大型铸铁件的铸造工艺设计

2021年第1期（总199期）CFHI**************一重技术大型铸锻件是能源装备的核心部件，由于金属凝固的尺寸效应，铸件的规格越大，则疏松缩孔、元素偏析和开裂等铸造缺陷越严重，进而导致锻件质量难以控制，严重影响零部件的服役性能，迫切需要探索新技术解决大型铸锻件的制备难题。

增材制造技术是一种基于“离散-堆积”原理，由数字模型文件驱动的，复杂形状零件的“快速成形”和“快速制造”新技术[1]。

经过近40余年的快速发展，增材制造技术的内涵不断深化、外延不断扩大，从狭义的以激光、电子束等为热源的分层成形技术，向广义的块体组焊、堆焊成形、化学/物理气相沉积等技术延伸，并广泛应用到航天、航空、核电、石化等高端装备领域[2]。

金属构筑成形技术正是基于上述增材制造思想提出的一种变革性的大型锻件制备方法。

传统上采用“模铸制坯+塑性成形”的技术路线来生产大规格、整体、高性能的金属构件，该技术需要大型铸铁模及重型锻造设备，且铸锭质量控制难度大、制造成本较高。

而金属构筑成形技术与建筑行业的1.一重集团大连工程技术有限公司高级工程师，辽宁大连1166001.一重集团大连工程技术有限公司工程师，辽宁大连116600超大断面宽厚板坯模铸技术邢思深1，屈磊1，张亮2摘要：超大断面宽厚板坯是制备大规格锻造坯料的重要基材，此类厚度超过500mm 、锭身无锥度的宽厚板坯只能采用模铸工艺制备。

但因尺寸效应导致凝固过程和铸锭质量极难控制，易出现致密度低、宏观偏析严重、开裂等缺陷。

在合理化锭型设计的基础上，分析在模铸工艺条件下各类锭型的凝固过程和内部质量。

研究结果表明无锥度的锭型设计导致熔池形状呈U 形，不利于铸锭形成自下而上的凝固过程，恶化芯部钢水的补缩条件。

对疏松的计算结果进一步印证这一结论，且厚度越小，疏松缺陷分布范围越广、致密度越差。

大截面宽厚板坯的厚度对应力影响较小。

宽厚板坯的厚度和锥度对C 元素的宏观偏析和V 形偏析没有显著影响，而加快冷却速度可以显著加大成分均匀层的深度，抑制A 形偏析的形成。

大型铸铁件的铸造工艺设计杜瑞祥(天津三达铸造有限公司，天津300251)摘要：通过分析大型铸铁件的特点，认为其浇注工艺设计的主要原则应当是：分散底注、快速浇注和高温浇注；并对各种浇注工艺的优缺点进行了详细分析。

最后用叶片环状支架、压缩机缸体上侧、横梁等大型铸铁件的浇注工艺实例说明采用分散底注的浇注方式，同时适当提高浇注温度和速度，可以提高铸件成品率。

关键词：大型铸铁件；分散底注；快速浇注；高温浇注中图分类号：T G 244+-2文献标识码：A文章编号：1003—8345(2009)05—0043—04C as t i ngM et hodD es i g n of I I ea vy I r on C a s t i ngs D U R ui —xi ang(S anda Foundry Co ．Lt d ．，Ti anji n300251，C hi n a)A bs t r ac t ：Bas edont he anal ys i s ofchar act e r i s t i c s ofhea vy i ID n cast i ngs ，i t7sco nsi d er e d t h att hei r cast i n g m et ho d des i gnpr i nci pl e sho ul dbea s ：bo t t o m gat i ngw i t hdi sper sed i ngat es ，f a s t a ndhi gh t e m pe r at ur epo ur i n g ．T head vant age sanddi sadV ant ages of V ar i ou s cast i n g m et ho ds w e r eana l yz ed i n det ai l ，and t he cast i n g met ho ds of s o m e hea vy i ron cas t i ngs su ch ast he r i ng —s haped br a cket of bl ades ，t op cyl i nder bl ock a nd c r oss be am of com pr es sor a nds oonw e r e t a kenasexa m pl e st o showt hatiti s pos s i bl et oi ncr eas et her a teof qual i 矗ed cas t i ngsby ad opt i n g bo t t o m gat i ng w i t h di sper sed i ngat e s a nd pr ope r l yi ncr e asi ng po ur i ng t e m pe r at ur e a nd po ur i ngra t e 。

