其一、球墨鑄鐵件冷熱處理方法和浸滲原因

球墨鑄鐵件滲透作為一種處理 氣孔的方法已得到廣泛應(yīng)用。在微孔密封技術(shù)領(lǐng)域，與5mm球墨鑄鐵件的壁厚相比，直徑小于0.254mm的孔稱為微孔。這些洞用肉眼通常很難發(fā)現(xiàn)。在汽車動(dòng)力系統(tǒng)和氣動(dòng)液壓系統(tǒng)球墨鑄鐵件中，由于存在小孔，會(huì)導(dǎo)致密封介質(zhì)泄漏，增加加工刀具的磨損，增加生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。在使用過程中，會(huì)失去應(yīng)有的功能。

真空壓力滲透設(shè)備是解決上述問題的手段。具有滲透劑的微孔零件的可靠密封性能和的解決漏鑄問題的方法已得到世界各國(guó)的廣泛信任。它還可以抵抗熱油和化學(xué)侵蝕。該工藝可用于原材料、機(jī)加工零件。不會(huì)造成球墨鑄鐵件尺寸變化或污染。

滲透范圍：

球墨鑄鐵件適用于鋅合金、銅合金、鋁合金、鑄鐵件、鑄鋼件的滲氣滲油。典型的浸漬零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、進(jìn)氣歧管、機(jī)油泵、噴油嘴、水泵、閥蓋、鑄造油底殼、化油器殼體、變速箱殼體、曲軸箱、壓縮機(jī)、ABS控制器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)、汽車輪轂、燃油泵、氣控閥、液壓閥、冷卻泵、密封的飛機(jī)儀表，以及電子儀表罩、氣制動(dòng)件、各氣體表等，這些球墨鑄鐵件均采用滲透器注入微孔密封，其承壓能力達(dá)到球墨鑄鐵件的斷裂強(qiáng)度。

金屬型的工作溫度和各部位的溫差在球墨鑄鐵件冷卻溫度場(chǎng)中起著重要作用。金屬模具局部過熱區(qū)域強(qiáng)制水冷、空冷的目的是保證該區(qū)域保持正常工作溫度，提高生產(chǎn)效率，消 除過熱，保證冷卻溫度場(chǎng)正常?？刂平饘倌＞吖ぷ鳒囟鹊南冗M(jìn)手段是控制冷卻水出口溫度，調(diào)節(jié)冷卻水出口溫度*冷卻水循環(huán)速度。另外，在熱點(diǎn)較大的部位可嵌入導(dǎo)熱系數(shù)高或蓄熱量大的金屬塊，也可調(diào)整涂層的厚度和類型，以保證合理的冷卻溫度梯度，消 除局部收縮缺陷。

球墨鑄鐵件的熱處理是指根據(jù)一定的熱處理規(guī)范，通過控制加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度來(lái)改變合金的組織。其主要目的是提高機(jī)械性能、耐腐蝕性、加工性能和尺寸穩(wěn)定性。

為了提高應(yīng)力消 除退火的實(shí)際效果，加熱溫度可達(dá)到球墨鑄鐵件的一卸料溫度。當(dāng)溫度低于上次卸載溫度時(shí)，加熱溫度越高，應(yīng)力釋放越充分。然而，過高的加熱溫度會(huì)改變球墨鑄鐵件的組織，從而影響球墨鑄鐵件的性能。灰鑄鐵件加熱溫度過高會(huì)導(dǎo)致共析滲碳體石墨化，降低球墨鑄鐵件的強(qiáng)度和硬度。對(duì)于白口鑄鐵件，過高的加熱溫度也會(huì)分 解共析滲碳體，從而降低球墨鑄鐵件的硬度和耐磨性。

球墨鑄鐵件應(yīng)力消 除退火的加熱溫度為550℃，當(dāng)鑄鐵中含有基體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的合金元素時(shí)，可適當(dāng)提高應(yīng)力消 除退火溫度。低合金灰鑄鐵件為600℃，高合金灰鑄鐵件可提高到650℃，加熱速度一般為60-100℃，保溫時(shí)間可根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：在2-8范圍內(nèi)選用H，球墨鑄鐵件厚度單位為毫米，保溫時(shí)間單位為小時(shí)，在2-8范圍內(nèi)選擇H。形狀復(fù)雜、消 除應(yīng)力的球墨鑄鐵件應(yīng)具有較大的H值。冷卻速度控制在30/h以下，一般球墨鑄鐵件冷卻到150~200，復(fù)雜形狀的球墨鑄鐵件冷卻到100。

