厚大断面球墨铸铁飞轮无冒口铸造

大中型厚壁球铁箱体零件的铸造工艺及数值模拟分析摘要：厚大球铁铸件在铸造时，常应用无冒口铸造工艺与冷铁配合的方法，能够有效提高冒口补缩能力，消除缩孔、缩松和铁豆等铸造缺陷，保证铸件质量，并且还使树脂砂用量减少，提高了工艺出品率。

而为了提高铸造的合格率，常在进行无冒口铸造时添加较小的补偿冒口。

并基于pro/e与procast对铸造工艺进行改进数值模拟，根据模拟结果对工艺进行改进。

关键词：无冒口；球铁铸件；冷铁1 铸件结构特点箱体结构，内部中空，由多个隔板分隔，上下为两个大平板，上板较大，使用时承载其上的部件，板上有螺纹孔和油槽用于固定和润滑，下板通过螺纹孔与下部固定。

侧壁倾斜并内凹。

在上平板上有四个对称分布，呈工字型的油槽，用于将重物放于其上时的润滑，防止该移动板与其他重物接触时因力量过大而产生磨损。

隔板与外壁相交处散热较难，易产生热节，产生缩松，在工艺设计时应注意应用冷铁等措施改进这些部位的散热。

最大壁厚50mm，最小壁厚30mm，该铸件为大型厚壁铸件，壁厚较均匀且与铸件尺寸相适应。

生产经验表明：具有较大平板的铸件，如机床床身等，会因为结构的刚度差，或由于铸件各表面冷却条件的差别产生的内应力，产生翘曲变形。

该件内腔多处为隔板，能够起到拉肋的作用，因此在一定程度上避免了翘曲变形。

2 无冒口铸造工艺原理球墨铸铁中的碳以球形石墨的形态存在，流动性和线收缩与灰铸铁相近，体收缩及形成内应力倾向较大，易产生缩松和裂纹。

在铁水凝固过程中，具有石墨化膨胀的特点，适宜采用均衡凝固方式，要求砂型的刚度较高，在铸件膨胀时约束铸件，对其产生反作用力，形成自补缩。

自补缩不足的部分可以利用冒口进行补缩，冒口的补缩量和补缩时间均较小，可以有效提高铸件的工艺出品率。

本件为厚大球铁件，适用于无冒口铸造的工艺。

3 铸造工艺设计3.1 分型面与浇注位置的选择采用卧浇卧冷，使合型位置、浇注位置、冷却位置相同。

将零件上部的大平板置于铸型下部。

厚大断面球墨铸铁的生产难点汇总，从化学成分的控制等四个方面来详细剖析联合铸造 2022-01-14 11:01球墨铸铁是一种具有优良机械性能的灰口铸铁。

一般在浇注之前，在铁液中加入少量球化剂（通常为镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金）和孕育剂（通常为硅铁），使铁水凝固后形成球状石墨。

此种铸铁的强度和韧性比其他铸铁高，有时可代替铸钢和可锻铸铁（ｍａｌｌｅａｂｌｅｃａｓｔｉｒｏｎ），在机械制造工业中得到了广泛应用。

球墨铸铁在国外是１９４７年用于工业生产的。

一、球铁件生产难点此类铸件因断面厚大冷却缓慢，金属液体凝固时间长，铸件内部很容易产生缩松。

生产铁素体球墨铸铁时，为了获得较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率，以往均要进行铁素体化热处理，热处理温度是根据铸态组织中是否存在游离渗碳体或珠光体，而采用900-950℃的高温热处理。

但生产成本高，工艺复杂，生产周期长，给生产组织以及交货期带来非常大的困难，这就要求必须在铸态下获得铁素体基体。

因此生产这种材料的难点主要有以下几方面：a．铸件要进行指定区域的射线探伤，如何解决铸件的内部缩松；b．如何保证在铸态下获得铁素体基体90%以上；c．如何使材料有足够的抗拉强度和屈服强度；d．如何获得足够的延伸率（>18%），在合金化处理后,获得规定的延伸率；c．采用最优的合金化处理工艺。

