紀(jì)漢成

（科華控股股份有限公司，江蘇常州 213354）

（續(xù)上期）

4 合理激冷系統(tǒng)的設(shè)計及工藝預(yù)防措施

合理的激冷系統(tǒng)設(shè)計不僅要遵循冷鐵設(shè)計的各種原則，避免冷鐵的各種設(shè)計管理誤區(qū)，優(yōu)化激冷系統(tǒng)設(shè)計，合理布局，使激冷效果達到最佳化，還要注重與澆注系統(tǒng)設(shè)計、冒口補縮系統(tǒng)設(shè)計、排氣系統(tǒng)設(shè)計的有機配合，注重冷鐵的激冷能力模擬分析及冷鐵的失效質(zhì)量問題、重復(fù)使用次數(shù)問題，還有冷鐵的排列組合、準(zhǔn)確定位、預(yù)熱、排氣等問題。

善于并靈活運用冷鐵，發(fā)揮冷鐵對冒口補縮的最大增益作用，保證鑄件質(zhì)量，降低鑄件成本，減少冷鐵和冒口，提高工藝出品率，獲得更大的經(jīng)濟效益。

外激冷系統(tǒng)的設(shè)計主要包括外冷鐵、激冷砂、激冷涂料、強制冷卻、散熱片等激冷方式。

4.1 外冷鐵在鑄造生產(chǎn)的應(yīng)用

外冷鐵應(yīng)用在鑄件的表側(cè)面，可分為直接外冷鐵（明冷鐵）和間接外冷鐵（暗冷鐵或隔砂掛砂冷鐵）兩大類。外冷鐵應(yīng)用在多種鑄件材質(zhì)及多種鑄造方式上，如鑄鐵件、鑄鋼件及非鐵合金件，潮模砂砂型鑄造、樹脂砂鑄造、殼型鑄造、熔模鑄造、消失模鑄造與V法鑄造、反重力鑄造等。

（1）如圖1所示，潮模砂流水線造型球鐵電梯轉(zhuǎn)子（QT500）軸孔芯由樹脂砂芯改為球鐵鐵芯，有效防止鑄件軸孔加工后縮孔縮松及夾渣、滲硫缺陷，取得了很好的技術(shù)、經(jīng)濟效益[3]。

圖1 球鐵電梯轉(zhuǎn)子軸孔鐵芯

圖2 轉(zhuǎn)向機缸體搭子冷鐵

（2）如圖2示，樹脂砂造型轉(zhuǎn)向機缸體（QT500）采用發(fā)熱冒口補縮改為冷鐵激冷，解決了搭子內(nèi)部的縮松缺陷[4]。

使用本體發(fā)熱冒口時，在冒口與鑄件本體連接的部位，因熱量集中，凝固晚，導(dǎo)致鑄件硬度偏低、石墨形態(tài)差等質(zhì)量問題，故此以前使用本體發(fā)熱冒口消除內(nèi)部的縮松缺陷，后來改用冷鐵同樣達到了相同的效果，質(zhì)量更加穩(wěn)定，從而達到了使用冷鐵減小冒口，提高工藝出品率的目的。

（3）如圖3所示，殼型鑄造耐熱鋼（1.4837）渦輪殼流道搭子采用端面冷鐵激冷，加工搭子軸孔出現(xiàn)嚴(yán)重的縮松缺陷。后改進采用對開式、成型面式冷鐵工藝，解決了搭子軸孔加工縮松問題[5]。但冷鐵還不能徹底解決鑄件的縮松問題，只能減小縮松缺陷，不能起到補縮作用。