其二、大型球墨鑄鐵件在凝固過程

大型球墨鑄鐵件在凝固過程中的共晶石墨析出會(huì)產(chǎn)生膨脹力，又因?yàn)楹隣钅烫匦詫?dǎo)致大型球墨鑄鐵件在凝固初期難以形成堅(jiān)硬外殼，此時(shí)凝固產(chǎn)生的膨脹壓力便會(huì)作用于鑄型，當(dāng)鑄型強(qiáng)度不夠好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脹型，使大型球墨鑄鐵件收縮增大，當(dāng)鑄型強(qiáng)度比較好時(shí)，膨脹壓力作用于機(jī)械球墨鑄鐵件本身實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮，收縮量減小，因此大型球墨鑄鐵件的冒口設(shè)計(jì)不同于鑄鋼件，需要綜合考慮鑄型強(qiáng)度、大型球墨鑄鐵件結(jié)構(gòu)等多種復(fù)雜因素;并且目前大型球墨鑄鐵件結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，大型球墨鑄鐵件熱節(jié)分析比較困難，冒口的位置難以確定，因此設(shè)計(jì)復(fù)雜大型球墨鑄鐵件的冒口比較困難。

目前應(yīng)用于大型球墨鑄鐵件的冒口設(shè)計(jì)方法主要有收縮模數(shù)法、實(shí)用冒口法和通用冒口法?；趲缀蔚拿翱趦?yōu)化方法。雖然能對(duì)冒口大小設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，但沒有考慮合金材質(zhì)，對(duì)大型球墨鑄鐵件不一定適用。

收縮模數(shù)法設(shè)計(jì)冒口的原理是均衡凝固技術(shù)，將大型球墨鑄鐵件作為一個(gè)整體，由于每個(gè)部分的凝固速度都不一樣，發(fā)生收縮和體積膨脹的時(shí)間也不相同，通過將所有單元在同一個(gè)時(shí)刻的收縮和體積膨脹疊加，可以得到整個(gè)大型球墨鑄鐵件體積隨時(shí)間的變化規(guī)律，將收縮和膨脹動(dòng)態(tài)疊加和為零時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為收縮時(shí)間，該時(shí)間對(duì)應(yīng)的模數(shù)稱為大型球墨鑄鐵件收縮模數(shù)，在此時(shí)間之后，收縮和膨脹動(dòng)態(tài)疊加和大于零，因此，冒口設(shè)計(jì)充分利用自補(bǔ)縮效果，僅提供收縮時(shí)間之前的液態(tài)收縮量。大型球墨鑄鐵件整個(gè)凝固過程中體積隨溫度變化可以分為液態(tài)收縮、體積膨脹、二次收縮三個(gè)部分。在鑄型強(qiáng)度比較好時(shí)，冒口頸如果在體積膨脹階段凝固，大型球墨鑄鐵件便可以利用自身的體積膨脹來(lái)抵消后期的二次收縮，充分利用石墨析出產(chǎn)生的膨脹壓力，從而實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮效果，而在鑄型強(qiáng)度比較差時(shí)，需要冒口釋放一定的膨脹壓力，冒口頸凝固稍晚。模數(shù)法計(jì)算冒口時(shí)只考慮大型球墨鑄鐵件模數(shù)，這種方法可以應(yīng)用于鑄鋼件、鑄鐵件等，但這種方法沒有考慮大型球墨鑄鐵件的自補(bǔ)縮作用，對(duì)于鑄型強(qiáng)度條件好的大型球墨鑄鐵件，采用這種方法設(shè)計(jì)的冒口偏大，會(huì)造成材料浪費(fèi)，導(dǎo)致工藝出品率低。為此，本文提出了一種考慮鑄型強(qiáng)度的大型球墨鑄鐵件冒口計(jì)算方法，并應(yīng)用于實(shí)際大型球墨鑄鐵件的冒口設(shè)計(jì)。