二、厚大断面铸态铁素体球墨铸铁件的质量控制技术1．化学成份的控制（1）C、Si、CE的选择由于球状石墨对基体的削弱作用很小，故球墨铸铁中石墨数量的多少，对力学性能的影响不显著，当含碳量在3.2%~3.8%范围内变化时，对力学性能无明显的影响。

所以过程中确定碳硅含量时，主要考虑保证铸造性能，将碳当量选择在共晶成分左右。

具有共晶成分的铁液的流动性能最好，形成集中缩孔的倾向大，铸件组织的致密度高。

但碳当量过高时，容易产生石墨漂浮的同时，一定程度上对球化有影响，主要表现在要求的残余Mg量高。

使铸铁中夹杂物的数量增多，降低铸铁性能。

大型风电轮毂无冒口砂型铸造分析发布时间：2022-12-19T07:49:33.491Z 来源：《科技新时代》2022年12期作者：欧勇[导读] 大型风电设备中的轮毂是重要的部件，不仅形状复杂，而且壁厚较大，在铸造的时候需要进行合理的设计，这样才能避免存在缺陷，影响其性能。

中南铝车轮制造（广东）有限公司 528139摘要：大型风电设备中的轮毂是重要的部件，不仅形状复杂，而且壁厚较大，在铸造的时候需要进行合理的设计，这样才能避免存在缺陷，影响其性能。

本文深入分析了大型风电轮毂的结构参数以及技术要求，同时分析了无冒口砂型铸造工艺，并模拟了凝固过程，希望对无冒口砂型的铸造工艺水平提升有积极意义。

关键词：风电轮毂；铸造工艺；无冒口砂型引言：当前能源紧缺的现状已经成为影响全球经济发展的最主要问题，因此世界上的很多国家都在积极寻找新能源，从而替代传统能源。

风力发电是一种新的清洁能源，在世界上的应用十分广泛，不仅解决了全球能源危机，还能够保护生态环境，带来经济效益，因此我国对风力发电的重视程度较高。

1大型风电设备的轮毂特点风电设备中的风轮是由轮毂和叶片组成的，在风力发电的时候轮毂受力的情况十分复杂，需要承受各种力矩以及叶片旋转时的作用力，因此在风电设备中，轮毂的作用非常重要。

但是，轮毂的结构形状很复杂，并且壁厚较大，要经过MT、UT，并且需要没有缩松、夹渣等缺陷，在制造的时候难度很大[1]。

在铸造轮毂的时候，生产单位经常使用的材质是QT350-22、QT400-18、QT500-14球墨铸铁等。

在应用QT500-14球墨铸铁进行轮毂的铸造时，因为其抗拉的强度以及硬度均匀，并且切削的性能好，所以应用较为广泛。

但是要想得到QT500-14，需要加入合金，并且应用的工艺较为严格，当前的技术并不成熟，还会造成成本的增加。

本文中所探索的是利用高碳低硅成分与低碳高硅成分，探索高硅固溶强化的工艺，然后模拟凝固的过程，对铸造过程中存在的缺陷进行预测，从而提升轮毂铸造的工艺水平。

高强度灰铸铁飞轮壳的无冒口铸造工艺飞轮壳是发动机的一个重要基础件，对发动机起着支撑和保护的作用。

在使用过程中，飞轮壳开裂是发动机的一种常见故障，导致该故障的因素较多，材质是其中的一个重要原因。

所以，主机厂对飞轮壳的材料性能提出了更高的要求，从HT250提高到HT300，甚至HT350牌号。

为适应市场需求和竞争力，采用无冒口铸造工艺，提高产品工艺出品率，降低铸造成本。

1 工艺分析1.1 铸件简介该铸件为国产重型柴油发动机上的飞轮壳，材质为HT300，重约85kg，结构比较复杂，壁厚差比较大，薄的部位为6mm，较厚的搭子和侧面厚大部位最大达45mm。