圖3 殼型鑄造渦輪殼搭子成型面式冷鐵

解決縮孔縮松缺陷的原理是使熱節(jié)部位快速冷卻。一般冷鐵只能將缺陷移位，即將缺陷移到非關(guān)鍵部位，而不能將缺陷消除，除非有足夠的補縮通道，實現(xiàn)順序凝固，才能將缺陷移到最后凝固的冒口中。此對開式成型面式冷鐵和鑄件搭子的大部分接觸，使搭子大部分處于冷鐵的包覆狀態(tài)，鑄件激冷效果大幅提升，加快了搭子的冷卻速度，搭子經(jīng)解剖及PT檢測，搭子疏松缺陷成細小的＜?0.5mm中心軸線,經(jīng)機械加工后疏松缺陷得到徹底消除。

（4）采用“鑄造冷鐵”新工藝解決熔模精密鑄造難題

由于精密鑄造中薄壁復(fù)雜鑄件（鑄鋼件）存在較大熱節(jié)，難以補縮成型，易產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷。采用“鑄造冷鐵”新工藝解決了精鑄中的熱節(jié)補縮技術(shù)難題，防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷，降低了成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，是一種簡單、經(jīng)濟、適用的鑄造新工藝方法[6]。

基于此，需要找到一種適合的冷鐵，使其既能在高溫焙燒時不產(chǎn)生氧化皮，又能在澆鑄后容易加工。為了有效防止冷鐵在1100℃左右的高溫和長時間焙燒環(huán)境下被氧化，并將鋼液與冷鐵隔離開，防止冷鐵與金屬液直接接觸，避免冷鐵在起冷卻防縮松作用的同時又產(chǎn)生其它的副作用，需要一種“鑄造冷鐵”專用耐熱涂料，將冷鐵保護起來，防止冷鐵氧化。該工藝技術(shù)的關(guān)鍵是在熔模精密鑄造鑄件熱節(jié)處安放“鑄造冷鐵”，并保證冷鐵在高溫焙燒環(huán)境下不被氧化，在澆注時不與金屬液接觸。

采用低碳鋼“鑄造冷鐵”有很強的激冷特征，可使熱節(jié)處金屬液快速凝固。在激冷、重力的共同作用下，金屬液的流動性增強，充型速度加快，保證了鑄件熱節(jié)處凝固結(jié)晶的形核率，使鑄件內(nèi)部組織細化，可以生產(chǎn)普通熔模精密鑄造不能或難以生產(chǎn)的大型、薄壁、復(fù)雜的鑄件。

該工藝技術(shù)保留了傳統(tǒng)熔模精密鑄造的基本工藝及特點，在熔模鑄造件的熱節(jié)處設(shè)置冷鐵使充入型殼的金屬液在激冷狀態(tài)下結(jié)晶凝固，大大簡化了傳統(tǒng)熔模鑄造的澆注系統(tǒng)，提高了工藝出品率和鑄件合格率。該工藝應(yīng)用于中大型薄壁復(fù)雜且存在熱節(jié)鑄件，熔模精密鑄造成形效果很好，在高強度鑄造鋁合金、銅合金、合金鋼、碳鋼等相關(guān)零件的精密成形中都可得到廣泛應(yīng)用。

（5）應(yīng)用掛砂冷鐵生產(chǎn)M2210磨床橋板鑄件（HT250）

實踐證明，應(yīng)用掛砂冷鐵可提高導(dǎo)軌的硬度，不產(chǎn)生碳化鐵而影響加工，同時減少了導(dǎo)軌疏松的傾向，既能起到外冷鐵的激冷作用，又避免了外冷鐵易造成白口、氣孔、粘連及使用壽命短等缺點[7]（如圖4所示）。

圖4 掛砂冷鐵及其制作

掛砂冷鐵具有冷鐵的作用，又消除了普通冷鐵的負面影響。在壁厚較大的機床鑄件的生產(chǎn)中應(yīng)用掛砂冷鐵，經(jīng)濟、實惠、可行。考慮到導(dǎo)軌面的組織及硬度要求，掛砂層厚度選8～10mm。采用樹脂砂固化、覆膜砂加熱固化掛砂造型制作冷鐵。

