浙江機電職業技術學院畢業設計說明書畢業設計說明書課題名稱:后模板鑄件鑄造工藝技術設計系別機械工程系專業材料成型與控制技術班級材型0711姓名阿東學號1234567890指導教師松松起訖時間：2010年3月8日～2010年4月30日（共8周）摘要分析了我國鑄造業鑄件質量低，環境污染嚴重以及檢測技術落后的現狀。指出了我們對現有工藝和設備實施節能技術改造，推廣新工藝、新技術、新設備，提高自主創新能力，進而提高能源利用率，需要解決的問題有鑄造的工藝設計，澆注系統設計，鑄件補縮系統的設計，鑄件的配砂與造型，冶煉與澆注，鑄件的檢驗、熱處理，只有通過鑄造過程的控制，加強鑄件質量檢測，才能推動我國的鑄造業的低碳，低污染環保健康的發展。本次設計是注塑機用的后模板的鑄造工藝和鑄造熔煉，主要設計內容有零件圖一份；鑄造工藝圖一份；模樣圖、砂箱圖、鑄造工藝卡各一套；撰寫畢業設計說明書，重點：由于尺寸不全，在制作3D的時候可能難；對鑄造工藝技術、裝備設計、鑄造生產過程中進行綜合運用。保證鑄造出來的零件符合加工要求；難點：工件圖形較復雜，繪制2D零件圖需要較多時間。還有生產綱領為單件小批量生產，如何使工藝裝備盡可能簡單，以便短期生產周期，并獲得較大的經濟效益。本課題對提高自主創新能力，優化鑄造工藝最終能達到高的成品率起著實際的作用與意義。關鍵詞：后模板；鑄造工藝設計；高成品率；現代化AbstractAnalysisofthequalityofourfoundrycastinglow,seriousenvironmentalpollutionandthedetectiontechnologybehindthestatusquo.Thatourexistingtechnologyandequipmenttoimplementenergy-savingtechnologicaltransformation,promotionofnewtechnology,newtechnology,newequipment,improvethecapabilityofindependentinnovation,furtherimproveenergyefficiency,needtoaddresstheproblemscastingprocessdesign,castingdesign,castingFeedingsystemdesign,castingwithsandandshape,smeltingandcasting,castinginspection,heattreatment,onlythroughthecastingprocesscontrol,enhancecastingqualityinspection,topromoteChina'sfoundryindustry'slow-carbon,low-pollutionenvironmentalhealthdevelopment.

Thisdesignisusedforinjectionmoldingmachineafterthecastingprocessandcastingtemplatemelting,themaindesignelementsarepartofaplan;castingprocessdiagramofa;patternmap,sandboxdiagram,castingeachsetofcards;writteninstructionsGraduationfocus:Asthesizeoffailure,whenintheproductionof3Dmaybedifficult;oncastingtechnology,equipmentdesignandcastingprocessforcomprehensiveuse.Castoutofsparepartstoensureconsistentprocessingrequirements;difficult:themorecomplicatedpartsgraphics,drawing2Dpartdrawingneedmoretime.Thereareprogramsfortheproductionofsingleandsmallbatchproduction,howtomaketechnologyandequipmentassimpleaspossible,sothatshort-termproductioncycle,andlargereconomicbenefits.Thesubjectofimprovingtheabilityofindependentinnovation,optimizingthefinalcastingprocesscanachieveahighyieldplaytheactualroleandsignificance.Keywords:post-template;castingprocessdesign;highyield;modernization目錄摘要 1Abstract 21引言 52設計課題的分析 62.1對鑄件使用性分析 62.2零件分析 72.3從車間條件，生產類型分析 82.3.1從車間條件： 82.3.2從生產類型： 83鑄造方法選擇 93.1鑄造方法選擇的原則： 93.2該鑄件的鑄造方法與優缺點 94 鑄造工藝方案的確定 104.1選擇造型方法及理由 104.2型砂和芯砂的選擇 104.3零件鑄造過程的擺放 114.4常見鑄件缺陷及其預防措施 125鑄造工藝設計 135.1分型面與澆注位置的確定原則 135.1.1確定分型面的原則 135.1.2確定澆注位置的原則 135.2分型面與澆注位置的確定 135.3砂芯設計 145.4后模板鑄造工藝設計參數的確定 155.4.1.加工余量 166 鑄件澆注系統的設計 176.1設計依據 176.1.1確定澆注系統類型 176.1.2初步確定橫澆道，內澆道，直澆道形狀與尺寸 187鑄件補縮系統的設計 197.1無冒口鑄造工藝設計 197.2出氣冒口設計 197.3 強制冷卻工藝設計 198鑄件的配砂與造型 208.1鑄件選擇什么樣的型砂與芯砂 208.2自硬呋喃樹脂砂的原輔材料 208.2.1原砂 208.2.2樹脂的選取 208.2.3固化劑 218.3樹脂砂的操作工藝 218.3.1型砂配制程序 218.3.2樹脂與固化劑的加入量 218.4造型制芯操作要點 218.5涂料 228.5.1涂料的選用 228.5.2刷涂料要注意哪些 229冶煉與澆注 239.1球墨鑄鐵熔煉生產 239.1.1

