[发明专利]一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法

说明书

本发明公开了一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，涉及球墨铸铁技术领域。本发明包括电磁场设计、造型和制芯、合箱浇铸、球化和孕育处理和落砂，根据厚大匀壁球墨铸铁件尺寸设计好型腔模型和尺寸，对型腔外布置感应线圈，在仿真软件中进行充型和凝固模拟，对熔融金属中施加由交变电场产生的磁场。本发明通过电磁铸造的方式不断地对金属材料成形过程中施加适当的电磁搅拌力，控制晶粒大小和元素的分布，从而提高铸件的强度和性能，并且提前仿真模拟确保浇铸量和电磁力达到生产要求，不仅成型周期短，生产的厚大均壁铸件强度高、表面光滑，且无需增加贵金属，节省生产成本。

技术领域

本发明属于球墨铸铁技术领域，特别是涉及一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法。

背景技术

球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。

在球墨铸铁生产的铸铁件中，壁厚大于300mm，重量大于5T的叫作高强度厚大匀壁球墨铸铁件，其抗拉强度要求大于等于550MPa，珠光体大于等于90％。其现有生产方法为：通过增加合金加入量促进珠光体生成在铸态获得高强度，而这种增加贵金属的方式会造成生产成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，通过电磁铸造的方式不断地对金属材料成形过程中施加适当的电磁搅拌力，控制晶粒大小和元素的分布，从而提高铸件的强度和性能，解决了现有增加贵金属的方式会造成生产成本较高的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，包括电磁场设计、造型和制芯、合箱浇铸、球化和孕育处理和落砂；

SS01电磁场设计

根据厚大匀壁球墨铸铁件尺寸设计好型腔模型和尺寸，对型腔外布置感应线圈，在仿真软件中进行充型和凝固模拟，对熔融金属中施加由交变电场产生的磁场，根据电磁感应原理，在感应线圈中通入交变电流，就会在放入线圈的导体中感应出频率相同的感应电流，由于涡电流和磁场的相互作用而产生洛伦兹力，洛伦兹力对熔体产生约束而改变其形态，在仿真中通过控制电流而控制洛伦兹力，得到充型过程铁水的流动状况即是否有紊流，冲砂情况及充型完凝固过程的温度变化、缩松缺陷出现的地方，同时通过仿真模拟观察金属液凝固过程中相变过程，确认基体转变成珠光体的温度，从而确认落砂温度和落砂后冷却强度；

SS02造型和制芯

根据模拟型腔模型尺寸造型制芯，并在型腔外布置感应线圈，按照铸造工艺要求在铸型内对应铸件厚大断面处放置激冷冷铁，铸件顶部放置补缩冒口；

SS03合箱浇铸

将型芯进行组合好并等待浇铸，将炉料加入炉中进行熔化并测温，等炉料的熔化温度升至在1440℃～1460℃时进行浇铸，在浇铸前要保证铁水中的渣子清除干净，浇铸时对感应线圈通交变电流，电流控制与仿真模拟时相同，直到浇铸完全成型后断电；

SS04球化和孕育处理

先将球化剂和1/3孕育剂按比例加入铁水包底的一边，先加球化剂再加孕育剂并捣实，铁水冲入位置应该是放置合金等材料的另一边，防止铁水直接冲击合金，先出2/3铁水球化，球化反应结束后，再出剩余的1/3的铁水，剩余2/3孕育剂均匀加入铁水中并将铁水搅拌均匀；

SS05落砂