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球墨铸铁件的补缩方法与轻量化方向
日期：2026-04-06 22:39点击：次
其一、球墨铸件的补缩方法 铁型覆砂铸造工艺的两大特点是：①铸型刚性好；②调节铸型内各个部位的覆砂层厚度，可以在一定程度上改变各部位的冷却速度。所以，在工艺设计时要充
其一、球墨铸件的补缩方法
铁型覆砂铸造工艺的两大特点是：①铸型刚性好；②调节铸型内各个部位的覆砂层厚度，可以在一定程度上改变各部位的冷却速度。所以，在工艺设计时要充分利用其优点。对于球墨铸件来说，铸型刚性好，能够很加地发挥其石墨化膨胀的自补缩特性。一般认为，在不发生石墨漂浮、没有初生石墨析出的前提下，w（C）和w（Si）量越高，孕育作用越强，越有利于石墨化，而且石墨化膨胀量越大，自补缩作用就越好。
但是，正如前面所述，不管铸型刚性有多好，球铁铸件总是需要补缩的。在铁型覆砂工艺中，防止球墨铸件缩孔缩松的方法有以下几种，并结合实例给以说明。
1无冒口法
无冒口法是通过浇注系统进行液态补缩，较大限度地利用石墨化膨胀完成自补缩。铁型覆砂工艺较先成功应用于曲轴的生产，曲轴的无冒口铸造也是较为典型的，其工艺特点就是采用了厚大的浇注系统来给球墨铸件提供液态补缩。无冒口法适用于球墨铸件模数＞2.5cm的球墨铸件，要求铁液的冶金质量高，采用小的扁薄内浇道，多点分散引入铁液，在不出现球墨铸件冷隔的情况下，浇注温度要低。
在凝固前期，曲轴扇板上的内浇道就已经封闭，主轴颈和连杆颈中心形成了整体粗大的液相区，后期完全依靠石墨化膨胀来实现自补缩。
2顺序凝固法
顺序凝固是指球墨铸件按照由表及里、由薄向厚的方向进行凝固，冒口设置在球墨铸件凝固的部位，冒口颈比球墨铸件晚凝固，冒口凝固。
在球墨铸件凝固70%时，球墨铸件中心还未凝固，而且呈现从冒口的较远端向冒口方向凝固的趋势；在凝固90%时，球墨铸件内只有冒口附近还有液态金属，而冒口内还有大量液态金属，整个凝固过程为顺序凝固。
3直接实用冒口法
直接实用冒口法是利用冒口来补缩球墨铸件的液态收缩。当液态收缩终止或体积膨胀开始时，让冒口颈或者内浇道及时凝固，从而在铸型内共晶膨胀使金属液处于正压力之下，预防球墨铸件内部出现真空度。直接实用冒口适用于球墨铸件模数<2.5cm的球墨铸件，球墨铸件工艺出品率高，冒口便于去除。
轴承盖单件重3.6kg，轮廓尺寸为118mm×110mm×60mm，材质为QT500—7，采用铁型覆砂铸造工艺时一型布置14件，使用直接实用冒口对球墨铸件进行液态补缩。此时冒口颈已经凝固，球墨铸件和冒口中的液态金属已经断开。该工艺出品率达到76.5%，比粘土砂铸造的工艺出品率（51.5%）提高了25%。
4均衡凝固法
均衡凝固理论认为，在铸铁中浇冒口的作用只是用来补充球墨铸件冷却、凝固时产生的胀缩的差值，冒口不必晚于球墨铸件凝固，其核心是：冒口既要离开热节又要靠近热节，以减少冒口对球墨铸件的热干扰和利于补缩转子材质为QT500—7，球墨铸件长628mm，宽195mm，中间圆柱直径65mm，中间圆柱与两侧平板相交，形成热节。采用均衡凝固法，将冒口设置在热节旁边的圆台侧面，扁平的内浇道向着圆柱的内径方向，避免铁液直接对着热节充型。中间圆柱的热节处即将形成孤立的液相区，该液相区在后期的凝固过程中由石墨化膨胀抵消了其体积收缩。
5冷冒口法
对于无法达到自补缩条件的孤立热节，可以采用冷冒口法，但要求冷冒口热节大于孤立热节，冷冒口凝固比热节处要晚，否则效果适得其反。
某电梯基座材质为QT500—7，重95kg。球墨铸件已经完全凝固，只有冷冒口中还有小部分金属液未凝固，三个冷冒口所连接的即为球墨铸件的三个大的热节部位。
6激冷法
激冷法主要用于防止球墨铸件孤立热节处的缩孔缩松，加大孤立热节处的凝固速度，其措施包括使用薄覆砂层、覆砂铁芯、冷铁等。
球墨铸件重48kg，壁薄处厚度为12mm，壁厚处厚度为40mm，热节在球墨铸件外侧的8个壁厚处，如果采用冷冒口法，需要在每个热节处都设置冷冒口，会使工艺出品率大为降低，而且增加球墨铸件清理工作量。实际实施方案采用了激冷法，通过设置薄覆砂层来对球墨铸件热节处进行激冷。球墨铸件壁厚处覆砂层厚度为3mm，在球墨铸件壁薄处覆砂层厚度为9mm。
其二、泵体铸件的轻量化方向
随着国家环保要求的日益严格，提高车辆的燃油经济性能、降低汽车有毒有害尾气的排放越来越迫切，实现汽车轻量化生产是达到上述要求的一项重要举措。而泵体铸件因其强度高、铸造工艺性好，能够承受较大的应力，还能适合各种泵体铸件结构、形状的特点，在汽车上得到普遍应用，所以实现泵体铸件轻量化，对减轻整车的质量意义重大。
泵体铸件的轻量化主要是2个方向：<1>使用的原泵体铸件材料，只对泵体铸件结构进行优化或泵体铸件集成;<2>使用性能高的泵体铸件材料，同时将减速机壳铸件结构进行优化和泵体铸件集成。笔者主要研究通过提高泵体铸件性能来实现轻量化的方法。泵体铸件实现轻量化，且要满足泵体铸件的使用寿命，影响因素很多，其中包括：泵体铸件的结构、泵体铸件材料的性能、泵体铸件内(外)部质量、表面强化工艺。
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