外冷铁在汽车球墨铸铁件铸造工艺设计中的应用

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1、R外冷铁在汽车球墨铸铁件铸造工艺设计中的应用中国重汽济南铸锻中心(山东济南250200)高秀武【摘要】结合具体案例，介绍了外冷铁在汽车为汽车零部件的球墨铸铁件也向轻量化、高强度、球墨铸铁件铸造工艺设计中的应用，尤其对铸件壁薄壁、高精度方向发展，以满足汽车行业的发展需厚差大、热节分散，以及局部热节难以补缩的铸要。件，使用外冷铁是一种经济高效、操作方便、工艺轻量化、高强度、薄壁、高精度等要求的提可靠的工艺选择。出，使得汽车球墨铸铁件的铸造难度加大，也使得汽车球墨铸铁件的结构更加复杂，铸件壁厚差更随着汽车业的竞争日益激烈，各汽车生产企

2、业大，分散的局部热节增多，难以补缩，铸件极易产对汽车零部件的要求也越来越高，对低成本、高质生缩孔缺陷，而传统的冒l_1补缩系统难以彻底解决量、高性能等方面更加重视和加强，相对应地，作该类缺陷，使得汽车铸件加l1_I成本上升，汽车的安根据国家汽车行业标准QC／T637-2000中规定表6升降图发动机曲轴的名义工作弯矩的计算方法，将发动机序号载荷／N·m汽缸最大爆发压力P=7．8MPa，以及曲轴有关结3753603453303153000OlO构参数代入标准中的算式，则可得该曲轴的名义工002O作弯矩M’190N·m，由此可算出存活

3、率达50％时003O的安全系数为：004O／75。％=Ml／M'I=352．5／190=1．855_005×存活率达99．9％时的安全系数为：006×／7999％：(Ml一3．09×K×S一1)／Ml=1．693007O．008O式中K1．051为标准差修正系数。009OO10×四、结语01140Cr材料的曲轴经锻造粗加工后，用8％的Ol2O013×KR6480淬火冷却介质淬火+高温回火后，完全避免O14O了油淬时的硬度不均匀缺陷，金相组织提高2级左O15×右，安全系数提高近60％，从而有效地提高了曲轴Ol6O的使用寿命。MW(

4、20111226)备注×-一断裂O=超出l0次未断裂争磊⋯熟处笳3GR全、质量、可靠性等受到较大的影响。(3)使用冷铁对热节部位加强局部冷却，实现顺序凝固，解决缩孔缺陷。1．该类球墨铸铁件产生缩孔的原因分析冷铁有内外冷铁之分。内冷铁成为铸件的一部从产生缩孔缺陷的部位看，这些部位壁厚较分，应与铸件材质相同，使用要求非常高，不能氧厚大，一般在30～40mm，而周围连接部分均为薄化、吸潮，否则会造成气孔缺陷，另外必须与铸件壁，在8～15ram之间，尤其是在复杂薄壁、形体完全融合，否则对铸件有割裂作用，影响铸件性尺寸较大的铸件中，这种壁

5、厚差更明显。如图1的能，使用成本相对较高；外冷铁用后回收，一般可壳体产品，在铸造工艺设计过程中因缺少合适的补重复使用，而且材质可选择余地大，对铸件的不良缩通道，有些部位也无法放置冒口，无论采用何种影响小，能够加强局部冷却，实现顺序凝固，彻底冒口及浇注系统来补缩，冒口及浇注系统均难以有解决缩孔缺陷。效地补缩到该部位，造成铸件在这些部位产生缩孔的比例非常高，实际生产中曾出现高达近50％的加3．外冷铁的设计应用工废品，即使未造成废品的，也不同程度地存在缺(1)冷铁的作用①在冒口难于补缩的部位防陷，只是加工过程中未暴露而已。止缩孔、缩松

6、。②与冒口配合使用，能加强铸件的顺序凝固条件，利用冷铁形成的末端区，控制和扩大冒口补缩距离或范围，减少冒口数目或体积，提高冒口的补缩效率。③用冷铁加速个别热节的冷却，使整个铸件接近于同时凝固，既可防止或减轻铸件变形，又可提高工艺出品率。④改善铸件局部的金相组织和力学性能。如细化基体组织，提高铸件表面硬度和耐磨性等。图1(2)外冷铁的选材外冷铁的选材比较广泛，2．解决缩孔缺陷的几种方案对比灰铸铁、球墨铸铁、钢件、石墨等均可，其中灰铸铁、球墨铸铁冷铁，由于来源广泛，取材方便，制(1)提高碳当量(CE)充分利用石墨化膨造容易，成本低廉

7、而受到重视。胀加强补缩，通过提高碳当量，虽然能减小铁液收在汽车球墨铸铁件补缩应用中，这两种冷铁尤缩倾向，并利用石墨化膨胀增强本身补缩，但由于以灰铸铁更受欢迎，因为灰铸铁的导热系数比球墨在化学成分控制过程中，碳当量的控制范围较小，铸铁大，激冷效果更好，而且制造后的尺寸精度较没有外界铁液补缩，石墨化膨胀本身无法完全抵消高，在铸造企业中，可以实现在生产其他铸件时，液态收缩量，该措施只能减轻缩孔倾向，不能有效拼在型板上捎带生产即可，生产成本极低，更容易解决缩孔缺陷的产生。实现就地取材，即时生产、即时使用，满足使用要(2)使用发热保温冒口

8、加强补缩如图2所示求。的产品结构，虽然可以利用发热保温冒口实现补(3)外冷铁的设计冷铁的形状取决于使用冷缩，解决缩孔缺陷，但由于冒口成本太高，造成铸铁部位铸件的形状和冷铁所起的作用。件生产成本增加；如图1中的壳体产品结构，使用由于冷铁的激冷效果与冷铁厚度有关，而