球铁管件铁型覆砂铸造工艺设计与研究

铁型覆砂工艺，生产铸态QT450-10高韧性球墨铸铁摘要：论述了铁型覆砂工艺条件下铸态QT450-10高韧性球墨铸铁的生产，分析了铸造材料、球化处理、冷却时间等主要工艺因素对铸件延伸率的影响，工艺优化后可以使铸件延伸率达到12-23%。

关键词：铁型覆砂工艺；高韧性球墨铸铁；原材料；球化处理；延伸率 1 前言铁型覆砂工艺生产的铸件因外观光洁、内部致密、尺寸精确逐步受到欢迎，逐渐成为众多轮毂厂家的选择，主要材质为QT450-10，全部采用这种工艺，但在生产过程中经常出现强度高、延伸率低、稳定性差的问题，本文与实际生产现场结合，通过对工艺的优化和调整使铸件本体延伸率稳定达到12%以上、综合成品率由94.53%提升至97%，成功解决了生产过程中的难题。

2 化学成分与原材料公司汽配产品已批量生产多年，熔炼设备采用1吨中频电炉，外购生铁和废钢，原材料配比基本固定，原铁水化学成分如表1：表1 原铁水化学成分炉次 C Si Mn P S1 3.82 1.26 0.34 0.029 0.0262 3.84 1.37 0.31 0.035 0.0313 3.84 1.27 0.33 0.032 0.0254 3.83 1.33 0.31 0.033 0.025 3.83 1.4 0.41 0.040 0.036 3.85 1.35 0.35 0.035 0.0247 3.79 1.4 0.3 0.033 0.0248 3.85 1.37 0.33 0.037 0.0279 3.84 1.37 0.40 0.036 0.02610 3.80 1.22 0.37 0.042 0.032从表1可以看出：生产过程中原铁水Mn、S含量波动较大，部分炉次Mn、S含量较高，在铸态高韧性QT450-10中，锰能阻碍共析转变的石墨化，增加、稳定和细化珠光体，部分锰也可以固溶入铁素体中，提高强度并降低韧性，增加结晶过程的过冷倾，对韧性影响很大，因此锰含量应越低越好。

球铁管件铁型覆砂铸造工艺设计与研究吴成玉（国营扎兰屯纸浆厂内蒙扎兰屯市162650）吴振（大连开发区永诚机电设备有限公司大连市116000）【摘要】本文根据球铁管件技术标准的国际通用化和需求批量化的特点，针对国内管件铸造工艺落后的状况，提出采用组合模具的铁型覆砂铸造工艺生产球铁管件，便于组织专业化、机械化流水线快速生产，能够明显提高铸件外观和内在质量，有效降低生产成本，具有优质、高效、节能、降耗的显著优点，是一项先进的绿色环保铸造技术。

关键词】球铁管件、铁型覆砂铸造工艺设计、生产线布置1 前言球铁管件是一种需求量大，品种繁多的管道工程用铸件，目前各国虽有本国的管件技术标准，但大多都趋向于采用国际IS02531 标准进行设计和施工，因此大多数铸造厂家基本上都按国际标准要求铸造生产各种管件。

就国际标准而言就有34 个类别，涵盖2000 多个规格，管件直径为DN80 一DN2600mm ，其中常用管件直径为DN80 —DNI200mm，占全部管件总量的67%。

复盖17个类别， 1 300多个规格。

目前国内各类管件的生产方式主要有湿型铸造，水玻璃砂和树脂砂铸造，也有一少部分是消失模铸造。

其中DN350mm 以下的小型管件采用湿型铸造，DN400 一DN2600mm 的大中型管件采用水玻璃砂和树脂砂铸造。

管件的结构特点是体积大，管壁薄，铸件生产时砂铁比大，据初步测算，用水玻璃砂生产1吨管件需要 6 吨型砂，造型方法多数是手工造型，而且以刮板造型居多数，工艺落后，质量低劣，效益不高，据查国内管件铸造行业铸件废品率高达15—20%，严重影响经济效益的提高和市场竞争力，因此管件铸造行业面临迫切需要对传统铸造工艺进行技术改造的任务，应不断采用先进技术，生产高质量的铸件，以适应我国加入WTO 后所面临的激烈市场竞争和挑战。