原材料的選擇 239.1.2

化學成分選擇 239.2

熔煉控制 249.3

球化孕育處理 248.3.1球化劑、孕育劑的選擇 248.3.2球化孕育處理工藝方式 259.4預處理技術的應用 259.5工藝途徑 269.6如何生產出高質量的大型球鐵 269.7澆注過程中要注意什么內容 269.8球鐵的配料計算 2610鑄件的檢驗、熱處理 2710.1鑄件的檢驗 2710.1.1鑄件外觀質量檢驗及檢驗方法 2710.1.2鑄件內在質量檢驗及檢驗方法 2710.2熱處理 2810.2.1熱處理工藝曲線圖 2811結束語 29參考文獻 30致謝 311引言球墨鑄鐵作為一種廉價的結構材料,因其良好的耐磨性、減震性、低缺口敏感性以及優良的切削加工性能和鑄造性能,已廣泛用于汽車、農業機械、機床、冶金機械等多個領域,具有重要的應用價值和廣闊的應用前景。目前,幾乎所有的球墨鑄鐵件都是直接鑄造成型或經機加工后使用,為了達到機械性能的特殊要求,常規的處理方法是在球墨鑄鐵冶煉過程中添加一些合金元素或者增加后續熱處理工藝。但是大大增加了球墨鑄鐵的生產成本,耗時、耗能,且對環境污染嚴重。本文以工業中最常用的QT500-7球墨鑄鐵件需要解決的問題有鑄造的工藝設計，澆注系統設計，鑄件補縮系統的設計，鑄件的配砂與造型，冶煉與澆注，鑄件的檢驗、熱處理，只有通過鑄造過程的控制，加強鑄件質量檢測，才能推動我國的鑄造業的低碳，低污染環保健康的發展。本次設計是注塑機用的后模板的鑄造工藝和鑄造熔煉，主要設計內容有零件圖一份；鑄造工藝圖一份；模樣圖、砂箱圖、鑄造工藝卡各一套；撰寫畢業設計說明書，本課題對提高自主創新能力，優化鑄造工藝最終能達到高的成品率起著實際的作用與意義。2設計課題的分析2.1對鑄件使用性分析本次設計的后模板是一個在注塑機上的一塊后板，是一個球墨鑄鐵件，也是必不可少的一個部件。其牌號為QT500-7。這種鑄件由于有較好的強度和韌性的配合，多用于冶金設備中的一些部件，通過控制或熱處理手段可調整和改善組織中的珠光體和鐵素體的相對數量及形狀與分布，從而可在一定范圍內改善和調整其強度和韌性的配合，以滿足各類部件的要求。通過鑄造工藝編制、造型（制芯）、涂料、配模、沖天爐熔煉或電爐（澆注）、保溫冷卻、開箱，到后來的清理，熱處理，檢驗。整個工序，最終得到一個質量優秀的鑄件。2.2零件分析該鑄件鑄造零件圖清晰無誤，有完整的尺寸和各種標記，經過仔細的審查，零件結構符合鑄造工藝的要求。對于該零件的技術要求，這個鑄件的金屬材質的牌號是Q500-7，它的金相組織是珠光體和鐵素體,對于力學性能的要求是抗拉強度達到500MPa,屈服強度要達到320MPa，伸長率7%,布氏硬度達到170~230。鑄件的重量有1700kg。零件的鑄造工藝合理，如果不合理還可以與使用單位進行修改。2.3從車間條件，生產類型分析2.3.1從車間條件：車間設備：車間的起重機能最大吊起10噸，高度可以達到6米。電爐有兩臺噸位分別為5噸和3噸。機器放砂，手工造型。用火焰烘干，熱處理爐的大小5米*7米。車現有材料和供應情況都充足。車間生產工人的技術水準過硬2.3.2從生產類型：因為是單件小批量生產，制造5~6件。所以工藝設計盡量使用可靠的易于掌握的技術，盡量減少工藝裝備的制造量。3鑄造方法選擇3.1鑄造方法選擇的原則：1、優先采用砂型鑄造,主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產工藝簡單、生產周期短。當濕型不能滿足要求時再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土濕型砂鑄造的鑄件重量可從幾公斤直到幾十公斤，而粘土干型生產的鑄件可重達幾十噸。2、鑄造方法應和生產批量相適應。低壓鑄造、壓鑄、離心鑄造等鑄造方法，因設備和模具的價格昂貴，所以只適合批量生產。3、造型方法應適合工廠條件。例如同樣是生產大型機床床身等鑄件，一般采用組芯造型法，不制作模樣和砂箱，在地坑中組芯；而另外的工廠則采用砂箱造型法，制作模樣。不同的企業生產條件（包括設備、場地、員工素質等）、生產習慣、所積累的經驗各不一樣，應該根據這些條件考慮適合做什么產品和不適合（或不能）做什么產品。4、要兼顧鑄件的精度要求和成本。3.2該鑄件的鑄造方法與優缺點我要鑄造的零件用樹脂砂造型。與粘土砂干型鑄造工藝相比，自硬\o"樹脂砂鑄造"樹脂砂鑄造工藝具有下述優點：鑄件表面質量好、尺寸精度高、廢品率低，適用范圍廣、對工人技術水準要求低，大大減輕了工人的勞動強度和改善工作環境。但其不足就是鑄造成本較高，為了降低鑄造成本，各鑄造生產單位都在探索降低鑄造成本的途徑。鑄造工藝方案的確定為了保證鑄件質量,提高勞動生產率和降低成本,在確定鑄造工藝過程方案時,必須對具體的鑄件進行具體的分析,選擇合理的工藝方案。在選定鑄造工藝方案時,必須考慮鑄造車間的具體條件(如鑄造設備運轉情況、生產能力),鑄件質量狀況,鑄件的結構和尺寸、技術要求以及生產數量等。4.1選擇造型方法及理由 先用手工造型，造芯中的砂箱造型。理由：手工造型和造芯使用工裝簡單，靈活，適用性強，適于單件小批量生產，特別適合制造大型鑄件和復雜的鑄件。砂箱造型特點：在砂箱內造型，操作方便，勞動量較小。應用情況：大中小鑄件，大批量和單件生產均可。4.2型砂和芯砂的選擇型砂和芯砂用自硬呋喃樹脂砂理由：造型效率高，提高了生產率和場地利用率，縮短了生產周期。這是由于（1）、型砂流動性好，不需搗固機緊實，節省了大量的搗固工作量，使造型操作大為簡化；(2)鑄型強度高，節約了起模后修型工作量；（3）型（芯）上醇基涂料點干后可省去烘干工序，節約了工時和場地；(4)舊砂回收后干法機械再生，使砂處理為封閉系統，便于機械化，可以節約大量舊砂處理，型砂混制、運輸等輔助勞動；（5）型砂的潰散性好，落砂容易，修整工作量少、（6）節約了一些造型（芯）前的準備工作量。如插芯固等。減輕勞動強度，大大改善了勞動條件和工作環境，尤其是減輕了噪音、砂塵等，減少了環境污染。

