[发明专利]用于测试内冷铁熔化程度的模具及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测试内冷铁熔化程度的模具及其测试方法。

背景技术

在铸件的铸造工艺设计时，冷铁被用来加速铸件某部分在浇注过程中的冷却速度。铸件因为其结构的需要造成各个部分壁厚不均，有的部位很厚，在冷却的过程中就冷却的慢，壁厚薄的部位就冷却的快，使得同一个铸件各个部位冷却速度不均。造成的结果有可能产生缩孔、或者把壁薄的部位拉裂。为了避免这种现象的产生，造型完成后，就在壁厚厚的部位加放冷铁，用它来吸收金属液的温度，加速这个部位的冷却速度，缩短和其他壁厚薄的部位冷却的时间差。无论是同时凝固控制技术还是顺序凝固控制技术，冷铁都被广泛使用。

冷铁分内冷铁和外冷铁，直接外冷铁放在铸件外部，与铸件直接接触，金属液体浇注进入铸型型腔的时候，与冷铁直接接触并进行强烈的热交换，金属液体快速冷却，但对一些厚大铸件来说，仅仅依靠外冷铁冷却无法控制铸件的凝固过程，铸件中心冷仍然却慢，晶粒粗大，为此，采用内冷铁的工艺设计，把冷的金属放在铸型内，当金属液体进入铸型型腔的时候，金属液体包围内冷铁，与内冷铁发生热交换，内冷铁被加热，金属液体冷却，与此同时，内冷铁表面与金属液体发生冶金反应，内冷铁表面熔化，当金属液体完全凝固时，金属液体凝固的组织与内冷铁结合在一起，形成完整铸件。为达到内冷铁表面熔化的要求，内冷铁的大小、形状和数量都需精确的计算和设计，内冷铁太小，在浇注过程被金属液体完全熔化，金属液体的冷却效果较小，内冷铁过大，金属液体不能熔化内冷铁的表面，在内冷铁和铸件之间形成界面，导致铸件报废。在内冷铁设计方面，设计手册只是给出铸钢内冷铁设计的经验数据，计算公式没有给出严格的条件，比如内冷铁成分要求和浇注温度等要求，导致内冷铁设计时经常出现偏差；而铸铁的内冷铁设计方面，目前几乎没有设计的相关资料。因此，在设计铸铁内冷铁方面，合理设计和使用内冷铁对于厚大铸铁件的生产具有重要的理论价值和实践指导意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于测试内冷铁熔化程度的模具及其测试方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于测试内冷铁熔化程度的模具，包括主体，所述主体为矩形，所述主体内部设有矩形型腔，所述型腔的底部通过设置在型腔一侧的浇注通道与外部连通，所述浇注通道下端与型腔连通，浇注通道的上端设有喇叭口，所述型腔内部设有若干竖向平行设置的钢棒，各钢棒均位于型腔底面的沿矩形长度方向的中心线所在的竖向平面内，相邻两根钢棒之间的间距相等。

作为优选，所述主体的长度为400mm，宽度为40mm，高度为300mm，所述钢棒有5根，5根钢棒的直径分别为5mm、8mm、10mm、12mm和15mm，相邻的两根钢棒之间的间距为50mm。

作为优选，所述钢棒为低碳钢、中碳钢、高碳钢或者不锈钢材料。

一种采用上述的用于测试内冷铁熔化程度的模具的内冷铁熔化程度测试方法，包括以下步骤：

1）    浇注：将金属液通过浇注通道浇注进型腔内；

2）    测温：在金属液浇注进型腔后，对浇注温度进行测量和记录；

3）    凝固取样：将金属液充满型腔后，等待金属液凝固冷却后，再取出铸件试样；

4）    切样观察：用线切割的方法切取钢棒与铸件界面的试样，然后从试样的中间切开，进行观察并且记录数据；

5）    循环测试：重复步骤1）、2)、3)、4），得出多组切样后的数据；

6）    数据分析：采用OM和SEM分析每根钢棒与金属液的熔合情况，得出测试数据。

具体地，步骤1）中，在浇注前先对钢棒的表面进行喷丸处理。

具体地，步骤4）中，试样切开后对其进行金相抛光后再进行观察。

具体地，当试样厚度为40mm，浇注温度为1500℃时，钢棒为20#钢，金属液为灰铸铁HT250。

本发明的有益效果是：该用于测试内冷铁熔化程度的模具及其测试方法能够快速准确地测试出内冷铁模数与浇注温度和铸件模数的关系，进而得出内冷铁的设计方法，能够更加合理地设计和浇注出适用于厚大铸铁件的内冷铁。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的用于测试内冷铁熔化程度的模具的结构示意图；

图中：1.主体，2.型腔，3.钢棒，4.浇注通道。

具体实施方式