同时当前最为迫切的是应由行业主管部门进行行业规划和结构调整，对全国数百家管件生产厂各自为战重复生产的状态，进行科学指导，宏观调控，做好管件产品的结构调整和专业分工，在行业内部形成各有侧重，分工合理，竞争有序的局面。

铁型覆砂工艺设计及常见缺陷防止铁型覆砂工艺是一项先进的生产球铁件工艺,该工艺开始用于单缸曲轴s195的生产,现在已可以生产六缸曲轴,并且在6110曲轴上取得成功,在其它铸件如凸轮轴、阀体、水泵泵体、刹车嵌等铸件上也广泛应用。

1工艺参数该工艺涉及的主要参数有:收缩率,铁型壁厚,覆砂层厚度及射砂孔位置、形状、大小和数量,铸型温度,浇注系统设计以及铸件本身工艺上的要求。

1.1收缩率一般取收缩率为0.8%～1.O%。

1.2铁型壁厚及材质铁型壁厚对铸件的冷却能力、蓄热能力及铁型本体的刚度及防止变形、开裂有很大的影响。

铁型覆砂的铁型壁厚与普通金属型的设计有些区别,但两者的工作条件都较恶劣,冷热交换且温差变化都很大,因此两者对刚性和强度的要求均较高。

但金属型铸造由于高温铁液直接冲刷型壁,寿命短,易开裂。

铁型覆砂由于在金属型内腔覆上厚度为5～8,1111"1的砂层,并利用模具的加热热量将其固化,生产中将铁型的温度控制在180～300~(:范围内,所以铁型的寿命较金属型长,且具有可形成流水线生产的优点。

铁型温度的高低,与开型时间、覆砂层厚度及金属型的壁厚、工件长度有关。

壁厚大的铁型蓄热多,温度上升缓慢,铸件冷却快,开型时间短,从浇注到开型约12～15min(对于6110曲轴约需20min)。

金属型温度小于300%:,即能满足工艺要求。

据经验公式:铁型壁厚/4型=(O.6～0.8)A件,其中^4件为铸件壁厚。

6110曲轴扇板壁厚为60mm,这样铁型壁厚-4型=(().6～0.8)A件×60=36～48(Inm)。

也可根据铸型分型面尺寸平均值来选取(见下表)。

铸型分型面尺寸平均值S按下式计算:Ls=(H也)/2,其中Ⅳ为分型面长度尺寸(mm),L为分型面宽度尺寸(mm)。

对于铁型,其材料应满足下列要求:耐热性和导热性好,反复受热不变形;具有一定的强度、韧性和耐磨性;机加工性好。

在实际生产中,灰铸铁用的最多,因铸铁加工依据铸型分型面尺寸选取金属型壁厚glnl┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓┃00脚蛹戆蠖国锚舀曩◇{0lllij黛癣哟黪0i_j?0 ┃┣━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━┫┃ <130 ┃ 15—20 ┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━┫┃ 130～175 ┃ 15H20 ┃┃ ┣━━━━━━━━━━━━━┫┃ ┃——┃┃ 175～200 ┃ 2()屯 5┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━┫┃ 200—5(10 ┃ 25—00 ┃┃ 500—800 ┃ 30～35 ┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━┫┃ >800 ┃ 35～45 ┃┗━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━┛性好、价廉,一般工厂均能自制,并且它又耐热、耐磨,是一种较合适的铁型材料,但长时间使用易出现开裂现象。

铁型覆砂铸造的工艺特点我国铸造工作者在国内外铸造同行研究的基础上结合我国国情发展起来的一种特殊的铸造技术方法,是有别于砂型铸造、消失模实型铸造、V法铸造、金属型铸造、壳型铸造、石蜡铸造、陶瓷铸造、钢丸铸造等铸造方法的一种半精密铸造方法，该方法采用金属模型——铸铁模型（故有时也叫铁模覆砂Iron mold coated sand）以及与铸件外形近形的铸铁型腔作为砂箱铁型，近形的铁型上覆盖一层3~10㎜的覆膜砂砂胎形成铸型用于浇注成铸件——此即铁型覆砂铸造。

