CN113145797A - 大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法 - Google Patents

Abstract

一种大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，包括：砂型铸造出铸件型腔本体和浇注结构；原料：生铁35％～45％，废钢30％～35％，回炉料20％～35％，增碳剂：为上述生铁、废钢、回炉料总量的0.6％～1.0％，放入熔炼炉内加热使得炉料熔化；采用冲入法进行球化，再加入原铁液质量的0.003％～0.005％的纯锑，最后加粒径为3‑8mm的孕育剂并紧实；将铁液扒渣、放孕育块浮硅孕育、静置，孕育块的加入量为铁液质量的0.2％～0.4％；当温度降至1270℃～1360℃时将铁液浇注至铸造结构中以形成铸件；待铸件冷却后，得到本申请的铸件。具有含有方便定位且定位准确、提高冷却效果间接冷铁，并能够减少石墨畸变、缩孔、缩松、夹砂等铸造缺陷，从而提高铸件的力学性能的大型二板式注塑机模板铸件的优点。

Description

大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法

技术领域

本申请涉及铸造技术领域，具体的涉及一种大型二板式注塑机模板铸件(材料为QT450-10，铸件尺寸外径2127mm×2267mm×680mm，重量14000kg)的铸造方法。

背景技术

我国是注塑机生产和出口的大国，高精度大型二板式注塑机作为精密注塑机的发展方向，受到注塑机制造企业高度重视。二板式注塑机在合模单元等关键部件的结构上区别于三板式注塑机，因而在某些产品行业上具有更天然的技术优势，例如汽配行业，二板式注塑机相对于三板式注塑机能够给产品更高的洁净度、生产速率、注塑精度等保障。

可以说，现在高精度的二板式注塑机，比早期普通的三板式注塑机对汽配行业注塑机有了跨越式的技术创新。三板式注塑机因其本身的机铰式结构(曲轴式)设计原因，存在保养难度大、易磨损、洁净度差等诸多缺陷，最终会导致整机失去模板平行精度、注塑重复精度，从而无法满足高精度的模具生产。目前，三板式注塑机已逐步退出汽配一级配套商的行列，被二板式精密注塑机取代。

我国虽然是注塑机生产大国，但不是注塑机生产强国，每年还需进口大型、精密的高端注塑机械，尤其是特大型、各种特殊专用精密注塑机械。究其主要原因是由于大型注塑机中作为保证模具可靠锁紧的关键部件—球墨铸铁模板铸件生产技术还不是很成熟，在铸造过程中，大型球墨铸铁模板铸件易出现石墨畸变、缩孔、缩松、夹砂等铸造缺陷，从而造成力学性能下降，很大程度上阻碍了注塑机械技术的进步。

下图1-3所示的就是一种大型二板式注塑机模板铸件，其铸件本体a的材料为QT450-10，铸件尺寸外径2127mm×2267mm×680mm，重量14000kg。该模板铸件660mm 厚大断面部位分布有16个Φ40mm×660mm的顶杆导向孔b，为了顶杆运行的平稳，这些导向孔不允许有缩孔、缩松等铸造缺陷。在铸件的铸造工艺设计时，冷铁和冒口被用来控制铸件的凝固过程，从而获得无缩孔缩松的致密铸件。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。冷铁分为二种，内冷铁和外冷铁，外冷铁使用得较广泛。外冷铁分为直接冷铁和间接冷铁；直接冷铁与铸件直接接触，要求冷铁表面光洁，无氧化物层和油污，无气孔或缩凹，使用过程中还要防止冷铁表面锈蚀，如不满足以上要求，会导致铸件表面皱皮、裂纹等缺陷；另外直接外冷铁长期放置会吸湿，导致铸件表面出现气孔缺陷。因此，直接冷铁通常应用在铸件的加工区域，因为在铸件的加工区域通常设有加工余量，在铸件的加工过程中可以将由于冷铁而产生的外部缺陷加工去除掉，从而获得合格铸件，提高成品率。而在铸件的非加工区域，则需要使用间接冷铁。在造型生产过程中，间接冷铁的定位，即铸件与间接冷铁之间的距离，该工艺参数，直接影响冷铁的使用效果，此外，间接冷铁在铸型中间，即使冷铁的周边全部被型砂包围，由于型砂的导热能力差，直接影响冷铁的冷却效果；所以上述这种铸件的冷铁要求非常严格；此外，上述铸件由于体积大、重量重，以及一些孔径和壁的表面铸造的需求都非常严格，结合冷铁的设计需要同时考虑材质的选择、铸造方法，因此开发一种适应上图1-2这种大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法也非常的重要。

