[科普中國]-冷鐵

冷鐵是指為加快鑄件局部冷卻速度，在型腔內(nèi)部，型腔表面及鑄型內(nèi)部安放的激冷物。冷鐵與澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)配合使用，控制鑄件的凝固順序，以獲得合格鑄件。冷鐵分為內(nèi)冷鐵和外冷鐵。1

作用1)減少冒口尺寸，提高工藝出品率。實(shí)踐表明，通過合理的使用冷鐵和保溫冒口技術(shù)，鑄鋼件工藝出品率可達(dá)到70%以上。

2)在鑄件適當(dāng)部位放置冷鐵，可改善補(bǔ)縮通道?？商岣哞T件內(nèi)部質(zhì)量等級，提供優(yōu)質(zhì)鑄件。

3)配合冒口系統(tǒng)使用冷鐵可增加冒口的補(bǔ)縮距離：冷鐵設(shè)計(jì)時(shí)要放開思路，綜合考慮冷鐵對鑄件的補(bǔ)貼、斜度和延續(xù)度等方面的有效作用。

4)消除局部熱應(yīng)力，防止裂紋。對于大型鑄鋼件來講，冷鐵之間應(yīng)當(dāng)使用激冷效果好的鉻鐵礦砂或鋯砂，可以進(jìn)一步防止出現(xiàn)熱裂的可能。

5)在消失模鑄造中完全可以和普通鑄造法一樣地使用冷鐵。外冷鐵可在舂砂時(shí)放人；內(nèi)冷鐵可在制模時(shí)嵌入或粘合在鑄型的內(nèi)部，也可將內(nèi)冷鐵延伸到型外，固定在砂型中。消失模鑄造的內(nèi)外冷鐵安放原則與冷鐵種類、規(guī)格與普通鑄造相似。

6)放置冷鐵可以加速鑄件的凝固速度，細(xì)化晶粒組織，提高鑄件的力學(xué)性能。1

分類冷鐵可分為外冷鐵和內(nèi)冷鐵。

一、外冷鐵

造型時(shí)放置在模樣表面上的冷鐵稱為外冷鐵。外冷鐵作為鑄型的一部分，不與鑄件熔合，可重復(fù)使用。外冷鐵的形狀一般是根據(jù)鑄件需激冷部位的形狀來設(shè)計(jì)或選用的。

外冷鐵材料要具有良好的導(dǎo)熱性，足夠高的熔點(diǎn)和大的熱容量。常用材料有軋制鋼材、鑄鋼和鑄鐵等。對于局部激冷，也可采用導(dǎo)熱性好的石墨、鎂砂，或混有鐵砂、鐵屑的造型混合料等作為激冷材料。

外冷鐵必須平正，重復(fù)用外冷鐵與鑄件接觸面要用砂輪磨光，外冷鐵使用前要給與鑄件接觸的面刷涂料并烘干。外冷鐵盡量安放在不易脫落的砂型或砂芯的上表面或側(cè)面；多排冷鐵要相互交錯(cuò)排列，間距適當(dāng)，以免在相鄰的冷鐵縫隙處產(chǎn)生裂紋。在鑄件厚度大于150mm處應(yīng)盡量不放置外冷鐵，以防鑄件與冷鐵熔接。

二、內(nèi)冷鐵

放置在型腔內(nèi)，能與鑄件熔合為一體的起激冷作用的金屬物稱為內(nèi)冷鐵。內(nèi)冷鐵通常在外冷鐵激冷效果不夠時(shí)才采用，多用于厚大而對質(zhì)量要求不高的不承受高溫高壓的鑄件。

內(nèi)冷鐵要和鑄件熔為一體，因此要求內(nèi)冷鐵的材料應(yīng)與鑄件材質(zhì)相同或相近。鑄鋼件和鑄鐵件宜采用低碳鋼作內(nèi)冷鐵，鋁合金鑄件采用鋁作內(nèi)冷鐵，銅合金鑄件采用銅作內(nèi)冷鐵。一般內(nèi)冷鐵呈圓柱形，中小型鑄件可用金屬絲、鐵釘、較厚的螺旋鐵屑等作內(nèi)冷鐵。

