激冷系统的设计管理误区及废品原因分析

中山汽车网 2019-07-11

      在铸造工艺设计中,铸造工艺设计人员往往只注重铸造工艺参数的设计,浇注系统的设计,冒口补缩系统的设计等。但对激冷系统设计不够重视,对激冷系统的认识存在一定误区,片面地认为只要放置冷铁就可以解决铸件的缩孔缩松缺陷,冷铁设计全凭经验,对冷铁的激冷能力未加校核计算及计算机模拟分析,特别是浇注系统设计、冒口补缩系统设计及排气系统设计与激冷系统设计配合不到位,造成冷铁的激冷效果未达到预期的效果,甚至影响了铸件冒口补缩,起了相反的作用。

      如果铸造激冷系统设计不合理,冷铁设计过大或过小,冷铁位置设置不合理,与浇冒口系统设计配合不到位,铸件会产生气孔、外冷铁熔接、内冷铁熔接不良,且铸件缩孔缩松缺陷难以解决,甚至出现呛火、金属液喷溅安全事故。

      再者激冷系统设计标准化设计不到位,产品种类多,冷铁种类多,冷铁的统一标准化不规范,冷铁的生产管理松懈,对冷铁的质量管理、过程控制不严格,造型制芯时操作使用偏差,造成铸件铸件披缝大,打磨工作量较大,影响尺寸精度,且大部分废品集中在气孔、熔接缺陷。

    这些因冷铁的设计误区、生产管理误区造成铸件废品往往比较严重,有时冷铁废品率达 10%以上,给我们造成很大的经济损失,也是铸造工作者急切要解决的问题之一。

(1)设计误区一:认为冷铁能解决缩松就可以去除缩松,冷铁可以补偿收缩,可以减少铁水收缩量,起到补缩的目的;因而依赖冷铁设置解决铸件缩松缺陷,造成铸件缩松从一个位置迁移到另一位置,缩松缺陷得不到彻底解决。

      正解:冷铁能解决缩松但不能根除缩松,冷铁其实是将铸件该处的模数减小,进而缩松减轻了;冷铁绝不会补偿收缩,只会将缩松转移到其它位置!冷铁不会减少铁水收缩量,但通过移位,可以将收缩逼近或逼到冒口的作用范围内。

   (2)设计误区二:冷铁设计全凭经验,缺乏对冷铁激冷能力的校核计算及计算机模拟分析。过多的依赖经验设计,造成冷铁的激冷效果未达到预期的效果,甚至影响了铸件冒口补缩,起了相反的作用。冷铁设计过大,对铸件激冷过度;冷铁设计过小,激冷效果作用小。

     正解:通过计算机对冷铁的激冷能力进行校核计算,通过 MAGMA 模拟分析冷铁的激冷效果,对冷铁的正确设计设置起了很好的指导作用,加强了冷铁的激冷效果,保证了铸件质量。正确地引入每种冷铁的实际作用效果,对计算机模拟能达到的准确性非常关键。

   (3)设计误区三:过多的依赖冷铁设置,冷铁设计数量繁多,片面的提高铸件工艺出品率。由于工艺设计冷铁数量繁多,虽然铸件工艺出品率有所提高,但造成造型制芯及清理工作量加大,实际上是不经济的!

正解:合理的设计冷铁数量,减轻造型制芯及清理工作量,加强浇冒口系统与冷铁的配合,确定合理的工艺出品率。

   (4)设计误区四:冷铁材质选用低于铸件熔点的材质。如铸钢件、耐热铸钢选用铸铁材质的冷铁,由于铸铁的熔点低于铸钢件,铸钢件的浇注温度一般在1520℃以上,往往由于冷铁表面涂刷涂料不到位,就会造成冷铁熔接,铸件报废。

       正解:冷铁材质选用应不低于铸件熔点的铁材质材料和非材质材料。外冷铁材质的选择,其蓄热能力和导热性能要高于同时配套使用的造型材料,冷铁材质的熔点必须不低于铸件的熔点,防止冷铁熔接。

