[发明专利]一种石墨冷铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种应用于形状不规则的铸件部分的石墨冷铁的制备方法。

背景技术

铸件在凝固过程中，由于铸铁的液态收缩和凝固收缩，往往在铸件最后凝固的部位出现缩松；对球墨铸铁而言，在凝固过程中会析出石墨相而产生体积膨胀，可以抵消在收缩过程中可能产生的缩松；若型腔强度不够，不能抵制石墨膨胀产生的力而发生变形，则不能抵消收缩形成的缩松，从而使铸件存在缩松；

铸件中存在任何形态的缩松，都会减少铸件的受力面积，在缩松的尖角处产生应力集中，使铸件的力学性能显著降低，缩松是裂纹产生源，可使疲劳强度下降50％左右。

对于风力发电的铸件而言，它们长期处在恶劣环境之中，温度变化范围大，工作时间长达20年，若存在缩松将降低铸件的寿命和安全系数，因此风电产品对缩松的要求非常严格，UT探伤要求为2级。

防止缩松的工艺措施有放置冷铁和冒口。冷铁可以减少或消除热节，加速铸铁壁局部热节的冷却，实现同时凝固原则；对球墨铸铁而言，型腔及坭芯的强度增加也有利于解决缩松问题。

冷铁按材料不同，可分为钢冷铁、铸铁冷铁、石墨冷铁等；按形状不同，可分为成型冷铁、通用冷铁以及不定型冷铁，成型冷铁在造型过程中不易放置，目前使用的石墨冷铁均为成型冷铁，不能随形状不同而改变。增加了工人的工作量，冷铁的跑偏也会影响表面质量，加大打磨的工作量；普通冷铁只适用于平面，不能贴合复杂形状的模具；不定型冷铁制作方便，形状容易控制，适用于各种复杂形状的铸件。

成型的石墨粉冷铁强度相对普通树脂砂强度(抗弯强度1.8～2.2Mpa)高，增加了铸型的刚度，有利于消除球墨铸铁的缩松。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种石墨冷铁的制备方法，以减少铸件的缩松倾向，提高铸件质量。

按照本发明提供的技术方案，所述石墨冷铁的制备方法包括如下步骤：

a、在石墨粉内加入钠水玻璃并搅拌均匀，钠水玻璃的加入重量为石墨粉重量的15％～25％；

b、将搅拌均匀的石墨粉、钠水玻璃混合物放置于泥芯壳中并紧实，形成泥芯，并在泥芯中心部位导出进气孔；

c、通过进气孔将15～30℃的CO₂气体输入泥芯进行硬化，CO₂气体输入流量为0.1～0.5m³/分钟，CO₂气体的输入时间控制在3～5分钟，30～60分钟后取出泥芯；

d、将烘箱温度控制在100～150℃之间，将硬化后的泥芯放入烘箱中保温1～2小时后取出。

这种泥芯可以用作石墨冷铁。

本发明的优点是可以将这种石墨冷铁用在不规则、易缩松的区域，以减少铸件的缩松倾向，提高铸件质量。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

铸造Camesa1.5MW轮毂

称取50Kg石墨粉，开启搅拌式混砂机，加入7.5Kg钠水玻璃，搅拌20s后混制结束。将石墨粉混合料放入坭芯壳中，用木棒捣紧压实并在坭芯中心部位导出Φ10进气孔，从进气孔通CO₂气体3分钟，待硬化后取出，在100℃烘箱中保温1小时后将该冷铁放在外模中相应部位造型。运用本发明的冷铁使铸件圆弧面上的缩松废品率由原来未使用冷铁的4.4％降到本发明使用冷铁后的2.2％，废品率降低了50％，合格品中平均缩松面积由10000mm²减少到7200mm²，减少了大约28％。

实施例2

铸造Vestas 1.5MW轮毂

称取60Kg石墨粉，开启搅拌式混砂机，加入12Kg钠水玻璃，搅拌25s后混制结束。将石墨粉混合料放入坭芯壳中，用木棒捣紧压实并在坭芯中心部位导出Φ10进气孔，从进气孔通CO₂气体4分钟，待硬化后取出，在120℃烘箱中保温1.5小时后将该冷铁放在外模中相应部位造型。运用本发明的冷铁使铸件圆弧面上的缩松废品率由原来未使用冷铁的5.0％降到本发明使用冷铁后的3.2％，废品率降低了36％，合格品中平均缩松面积由12000mm²减少到8100mm²，减少了大约32.5％。

实施例3

铸造美国通用能源1.5MW底座

称取80Kg石墨粉，开启搅拌式混砂机，加入20Kg钠水玻璃，搅拌30s后混制结束。将石墨粉混合料放入坭芯壳中，用木棒捣紧压实并在坭芯中心部位导出Φ10进气孔，从进气孔通CO₂气体5分钟，待硬化后取出，在150℃烘箱中保温2小时后将该冷铁放在外模中相应部位造型。运用本发明的冷铁使铸件圆弧面上的缩松废品率由原来未使用冷铁的4.6％降到本发明使用冷铁后的2.8％，废品率降低了39％，合格品中平均缩松面积由11800mm²减少到7800mm²，减少了大约33.9％。