发明内容

本申请针对现有技术的上述不足，提供一种含有方便定位且定位准确、提高冷却效果间接冷铁，并能够减少石墨畸变、缩孔、缩松、夹砂等铸造缺陷，从而提高铸件的力学性能的大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法。

为了解决上述技术问题，本申请采用的技术方案为：一种大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，该方法包括：

(1)砂型铸造：首先根据铸件的结构构造出铸件型腔本体和浇注结构，进行填砂获得砂型铸造型腔；其中的铸件型腔本体位于顶杆导向孔位置设置有间接冷铁，该间接冷铁包括冷铁本体，所述的冷铁本体包括靠近铸件型腔本体的前侧面、与该前侧面相对设置的后侧面，位于前侧面和后侧面之间的四周侧面；所述的前侧面上设置有至少三根钢筋，所述的后侧面上设置有空心柱状管，所述的四周侧面上设置有开口槽和/或至少一根钢筋；

(2)浇注生产：

(2.1)先称取以下质量百分比的原料：生铁35％～45％，废钢30％～35％，回炉料20％～35％，增碳剂：为上述生铁、废钢、回炉料总量的0.6％～1.0％(重量百分比)；

(2.2)先将全部的生铁、废钢、增碳剂、回炉料放入熔炼炉内，加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeSi75-C硅铁，FeSi75-C硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.7～1.2％，得到原铁液；将原铁液继续加热到1420-1450℃，获得的该原铁液的成分及质量百分比为:C 3.45％～3.65％，Si 1.40％～1.55％，Mn0.10％～0.25％，P≤ 0.035％，S≤0.025％，其余为铁；

(2.3)球化：采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加入原铁液质量的0.003％～0.005％的纯锑，最后加粒径为3-8mm的孕育剂并紧实；控制球化反应起爆时间和持续时间：当出铁量达到球化处理铁液量的70％～80％时开始起爆反应，爆镁反应持续时间150s～210s；球化剂的加入量为原铁液总质量的1.0％～1.3％，孕育剂的加入量为原铁液总质量的0.6％～1.0％；

球化和孕育之后得到铁液的成分及质量百分比为：C 3.30％～3.50％，Si 2.35％～ 2.65％，Mn 0.10％～0.25％，P≤0.035％，S 0.008～0.012％，Mg 0.025～0.045％，RE(稀土)0.007～0.010％，Sb 0.0025～0.005％，CE＝4.15～4.25，其余为铁；

(2.4)将铁液扒渣、放孕育块浮硅孕育、静置，孕育块的加入量为铁液质量的0.2％～ 0.4％；当温度降至1270℃～1360℃时将铁液浇注至铸造结构中以形成铸件；待铸件冷却后，得到本申请的铸件。

优选的，所述的空心柱状管上开有若干个通气用的长腰孔；该结构的设置，一方面方便间接冷铁在铸型中的固定更加牢固，另一方面是方便间接冷铁、柱状管周边铸型的排气，铸型中间的热气体通过柱状管上的长腰孔向外迅速排出，提高冷却效果。

进一步的，所述的长腰孔沿着空心柱状管的轴向依次排布呈条状，并沿着空心柱状管的周向分布有多条；采用该结构可以提高铸型中间的热气体多角度排放，提高冷却效果。

进一步的，所述的呈条状长腰孔沿着空心柱状管的轴向依次排布有三个或者两个，且三个和两个构成的条状沿着空心柱状管的周向交替排列；采用该结构，既能够保证热量快速的排放，同时还能够为冷铁的固定提供保证。

进一步的，所述的至少三根钢筋为四根钢筋，且其中三根首尾相邻呈三角形排布、第四根钢筋位于三角形中部；采用上述结构，既能有效的提高钢筋与型砂之间的接触、保证稳定有效的热传导效果，同时还可以稳固冷铁与铸件型腔本体之间的间距。