4.2 石墨冷鐵在鑄造生產(chǎn)的應(yīng)用

石墨冷鐵具有密度小、導(dǎo)熱性能高、蓄熱能力強、耐火度高、鑄件不易產(chǎn)生氣孔、造型制芯操作方便、可多次使用等優(yōu)勢，且石墨冷鐵的使用效果優(yōu)于鑄鐵冷鐵，因而得到了快速發(fā)展，越來越多的鑄造企業(yè)正在推廣以石墨作為激冷材料的鑄造新工藝。但石墨冷鐵也有自身的使用缺點：循環(huán)使用次數(shù)少，隨形石墨冷鐵制作難度大，使用成本較高。

目前市場所用的石墨冷鐵以擠壓石墨為原料，通過銑床、車床等機床加工成所要求規(guī)格的石墨冷鐵，這種加工方式的優(yōu)點是石墨冷鐵表面光滑平整，有益于鑄件熱量的均勻?qū)С?，缺點是原料價格高，加工效率低，使得石墨冷鐵，特別是隨形石墨冷鐵的成本過高。因此采用以價格較低的石墨粉為原料，通過3D打印技術(shù)打印成型石墨冷鐵，是石墨冷鐵發(fā)展的一個方向。

（1）石墨內(nèi)冷鐵在機體毛坯生產(chǎn)中的應(yīng)用

604直列六缸機體毛坯特別是曲軸箱每檔之間的主滑油孔處,熱節(jié)較大且無法補縮,造成了鑄件主滑油孔處很容易產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷[8]。原在主滑油孔處應(yīng)用鑄鐵成形內(nèi)孔冷鐵，內(nèi)冷鐵與金屬液不能很好的融合，且容易生銹，鑄件易出現(xiàn)氣孔缺陷及加工困難等問題。采用石墨內(nèi)孔冷鐵，徹底消除主滑油孔處縮孔縮松及氣孔缺陷，且加工性能良好。故此，消除鑄件內(nèi)相對孤立熱節(jié)較大，同時又無法用冒口等工藝措施進行補縮時,可優(yōu)用石墨內(nèi)冷鐵。但為降低石墨冷鐵自身的發(fā)氣量,應(yīng)選焦油含量較低的石墨材料制作。

（2）石墨冷鐵在大斷面大型鑄鐵件上的應(yīng)用

由于大斷面大型鑄件，冷卻緩慢，鑄件易產(chǎn)生硬度不均，加工色差及石墨形態(tài)異常等缺陷，為此，通過石墨冷鐵的巧妙應(yīng)用，靈活的置于鑄件需用激冷的各個面上，解決了大斷面球鐵件易產(chǎn)生縮孔、縮松及表面硬度低的問題，保證了鑄件加工面硬度的均勻一致，消除了加工面加工后的色差，實現(xiàn)了無冒口鑄造，大大提高了大斷面鑄鐵件的工藝出品率[9]。

石墨冷鐵使用得當(dāng)，壽命可達25次以上，其成本不比金屬冷鐵（使用10次）高，但必須回收好、管理好。當(dāng)石墨塊的厚度與鑄件壁厚相當(dāng)或是鑄件模數(shù)的2倍左右時能起到最大的激冷效果。石墨塊在實際選用時應(yīng)綜合考慮各種情況的影響，以選用合適的厚度。

4.3 激冷砂在鑄造生產(chǎn)中的開發(fā)和應(yīng)用

激冷砂包括鉻鐵礦砂、碳化硅砂、石墨砂、鋯英石砂等，一般應(yīng)用在復(fù)雜鑄件難以補縮及放置冷鐵的熱節(jié)處與內(nèi)腔處，包括砂型、砂芯。在熱節(jié)部位使用激冷砂的造型、制芯材料，激冷作用較鑄件冷鐵緩和，操作使用成型方便，加快了熱節(jié)部位的冷卻速度，轉(zhuǎn)移或者消除了鑄件縮松缺陷，防止鑄件粘砂及金相組織異常缺陷。