確定內(nèi)冷鐵尺寸、數(shù)量的原則是：保證內(nèi)冷鐵有足夠的激冷作用以控制鑄件的凝固，并且能夠和鑄件熔合為一體而不削弱鑄件強(qiáng)度。內(nèi)冷鐵過大會(huì)造成激冷過度而不能熔合于鑄件，內(nèi)冷鐵過小則激冷作用不夠。

內(nèi)冷鐵直徑一般為6～30mm。在鑄件壁交接處的內(nèi)冷鐵直徑為熱節(jié)圓直徑的1/4～1/3；高質(zhì)量要求的鑄件壁厚處的內(nèi)冷鐵重量一般是鑄件激冷部位重量的5%～7%，質(zhì)量要求不高的鑄件內(nèi)冷鐵重量為鑄件激冷部位重量的8%～10%。

內(nèi)冷鐵表面必須干凈，使用前應(yīng)經(jīng)噴砂、拋丸或酸洗處理，必要時(shí)可鍍錫或鍍鋅以防止冷鐵氧化。干型中用的內(nèi)冷鐵應(yīng)在砂型烘干后再放入，以免在烘干過程中氧化生銹。水玻璃砂型和濕砂型中的內(nèi)冷鐵安放后應(yīng)在3~4h內(nèi)澆注，以防內(nèi)冷鐵表面集水產(chǎn)生氣孔。內(nèi)冷鐵的上方應(yīng)開設(shè)出氣孔。需要機(jī)械加工的鑄件，內(nèi)冷鐵在機(jī)械加工后不得暴露，以免影響鑄件的力學(xué)性能。2

常用材料金屬材料：高碳鋼、普通碳素鋼、鑄件本體材料、鑄鐵、鑄銅、鑄鋁。

非金屬材料：石墨、碳化硅、鎂砂、鋯砂、鉻鐵礦砂；

化學(xué)冷鐵：焓變涂料。1

使用注意事項(xiàng)1)每塊冷鐵尺寸要適中，冷鐵間應(yīng)留有間隙，以避免因冷鐵受熱膨脹而毀壞鑄型。

2)盡量把外冷鐵設(shè)在輪緣外側(cè)和下側(cè)，上側(cè)外冷鐵不易固定且影響型腔排氣。

3)外冷鐵工作平面應(yīng)平整、光潔、涂以涂料。

4)對于輪類鑄件，應(yīng)限制冷鐵使用次數(shù)，齒輪類鑄件10～15次，當(dāng)冷鐵表面氧化層和石墨氧化層厚度達(dá)到0.2～0.4mm時(shí)，冷鐵就應(yīng)停止使用。因?yàn)槭褂眠^程中，氧及其他氣體會(huì)沿石墨縫隙進(jìn)入冷鐵內(nèi)部，造成其氧化、生長。當(dāng)再次使用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生氣孔。生產(chǎn)中可以提高冷鐵的透氣性，即在冷鐵內(nèi)鑄出20～30mm、5～10mm的通孔，孔距30～50mm，鉆孔取下限，鑄孔取上限，孔內(nèi)填砂。這樣氣體可以排出，避免澆注時(shí)嗆火及冷鐵氣孔。

5)內(nèi)冷鐵表面必須潔凈，應(yīng)去銹和油污。濕砂型中，沒置內(nèi)冷鐵后要盡快澆注，不要超過3～4h，以免冷鐵表面凝聚水分而引起鑄件氣孔，砂型應(yīng)配有明出氣孔或明冒口。

6)冷鐵可以設(shè)在內(nèi)澆道及冒口頸處，目的是消除澆口、冒口引起的接觸熱節(jié)。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

于仁業(yè) - 高級工程師 - 中航工業(yè)哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司