典型铸铁件铸造工艺设计与实例叙述铸造生产中典型铸铁件一一气缸类铸件、圆筒形铸件、环形铸件、球墨铸铁曲轴、盖类铸件、箱体及壳体类铸件、阀体及管件、轮形铸件、锅形铸件及平板类铸件的铸造实践。

内容涉及材质选用、铸造工艺过程的主要设计、常见主要铸造缺陷及对策等。

第1章气缸类铸件1.1低速柴油机气缸体1.1.1 一般结构及铸造工艺性分析1.1.2 主要技术要求1.1.3 铸造工艺过程的主要设计1.1.4 常见主要铸造缺陷及对策1.1.5 铸造缺陷的修复1.2中速柴油机气缸体1.2.1 一般结构及铸造工艺性分析1.2.2 主要技术要求1.2.3 铸造工艺过程的主要设计1.3空气压缩机气缸体1.3.1 主要技术要求1.3.2 铸造工艺过程的主要设计第2章圆筒形铸件2.1 气缸套2.1.1 一般结构及铸造工艺性分析2.1.2 工作条件2.1.3 主要技术要求2.1.4 铸造工艺过程的主要设计2.1.5 常见主要铸造缺陷及对策2.1.6 大型气缸套的低压铸造2.1.7 气缸套的离心铸造2.2冷却水套2.2.1 一般结构及铸造工艺性分析2.2.2 主要技术要求2.2.3 铸造工艺过程的主要设计2.2.4 常见主要铸造缺陷及对策2.3烘缸2.3.1 结构特点2.3.2 主要技术要求2.3.3 铸造工艺过程的主要设计2.4活塞2.4.1 结构特点2.4.2 主要技术要求2.4.3 铸造工艺过程的主要设计2.4.4 砂衬金属型铸造第3章环形铸件3.1活塞环3.1.1 概述3.1.2 材质3.1.3 铸造工艺过程的主要设计3.2 L形环3.2.1 L形环的单体铸造3.2.2 L形环的筒形铸造第4章球墨铸铁曲轴4.1 主要结构特点4.1.1曲臂与轴颈的连接结构4.1.2 组合式曲轴4.2主要技术要求4.2.1 材质4.2.2 铸造缺陷4.2.3 质量检验4.2.4 热处理4.3铸造工艺过程的主要设计4.3.1 浇注位置4.3.2 模样4.3.3 型砂及造型4.3.4 浇冒口系统4.3.5 冷却速度4.3.6 熔炼、球化处理及浇注4.4 热处理4.4.1 退火处理4.4.2 正火、回火处理4.4.3 调质（淬火与回火）处理4.4.4 等温淬火4.5常见主要铸造缺陷及对策4.5.1 球化不良及球化衰退4.5.2 缩孔及缩松4.5.3 夹渣4.5.4 石墨漂浮4.5.5 皮下气孔4.6大型球墨铸铁曲轴的低压铸造第5章盖类铸件5.1柴油机气缸盖5.1.1 一般结构及铸造工艺性分析5.1.2 主要技术要求5.1.3铸造工艺过程的主要设计5.2空气压缩机气缸盖5.2.1 一般结构及铸造工艺性分析5.2.2 主要技术要求5.2.3 铸造工艺过程的主要设计5.3其他形式气缸盖5.3.1 一般结构5.3.2 主要技术要求5.3.3铸造工艺过程的主要设计第6章箱体及壳体类铸件6.1大型链轮箱体6.2增压器进气涡壳体6.3排气阀壳体6.4球墨铸铁机端壳体6.5球墨铸铁水泵壳体6.6球墨铸铁分配器壳体第7章阀体及管件7.1灰铸铁大型阀体7.2灰铸铁大型阀盖7.3球墨铸铁阀体7.4管件7.5球墨铸铁螺纹管件7.6球墨铸铁管卡箍7.6.1 主要技术要求7.6.2 铸造工艺过程的主要设计7.6.3 常见主要铸造缺陷及对策第8章轮形铸件8.1 飞轮8.2调频轮8.3中小型轮形铸件8.4球墨铸铁轮盘第9章锅形铸件9.1大型碱锅9.2中小型锅形铸件第10章平板类铸件10.1大型龙门铳床落地工作台10.2大型立式车床工作台10.3大型床身中段10.4 大型底座中国机械工业出版社精装16开定价：299元。