樹脂砂型(芯)強度高(含高溫強度高)、成型性好、發氣量較其它有機鑄型低、熱穩定性好、透氣性好，可以大大減少鑄件的粘砂、夾砂、砂眼、氣孔、縮孔、裂紋等鑄件缺陷，從而降低廢品率，可以制造出用粘土砂難以做出的復雜件、關鍵件。

舊砂回收再生容易，可以達到90—95%的再生回收率。在節約新砂、減少運輸、防止廢棄物公害等方面效果顯著。4.3零件鑄造過程的擺放如下圖所示，選用一箱一型。4.4常見鑄件缺陷及其預防措施1氣孔在鑄件內部、表面或近于表面處，有大小不等的光滑孔眼，形狀有圓的、長的及不規則的，有單個的，也有聚集成片的。顏色有白色的或帶一層暗色，有時覆有一層氧化皮。降低熔煉時流言蜚語金屬的吸氣量。減少砂型在澆注過程中的發氣量，改進鑄件結構，提高砂型和型芯的透氣性，使型內氣體能順利排出。

2縮孔在鑄件厚斷面內部、兩交界面的內部及厚斷面和薄斷面交接處的內部或表面，形狀不規則，孔內粗糙不平，晶粒粗大。壁厚小且均勻的鑄件要采用同時凝固，壁厚大且不均勻的鑄件采用由薄向厚的順序凝固，合理放置冒口的冷鐵。

3縮松在鑄件內部微小而不連貫的縮孔，聚集在一處或多處，晶粒粗大，各晶粒間存在很小的孔眼，水壓試驗時滲水。壁間連接處盡量減小熱節，盡量降低澆注溫度和澆注速度。

4渣氣孔在鑄件內部或表面形狀不規則的孔眼?？籽鄄还饣?，里面全部或部分充塞著熔渣。提高鐵液溫度。降低熔渣粘性。提高澆注系統的擋渣能力。增大鑄件內圓角。

5砂眼在鑄件內部或表面有充塞著型砂的孔眼。嚴格控制型砂性能和造型操作，合型前注意打掃型腔。

6熱裂在鑄件上有穿透或不穿透的裂紋（注要是彎曲形的），開裂處金屬表皮氧化。嚴格控制鐵液中的S、P含量。鑄件壁厚盡量均勻。提高型砂和型芯的退讓性。澆冒口不應阻礙鑄件收縮。避免壁厚的突然改變。開型不能過早。不能激冷鑄件。

7冷裂在鑄件上有穿透或不穿透的裂紋（主要是直的），開裂處金屬表皮氧化。

8粘砂在鑄件表面上，全部或部分覆蓋著一層金屬（或金屬氧化物）與砂（或涂料）的混（化）合物或一層燒結構的型砂，致使鑄件表面粗糙。減少砂粒間隙。適當降低金屬的澆注溫度。提高型砂、芯砂的耐火度。

