铸铁件金属型铸造技术 dd金属型铸造

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1、铸铁件金属型铸造技术DD金属型铸造铸铁件金属型铸造技术1．概述——汗青与近况用金属型生产铁基合金铸件始于中国。考古发明我国铸铁件用铁型（古称“范”）生产始于战国（距今2200～2300年），用铜范铸造铁器最早为汉朝（距今1800年），到清朝（距今200～300年）铁范铸铁技术不断完善，用铁范铸造铁炮。龚振麟著《铸炮铁模图说》是世界发明最早的体系论述金属型铸造铸铁件的专著。美国Eaton公司最早获铁基合金金属型（FerrousPermanentmold-FPM）工艺专利已是1932年。近几十年全世界FPM不断发展。欧洲FPM铸件占6％～8％，有报道苏联1980年FPM铸件占铸铁件9.7％，欧、美

2、、日等FPM件主要用于汽车、机床、空气压缩机和液压件等；最近几年中国由日本引进空调压缩机铸件FPM生产线；印度、加拿大、巴西、马来西亚等国也都引进过FPM生产线。1994年日本本田公司开发投产了年产近4000t优质球墨铸件轿车转向节的FPM自动生产线，使FPM技术应用进入一个新阶段。2．金属型铸铁技术特点及关键FPM与非铁合金金属型铸造主要区分和难点在于：铸铁是金属-非金属共晶合金，急冷下铸态金相社团更难控制，浇注温度高，金属型设计和生产更难，且金属型寿命更短，生产率又不易满足大量生产需要。无论铸态还是热处理后使用，金属型铸铁件铸态金相社团控制对于铸件性能都至关重要。金属型冷却速度是砂型的数十

3、倍到数百倍，直接影响铸铁形成独特社团。控制高冷却速度下铸态金属型铸铁社团的因素许多，综合解决好以下这些因素除获预期铸态金相社团外，可大大提高生产率和金属型寿命从而降低成本、增加效益并扩大金属型铸铁应用范围，是发展金属型铸铁技术的关键。（1）铸铁化学成分表1为金属型灰铸铁和球墨铸铁典型化学成分、金相社团和性能。碳当量（DE）：尤其薄壁又高冷却速度下金属型铸铁的DE宜高（4.9％～5.0％），但为防止低温冷脆及有帮助巩固孕育，原铁液中Si应控制在2.2％～2.8％（质量分数，余同）且直取下限，绝不能高于3.5％。也有薄壁球铁件原铁液低D（2.7％）低Si（2.0％）的成功实例。表1典型金属型铸铁化

4、学成分、社团与性能注：1.表中化学成分含量百分数皆指质量分数。2.净化球墨铸铁液，控制Ti、Pb、S、Mn、Du等元素对于金属型球铁件质量也十分重要。①Mg：高冷却速度（铜）型薄壁件低硫铁液加Mg0.01%即可使石墨完全球化。太高残Mg是造成多种金属型球墨铸铁件废、疵品的主因。②P：增加流动性，又可防热裂，有的回到3.6%。还加到Sb0.02%～0.04。磷加于炉猜中的效验比加于铁液中明显。③Ti对于灰铸铁可增加铁液过冷度，促进生成D型石墨。低DE作用明显。为保护机加工刀具Ti＜0.075%。④指体积分数。（2）金属型铸铁件浇注温度与成分、壁厚、型温和孕育技术等诸多因素有关。为控制铸态金相社团

5、和延长型寿命，应只管即便降低浇注温度并快速充型。而薄壁件当采用随流孕育或者型内孕育时为使孕育剂充分熔化，一般浇注温度在1300～1400℃之间。（3）金属型铸铁孕育金属型冷却速度越快，铸件壁超薄，用感到炉熔化铁液以及球墨铸铁件，越要巩固孕育。可采用浇包后孕育、随流或者型内孕育等方法。孕育剂粒度为过30（目）筛到300（目）筛以上，要充分干燥、预热。这个之外，降低金属型浇注体系部分的导热性并提高其温度和加过滤器等是巩固孕育的重要办法。低DE特别是低Si铁液孕育效验更好。为防金属型薄壁球墨铸铁件铸态出现钉状（spiking）社团，巩固孕育尤其是重要工艺办法。孕育剂多用75％的Fe-Si，有时加少量

6、Ba、RE或者Sb以减少白口或者巩固基体。型内孕育用85％的Fe-Si为宜。（4）金属型材质、厚度及结构1）金属型材质。铁液与金属型彼此热作用是决定FPM铸件质量和型寿命的重要因素。金属型要有高导热性、耐热乎热打击、抗氧化、耐磨、与涂料易结合、成形加工性好并能修补。金属型材质一般用均匀B型石墨灰铸铁。有的加Dr0.5％～1.0％，Mo（0.6±0.1）％；过共晶或者低硫灰铸铁可抗热打击、提高金属型寿命。灰铸铁金属型用于中、小件，一般型寿命2000～5000次。在铸件成本中金属型成本一般占10％。这个之外，还可采用薄钢金属型外焊水冷体系，寿命可较长。Du-Zr合金作金属型，颇有前途。2）金属型厚

7、度。增加厚度可加快铁液冷却和提高金属型刚度。金属型壁厚与铸件厚度成正比，如图1。一般型厚：件厚＝3：1。又有人得出型重量与铸件重关系，如图2。一般中小件金属型重约是铸件重的20倍。3）金属型成形。铸铁型一般砂铸后加工；铜型、钢型有锻坯加工的。金属型是易耗工模具，以近净成形精铸为最佳，既可保证工艺要求又减轻重量，减少加工，延长命命，降低成本。4）金属型结构。宜采用组合式结构，即型腔部分、浇注体系和夹