高压粘土砂型板模具运用与设计

任树勇，贾森旗，袁家君

江苏无锡市博诺机械有限公司（江苏、无锡）

摘要

高压粘土砂造型具有生产效率高、砂型紧实度高、铸件表面光洁等诸多优点。自动造型型板模具是造型线上主要部件，型板模具设计、模具灵活排放，组合模具，后期模具修复，浇注工艺，冒口设计运用，为粘土砂自动造型、稳定保障运行，铸件成品好坏与型板模具运用设计责任重大。

关键词：

型板模具，模具组合方式，浇注工艺、冒口设计运用。

目前自动粘土砂造型分垂直和水平造型两种类型的高压粘土砂造型设备，高压造型具有生产效率高，铸件表面光洁，砂实紧实度高的优点。自动高压造型自动合箱，放置冷铁应灵活和运用，高压造型型板模具排放位置，组合模具，浇注系统，造型时放置冷铁在水平线与型板模具，浇冒口设计运用的好坏，决定了造型机上铸件成品率的百分之比和铸造企业成本核算、利润高低关键所在。

一、型板模具运用设计前期规划

开始

• 型板模具的排放形式和浇注工艺。

多件组合模具型板底箱

多件组合模具型板上箱

双件模具型板底箱

双件模具型板上箱

三、铸件材质凝固收缩与冒口浇注工艺运用设计。

1、铸件的浇注工艺应依据铸件结构形状、大小、材质牌号，材质分类来选择浇注工艺和铸件冒口形式，高压自动合箱造型型板模具原则上尽量采用细颈冒口，细颈高冒口为铸件的液态收缩提供部分补充铁液，减少铸件缺陷的发生，造型起模拔模斜度的优点，提高铸件成品率为目的。

2、灰铸铁与球墨铸铁金属液浇注完毕到凝固收缩中会发生液态收缩和固相凝固收缩两个过程，两种不同材质会产生凝固收缩不同的变化，灰铸铁共晶凝固时，也与碳含量高的铁液直接接触，铁液的碳除通过奥氏体向石墨扩散外，也直接向石墨片扩散。碳的扩散形成石墨长大所发生的体积膨胀大部分作用在石墨尖端接触铁液中，有利于迫使其填充奥氏体枝间空隙。当共晶凝固过程转变为逐层凝固时，石墨片体积膨胀填充到奥氏体结晶枝间空隙，铸件体不再发生膨胀造成铸件致密的结局。是灰铸铁凝固特点。

球墨铸铁铁液的凝固方式为糊状，或海绵状方式凝固，当铸件铁液开始凝固为液态收缩，球墨铸件含碳量、含硅量都高于灰铸铁、液态冷却收缩时析出的石墨少，内部会发生石墨化膨胀，外壳不足以耐受膨胀力的作用下就会产生型壁运动。造成型腔铁液石墨片的膨胀，由于受型腔铁液发生液态收缩内部发生石墨化膨胀，固相凝固时，铸件体积膨胀发生体积变化。因此球墨铸铁件固相凝固内部会产生缩松、缩孔所在关系，球墨铸铁和灰铸铁均属共晶范围，凝固收缩的体积变化，致约了球铁和灰铸件模具排放位置和浇注工艺。在型板模具设计运用所区别所在，凝固收缩的变化型板模具浇注工艺设计也不相同的结果。

3、铸件结构简单，双组或单独组合模具灰铸件和球墨铸铁小件，尽可能采用无冒口浇注工艺，采用无冒口工艺在型板上排放模具位置时，如果采用细颈高冒口为铸件液态收缩提供补充铁液，实现无冒口浇冒一体化的理论设计，型板模具上无冒口的设计时，细颈冒口与铸件相连，运用内浇口薄，截面积小，内浇口截面积过渡逐步加大、加宽的原则，个别无冒口工艺在型板上横浇道以大一些、高一些为好，因形状而定，采用底窝浇冒口一体化，壳型、板型、棒型铸件时，需要设计横浇道和内浇道时，横浇道截面积的高度与宽度之比可选取（1.8-2）：1，内浇道截面积厚度与宽度之比选取（1:4）。

4、型板模具铸件较大，球墨铸铁件壁厚10cm以上时，或型板模具双组、多组组合模具摆放于型板上，模具采用无冒口浇注工艺已无法满足浇注铸件的需求时，型板模具依据铸件排放位置采用一浇一冒、一浇二冒或一浇多冒带有出气孔冒口的型板模具设计原则。型板模具采用浇口、冒口、横浇道、内浇口，出气孔或多冒口设计运用时，横浇道采用整体搭边梯形式横浇道为好，浇冒口采用底窝式利于铁液充型平稳、内浇口薄型，或多个内浇口，使铸型铁液充满后凝固，形成内浇口与铸件组成一个整体凝固，当铸件发生液态收缩时冒口或多个冒口向铸件补充铁液，铸件内部发生石墨片膨胀时，铁液流向冒口释放型腔的压力，减轻其铸型型壁的作用不会发生型壁移动，不会产生缩松，缩孔的现象发生。铸件本体发生二次石墨化膨胀后收缩时，冒口又可向铸件提供补充铁液兼有出气的作用，型板模具灵活设计运用，依据铸件形状、大小、材质适当增加出气孔和暗冒口的形式存于型板模具利于铸件成型的原则，铸件材质易产生缩松位置在水平造型线上合箱前可放置冷铁，减少缩松现象发生。

砂芯与冷铁在型砂中的排放位置

结束语

粘土砂高压造型、灰铸铁、球墨铸铁因材质不同，凝态收缩和固相凝固收缩产生的变化，浇注工艺无冒口和浇冒口、横浇道、内浇道灵活运用与材质收缩变化不同，组合模具、型板模具、单件模板、双件模板心量达到浇注平稳、生产合格铸件产品，来设计型板模具的位置排放，浇注系统、浇冒口设计型板模具。

参考文献

李传栻，球墨铸铁的凝固特征和铸件冒口的设置，李传栻论文集（二），中国铸造协会，2014年5月

任树勇（1967年）男，汉族

山东省新泰市，从事铸造，材料成型与模具设计及铸造分析。