进一步的，所述的空心柱状管为空心圆柱状钢管，所述的空心圆柱状管的外径小于间接冷铁后侧面的最小宽度，且空心圆柱状钢管远离后侧面一端设置有通孔，所述的通孔用于穿设与砂箱档抵靠的档杆；采用上述结构，圆柱状钢管可以在型砂中减小与型砂的摩擦力，方便间接冷铁与铸件型腔本体之间间距的灵活调节，而且钢管传热快、还可以提高整个型砂的冷却效果；此外，通孔的设置方便砂箱档与冷铁之间的固定、以实现型砂的放砂，而且放完砂后抽出档杆，用外力将空心圆柱状钢管向下移动，下到空心圆柱状钢管的上端面(设通孔所在端的端面)同砂箱档的平面相平，同时将钢筋与外模之间的砂型紧实，可以防止间接冷铁与铸件之间的砂层脱落、损坏。

优选的，所述的钢筋的直径为Φ12mm～Φ25mm，所述的开口槽的宽度和深度为20mm×10mm(深)，所述的长腰孔的宽度和长度尺寸为8mm～10mm×30mm～40mm，所述的通孔的直径为Φ30mm～Φ40mm。

优选的，所述的间接冷铁的厚度为L1、空心柱状管的长度为L2、冷铁前侧面与铸件型腔本体之间的间距为L3，所述的L3<L1<L2；采用上述设置，可以合理控制各个距离的大小和相互关系，既能实现对间接冷铁位置的控制、合理的实现冷铁与铸件型腔本体之间的间距，同时还可以实现有效的热传导，是间接冷铁实现快速冷却铁液的技术效果。

进一步优选的，所述的砂箱档的截面呈方形，且方形截面的四角设置有长短不一的延伸段，所述的砂箱档的高度小于空心柱状管的长度，所述的空心柱状管位于砂箱档的中心位置；采用该设置，可以将冷铁先设置于砂箱档中进行填砂固定，然后再进行距离调节，以保证冷铁的位置稳定性。

优选的，所述的浇注结构包括直浇道，横浇道，内浇道和与铸件型腔本体连通的内浇口；所述的直浇道垂直设置于横浇道的一端，所述的内浇道位于横浇道靠中部位置，且内浇道为四条并沿着与横浇道连接端至与内浇口端逐渐向外扩散延伸；所述的内浇道包括第一内浇道、第二内浇道，所述的第一内浇道包括第一连接部和第二连接部、第一连接部的横截面面积小于第二连接部的横截面面积，所述的第一连接部与横浇道的侧壁连接、第二连接部与第二内浇道连接；且所述的内浇口位于铸件型腔本体的底部。

优选的，所述的直浇道的横截面为圆形，横浇道的横截面为梯形，第一内浇道的横截面为梯形，第二内浇道的横截面为圆形；采用上述结构的浇注系统，可以兼顾铁液的流速和平稳性能，为获得能减少缩孔或者缩松现象、提高致密性的铸件提供保证。

优选的，所述的直浇道为内径Φ100mm的陶瓷管，横浇道的横截面尺寸为70(上底)/80(下底)/120(高)mm，第一内浇道的第一连接部横截面尺寸为80(上底)/84 (下底)/22(高)mm，第一内浇道的第二连接部横截面的尺寸为80(上底)/84(下底)/20(高)mm，第二内浇道为四条内径Φ50mm的陶瓷管，各浇注单元比例(各个浇道的面积之比)F_直：F_横：F_{第一连接部}：F_{第二连接部}：F_内＝1.0：1.3：0.9：0.8：1。

优选的，所述的第一内浇道与横浇道垂直连接，且四条第一内浇道沿着横浇道长度方向等距离分布；四条第二内浇道自与第一内浇道的连接端至另一端向外扩散延伸、且其中一条第二内浇道的延伸长度小于其他三条第二内浇道的延伸长度。采用上述结构可以使得铁液更加平稳、均衡的从浇注系统的底部向上逐渐的蔓延填充满型腔，从而减小对砂型的破坏，能减少缩孔或者缩松现象、提高致密性的铸件提供保证；而其中一条第二内浇道的长度小于其他三条是为了与铸件的中心通孔避让，以保证中心孔浇注的稳定性，防止出现缩孔或者缩松现象。

优选的，所述的第二内浇道包括位于两端的竖向内浇道，一端的竖向内浇道与第二连接部垂直连通、另一端的竖向内浇道与铸件型腔本体的底部连通；采用该结构，可以保证铁液在第二内浇道内的运行平稳性，在进入铸件型腔之后也相对平稳，减少对砂型的冲击。