9夾砂在鑄件表面上，有一層金屬瘤狀物或片狀物，在金屬瘤片和鑄件之間夾有一層型砂。嚴格控制型砂、芯砂性能。改善澆注系統，使金屬液流動平穩。大平面鑄件要傾斜澆注。

10冷隔在鑄件上有一種未完全融合的縫隙或洼坑，其交界邊緣是圓滑的。提高澆注溫度和澆注速度。改善澆注系統。澆注時不斷流。

11澆不到由于金屬液未完全充滿型腔而產生的鑄件缺肉。提高澆注溫度和澆注速度。不要斷流和防止跑火。5鑄造工藝設計5.1分型面與澆注位置的確定原則5.1.1確定分型面的原則1.盡可能將鑄件的全部或主要部分分置與同一半型中，以避免因錯型而造成尺寸偏差。2.單件或小批量生產時，模樣上可采用活塊結構，以減少砂型數量。機器造型，批量生產時，模樣上不得用活塊結構，必要時，用砂芯代替活塊。3.有可能的話，盡量使用分型面為平面。4.盡量減少砂芯數量。5.確定分型面時，應充分考慮內澆口和橫澆道的設置。5.1.2確定澆注位置的原則1.盡可能將鑄件的主要工作表面，重要的加工表面放在鑄型下部或側面。這樣上述表面產生氣孔，夾渣等缺陷的可能性較少。2.盡可能將鑄件的薄壁部分置于鑄型的下部，厚大部分置于鑄型上部。這樣，薄壁部分易于充滿，而且也容易做到定向凝固。3.盡可能使砂芯數量最少。4.力求使砂芯定位準確，支撐可靠。5.避免太高的吊砂臺。6.應盡量避免在鑄件的非加工面上留下分型披縫。5.2分型面與澆注位置的確定如下圖所示圖5-1圖5-2理由：盡可能將鑄件的全部或主要部分分置與同一半型中，主要是為了取模方便。分型面選用平面是為了便于下芯，合箱和檢查方便。選用圖中的分型面可和澆注位置統一起來，在大平面側面開設內澆口，使鑄件下半部較厚部分先注入鐵水，而使85mm5.3砂芯設計5.3.1#芯和2#芯的設計：由《鑄造工程師手冊》P501表6-56垂直芯頭的高度得下芯頭高度為35~55mm，則上芯頭的高度為25~30mm；由《鑄造工程師手冊》P501表6-57垂直芯頭的斜度，上芯頭為4°~5°下芯頭為3°~6°;由《鑄造工程師手冊》P501表6-57垂直芯頭與芯座之間的間隙為1.5。3#,4#,5#,6#芯的設計：由《鑄造工程師手冊》P502表6-59水平芯頭的長度分別為70mm，80mm，80mm，80mm。7#芯的設計：已知直徑65mm，長度為55mm由《鑄造工程師手冊》P501表6-56垂直芯頭的高度得下芯頭高度為25~30mm，由《鑄造工程師手冊》P501表6-57垂直芯頭的斜度，下芯頭為2°~2.5°由《鑄造工程師手冊》8#芯的設計：已知直徑65mm，長度為50mm由《鑄造工程師手冊》P501表6-56垂直芯頭的高度得下芯頭高度為20~25mm，由《鑄造工程師手冊》P501表6-57垂直芯頭的斜度，下芯頭為1.5°~2°由《鑄造工程師手冊9#芯的設計：已知直徑95mm，長度為400mm由《鑄造工程師手冊》P501表6-56垂直芯頭的高度得下芯頭高度為40~60mm，由《鑄造工程師手冊》P501表6-57垂直芯頭的斜度，下芯頭為3.5°~5°由《5.4后模板鑄造工藝設計參數的確定如下表：設計內容設計說明1.鑄件尺寸公差球墨鑄鐵單件小批量生產，手工造型。按照GB/T6414-1999毛坯鑄件基本尺寸在1000~1600CT12，公差值132.鑄件質量公差按照GB/T6414-1999（鑄件重量公差數值）公稱重量在1000~4000kg，MT12，重量公差數值為8%3.鑄造收縮率由于鑄件結構、砂芯、砂型等因素使得鑄件實際收縮率為0.8%4.起模斜度由《鑄造工程師手冊》P485表6-41（自硬砂造型時模樣外表面的起模斜度）可知：后模板的起模斜度在α為0°30′~0°35′a為4.2~5.6mm顧取5mm5．最小值鑄出孔由《鑄造工程師手冊》P487表6-44（鑄件的最小鑄出孔）可知：后模板的最小鑄出孔的直徑為35mm6.工藝補正量因為是單件小批量生產的鑄件，所以工藝補正量e≦0.002L。7.分型負數由《鑄造工藝學》P246表3-3-9（模樣的分型負數）可知：分型負數為2mm8.分芯負數：由于后模板的有的砂芯是分開制造的的大砂芯，為了砂芯拼合及下芯方便，根據砂芯的接合面的大小一般留1~3mm。9.反變形量一般鑄件壁厚差別不大且結構上剛度較大時，不必留反變形量。10.砂芯負數因為后模板采用自硬砂芯，所以不采用砂芯負數。11.非加工壁厚的負余量由《鑄造工藝學》P248表3-3-11（非加工壁厚的負余量鑄件在1~3t鑄件壁厚在81~100，顧取-4.5mm。12.加工余量見表5-2。表5-15.4.1.加工余量設計內容設計說明序號基本尺寸/mm灰鑄鐵大批量生產，手工造型查表3-3-4可知尺寸公差CT12加工余量等級MAH1660《鑄造工藝學》P240查表3-3-3可知加工余量值為：10mm。2400《鑄造工藝學》P240查表3-3-3可知加工余量值為：8.5mm。3465《鑄造工藝學》P240查表3-3-3左右雙側加工，可知加工余量值為：8.5mm。4520《鑄造工藝學》P240查表3-3-3前面單側加工，可知加工余量值為：11mm。5465《鑄造工藝學》P240左側單面加工，查表3-3-3可知加工余量值為：11mm。6Φ140《鑄造工藝學》P240孔，降一級雙側加工，查表3-3-3可知加工余量值為：6mm。7Φ100《鑄造工藝學》P240孔，降一級雙側加工查表3-3-3可知加工余量值為：4.5mm。8Φ160《鑄造工藝學》P240孔，降一級雙側加工查表3-3-3可知加工余量值為：7.5mm。9200《鑄造工藝學》P240單側加工查表3-3-3可知加工余量值為：8mm。10Φ65《鑄造工藝學》P240孔，降一級雙側加工查表3-3-3可知加工余量值為：4.5mm表5-2鑄件澆注系統的設計6.1設計依據6.1.1確定澆注系統類型在考慮了鑄造方法，液態金屬材質，造型方法，鑄件尺寸及形狀后，確定澆注系統的類型。對于該球墨鑄鐵件，一般采用半封閉式或開放式的底注式澆注系統，并采用漏斗型外澆口。1).澆注時間：①．G=1.1GC=1.1*1700kg=1870kg②t＝St澆注時間(s)GL型內金屬液總重量，包括澆、冒系統重量（kg）S系數一般情況下S=2δ鑄件的平均壁厚則t=SQUOTE=2=240s所以澆注時間取t=240s2).根據水力公式計算:S阻=①值的確定；按干型、鑄型阻力中等，取0.48?？紤]到鑄件上有8出氣口，可減小澆注時對鑄型阻力，值應增大0.05,故決定采用=0.53②Hp：平均靜壓頭高度由鑄件位于上、下型之間時的平均靜壓頭高度關系得：采用底部注入，因為分型面在鑄件1/2處的下部，距底面很近時，可按鑄件全部在上箱來處理。澆注鑄件的高度為230mm，S阻=13.17cm23).型內金屬液面上升速度VL=式中VL型內液面上升速度（cm/s）hc鑄件在澆注位置的高度（cm）t澆注時間（s）VL===2.75cm/s4).確定直澆道高度Hm≥Ltanα995*tan7°122.2mmHO=122.2+660=782.2mm6.1.2初步確定橫澆道，內澆道，直澆道形狀與尺寸球墨鑄鐵件系統各單元截面的比，可以參考鑄造工程師手冊P529表6-88選用。類型截面積比應用范圍開放式F內：F橫：F直 厚壁球墨鑄鐵件1.5~4：2~4：1用交簡便的方法，根據鑄件的質量，有經驗數據確定球墨鑄鐵澆注系統各組元的尺寸。該鑄件的重量為1700kg，可以參考鑄造工程師手冊P529~P531表6-89和表6-90選用。鑄件質量/kg內澆道1000~2000數目單個截面積/cm2總截面積/cm2abc57.537.552mm48mm15mm鑄件質量/kg橫澆道1000~2000數目單個截面積/cm2總截面積/cm2abc1434364mm50mm75mm鑄件質量/kg直澆道1000~2000數目單個截面積/cm2總截面積/cm2D125.525.557mm澆口杯的形狀和尺寸設計澆口杯的形狀和尺寸設計如下圖所示：直澆道和直澆道窩的形狀、尺寸設計直澆道的功用是：從澆口杯引導金屬向下，進入橫澆道、內澆道。提供足夠的壓力頭，使金屬液在重力的作用下能克服各種流動阻力，在規定時間內充滿型腔。直澆道窩有緩沖金屬液的作用、浮出金屬液中的氣泡、改善內澆道的流量分布等。7鑄件補縮系統的設計7.1無冒口鑄造工藝設計依據均衡凝固理論，球鐵件的體收縮要經歷3個階段，即液態收縮、凝固收縮和固態收縮；而鑄件產生縮孔、縮松是由前2者決定的。而采用冒口對其補縮只是液態體收縮，而在凝固階段由于球鐵共晶凝固溫度范圍較寬(糊狀凝固)，冒口中的液體金屬很難對其進行補縮。利用球鐵在共晶凝固階段石墨化膨脹的特性，即鐵液進入型腔后，鑄件的體積變化是由以下3部分復合的結果，-V液縮-V凝縮+V石脹=-1.56%-3%+4.8%=+0.24%→0；這就是球鐵件不用冒口補縮而能獲得健全鑄件的原理。厚大斷面大型球鐵件無冒口鑄造還必須遵守以下原則：(1)高的冶金品質；