在實際生產(chǎn)中，鉻鐵礦砂、碳化硅砂用得較多，可將鉻鐵礦砂或者碳化硅混制成型砂或者芯砂（呋喃樹脂砂、派普樹脂砂等），在熱節(jié)部位使用。如圖5所示，使用鉻鐵礦砂制芯，防止了轉(zhuǎn)向機缸蓋中心孔部位、曲軸連桿頸部位等鑄件產(chǎn)生縮松缺陷。使用鉻鐵礦砂制芯,防止大斷面鑄件細長鑄孔嚴(yán)重粘砂缺陷[3]。另，激冷覆膜砂（鉻鐵礦砂）對解決鑄件的滲漏性缺陷及流道芯中熱節(jié)處縮松缺陷有獨特的優(yōu)勢。故此，在鑄造領(lǐng)域中，激冷砂對推動造型材料的發(fā)展將產(chǎn)生積極影響。

圖5 轉(zhuǎn)向機缸蓋及其鉻鐵礦砂芯

4.4 激冷涂料在鑄造生產(chǎn)中的開發(fā)和應(yīng)用

激冷涂料是采用化學(xué)焓變涂料如碲粉激冷涂料或鋯英石粉、鉻鐵礦砂粉激冷涂料涂刷在鑄件熱節(jié)處激冷，使用在復(fù)雜鑄件難以補縮及放置冷鐵的內(nèi)腔熱節(jié)處及搭子處。

如圖所示，采用碲基涂料代替冷鐵，操作簡單易行，有效防止壓縮機缸體（HT250）螺孔臍子縮松、滲漏缺陷，大大降低了廢品率[10]。采用激冷型特種鑄型涂料（鋯英砂+鉻鐵礦砂）能細化鑄件基體組織,保證鑄件性能要求,防止鑄件裂紋缺陷，并易實現(xiàn)柔性生產(chǎn)，收到了良好的技術(shù)效果。

4.5 強制冷卻在大型鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用

強制冷卻系統(tǒng)是向鑄件的內(nèi)部區(qū)域通入冷卻介質(zhì)（壓縮空氣、循環(huán)冷卻水、霧化水、冰塊、液態(tài)氮等）加速鑄件的凝固與冷卻，改善鑄件的組織結(jié)構(gòu)和機械性能，加快生產(chǎn)周期的工藝措施，適應(yīng)于大型厚壁鑄鋼件、球墨鑄鐵件等。如圖6所示，在大型厚大斷面球鐵花盤生產(chǎn)中，采用的強制冷卻鑄造工藝[11]，即在主砂芯內(nèi)增設(shè)通風(fēng)管,在鑄件凝固和冷卻降溫期間,用壓縮空氣帶走砂芯內(nèi)的熱量,以使鑄件內(nèi)部能均勻冷卻,避免粘砂和收縮缺陷的產(chǎn)生。

圖6 厚大斷面球鐵花盤強制冷卻工藝

強制冷卻技術(shù)是對大型厚壁鑄件進行凝固控制和改善芯砂工作條件的重要手段。但其使用需要特別注意：冷卻介質(zhì)的開通時機很重要，否則會引起其他嚴(yán)重的問題，因為這類冷卻介質(zhì)在管壁上容易凝露，形成鑄件的氣孔缺陷。也可暫時歸為“冷鐵”的一種。

將拌好的育苗床土裝入盤或育苗缽中，新裝的盤壓在已經(jīng)裝好的盤上，一層層地壓，下邊壓實的再拿到上邊壓新裝土的盤，使育苗床土填實，再利用刮板從穴盤一方刮向另一方，使每個空穴都能平整的裝滿育苗土。

4.6 散熱片或冷卻筋冷卻工藝

冷筋的作用原理與冷鐵相似，但可以免除冷鐵制造引起成本增加的缺點。在易產(chǎn)生缺陷的熱節(jié)部位附近模具上設(shè)置直徑5～8mm 的細棒，或厚2～5mm 的散熱薄片，澆注后，細圓棒或者薄片快速凝固，快速散熱，帶動該熱節(jié)部位凝固速度加快，相當(dāng)于在該位置放置了一塊冷鐵，將縮松移位或者消除。如圖7所示，使用冷筋或者散熱薄片工藝[3]。