一、铁型覆砂生产的普遍工艺流程：机器造型——检查合箱——锁箱放浇口杯——浇注——开箱出铸件——清砂——造型二、铁型覆砂铸造的工艺特点：1.铁型覆砂铸造具有砂型铸造的特点，即有一刚性砂型外壳，使得砂型整体强度高、不变形，其适应性广泛，铸件易脱模，并且定位可靠，精度高。

2．铁型覆砂铸造具有覆膜砂壳型铸造的特点，造型方便、快捷、不论什么铸件砂型，二、三分钟之内便可造型完毕，型砂密度、铸型表面硬度等通过设备保证，永远一致，并且不需要涂刷任何涂料。

既得到了光洁的铸件，又提高了铸件的形状和尺寸精度。

3．铁型覆砂铸造还具有金属型铸造的特点，铁的铸型在金属液结晶过程中有明显的冷激作用，可使铸件晶粒度细化，从而提高了铸件的综合强度，同时又由于有砂胎的存在避免了金属型铸造的短处，铸件不会产生白口，对铸铁件而言，可铸态生产各种材质，无需热处理。

4．由铁型和薄的砂胎组成的铸型锁紧后刚度高、变形小、冷却快，得到的铸件尺寸精度高、加工余量小、组织致密，特别适合球墨铸铁的生产，在生产球墨铸铁时能利用球墨铸铁的石墨化膨胀对铸件进行自补缩——实现球墨铸铁的少、无冒口铸造，得到优质铸件；因为铁型冷却快，对生产高牌号的珠光体基体的盘类、杆类、轴类铸件尤其有利。

5.一般情况下铁型覆砂生产的铸件硬度比普通铸造方法生产的铸件要高20个HB单位左右。

6.利用铸件浇注后铁型的余热进行再循环生产的覆膜砂固化，不只减少了用电,而且铸造过程呈现封闭式循环生产状态，生产占用面积很小（例如，一小时熔炼一吨铁（钢）水时，造型浇注面积有二、三百平方米就足够了），不需要砂处理设备，投资少、见效快。

铁型覆砂铸造技术在国外早有研究应用，1955年由美国铸铁管公司研究成功并用mono—cast法生产离心铸管。

后来我国一些科研单位和工厂也相继研采用铁型覆砂铸造工艺生产球铁曲轴，凸轮轴，阀体，水泵壳等铸件取得成功并广泛应用。

铁型覆砂工艺是利用铸造粗成形的铁型内腔(芯铁)表面覆上一层很薄的树脂砂衬所形成的铸型生产铸件的工艺。

这一工艺主要优点是铁型表面覆上一层树脂砂衬后的铸型，在浇注时的工作条件大为改善，能够有效地承受高温铁液的热冲击，型内的最高温度可由600％降低到2oo℃左右，铁型厚度方向上的温度梯度也大为降低，铁型的热应力明显降低，这对提高铁型的使用寿命非常有利，使用寿命可高达十几万次。

同时由于铁型覆砂的铸型有足够的强度和刚度，覆砂层硬度高(9O以上)，可避免铸件出现胀砂、砂等缺陷，可生产重量较大的铸件。

对于球铁可充分利用铁液凝固时石墨膨胀的特性，消除缩孔、缩松等缺陷。

本工艺是在覆砂造型机上对准铁型射砂孔射砂造型，在0．4MPa压缩空气下，利用颗粒动力学原理气砂两相的动能作用，使射砂筒内射人铁型内腔的砂流连续、稠密，在短时间受热硬化。

因此覆砂层的硬度大且均匀，浇注后可获得比普通砂型铸件表面光洁、(粗糙度可达尺．12．5左右)尺寸精确(CT6—7级)、内部组织致密的铸件。

而且由于覆砂层的绝热性能，型腔又有一定的预热温度，完全可以在铁型覆砂条件下生产符合国际标准的铸态铁素体管件。

此工艺可与树脂砂和消失模铸造相媲美，可比水玻璃砂刮板造型提高生产效率lO倍以上，降低废品率10％以上，在标准允许的情况下可减轻铸件重量10％以上，减少工人25％～30％，降低生产成本10％以上，管件后处理工作量减少70％，型砂用量减少80％，水压试验合格率高达98％以上。