(2)堅固的鑄型；

(3)鑄件模數≥2.5cm；

(4)低溫澆注，澆注溫度為1300～1330℃

(5)大流量快速澆注，并加大出氣冒口截面積；

(6)內澆口及出氣冒口必須先于鑄件凝固防止鐵液回流；

(7)碳當量控制在4.2%～4.3%；

(8)內澆口沿鑄件圓周均勻分布徑向引入，鑄型內溫度場溫度均勻。7.2出氣冒口設計強化型腔排氣能力，加大出氣冒口總截面積，使其先于鑄件凝固。在鑄型最高處設置8個60mm×25mm均勻分布的矩形出氣冒口，其內澆口與出氣冒口總面積比：強制冷卻工藝設計厚大斷面大型球鐵件冷卻速度是極其緩慢的，致使共晶凝固時間過長，易造成鑄件內部元素偏析、球化衰退、石墨畸變、共晶團粗大、石墨漂浮等缺陷。實施強冷工藝縮短共晶凝固時間是研制成功厚大斷面大型球鐵重要工藝手段之一。外冷鐵的厚度，對于球墨鑄鐵外冷鐵的厚度（0.3~0.8）T已知T=65得球墨鑄鐵外冷鐵的厚度=19.5~52mm

采用掛砂冷鐵及石墨冷鐵組成堅固的鑄型及坭芯對鑄件進行激冷。下箱鑄型的底中間全部放置50冷鐵對鑄件散熱表面覆蓋率為80%；冷鐵與鑄件(毛坯質量)的質量比為282.4∶1700=1∶6.25；厚度比為=0.84；8鑄件的配砂與造型8.1鑄件選擇什么樣的型砂與芯砂該鑄件選用自硬呋喃樹脂砂做型砂和芯砂。8.2自硬呋喃樹脂砂的原輔材料8.2.1原砂一般仍選用天然石英砂。這里我們主要討論樹脂砂對石英砂的要求。一、粒形和表面光滑度對于粒形，要求園形或類園形，砂粒表面應光潔平整，沒有孔洞或裂紋。這樣的砂粒表面積小，砂粒表面涂上一層薄膜所需的樹脂量少些。一般用角形系數表示砂粒形園整度，人造石英砂雖然SiO2含量高，但粒形為多角形甚至尖角形，角形系數太大，需經研磨處理，一般不采用。天然砂中角形系數最小的要算風積砂，如內蒙通遼一帶的大林標準砂，角形系數小于1.2，呈圓形。為了改善粒形，對原砂最好進行擦磨處理。目前我國唯一生產擦磨砂的是江西星子砂礦。該礦對原砂經擦磨處理后，角形系數從1.47減少到1.35，與此同時，SiO2含量也從93％（水洗砂）提高到95％（45/75目）砂樣抗拉強度也由12.2Kg/cm2增加到16.3Kg/Cm2。原砂的粒形不僅影響樹脂砂加入量，同時還影響到樹脂砂的流動性及緊實程度，砂粒表面空洞裂紋不僅無效消耗樹脂，而且砂粒易碎，影響復用性及粒度保持性。二、粒度分布及微粉含量粒形相同的原砂，以粒度較粗的總表面積小，樹脂用量少，透氣性好，耐火度高。粗砂的缺點是抗機械粘砂能力低。一般多選用30/50目、40/70目為宜，為提高綜合性能，本廠采用30/70目的多篩號分布的砂。微粉及含泥量嚴重惡化樹脂砂性能。由于微粉表面積很大，消耗樹脂及固化劑影響透氣性及強度，原砂中的泥份中堿土金屬含量較高，據介紹細粉狀比粒狀耗酸值要大3—10倍。一般要求原砂含泥量應小于0.3%。8.2.2樹脂的選取鑄件的重、壁厚、及澆注溫度。當鑄件的重較大，壁較厚，澆注溫度較高時，應選擇糠醇含量高、脲醛含量低的樹脂，使型芯的高溫強度滿足需要；8.2.3固化劑自硬呋喃砂是以酸作為固化劑。常用的有機酸有苯磺酸、對甲苯黃酸、二甲苯黃酸等，無機酸有磷酸、硫酸乙酯等。當磷酸作固化劑時，制好的型芯吸濕性強，且磷酸在砂中容易蓄水，只有在球鐵或低碳不銹鋼鑄件的情況下，為防止鑄件表面滲S而少量采用磷酸，一般再生回用砂不采用磷酸做固化劑；硫酸的腐蝕性強，配制時也有一定危險，雖然固化速度快，但終強度不高，也有在砂中蓄積的問題，只有在一次性使用的自硬砂中，而且氣溫太低時才使用。一般都是用有機酸坐固化劑。對甲苯磺酸是白色結晶粉末，溶于水或酒精中使用，根據其酸值和濃度的不同，一般適合于春、夏、秋季使用，二甲苯黃酸則適應性更強，根據其酸值和濃度的不同，一年四季都可使用。8.3樹脂砂的操作工藝8.3.1型砂配制程序為了使樹脂、固化劑、偶聯劑能在最短的時間里均勻復蓋在砂粒表面，需利用混砂機混制。根據混制的程序不同，分為單砂雙混法和雙砂三混法二種，它們的混制程序如下所示。砂+固化劑砂+固化劑砂+樹脂根據混砂機構造不同分為連續式混砂機和間歇式混砂機兩種。連續式混砂機一般為攪籠式。