优选的，所述的横浇道的底面与铸件型腔本体的底面相齐平；采用该结构，可以在铁液在直浇道进入横浇道之后，由竖向变为横向流动，减小流速；当铁液自横浇道流入至内浇道之后，由于上述的限定使得铁液进入内浇道之后没有很高的高度落差，从而保证铁液的流速在进入铸件型腔的时候也是很平稳的流速，从而减少对砂型的冲击。

优选的，所述的铸件型腔靠四角位置均设置有多个冒口，所述的冒口分布于四角位置上的通孔的周边；所述的冒口包括圆筒部、与圆筒部连接的过渡连接部，与过渡连接部连接的收口部，所述的收口部的另一端与铸件型腔本体连通；所述的过渡连接部自与圆筒部连接端至与收口部连接端逐渐缩小；采用该结构可以实现冒口与铸件型腔更小的接触面积，以防止此处出现收缩、孔洞，可以保证此处的通孔出现铸造缺陷影响使用；此外，这种冒口的结构设置还可以节省冒口的用料。

进一步的，每个四角位置上的通孔的周边均分布有四个冒口。

优选的，所述的铸件型腔本体上还设置有出气，所述的出气位于铸件型腔本体最薄壁位置，且出气的延伸方向与冒口的延伸方向一致。出气的设置提高了成品率，降低了生产成本。

优选的，本发明上述步骤(2.2)所述的增碳剂为元素质量百分比为C≥98％，S≤0.05％，N≤0.01％，灰份(灰分)≤0.3％，挥发份(挥发分)≤0.3％，粒度为0.5-3mm 的增碳剂，如丹晟实业(上海)有限公司生产的DC系列型增碳剂(DC-(1-4)型增碳剂)。

优选的，本发明上述步骤(2.3)采用的冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加粒径为3mm～8mm的孕育剂并紧实。

优选的，本发明上述步骤(2.3)的球化剂为稀土镁合金：Mg 5.5％～6.5％，RE0.8％～ 1.2％，Si 38％～42％，Ca 1.5％～2.5％，Ba 2.0％～3.0％，Al≤1.2％，MgO≤0.70％，余量为Fe。

本发明上述步骤(2.3)控制球化反应时间在150s～210s内完成，可以提高镁和稀土的吸收率，增强脱硫效果，并能相应地降低了球化剂的加入量。

本发明上述步骤(2.3)的孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为Si 71％～73％， Ca 0.7％～1.3％，Ba 1.6％～2.4％，Al≤1.2％，S≤0.02％，余量为铁。

优选的，本发明上述步骤(4)的孕育块为锰铝孕育剂，其元素质量百分比为Si68％～ 70％，Ca 0.5％～1.0％，Mn 5.0％～6.0％，Al 3.0％～4.0％％，余量为铁。

本申请的优点和有益效果：

1.本申请铸造过程，采用的间接冷铁，其中设置空心柱状管可以方便的调整整个间接冷铁与铸件型腔本体之间的间距，因为传统单一的间接冷铁高度低、一旦在砂型中固定之后很难对其再接触操作，无法灵活的调整间接冷铁与铸件型腔本体之间的间距，通过设置空心柱状管就可以对该柱状管的操作来实现对间距的灵活、方便的调整，而且空心柱状管的设置还可以实现铸型中间的热气体通过该柱状管向外迅速排出，以实现提高冷却效果的目的；而前侧面设置至少三根钢筋则可以增大与型砂之间的接触面积，提高型砂与间接冷铁之间接触的稳定性，防止在浇注高温过程发生间接冷铁的位移而影响浇注效果；同样位于四周侧面上的开口槽和/或至少一根钢筋也可以有效的增加型砂与间接冷铁之间接触的稳定性，防止在浇注高温过程发生间接冷铁的位移而影响浇注效果；此外，本申请在冷铁上设置了钢筋，因为钢筋的导热能力大于型砂，因此可以有效的提高冷铁的周边导热能力、实现对铸件冷却传导，从而保证冷铁的冷却效果；所以上述冷铁的设置可以有效的降低顶杆导向孔位置及其周边的缩孔、缩松、夹砂等铸造缺陷。