大型灰铁铸件的铸造工艺
大型灰铁铸件的铸造工艺可以分为以下几个步骤：
1. 模具准备：选择合适的灰铁模具，并进行准备工作，包括清洁、涂抹模脱剂等。

2. 铸型制备：将模具装配到铸造设备上，根据铸件的形状和尺寸，在模具中制备出与铸件相对应的空腔，可以采用砂型、金属型等不同的铸造方式。

3. 熔炼铁水：将铁矿石和其他合金原料放入熔炉中，通过高温熔炼，得到液态的铁水。

4. 铸注铁水：将熔融的铁水倒入预先准备好的铸型中，注意控制铁水的温度和流量，保证铁水充分填充整个铸型空腔。

5. 固化冷却：等到铁水完全填充整个铸型后，放置一段时间，让铁水逐渐固化和冷却，使铸件形成固态。

6. 脱模清理：待铁水完全固化后，拆卸模具，取出铸件。

对于有砂模的铸件，需要清理剩余砂粒和其他杂质。

7. 后处理：根据实际需要，对铸件进行修磨、去毛刺、清除氧化皮等后处理工
序，以提高铸件的精度和表面质量。

需要注意的是，大型灰铁铸件的铸造工艺还需要考虑铁水的浇注方式、冷却方式、铸型材料的选择等因素，以保证铸件的质量和性能。

典型铸铁件铸造工艺设计铸造工艺是制造铸铁件的关键环节之一，其设计直接影响到铸件的质量和性能。

本文将以典型铸铁件的铸造工艺设计为主题，对铸造工艺的设计要点和流程进行详细介绍，以期能够为相关从业人员提供一定的参考和指导。

一、典型铸铁件的特点铸铁件是一种常见的铸造件，其主要特点是具有良好的铸造性能、低成本和高强度。

铸铁件通常被广泛应用于机械制造、汽车工业、农机具等领域，如汽车发动机缸体、机床床身等。

二、铸造工艺设计的要点铸造工艺设计的关键是确定合适的铸造工艺参数，以实现铸件的准确成型和优良性能。

以下是铸造工艺设计的要点：1.铸型设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的铸型结构和尺寸。

铸型的设计应考虑到铸件的收缩和变形，以避免出现缺陷和不合格品。

2.熔炼工艺：根据铸件的材料要求，确定合适的熔炼工艺参数，包括炉温、熔化时间、炉中温度等。

同时，还需要考虑铁水的质量和成分控制，以保证铸件的化学成分符合要求。

3.浇注系统设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的浇注系统，包括浇杯、导流冒、浇口等。

浇注系统的设计应考虑到浇注过程中的液态金属流动和气体排出，以避免铸件内部的气孔和夹杂物。

4.冷却系统设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的冷却系统，包括冷却水道、冷却器等。

冷却系统的设计应考虑到铸件的冷却速度和收缩形变，以避免出现裂纹和变形。

5.铸造工艺参数设计：根据铸件的形状和尺寸，确定合适的铸造工艺参数，包括浇注温度、浇注速度、浇注压力等。

铸造工艺参数的设计应考虑到铸件的凝固过程和收缩变形，以保证铸件的准确成型和良好性能。

三、铸造工艺设计流程铸造工艺设计的流程一般包括以下几个步骤：1.确定铸件的形状和尺寸，以及材料要求。

2.根据铸件的形状和尺寸，设计合适的铸型结构和尺寸。

3.根据铸件的材料要求，确定合适的熔炼工艺参数。

4.根据铸件的形状和尺寸，设计合适的浇注系统和冷却系统。

5.根据铸件的形状和尺寸，确定合适的铸造工艺参数。

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锤头高铬铸铁铸造工艺高铬铸铁化学成分设计：一般采用亚共晶高铬铸铁1、工艺上常常通过调整碳含量来达到改变碳化物数量;2、不含其他合金元素的高铬铸铁,空淬能淬透的最大直径为20mm,要提高淬透性,必须加入合金元素;3、锰剧烈降低Ms,会使高铬铸铁在淬火后有较多的残留奥氏体,因此,一般控制在 