固化劑和樹脂分別通過定量泵先后加進（單砂雙混）或分別加進（雙砂三混法）攪籠里的砂中被螺旋葉片混合均勻后連續放出。間歇式混砂機有低速的普通攪拌機和高速旋轉的碗形混砂機。需要指出的是，當樹脂加入已混和有固化劑的砂中后，應該在數秒鐘至半分鐘內混好盡快出砂造型，不可在混砂機內混制時間過長。8.3.2樹脂與固化劑的加入量隨著樹脂加入量增加，呋喃砂的終強度將增加。一般抗拉強度應大于8—10Kg/cm2或抗壓強度大于25—30Kg/cm2即可。這時還應考慮型（芯）的大小，復雜程度以及鐵水壓頭高低等因素，過高的強度是不必要的，不僅浪費昂貴的粘結劑，而且增加發氣性促成氣孔類缺陷，同時降低潰散性增加落砂出芯的困難。8.4造型制芯操作要點造型前應檢查模樣是否完好齊全，木模表面應平整光滑，不得有裂紋、劃痕，并在造型制芯前涂上脫模劑。放砂前要仔細檢查活塊樹脂砂流動性好，自緊實性能好。但造型中仍需十分注意凹處、角部、活塊凸臺下等不易充填部位的緊實操作。緊實可用木棒搗、用手塞，填砂面可用腳踩或木錘緊實。緊實不好的鑄型或局部表面，其表面穩定性差，容易造成機械粘砂（滲鐵）、沖砂及砂眼，而且起模后鑄型的疏松難以修補。放砂和緊實中要注意模樣活塊、澆口棒、出氣及冒口棒、澆口陶管等的移動和松動。直澆口棒及出氣、冒口棒應在造型后幾分鐘內拔出。入砂中對于連續混砂機的頭砂，因樹脂量和固化劑量不正常，應接放在提桶時里當背砂使用。否則鑄型內表面有局部不硬化或強度不夠時往往要整箱敲掉。要重視直澆口處型砂的強度，因直澆口表面穩定性不夠引起的沖砂往往是造成鑄件砂眼缺陷的重要原因。同樣，對于與鐵水接觸的芯盒添砂面，為增強表面穩定性，應及時用墁刀刮平。大砂箱造型時，放砂時間有可能超過樹脂砂的可使用時間，因此要注意放砂的推進路線，對已開始反應的部分盡量不要再去挖動，所以放砂前一定要做好各項準備工作，包括思想上的充分準備，尤其要周密計劃好吊攀的放置方向及部位。對填砂面的吊攀應在造型后即使挖出吊攀頭部。對于非型板模樣多箱造型時，應在分裂面上刷一層分型劑（一般用滑石粉）。8.5涂料8.5.1涂料的選用從溶劑上分，涂料有水基、醇基兩大類。醇基涂料可以省去烘窯，提高效率和面積利用率，水基涂料則成本低，樹脂不會過燒，涂層質量高（流平性及涂層厚度好）。從耐火骨料主體來分，有黑色系、白色系（淺色涂料），目前看來，對鑄鐵件而言，以石墨為主的黑色涂料仍是性能最好的。至少面層涂料應使用石墨涂料，但需添加皓英粉以提高耐火度；粉料細度均應細于325目，以便于底層涂料有一定滲透深度，防止滲鐵和脈紋。從制備方法上說，用球磨機甚至膠體磨混制涂料是目前較流行的。8.5.2刷涂料要注意哪些剛起模的型和芯不易立即上涂料，因為這時樹脂的硬化反應還處在初級階段，遇到涂料中的水分（溶劑）影響硬化的正常進行。若使用酒精快干涂料，需立即點火燃燒，又會使未反應完全的樹脂過燒，這些都會降低鑄型（芯）的表面穩定性。一般應在造型后4—8小時以后才可進行上涂料作業。為防止溶劑和水分過多地滲進型芯深出，影響涂層的干燥程度，并保證涂層厚度以提高抗金屬滲透能力，涂料必須有一定濃度。在涂刷性能（如流平性、易涂性等）可以的情況下，應保證涂料濃度有30“Be以上為宜。涂前攪拌均勻。刷涂料要自上而下進行，不要使涂料流掛堆積、應涂刷均勻、減少刷痕，還要注意不得漏涂，整個澆注系統都必須涂到，在不便涂刷時防止澆口陶管。為了合箱時不使砂粒掉入型腔，蓋箱頂面的澆冒口、出氣空上也要刷上涂料。但在芯頭部位不要上涂料，以免影響配模精度和阻礙排氣，這一點在浸涂時尤應注意。醇基涂料上好后應及時點燃自干。為了提高涂料的燃燒性能，應選用95%以上酒精作為稀釋溶劑。水基涂料上好后應進烘房在150—180℃9冶煉與澆注9.1球墨鑄鐵熔煉生產熔煉過程的質量控制是防止產生石墨漂浮、球化及孕育衰退、縮孔縮松、夾渣、石墨變異、反白口等的一道關鍵工序，所以在原材料選擇、熔煉控制、化學成分確定，球化、孕育處理工藝和球化劑、孕育劑選擇及加入量的控制等方面是防止產生以上缺陷的基礎。鑄造工作者做了大量的研究和實踐總結，提出了改善和消除大斷面球墨鑄鐵的這些問題最有效和常用的解決辦法及措施。9.1.1