2.本申请铸造过程，通过特定的浇注系统如其中直浇道的设置能够使得铁液快速的进入至浇注结构，而进入至横浇道之后、铁液的流向发生变化相对的缓和，从而降低对铸件型腔的冲击；然后铁液通过四条内浇道流动进入至铸件型腔内，四条内浇道的方向是扩散式的，为铁液多方位进入铸件型腔提供保证，而且铁液是从铸件型腔本体的底部从下至上填满整个型腔，铁液填充过程更加的平稳，为获得能减少缩孔或者缩松现象，提高致密性的铸件提供保证。

3.本申请的浇注过程，合理的设定了原铁液的组分组成，同时结合特定的制备步骤如球化、孕育等，然后与本申请设定的特定的冷铁结构和浇注系统，获得的目标铸件具有无缩孔或者缩松现象，铸件的致密性高，具有非常优异的力学性能；同时从金相组织可以看出具有高的球化率、石墨大小合适，也没有铸造缺陷。

附图说明

图1为大型二板式注塑机模板铸件的结构示意图(正面可见)。

图2为大型二板式注塑机模板铸件的结构示意图(背面可见)。

图3为大型二板式注塑机模板铸件的横向剖视图结构示意图。

如图所示：a.铸件本体，b.顶杆导向孔。

图4为大型二板式注塑机模板铸件的间接冷铁结构示意图。

图5为图4的侧视图结构示意图。

图6为砂箱档与间接冷铁结构结合的示意图。

图7为图6的侧视图结构示意图。

图8为图6的俯视图结构示意图。

图9为图6与铸件型腔本体(铸件型腔本体)结合的示意图。

图10为本申请的间距冷铁与铸件型腔本体结合的立体图结构示意图。

图11为本申请的浇注结构示意图(浇注状态)。

图12为本申请的浇注结构示意图(浇注状态反向状态)。

图13为本申请的浇注结构的主视图的结构示意图。

图14为图13的局部放大图的结构示意图。

图15为本申请的浇注系统的结构示意图(第一角度)。

图16为本申请的浇注系统的结构示意图(第二角度)。

图17为实施例1的铸试块金相组织图。

图18为实施例2的铸试块金相组织图。

如附图所示：1.冷铁本体，1.1.前侧面，1.2.后侧面，1.3.四周侧面，2.铸件型腔本体， 2.1.通孔，3.钢筋，4.空心柱状管，4.1.长腰孔，4.2.通孔，5.开口槽，6.砂箱档，6.1.延伸段，7.浇注结构，7.1.直浇道，7.2.横浇道，7.3.内浇道，7.31.第一内浇道，7.311.第一连接部，7.312.第二连接部，7.32.第二内浇道，7.321.竖向内浇道，7.4.内浇口，8.冒口，8.1.圆筒部，8.2.过渡连接部，8.3.收口部，9.出气。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是优选实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；

此外要说明的是：当部件被称为“固定于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者也可以存在另一中间部件，通过中间部件固定。当一个部件被认为是“连接”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在另一中间部件。当一个部件被认为是“设置于”另一个部件，它可以是直接设置在另一个部件上或者可能同时存在另一中间部件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请的铸件型腔本体具体可以是形成浇注的铸件的型腔，或者最终形成的铸件，因为铸件是经过先形成与铸件结构一致的型腔，型腔内浇注铁液冷却获得，因此本申请的铸件型腔本体与铸件具体的结构可以指代一致。

本申请的铸件型腔本体的大致结构包括了本体结构，本体结构上设置有多个功能通孔，其中位于本体的四角位置的通孔相对尺寸较大；本体结构上、位于左、右两侧边还设置有延迟出的薄块(最薄壁位置)，本体的中间位置设置多个孔径。本申请的浇注系统就是针对上述这种铸件型腔本体结构进行的设定，以防止出现缩孔或者缩松现象。

本申请的一种大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，该方法包括：

(1)砂型铸造：首先根据铸件的结构构造出铸件型腔本体和浇注结构，进行填砂获得砂型铸造型腔(具体的填砂为行业常规的填砂过程，如可以分为上砂箱、下砂箱，然后根据本申请的铸件结构设定的浇注系统构造，用砂构造出本申请的浇注系统)；其中的铸件型腔本体位于顶杆导向孔位置(即最终铸件的顶杆导向孔位置)设置有间接冷铁，该间接冷铁包括冷铁本体，所述的冷铁本体包括靠近铸件型腔本体的前侧面、与该前侧面相对设置的后侧面，位于前侧面和后侧面之间的四周侧面；所述的前侧面上设置有至少三根钢筋，所述的后侧面上设置有空心柱状管，所述的四周侧面上设置有开口槽和/或至少一根钢筋；

