[發明專利]一種復合石墨冷鐵及其制備方法

在審

• 申請號: 201910016674.3
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109604563A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 盧記軍;李繼常;周昌瑞;徐自立
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: B22D19/08
• 分類號: B22D19/08;B22D15/00
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 程千慧

本發明涉及一種復合石墨冷鐵及其制備方法，本發明的方法包括以下步驟：步驟1、利用冷鐵模樣制備內部設置有型腔的鑄型；步驟2、制備石墨冷鐵芯體，所述石墨冷鐵芯體可完全放入型腔中且石墨冷鐵芯體的形狀尺寸與型腔的尺寸配合；步驟3、將石墨冷鐵芯體固定在型腔內并使石墨冷鐵芯體與型腔壁之間留有空隙，合上鑄型；步驟4、向鑄型的型腔內澆注熔煉的金屬液，待鑄件冷卻凝固后打開鑄型，得到復合石墨冷鐵。本發明的復合冷鐵由石墨冷鐵和金屬冷鐵兩部分組成，既具備金屬冷鐵的高強度，又具有石墨冷鐵密度小、高導熱的特性。本發明的金屬冷鐵可以是鑄鐵、鑄鋼或鑄鋁等合金，復合冷鐵整體性好，操作方便，使用壽命長。

技術領域

本發明涉及冷鐵鑄件領域，具體涉及一種復合石墨冷鐵及其制備方法。

背景技術

鑄件在冷卻凝固過程中，最后凝固的部位容易出現縮松、縮孔等缺陷，嚴重影響鑄件質量。在鑄造工藝中常采用冷鐵與冒口配合使用對鑄件進行補縮，使鑄件定向凝固，擴大冒口縮距的范圍；防止鑄件產生縮孔和裂紋；使鑄件與鑄件壁的同時凝固，提高凝固速度；提高其耐磨性能等。冷鐵按材質可分為鋼質冷鐵、鑄鐵冷鐵、石墨冷鐵等。

鑄鐵冷鐵應用范圍最為廣泛，但存在密度大，造型時勞動強度大，造型后翻箱或吊運時易跑偏、滑出，特別是造型夾砂薄的部位更易脫落等弊端，冷鐵表面涂刷性差，熱量集中的鑄件近澆口處的冷鐵易被熔化并粘結在鑄件上；鋪設較多冷鐵時，冷鐵受熱膨脹，易引起鑄件局部變形，可見，金屬冷鐵由于其自重較大，密度是鑄型的幾倍，故一方面其擺放位置受到限制，如在鑄件的側面和頂面，易掉落造成塌型，導致鑄件的報廢。且另一方面金屬冷鐵要保證在脫模時不掉下來，冷鐵間距一般要大于30mm，這易造成鑄件加工面硬度不均勻，且加工后會有明顯的色差。

石墨冷鐵以密度小，只有鑄鐵冷鐵的1/4，導熱性能高，蓄熱能力強，是鑄鐵冷鐵的3～4倍，熔點高可不刷涂料，不會粘結在鑄件上；石墨熱膨脹系數小，相對不易引起鑄件變形，耐火度高，可有效防止氧化針孔的形成；有更好的補縮效果，降低鑄件的硬度、提高鑄件表面的光潔度及耐磨性等，使用效果優于鑄鐵冷，可多次使用的優勢得到了快速發展，越來越多的鑄造廠家推廣使用石墨冷鐵。大量實踐也證明石墨冷鐵的使用效果優于鑄鐵冷鐵。用石墨冷鐵的鑄件表面光滑，清砂容易，缺陷少、無粘砂現象。兩種鑄件的硬度經檢測，使用石墨冷鐵的鑄件硬度低于使用金屬冷鐵的，石墨冷鐵的間距可放到10mm以下，可以有效降低硬度差，提高鑄件內在質量，消除色差。

隨著石墨冷鐵的大量使用，過程中也暴露出一些問題。主要表現在石墨冷鐵強度低循環使用次數少，鑄件工藝成本升高，且隨形石墨冷鐵制作難度大，使用后不便于落砂時與鑄型分離，不易回收，影響生產效率。鑄鐵冷鐵如果進價為4500元/t，石墨冷鐵進價則為15000～20000元/t，所以同樣規格尺寸的石墨冷鐵采購成本是鑄鐵冷鐵的80％～100％，這意味著那種冷鐵的使用次數多，其使用成本就低。一般的鑄鐵冷鐵能使用3～5次，石墨冷鐵能使用1～10次，波動較大，部分鑄造企業反饋石墨冷鐵只能使用一次。一般的情況下，造型、造芯完畢后合型澆注，待鑄型冷卻到一定溫度后，通過落砂機將鑄型破碎，使鑄件、冷鐵從砂型中分離出來。鑄鐵冷鐵為金屬材質不易損壞，石墨冷鐵經過落砂機破碎鑄型后，邊角易損傷，因此，開箱時石墨冷鐵不能隨鑄件在振動落砂機上振，否則易造成塌角或振碎，降低其使用壽命，增加鑄件的生產成本。而當采用地坑造型時，石墨冷鐵不具備鐵磁性，不能使用電磁吸盤等設備回收，也使得冷鐵回收再使用困難，大多使用抓斗抓取等方法回收，進一步加劇了冷鐵破損，增加了使用成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題提供一種整體性好，操作方便，使用壽命長的復合石墨冷鐵及其制備方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種復合石墨冷鐵的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、利用冷鐵模樣制備內部設置有型腔的鑄型；

步驟2、制備石墨冷鐵芯體，所述石墨冷鐵芯體可完全放入型腔中且石墨冷鐵芯體的形狀尺寸與型腔的形狀尺寸配合；