实际生产时，侧面螺孔都需要补放加工量，单边3.5～4.0mm，壁厚误差值达到42.5mm，易产生缩孔、疏松等铸造缺陷，在装机使用后，在缺陷部位出现开裂现象。

1.2 无冒口工艺分析铸件壁厚严重不均匀，图纸技术要求铸件表面无气孔、砂眼，内部无缩孔、疏松等铸造缺陷，试棒的抗拉强度不得低于HT300的国家标准。

若采用传统的浇冒口补缩的生产方法，需要补缩的部位较多且分散，造成工艺出品率低，而且在厚大部位容易出现内部缩孔、疏松等缺陷。

所以，研究试验的方向考虑采用无冒口浇注工艺。

铸铁件无冒口并不意味着铸件不需要补缩，而是利用铸件各部位不同时凝固的石墨化膨胀来抵消凝固收缩。

要满足高强度无冒口铸件的要求，应满足以下条件：(1)要有高刚度的铸型，铸型硬度达90以上；(2)在保证铸件力学性能合格的前提下，尽可能地提高碳当量，适当孕育，最大限度地增大石墨，利用石墨膨胀的体积增加量，达到自补缩的效果；(3)采用底注式多道扁平内浇道，减少铸件温差，形成均匀的温度场，有利于提高铸件的自补缩能力；(4)适当降低浇注温度，减少液态体积收缩。

根据以上的分析，结合了本公司的实际情况，采用多触头高压造型即可满足高刚度的铸型条件，其他条件可根据具体情况进行分析设计，分析得出无冒口高强度灰铸铁飞轮壳铸造是可行的。

厚大球墨铸铁件中缺陷原因分析及防治李富科【摘要】通过电石锅的生产过程中出现的铸造缺陷统计,阐述了生产厚大球墨铸铁件过程中出现的缺陷原因,并通过分析做出相应的控制措施,有效的解决了出现的铸造缺陷,为今后生产类似产品提供一些解决方案.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2018(031)006【总页数】3页(P135-137)【关键词】厚大球墨铸铁件;石墨漂浮;探伤【作者】李富科【作者单位】甘肃酒钢集团西部重工股份有限公司,甘肃嘉峪关 735100【正文语种】中文【中图分类】TG2550 引言近年来，随着球墨铸铁的生产的技术日臻完善，球墨铸铁以其优良的性价比，应用越来越广泛，球墨铸铁替代灰铸铁件、铸钢件已成为一种趋势，但厚大断面球墨铸铁铸件在生产中，极易出现各种缺陷，国内外专家已做过各种研究，如华中科技大学材料学院的段汉桥等撰写的《厚大断面球铁生产中的几个主要问题》[1]、孙润超等研究的《厚大断面球墨铸铁件常见缺陷的防止》[2]等等，均做过深入的研究。

结合公司生产的一种厚大断面球墨铸铁件(电石锅)出现常见的铸造缺陷，进行了逐一初步的分析。

依据各类缺陷各自特点，采取了相应的措施，通过不断改进，基本消除了各类铸造缺陷，为今后生产此类铸件提供了解决问题的一些思路和方法。

1 概述我公司为某公司生产的电石锅，材质要求铁素体球墨铸铁，按照美国标准ASTMA536-2009 ，满足等级60-42-10 ，对应国家标准QT415-10,单个批次718件，共两个批次1 436件。

此铸件单重3215 kg,总重4 616.74 t。

其厚度平均在76 mm左右，具体尺寸见图1、2。

其化学成分要求极其严格，具体如表1。

图1 电石锅铸件照片图2 电石锅断面剖视图表1 电石锅铸件成分(重量百分比) CSiSPMnCrMoNi+CuMgCE3.35～3.62.3～2.5<0.015<0.04<0.4<0.05<0.05<0.250.03～0.064.15～4.3球墨铸铁铸件应满足以下微观结构及其他要求：(1) 球化率的最小额定值应为 80%。