4.7 采用多種激冷方式、激冷材料相結(jié)合，可收到良好的效果

根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點、材質(zhì)要求及技術(shù)質(zhì)量要求、鑄造工藝方式，合理選用內(nèi)外激冷系統(tǒng)方式，將金屬冷鐵、石墨冷鐵、激冷砂、激冷涂料等有機的結(jié)合，發(fā)揮各種激冷方式、激冷材料的優(yōu)勢，防止鑄件產(chǎn)生縮孔縮松、粘砂、裂紋及組織異常鑄造缺陷。

4.8 冷鐵的準(zhǔn)確定位非常關(guān)鍵

圖7 采用冷筋消除排氣管縮松

造型制芯時，冷鐵的準(zhǔn)確定位非常重要，直接影響到冷鐵的激冷效果、鑄件尺寸精度及后續(xù)清理工作量。如果冷鐵固定不穩(wěn)，造型制芯時易跑偏、移位甚至掉落。制芯時，在熱芯盒模具上安裝釹鐵硼磁鐵固定冷鐵[12]，耐高溫（240℃）使用效果好，結(jié)構(gòu)簡單,定位可靠,防止冷鐵移動、滑落，適合于大批量生產(chǎn)。

在樹脂砂流水線造型過程中，使用外冷鐵存在捂置困難容易移位問題，加上硬化起模，移位的冷鐵修復(fù)難度大，給厚薄不均勻的鑄件尤其是大型鑄件的澆注帶來許多困擾。為此在模樣上加裝適合的過盈配合強力磁鐵[13]，冷鐵固定不移位，減輕了工人勞動強度，提高了工作效率，提高了鑄件表面質(zhì)量和尺寸精度。

4.9 鑄鐵件冷鐵冒口的研究和應(yīng)用

冷鐵冒口是根據(jù)鑄件均衡凝固理論與有限補縮原則，結(jié)合無冒口鑄造的理論設(shè)計的新型冒口，其特點體現(xiàn)在壓邊冒口頸處安放冷鐵，利用冷鐵吸熱消除冒口和鑄件形成的接觸熱節(jié)，并充分利用鐵液的凝固膨脹獲得質(zhì)量較好的鑄件[14]。

冷鐵冒口工藝是無冒口鑄造理論同均衡凝固理論的有機結(jié)合。采用壓邊冒口的形式，在壓邊縫隙處安放大小和形狀合適的冷鐵，用冷鐵來平衡冒口根部集中的熱量，消除人為熱節(jié)，自適應(yīng)地調(diào)節(jié)冒口對鑄件以及鑄件自身的補縮能力。同時，冷鐵又可以加快壓邊冒口縫隙處的凝固速度，從而使壓邊寬度增加，這使液態(tài)補縮更加充分有效，達到均衡時，在冷鐵的作用下冒口縫隙迅速凝固封閉，利用其自身的膨脹壓力獲得健全的鑄件。

冷鐵冒口的應(yīng)用條件如下：

（2）普通粘土砂干型和其他自硬砂型。冷鐵冒口應(yīng)用于厚大球墨鑄鐵件、蠕墨鑄鐵件和灰鑄鐵件，徹底解決了鑄件內(nèi)部的縮孔和縮松問題；放寬了對冶金質(zhì)量的要求，適應(yīng)性強；放寬了壓邊寬度值，降低了冒口對壓邊寬度的敏感性；提高了鑄件的工藝出品率，取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