原材料的選擇厚大球墨鑄鐵其固有的特點，對原材料的要求較為嚴格，無論怎樣精選爐料都是值得的。原材料要干擾元素盡可能的低，特別注意的是生鐵來源、廢鋼品種、增碳劑的選用。在選用生鐵時，盡量采用高碳、低硅、低磷、低硫、低微量元素的生鐵。要求生鐵C：4.1%～4.7%；Si：0.6%～1.4%；Mn＜0.3%；P＜0.05%；S＜0.02%，特別是Ti＜0.045%。對目前我國生鐵資源的考慮，提出生鐵中的微量元素總量∑T≤0.1%，這樣有利于獲得合格成分的鐵水；有利于減少雜質元素晶界的偏析程度；有利于削弱干擾元素對石墨球化的影響；減少碳化物；降低球化劑的損耗，增加鎂的吸收率；可有效控制最終RE殘、Mg殘量，以獲得性能良好，塑性、韌性優異的鑄件。9.1.在選用廢鋼時，采用普通碳素鋼。嚴格控制雜質元素：Ti、V、Cr、Sn、Pb、B、Sb、Mo等，防止反球化元素及偏析元素的過量帶入鐵水。特別是采用廢鋼和回爐料為主要原料的合成鑄鐵熔煉工藝，更應注意，以確保力學性能、基體組織和加工性能的良好。了解反球化元素和碳化物形成元素，有利于控制球墨鑄鐵的性能和組織。反球化元素又分為：“消耗型”、“偏析型”、和“復合型”。（1）“消耗型”反球化元素

例如：氧、硫、硒、碲等元素，只要微量存在，將在不同程度干擾其石墨的球化。（2）“偏析型”反球化元素

例如：錫、銻、砷、硼、鋁、鈦等，它們在鑄件凝固共晶結晶過程中富集在共晶團的邊界上，生成畸變的枝晶狀或團塊狀石墨等。鈦：促進其它反球化元素的作用尤為強烈。（3）“復合型”反球化元素例如：鉛、鉍等，在含量低時，通過偏析使石墨畸變，含量高時，也消耗球化元素。碲、硼強烈促進組織白口化，形成嚴重偏析，銅、砷、錫、銻、鉛，促進形成珠光體，鋁、鋯、鉍，促進鐵素體形成。9.1.2

化學成分選擇9.1.對于厚大球墨鑄鐵來說，CE的范圍選擇既要保證充分的石墨化要求，又要考慮到發生石墨漂浮的風險；為獲得良好的補縮性能和健全的鑄件，一般將其選在共晶點的成分4.3%～4.4%附近。具有共晶成分的鐵液流動性好、縮松傾向最小、集中縮孔傾向最大、易于補縮?？傊珻E的上限以不出現石墨漂浮、下限以不出現滲碳體為前題盡可能提高，以便獲得致密的鑄件。

有研究表面，增加CE有助于減輕碎塊狀石墨問題；但同時也有研究顯示，隨著CE尤其Si量的增加，會促進碎塊狀石墨的形成。尤其對于有低溫性能要求的鑄件，Si必須加以限制。研究顯示，每提高0.1%Si，脆性轉變溫度就提高5.5℃～6.09.1對于球墨鑄鐵件來說，這三種元素都是要加以限制的，尤其是厚大斷面球墨鑄鐵，這三種元素要特別嚴格控制。即使在珠光體球鐵中，也因為Mn具有嚴重的正偏析傾向，富集于共晶團晶界處促使晶界碳化物形成而降低韌性，也很少用它來促進珠光體的形成。特別是對于有低溫性能要求的厚大斷面球鐵，因為每提高0.1%Mn量，球鐵的低溫轉變溫度會提高10℃～20℃在球鐵中，P、S都屬于嚴格限制元素。P在球墨鑄鐵中優著嚴重的偏析傾向，易在晶界產生磷共晶而降低韌性，尤其對于有低溫性能要求的球鐵，更應嚴格控制，一般選擇P＜0.05%。眾所周知，S是反石墨化元素，不僅消耗球化劑，造成球化不穩定，而且還使夾雜物增多，球化衰退快，所以要盡可能降低S含量。這樣，由于S含量的下降，就可以減少球化劑的加入量，減少RE殘量而避免它所帶來的危害。要嚴格控制S含量，其一般為S＜0.02%。9.1RE具有脫硫、中和反球化元素和提高鐵液抗衰退能力的作用，但RE有時碳化物形成元素，有很大的過冷傾向，如果量太高，還會使鑄件加工表面產生灰斑及夾雜物等缺陷，還會促進碎塊狀石墨的形成。對于厚大斷面球墨鑄鐵來說，RE的不利因素更為明顯。一般0.010%～0.030%是合適的。9.2

熔煉控制根據本廠實際情況來選擇容量方式。一般推薦雙聯熔煉，充分發揮沖天爐鐵液成核能力強、電爐熱效率高便于控制的特點?？墒菑S里只用電爐熔煉。無論那種熔化方式，都強烈建議采取爐外脫硫，嚴格控制S含量。可采用搖包方式、沖入方式或氣動方式脫硫，使原鐵水S含量降至0.02%以下。同時要有足夠的熔化過熱溫度，即過熱溫度大于1500℃9.3

