冷卻。
5.清理、檢驗工序很重要。因為冷硬鑄件絕大部分不進行機械加工，故在清理時，除用銀頭敲掉澆注系統和毛刺外，還要用手提砂輪磨掉明顯的凸出部分。檢驗方法，除用眼巨觀檢查外，對一些不再進行加工的配合孔(如絞刀孔)可用試棒一一試驗，如有問題就要用手提砂輪進行修磨後，才能使用。
冷硬鑄造工藝套用效果
通過十多年的生產實踐證明，該工藝套用效果是良好的。此類零件冷硬表層的耐磨程度，一般都提高2-3倍，從而延長了使用壽命，減少了停機修理時間，提高了生產效率，降低了生產成本。以冷硬螺旋絞刀為例，因它的表面非常光滑而耐磨，新裝絞刀根本不需要人工打磨，便能達到十分理想的使用效果。具體通過三種絞刀(砂模鑄鐵、鋼板、冷硬鑄鐵)在50型制磚機上使用時，磚坯的起始產量、達到極限產量的時間、維持極限產量的班次和一付絞刀的總產量對比來說明，其優越性是顯而易見的。
存在問題及解決辦法
冷硬鑄件存在的缺陷，主要是強度和韌性較差，在非正常受力情況下，如在物料中碰到了鐵塊之類的硬物時，與鋼質或灰口鑄鐵相比更容易損壞。我們在套用中摸索出一些克服的辦法。也收到了較好的效果。
1.在鑄鐵熔化時，給配料中加入適量的廢鋼料，一般加15-20%為宜，可明顯提高鑄件的強度。
2.鑄件進行低溫退火處理。這樣表面硬度稍有下降(不影響使用效果)。但強度卻大有提高。
3.做人工或自然時效處理，雖然時間較長，但都能使鑄件表面硬度基本不下降的情況下，消除內應力，提高強度。
4.在物料輸送帶上設定強力電磁吸盤，預先清除物料中的鐵質雜物。