4.10 冷鐵分割包圍配合冒口補縮工藝

使用適當(dāng)?shù)难a縮冒口被認為是防止縮孔缺陷的安全且健全的對策，但對于形狀復(fù)雜的鑄件，僅使用冒口還不能完全消除缺陷，并且從經(jīng)濟角度出發(fā)如果工藝出品率降低，生產(chǎn)成本會大幅上升。由于球墨鑄鐵凝固特性的關(guān)系，對冒口補縮效果的期待值又不能過高。這時，如果采用半補縮冒口的形式，有時會更加引起縮孔的發(fā)生。在這種情況下，生產(chǎn)球鐵件時，為了防止縮孔的發(fā)生，多使用冷鐵來代替冒口，或者采用冷鐵分割冒口，防止補縮冒口間相互作用相互影響。

如圖8所示，蜂巢板，材質(zhì)QT500，在面積為1220×846mm的一塊平板上分布著4525個通孔，通孔內(nèi)不允許有任何缺陷。采用冷鐵分割包圍避免冒口相互影響、配合冒口補縮的工藝成功攻克了這一難題，鑄件質(zhì)量完全滿足客戶要求[15]。

5 冷鐵的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、管理及失效原因分析

圖8 蜂巢板冷鐵分割包圍工藝

5.1 冷鐵的失效原因分析及防止措施

如圖9所示，灰鑄鐵材質(zhì)的冷鐵經(jīng)過多次使用，表層氧化嚴(yán)重，石墨發(fā)生氧化和基體織構(gòu)發(fā)生改變，激冷能力下降，而激冷能力的下降是導(dǎo)致冷鐵失效的根本原因[16]。故此應(yīng)規(guī)定限制冷鐵的使用次數(shù)，防止冷鐵粘接、氣孔缺陷。一般小型鑄件用冷鐵復(fù)用次數(shù)限定在10次以內(nèi)，大型鑄件用冷鐵限定在5～8次（冷鐵表面氧化失效后可機械加工1～2mm后重新使用），石墨冷鐵可使用20～30次。

多品種鑄鋼件用外冷鐵，經(jīng)過鋼液澆注后，鑄件表面容易粘冷鐵，輕則導(dǎo)致表面粗糙，重則冷鐵與鑄件熔為一體，大大增加鑄件清理工作量，生產(chǎn)效率低下。冷鐵激冷能力與鑄鋼件粘冷鐵有密切的聯(lián)系，工藝設(shè)計校核冷鐵重量，選擇適當(dāng)規(guī)格的冷鐵及耐高溫涂料可以有效地防止鑄鋼件粘冷鐵；循環(huán)使用的冷鐵在使用過2～3次后，表面生成0.5～1mm厚的氧化層，降低了冷鐵的激冷能力。故此在重復(fù)使用之前，應(yīng)將使用面加工去除1mm的氧化層，可在一定程度上恢復(fù)冷鐵的激冷能力，防止鑄件粘冷鐵[17]。

5.2 冷鐵的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、管理

隨著產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高和發(fā)展，激冷系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)在鑄造工藝設(shè)計中的地位顯得越來越重要，外冷鐵使用也越來越廣泛。針對鑄件產(chǎn)量大、產(chǎn)品形狀復(fù)雜、產(chǎn)品種類較多的廠家，由于大量使用外冷鐵，在冷鐵的存放、管理、設(shè)計制作、復(fù)用性等方面都存在著許多的問題。冷鐵的工藝質(zhì)量直接影響鑄件質(zhì)量，各類小批量生產(chǎn)所使用的冷鐵，如果沒有標(biāo)準(zhǔn)化，代用在其它鑄件上就十分困難，許多冷鐵只能一次性使用，造成冷鐵制作工作量大，消耗較多的能源和工時，造成了比較大浪費。

設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化冷鐵的突出優(yōu)點在于它的復(fù)用性方面，專用冷鐵不但不可以代替新鑄件的冷鐵，更不能代替標(biāo)準(zhǔn)冷鐵，當(dāng)它用于其它鑄件時，或是大了，或是小了，或是形狀不一致，如果湊合著用，這就影響了鑄件工藝設(shè)計的合理性，影響了鑄件質(zhì)量的可靠性。標(biāo)準(zhǔn)冷鐵的另一優(yōu)點在于它的管理和制作方面，每次回收后的標(biāo)準(zhǔn)冷鐵按統(tǒng)一的編號分類堆放，使用起來極為方便。冷鐵重復(fù)使用多次以后，有的銹蝕嚴(yán)重，有的激冷作用衰退，有的在生產(chǎn)過程中流失，只要按編號選擇原有模型補做新冷鐵即可，就不必重新設(shè)計冷鐵和制作冷鐵模型。