(2)浇注生产：

(2.1)先称取以下质量百分比的原料：生铁35％～45％，废钢30％～35％，回炉料20％～35％，增碳剂：为上述生铁、废钢、回炉料总量的0.6％～1.0％(重量百分比)；

(2.2)先将全部的生铁、废钢、增碳剂、回炉料放入熔炼炉内，加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeSi75-C硅铁，FeSi75-C硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.7～1.2％，得到原铁液；将原铁液继续加热到1420-1450℃，获得的该原铁液的成分及质量百分比为:C 3.45％～3.65％，Si 1.40％～1.55％，Mn0.10％～0.25％，P≤ 0.035％，S≤0.025％，其余为铁；

(2.3)球化：采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加入原铁液质量的0.003％～0.005％的纯锑，最后加粒径为3-8mm的孕育剂并紧实；控制球化反应起爆时间和持续时间：当出铁量达到球化处理铁液量的70％～80％时开始起爆反应，爆镁反应持续时间150s～210s；球化剂的加入量为原铁液总质量的1.0％～1.3％，孕育剂的加入量为原铁液总质量的0.6％～1.0％；

球化和孕育之后得到铁液的成分及质量百分比为：C 3.30％～3.50％，Si 2.35％～ 2.65％，Mn 0.10％～0.25％，P≤0.035％，S 0.008～0.012％，Mg 0.025～0.045％，RE(稀土)0.007～0.010％，Sb 0.0025～0.005％，CE＝4.15～4.25，其余为铁；

(2.4)将铁液扒渣、放孕育块浮硅孕育、静置，孕育块的加入量为铁液质量的0.2％～ 0.4％；当温度降至1270℃～1360℃时将铁液浇注至铸造结构中以形成铸件；待铸件冷却后，得到本申请的铸件。

具体的，如附图3-10所示，本申请的大型二板式注塑机模板铸件的间接冷铁结构，包括冷铁本体1，所述的冷铁本体1包括靠近铸件型腔本体2的前侧面1.1、与该前侧面 1.1相对设置的后侧面1.2(远离前侧面的那个侧面，与前侧面是相对设置)，位于前侧面1.1和后侧面1.2之间的四周侧面1.3；所述的前侧面1.1上设置有至少三根钢筋3，所述的后侧面1.2上设置有空心柱状管4，所述的四周侧面1.3上设置有开口槽5和/或至少一根钢筋3；本申请的冷铁本体可以是一个具有六个侧面的方形立体结构，包括前后两个侧面和四个周向的侧面。

如附图4-7所示，本申请所述的空心柱状管4上开有若干个通气用的长腰孔4.1(具体的长腰孔的长度沿着柱状管的轴向延伸，宽度沿着柱状管的周向延伸)；该结构的设置，一方面方便间接冷铁在铸型中的固定更加牢固，另一方面是方便间接冷铁、柱状管周边铸型的排气，铸型中间的热气体通过柱状管上的长腰孔向外迅速排出，提高冷却效果。

更具体的，如附图4-5所示，本申请所述的长腰孔4.1沿着空心柱状管的轴向依次排布呈条状(即周向依次排布多个形成一条)，并沿着空心柱状管4的周向分布有多条；采用该结构可以提高铸型中间的热气体多角度排放，提高冷却效果。进一步的，所述的呈条状长腰孔沿着空心柱状管的轴向依次排布有三个或者两个，且三个和两个构成的条状沿着空心柱状管的周向交替排列(本实施例一共有四条长腰孔4.1，沿着空心柱状管的周向均匀分布)；采用该结构，既能够保证热量快速的排放，同时还能够为冷铁的固定提供保证。

更具体的，如附图4所示，本申请所述的至少三根钢筋3为四根钢筋，且其中三根首尾相邻(可以首尾接触或者不接触，均叫做相邻)呈三角形排布、第四根钢筋位于三角形中部；采用上述结构，既能有效的提高钢筋与型砂之间的接触、保证稳定有效的热传导效果，同时还可以稳固冷铁与铸件型腔本体之间的间距。