由于大大减少了型砂处理量，车间的环境粉尘污染明显改善，是一项先进的绿色环保铸造技术。

铁型覆砂铸造是在金属型（称为铁型）内腔覆上一薄层型砂而形成铸型的一种铸造工艺。

铁型覆砂铸造工艺生产球铁管件之我见
吴成玉;吴振
【期刊名称】《中国铸造装备与技术》
【年(卷),期】2004(000)006
【摘要】本文根据球铁管件技术标准的国际通用化和需求批量化的特点,针对国内管件铸造工艺落后的状况,提出采用组合模具的铁型覆砂铸造工艺生产球铁管件,便于组织专业化、机械化流水线快速生产,能够明显提高铸件外观和内在质量,有效降低生产成本.
【总页数】4页(P5-8)
【作者】吴成玉;吴振
【作者单位】国营扎兰屯纸浆厂,内蒙扎兰屯市,162650;大连开发区永诚机电设备有限公司,大连市,116000
【正文语种】中文
【中图分类】TG249.3
【相关文献】
1.三缸球铁曲轴铁型覆砂铸造工艺改进 [J], 刘伯钧;严水娟
2.铁型覆砂铸造工艺生产牵引电机端盖的实践 [J], 朱丹;姜加学;潘东杰;沈永华
3.铁型覆砂铸造球铁大齿轮的生产实践 [J], 张凡;许嘉轩;李东军
4.六缸球铁曲轴铁型覆砂铸造工艺 [J], 赵鹤平;万丽平
5.应用铁型覆砂工艺生产球铁曲轴 [J], 李玉庆;李永真;张春雨
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高质量机床球铁铸件关键铸造工艺及应用
机床球铁铸件是机械制造行业的重要材料之一，具有高强度、高硬度等特点。

为了保
证机床球铁铸件的质量，必须掌握关键的铸造工艺，并在应用过程中加以注意。

一、关键铸造工艺
1.选择合适的模型：模型是制作铸件的基础，铸模的选用直接影响到铸件的质量。

一
般情况下，机床球铁铸件采用砂型铸造，选择适当的砂型、合理的砂型设计以及砂型的制
备过程都是关键。

2.掌握铸材料的比例：机床球铁铸件中铸铁占比较高，合理的铸材料比例可以保证铸
件的化学成分均衡，从而提高铸件的强度和硬度。

3.控制浇注温度和时间：浇注温度是指铸造金属的温度，过高会导致铸件缩孔、热裂
等缺陷，过低则会影响铸件的质量。

另外，浇注时间也非常重要，过短会出现铸缺、错位
等缺陷，过长则会造成铸件渗漏等问题。

4.控制浇注速度和压力：浇注速度和压力直接影响到铸件的结晶速度和组织形态，太
快或太慢都会对铸件的性能产生不利的影响。

5.控制冷却速度和冷却时间：铸件冷却的过程较长，过快或过慢都不利于铸件的性能，合理的冷却速度和冷却时间可以平衡铸件的各项性能。

二、应用注意事项
1.检查铸件表面是否有缺陷：铸件表面有裂纹、孔等缺陷会对铸件的力学性能产生巨
大的影响，需要及时进行修理或更换。

2.注意铸件的组织结构：组织结构是决定铸件性能的重要因素，需要针对不同的应用
需求选择不同的组织结构。

3.加强润滑和维护：机床球铁铸件需要经常进行润滑和维护，以保证机床的正常运
行。

总之，关键的铸造工艺和应用注意事项可以保证机床球铁铸件的质量，从而提高机床
的性能和使用寿命。

铁型覆砂铸造工艺技术及生产线一、简介铁型覆砂是铸造行业的一项新工艺、新技术。

它是在粗成形的金属型（称为铁型）内腔覆上一薄层型砂而形成铸型，经反复的工艺试验和生产验证后，将铁型的重量、壁厚与覆砂层厚度合理地配合，使铸件的充型、凝固和冷却过程在一个比较理想的条件下完成。