1.0%以下;4、铜降低Ms,会造成许多的残留奥氏体,因此,一般控制在1.5%以下;5、由于V价格高,通常只适用于不易热处理的铸件;6、硅提高Ms,会减少残留奥氏体,同时降低淬透性,因此,一般应控制;7、高铬铸铁感应炉熔炼温度1480℃,已经足够,不必太高;8、高铬铸铁浇注温度不希望太高,以免收缩过大和粘砂;浇注温度厚大件1350-1400℃,一般件1380-1420℃;高的浇注温度加重冒口下的缩孔,而且会造成浓密的显微缩松,同时使晶粒组织粗大;9、高铬铸铁模型收缩率2%;10、高铬铸铁冒口尺寸按碳钢设计,浇注系统按灰铸铁设计;采用气割法切割浇冒口,容易产生热裂纹,故设计时采用易割冒口或者侧冒口,采用敲击法去除;11、高铬铸铁寿命短的原因,不是金相不合格,而是,铸件内存在缩孔、气孔、夹杂等铸造缺陷,因此必须足够重视铸造工艺;12、高铬铸铁容易开裂;在铸造工艺设计上注意不让铸件收缩受阻,以免造成开裂;13、高铬铸铁铸件在铸型中应充分冷却,然后开箱;开箱过早,开箱温度过高,是铸件开裂的主要原因;14、高铬铸铁采用金属型铸造时,浇注温度应保持在150℃以上,以免铸件冷却太快开裂;15、高铬铸铁采用高温空淬,中低温回火的热处理,获得高硬度的马氏体基体;16、高铬铸铁在热处理前的铸态基体组织取决于铸态冷却速度的高低;冷却速度高时通常为奥氏体基体：随冷却速度降低逐渐开始析出部分马氏体、珠光体和奥氏体的混合物;：冷却速度进一步降低,可能获得珠光体基体的组织;17、高铬铸铁一般根据铬含量和零件壁厚选择最佳淬火温度;淬火温度越高,淬透性越高,但淬火后形成残留奥氏体数量有可能越多;Cr15高铬铸铁的淬火温度940-970℃,Cr20高铬铸铁的淬火温度960-1010℃;保温时间根据壁厚选择;一般2-4h,壁厚零件4-6h;18空淬后的高铬铸铁存在较大的内应力,应尽快进行回火热处理;19、对一些形状复杂、壁厚形成悬殊的高铬铸铁铸件应严格控制升温温度≤50℃/h,以免铸件开裂;有时采用阶梯式升温在200℃、400℃、600℃停留2-3h更为安全,在700℃以上升温可以适当加速;但不超过150℃/h;20、保温时间应视铸件壁厚、装炉量、状态和升温速度等因素综合考虑,以免由于部分铸件或铸件的心部因保温时间不足而出现淬不透;21、高铬铸铁出炉应进行脱氧处理;通常在炉中加0.5%锰铁进行预脱氧,在炉中加0.25%硅铁进行初脱氧,在包中加0.05%铝进行终脱氧;22、高铬铸铁在熔炼过程中温度控制在1450℃,最后快速升温控制在1480℃脱氧出炉;。

大型机床床身铸件是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。

铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。

中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。

大型机床床身铸件铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。

气孔还会降低铸件的致密性，致使某些要求承受水压试验的铸件报废。

另外，气孔对铸件的耐腐蚀性和耐热性也有不良的影响。

铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件能显示出它的经济性。

如汽车发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。

大型机床床身铸件在进行浇注工艺时，如果浇注不足会使铸件不能获得完整的形状；冷隔时，床身铸件虽可获得完整的外形，但因存有未完全融合的接缝，铸件的力学性能严重受损。

大型机床床身铸件的铸型在分型面选择时，可以简化造型操作，提高劳动生产率，使铸件尺寸准确，减少废品等。

在选择铸型分型面时，一般应注意下面几点：1.尽量把大型机床床身铸件的大部分或全部放在下型内，这样可将主要的泥芯放在下型，便于泥芯的安放和检验，还可使上型的高度减低，便于合箱。

是铸件分型面的选择，它将铸件全部放在下型，避免错箱，保证铸件质量。

2.应使大型机床床身铸件的加工面及加工基准面，放在同一个铸型内。

在机械加工时，铸件上部的方头(夹具夹紧处）是作为外困表面车削螺纹的基准，由于加工面与加工基准面都处在同一个上型内，从而减少因错箱造成的加工余量不够。

我公司生产铸铁平台3.当大型机床床身铸件的加工面很多，又不可能都与基准面放在分型面的同一侧时，则应尽量使加工的基准面与大部分的加工面放在分型面同一侧。

大型机床床身铸件主要是适应性广、需用材料和设备多、污染环境。

铸造生产会产生粉尘、有害气体和噪声对环境的污染，比起其他机械制造工艺来为严重，需要采取措施进行控制。

铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。