因此，各廠應(yīng)根據(jù)自己的生產(chǎn)實際情況，制定合理的冷鐵標(biāo)準(zhǔn)管理程序或按行業(yè)歸類統(tǒng)一冷鐵標(biāo)準(zhǔn)是有必要的。同時也不排除對少數(shù)產(chǎn)品搞一些專用冷鐵，既照顧一般，又兼顧特殊，這是鑄鐵工藝標(biāo)準(zhǔn)化、正規(guī)化的一項重要基礎(chǔ)工作。

（1）標(biāo)準(zhǔn)冷鐵的管理：冷鐵生產(chǎn)要與鑄件一樣的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；冷鐵質(zhì)量與鑄件質(zhì)量一樣重要；冷鐵要進行編號管理，不能混用；如圖10、11所示，冷鐵的管理體現(xiàn)一個鑄造企業(yè)的管理水平，窺一斑而見全豹。在使用冷鐵前要進行一系列的檢查，包括檢查表面質(zhì)量、尺寸和放置的位置。鐵質(zhì)冷鐵引起的問題可以通過改用石墨或碳化硅冷鐵來避免。

（2）標(biāo)準(zhǔn)冷鐵的制定：對所使用的冷鐵進行分類，并統(tǒng)計分析設(shè)置冷鐵部位的各類鑄件情況，對大部分冷鐵進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，對少部分形狀比較特殊的固定產(chǎn)品，仍然使用專用冷鐵，兩方面結(jié)合起來，可使冷鐵工藝達到了比較滿意的效果。

圖9 新冷鐵與回用冷鐵的金相組織對比

圖10 樹脂砂大型鑄件冷鐵標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場管理

圖11 殼型鑄造小型鑄件冷鐵標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場管理

6 結(jié)論

（1）冷鐵能解決縮松但不能根除縮松，冷鐵其實是將鑄件該處的模數(shù)減小，進而縮松減輕了；冷鐵不會補償收縮，只會將縮松轉(zhuǎn)移到其它位置；冷鐵不會減少鐵水收縮量，但通過移位，可以將收縮逼近或逼到冒口的作用范圍內(nèi)。

（2）通過計算機對冷鐵的激冷能力進行校核計算，通過MAGMA模擬分析冷鐵的激冷效果，對冷鐵的正確設(shè)計起了很好的指導(dǎo)作用，加強了冷鐵的激冷效果，保證了鑄件質(zhì)量。正確地引入每種冷鐵的實際作用效果，對計算機模擬的準(zhǔn)確性起到關(guān)鍵作用。

（3）合理的激冷系統(tǒng)設(shè)計不僅要遵循冷鐵設(shè)計的各種原則，避免冷鐵的各種設(shè)計管理誤區(qū)，優(yōu)化激冷系統(tǒng)設(shè)計，合理布局，使激冷效果達到最佳化，還要注重與澆注系統(tǒng)設(shè)計、冒口補縮系統(tǒng)設(shè)計、排氣系統(tǒng)設(shè)計的有機配合，注重冷鐵的激冷能力模擬分析及冷鐵的失效質(zhì)量問題、重復(fù)使用次數(shù)問題，還有冷鐵的排列組合、準(zhǔn)確定位、預(yù)熱、排氣等問題。外激冷系統(tǒng)的設(shè)計主要包括外冷鐵、激冷砂、激冷涂料、強制冷卻、散熱片等激冷方式。