这样，就最大限度地消除了铸件产生铸造缺陷的大部分因素，大大提高了铸件的质量。

其次，在实际生产中实现球铁件的铸态生产和无冒口铸铁，因此简化了生产工序和节约了生产成本。

此外，用砂量极少，铸造车间一般都不设砂处理工部，减少了设备投资，又改善了铸造车间的劳动条件。

该工艺最重要的优点是节能、节材、优质。

目前我院已为国内二十多个省市自治区的60几家企业设计建成了80余条铁型覆砂铸造生产线用于曲轴、凸轮轴、平衡轴、缸套、液压阀、壳体、齿轮等铸件的大批量生产，本项目七次获国家、省（部）级科技进步奖，是国家和机械部“八五”“九五”重点新技术推广计划项目。

我院是该项目的技术依托单位。

二、社会经济效益与砂型铸造相比，生产成本降低20％；节约型砂90％以及不需设砂处理工部；实现了无冒口铸造，工艺出品率在90％以上；提高球化等级1－2级，铸态性能达QT800；显著改善了铸造车间的劳动条件。

三、合作方式１、委托设计和咨询：项目规划，生产线及工装模具设计；２、工程承包：提供生产线及工装模具全套设备、调试、培训直至试生产。

３、另可提供３种型号的小型射芯机。

联系人：黄列群*************潘东杰*************温州市新城数码城1805室浙江省机电设计研究院温州分院姚兴海Tel：*************，135****5501Fax：*************E-mail：**************。

用覆砂铁型铸造工艺生产球铁列车刹车盘摘要：本文对各种铸造球铁刹车盘的工艺进行了介绍，并对覆砂铸铁工艺和粘土砂湿法铸造工艺进行了实验比较。

结果显示，粘土砂湿法铸件球有缩孔缺陷，但是球少、球化率低；覆砂铸铁件球化无缩松缺陷，特点是球多、球化率高，经过大量生产的覆砂铁型工艺，铸件质量稳定。

关键词：覆砂铁型；铸造工艺；球铁；列车刹车盘汽车底盘的重要安全部件是轮毂球墨铸铁铸件。

当前，大部分采用粘土砂湿法制造，这些部位的热接点分散，壁厚不均匀，而且容易出现缩孔倾向或是缩孔，采用覆砂铁型铸造工艺，对球化等级、铸件效益、粒度、密度等铸件显着改进提高了铸件的整体力学性能覆砂铁型生产线也提高了工人的劳动力、强度和工作环境，减少制造过程中的环境污染，提高生产效率，满足绿色铸造要求，取得明显的社会效益和经济效益。

一、覆砂铁型铸造工艺概念覆砂铁型工艺在模具与铁型（砂箱）内腔之间留有6-10m的缝网，在特定温度下注入覆膜砂并固化，将覆膜砂包覆在模具的内表面，获得模具型腔，并教导如何使用这种覆砂铁型铸件。

其最大特点是高速冷却，铰链式刚性强，可细化铸件晶粒，大幅度提高力学性能。

型腔去除极其刚性，铁型代替了传统的砂箱，在铸件的凝固过程中，可以利用石墨化膨胀阶段模具壁的高刚度来实现自补缩，一个过渡层是覆砂层，由于其厚度，可以通过来改变铸件的冷却速度，可以在适当的范围内调整。

提高冷却速度对缩短珠光体片距和细化晶粒有很大的作用。

二、铁型覆砂工艺特点首先，铁型（砂箱）顺应产品形状，中间圆周覆砂，厚度为6～10mm，成本低，用砂量少。

其次，废砂收集后，送专业厂家回收，完全再利用。

无需投资砂处理设备或场地，环保，成本低。

第三，覆膜砂强度高、致密、铸件尺寸精度高、铁型（铸铁）强度和柔韧性高、组织致密、重量轻、加工余量小、铸件自补缩强，工艺良率高，一般无需设置臂口供给。

第四，铁型导热快，薄砂涂层，铸件冷却快，粒度小，无需添加过多的贵重合金，易获得较高的力学性能。