    (5)设计误区五:产品的种类多,专用冷铁多。由于产品的种类多,冷铁的设计种类繁多,专用冷铁多,冷铁的设计未成系列化、标准化,通用性不足,造成冷铁的生产管理和质量控制困难,影响铸件质量和生产效率。

      正解:冷铁的设计应系列化、标准化,通用性要强,便于冷铁的生产管理和质量控制。

(6)设计误区六:忽视冷铁的准确定位。

     造型制芯时,冷铁的准确定位非常关键,直接影响到冷铁的激冷效果、铸件尺寸精度及后续清理工作量。如果冷铁不固定,造型制芯时易跑偏、移位甚至掉落。

      正解:冷铁设计时不仅要考虑冷铁的大小、位置,还要考虑冷铁的准确定位问题。

(7)设计误区七: 冷铁的摆放及排列组合整齐划一。

      设计外冷铁之间间隙过大或过小,或者不留间隙,冷铁的排列组合整齐划一,造成铸件激冷效果不均匀,产生裂纹缺陷。如果需要冷铁在铸件本体上作用的范围大一些,就应该考虑冷铁厚度不要太厚,形成厚度梯度,使冷却影响区域递减。形成横向梯度范围,铸件的冷却模数递减。

正解:冷铁的摆放应留有适当间隔,冷铁的排列组合应错位放置,有必要形成冷却作用效果递减态势。

   (8)设计误区八: 忽视冷铁设置处的铸型排气问题。

     在铸件的热节及激冷区域放置冷铁,虽然加快了铸件冷却速度,但同时影响了冷铁设置处的铸型排气问题,造成排气不畅,铸件易产生气孔、冷隔缺陷。

     正解:加强冷铁设置处的铸型排气,加设排气孔;再者有必要在外冷铁表面开设排气孔,冷铁的非铁水接触面做成空的,有利于消除气孔 。

   (9)设计误区九: 忽视冷铁的冷却效率问题。

冷铁设置在内浇口区域,冷铁所在位置的金属液流量大,冷铁的用量及尺寸又太小,导致冷铁的冷却效率降低,未起到应有的激冷效果,还会影响铸件补缩。

正解:冷铁偏离内浇口区域。

  (10)设计误区十:片面追求冷铁的激冷效果,喜欢使用整块冷铁,冷铁越大越长激冷效果越好。根据铸件的模数及动态热节合理确定冷铁的尺寸大小,冷铁越大虽然激冷效果好,但造成铸件激冷过度,铸件会产生缩凹缺陷。况且冷铁尺寸设计大小及激冷效果还有一个临界值。无论冷铁厚度多少,其冷却作用范围只能到铸件壁厚的一半。在保证与铸件接触总面积相等,冷铁总体积相等的条件下,分块冷铁的激冷面积扩大系数较整块的大,分块冷铁较整块冷铁具有更优越的向铸型散热条件,即分块冷铁较整块冷铁具有更好的冷却效果。

     正解:确定合理的冷铁尺寸大小及适合的激冷效果。

   (11)管理误区一:忽视冷铁预热的重要性。

      预热是为了要避免冷铁含有湿气,防止铸件产生气孔缺陷。冷铁和铸件金属的温度差会影响到凝固过程中冷却金属的金相和石墨形态。特别是冬天,低温阻碍造型制芯树脂砂的硬化反应,造成冷铁处铸型紧实度差。

       正解:冷铁的预热非常重要,它是冷铁生产管理的一个重要工序。

    (12)管理误区二:冷铁管控不严,不限制冷铁的使用次数。对冷铁的生产管理重视不够,未形成有效的质量管控,没有严格的冷铁管理程序及操作作业指导书,造成冷铁的制作使用不规范, 并因此因冷铁造成铸件废品严重,经济损失大。外冷铁经过多次使用,表层氧化严重,激冷能力下降,如果不规定限制冷铁的使用次数,铸件易产生冷铁粘接,气孔缺陷。

      正解:严格冷铁质量管控,应规定限制冷铁的使用次数,一般灰铁冷铁可使用 8-12 次,石墨冷铁可使用 20-30 次。