（4）采用多種激冷方式、激冷材料相結(jié)合，可收到良好的效果。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點、材質(zhì)要求及技術(shù)質(zhì)量要求、鑄造工藝方式，合理選用內(nèi)外激冷系統(tǒng)方式，將金屬冷鐵、石墨冷鐵、激冷砂、激冷涂料等有機的組合，發(fā)揮各種激冷方式、激冷材料的優(yōu)勢，防止鑄件產(chǎn)生縮孔縮松、粘砂、裂紋及組織異常等鑄造缺陷。

（5）冷鐵的激冷效果還有一個臨界值，無論冷鐵厚度多少，冷鐵的最大效用只能到鑄件壁厚的一半；冷鐵對冒口的增益作用也存在著一個臨界值。故此合理的設(shè)計冷鐵數(shù)量，減輕造型制芯及清理工作量，加強澆冒口系統(tǒng)與冷鐵的配合，確定合理的工藝出品率。

（6）外冷鐵材質(zhì)的選擇，其蓄熱能力和導(dǎo)熱性能要高于同時配套使用的造型材料，冷鐵材質(zhì)的熔點必須不低于鑄件的熔點，避免冷鐵熔接。

（7）造型制芯時，冷鐵的準(zhǔn)確定位非常關(guān)鍵，直接影響到冷鐵的激冷效果、鑄件尺寸精度及后續(xù)清理工作量。

一般在芯盒或模樣上加裝適合的過盈配合強力磁鐵，保證冷鐵固定不移位，減輕了工人勞動強度，提高了工作效率，提高了鑄件表面質(zhì)量和尺寸精度。

（8）石墨冷鐵具有密度小，導(dǎo)熱性能高，蓄熱能力強，耐火度高，鑄件不易產(chǎn)生氣孔，造型制芯操作方便，可多次使用等優(yōu)勢，且石墨冷鐵的使用效果優(yōu)于鑄鐵冷鐵，因而得到了快速發(fā)展，越來越多的鑄造企業(yè)正在推廣以石墨作為激冷材料的鑄造新工藝。

（9）在復(fù)雜鑄件難以補縮及放置冷鐵的內(nèi)腔熱節(jié)處，使用激冷砂的造型、制芯材料及激冷涂料，激冷作用較鑄件冷鐵緩和，操作使用成型方便，加快了熱節(jié)部位的冷卻速度，轉(zhuǎn)移或者消除了鑄件縮松、滲漏缺陷，防止鑄件粘砂、裂紋及金相組織等異常缺陷，并易實現(xiàn)柔性生產(chǎn)，收到了良好的技術(shù)效果。

（10）冷鐵經(jīng)過多次使用，表層氧化嚴(yán)重，石墨發(fā)生氧化和基體織構(gòu)發(fā)生改變，激冷能力下降，而激冷能力的下降是導(dǎo)致冷鐵失效的根本原因。故此應(yīng)規(guī)定限制冷鐵的使用次數(shù)，防止冷鐵粘接、氣孔缺陷。一般小型鑄件用冷鐵復(fù)用次數(shù)限定在10次以內(nèi)，大型鑄件用冷鐵限定在5～8次，石墨冷鐵可使用20～30次。

（11）標(biāo)準(zhǔn)冷鐵的制定：對所使用的冷鐵進行分類，并統(tǒng)計分析設(shè)置冷鐵部位的各類鑄件情況,，對大部份冷鐵進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，對少部分形狀比較特殊的固定產(chǎn)品，仍然使用專用冷鐵，兩方面結(jié)合起來，可使冷鐵工藝達到了比較滿意的效果。

（12）標(biāo)準(zhǔn)冷鐵的管理：冷鐵生產(chǎn)要與鑄件一樣的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；冷鐵質(zhì)量與鑄件質(zhì)量一樣重要；冷鐵要進行編號管理，不能混用；冷鐵的管理體現(xiàn)一個鑄造企業(yè)的管理水平，窺一斑而見全豹。在使用冷鐵前要進行一系列的檢查和管理措施，包括檢查表面質(zhì)量、尺寸和放置的位置。