球化孕育處理8.3.1球化劑、孕育劑的選擇

用于生產厚大球墨鑄鐵的球化劑、孕育劑是必須嚴格精心選擇的，應注意以下原則：（1）高效穩定的球化及孕育效果。這一方面取決于球化劑、孕育劑本身的成分性能穩定，主要元素如Mg、RE、Ca、Ba等元素質量分數偏差范圍應小于±0.3%；另一方面是鐵液的質量穩定，如出鐵溫度和S、O量的穩定等；再次就是球化處理工藝的穩定。（2）較強的抗衰退能力。厚大球墨鑄鐵其固有的凝固特點，鑄件尺寸大，重量大，壁厚大，鑄造時的熱容量大，凝固緩慢，極易造成球化衰退與孕育衰退，從而導致鑄件的組織和基體發生變化。（3）較強的石墨化能力。Mg、RE是主要的球化元素，同時又是較強的白口形成元素，應合理搭配Ca、Ba等石墨化元素。（4）較低的形渣能力。一方面要減少球化劑、孕育劑中的渣含量，如MgO、稀土的氧化物及外來渣；同時球化劑、孕育劑中的Ca、Ba量要適中。研究與實踐表明，重稀土的抗衰退能力優于輕稀土。Y基稀土保持二級球化時間為180min，Ce基稀土為50min。大斷面球墨鑄鐵件在液態高溫（＞1300℃前蘇聯、英國、德國等發達國家，曾經研究過純釔及釔合金處理球墨鑄鐵，并指出釔是目前所有元素抗球化衰退、細化晶粒最好的元素。釔基重稀土具有較強的抗球化衰退、抗石墨畸變、脫硫、脫氧能力強，細化基體組織的特點。釔基重稀土抗衰退優于輕稀土有以下幾方面特點：（1）

Y的球化能力比Ce高，略遜于Mg。（2）

Y的熔點和沸點都比Ce高，而Ce的燒損又比Y高8%～15%；釔基重稀土球化反應平穩，吸收率高，單位時間衰減速度比Mg和輕稀土小。（3）

Y可以過量加入，加入量達到正常球化需要量的3.5倍，也不會出現白口，可以采用增大Y殘余量的辦法延長其衰退時間。（4）

Y球鐵抗衰退性能較強，除允許增大殘余量外，可能與不“回硫”有關，Y的脫硫能力強于Mg和輕稀土。（5）

Y重稀土具有抗石墨畸變能力強，使球化等級一直保持較高的級別，提高了抗衰退能力。（6）

重稀土Y的抗球化干擾元素能力強，Y易與這些元素形成無害的高熔點化合物（Y5Sn、Y5Pb熔點高達1940℃、1760℃，而CeSn3、CePb3熔點為1163℃根據以上原則，選用重稀土球化劑。由于原鐵液冶金質量的改善，S含量相對低，選擇Mg9%～7%；RE0.5%～1.5%的重稀土球化劑；選擇含有鍶、鋇、鈣的長效孕育劑作為厚大斷面球墨鑄鐵件的孕育劑。據文獻介紹及生產經驗，鍶、鋇、鈣的加入對加強孕育、減緩球化衰退的作用較大。8.3.2球化孕育處理工藝方式球化處理方式的不同對Mg的吸收率有很大的影響。目前國內大部分球鐵生產廠家均采用沖入法處理，穩定性差，環境污染大，建議有條件的廠家適當做以改變，蓋包法是不錯的選擇，其改造投資少，有易于實現。處理溫度一定要根據鑄件結構適當調整，一般范圍為1400℃～1460℃。澆注溫度要合適（1340℃～1420℃孕育是最主要的工藝技術措施之一，合理的孕育處理是增加石墨球數的有效的途徑，孕育的成敗對球墨鑄鐵件起著至關重要的作用。一般認為厚大斷面球墨鑄鐵件的孕育有以下特點：孕育量大，通常在0.4%～1.0%，有的甚至更高，這都是為了強化孕育，延緩衰退；多次孕育，包括出鐵孕育、包內孕育、澆口杯孕育及型內孕育等。近年來的發展趨勢是減少孕育量，減少孕育次數，孕育時間盡量短(即瞬時孕育)。對于有低溫性能要求的鑄件，除了高的球化率外，石墨球數也是很重要的因素，這種少孕育量的方法對控制Si含量是的有效辦法?？傊耙獪螅矔r”，不但效果很好，而且劑量也可大大減少。9.4預處理技術的應用預處理就是在球化處理之前通過加入預處理劑，使鐵液中的S、O控制在較低的和穩定的水平，并形成穩定的行核質點，為球化及孕育提供良好的條件。方法：出鐵→脫硫→倒回電爐→1/4時加入0.2%～0.3%的預處理劑→全部倒回電爐升溫→球化處理→孕育處理→澆注。需注意，一般的與處理劑都會使C增加0.02%左右。9.5工藝途徑石墨球畸變有一個臨界冷卻速度（0.8℃9.6如何生產出高質量的大型球鐵大斷面球墨鑄鐵件由于冷卻速度慢、凝固時間長，容易出現石墨漂浮、碎塊狀石墨、球化孕育衰退、縮孔縮松、反白口等諸多缺陷，為此熔煉質量控制要從以下幾個方面做好，是完全可以穩定生產出高質量的大型及特大型球墨鑄鐵件。（１）選擇微量元素低的高純生鐵和廢鋼。（２）確定合理的化學成分。C：3.5%～3.7%；Si：1.8%～2.4%；Mn＜0.3%；P＜0.05%；S＜0.02%；Mg：0.025%～0.050%；RE：0.010%～0.030%。（３）選用釔基重稀土球化劑和長效孕育劑。（４）采用適合自己工廠的球化孕育工藝方式。球化要平穩，有效控制球化起爆和反應時間；孕育“要滯后，要瞬時”。（５）適當利用微量合金元素及新的預處理技術。9.7澆注過程中要注意什么內容1.澆注前進行爐前檢查。用三角試片：球化良好的特征斷口銀白，晶粒細，中心明顯縮松，三邊縮凹，懸擊有鋼音，