如附图4-6所示，本申请所述的空心柱状管4为空心圆柱状钢管，所述的空心圆柱状管的外径小于间接冷铁后侧面的最小宽度，且空心圆柱状钢管远离后侧面一端设置有通孔4.2，所述的通孔4.2用于穿设与砂箱档6抵靠的档杆(档杆没有示出，具体的可以是根圆柱形的杆子，其外径小于通孔的直径，穿设之后可以将杆子两端搭接在砂箱档的上端面上，用于固定冷铁的最初位置进行填砂操作)；采用上述结构，圆柱状钢管可以在型砂中减小与型砂的摩擦力，方便间接冷铁与铸件型腔本体之间间距的灵活调节，而且钢管传热快、还可以提高整个型砂的冷却效果；此外，通孔的设置方便砂箱档与冷铁之间的固定、以实现型砂的放砂，而且放完砂后抽出档杆，用外力将空心圆柱状钢管向下移动，下到空心圆柱状钢管的上端面(设通孔所在端的端面)同砂箱档的平面相平，同时将钢筋与外模之间的砂型紧实，可以防止间接冷铁与铸件之间的砂层脱落、损坏。

作为优选的实施例，本申请所述的钢筋(位于前侧面和四周侧面上的钢筋)的直径为Φ12mm～Φ25mm，所述的开口槽(位于四周侧面上)的宽度和深度为 20mm×10mm(深)(长度与所在的侧面的宽度相等)，所述的长腰孔的宽度和长度尺寸为8mm～10mm×30mm～40mm，所述的通孔的直径为Φ30mm～Φ40mm。

如附图5、9所示，本申请所述的间接冷铁的厚度为L1、空心柱状管的长度为L2、冷铁前侧面与铸件型腔本体之间的间距为L3，所述的L3<L1<L2；采用上述设置，可以合理控制各个距离的大小和相互关系，既能实现对间接冷铁位置的控制、合理的实现冷铁与铸件型腔本体之间的间距，同时还可以实现有效的热传导，是间接冷铁实现快速冷却铁液的技术效果。

如附图6-9所示，本申请所述的砂箱档6的截面呈方形，且方形截面的四角设置有长短不一的延伸段6.1，所述的砂箱档的高度小于空心柱状管的长度，所述的空心柱状管位于砂箱档的中心位置；采用该设置，可以将冷铁先设置于砂箱档中进行填砂固定，然后再进行距离调节，以保证冷铁的位置稳定性。

本申请的四周侧面上可以全部设置开口槽，或者全部设置钢筋，或者有的设置开口槽有的设置钢筋，均适应于本申请；本申请的间接冷铁从俯视图看位于顶杆导向孔居中位置(铸件上设置了四组顶杆导向孔，每组有四个，而冷铁最好位于四个顶杆导向孔的靠近中部位置、这样方便冷铁作用于顶杆导向孔四周)。

如附图11-16所示，本申请的大型二板式注塑机模板铸件的浇注系统，该系统包括铸件型腔本体2和与铸件型腔本体连通的浇注结构7，所述的浇注结构7包括直浇道7.1，横浇道7.2，内浇道7.3和与铸件型腔本体2连通的内浇口7.4(内浇口可以视为内浇道与铸件型腔本体连接位置的出口)；所述的直浇道7.1垂直设置于横浇道7.2的一端，所述的内浇道7.3位于横浇道7.2靠中部位置，且内浇道7.3为四条并沿着与横浇道连接端至与内浇口端逐渐向外扩散延伸(即四条内浇道与横浇道的连接端是紧凑的，逐渐的向外扩散延伸至与铸件型腔本体连接端是相对分散的，这样就形成一个扩散状的内浇道走向)；所述的内浇道7.3包括第一内浇道7.31、第二内浇道7.32，所述的第一内浇道 7.31包括第一连接部7.311和第二连接部7.312、第一连接部7.311的横截面面积大于第二连接部7.312的横截面面积，所述的第一连接部7.311与横浇道7.2的侧壁连接、第二连接部7.312与第二内浇道7.32连接；且所述的内浇口7.4位于铸件型腔本体的底部。

本申请设定了第一内浇道包括第一连接部和第二连接部、第一连接部的横截面面积大于第二连接部的横截面面积，是因为铁液进入横浇道之后先要达到一定的高度才可以从横浇道侧壁的四个第一内浇道流入第二内浇道，如果第一内浇道设置统一口径的等径的扁平结构，会由于铁液在横浇道内流速过快而导致第一内浇道位置处于真空状态而发生堵塞无法通过铁液的现象，或者铁液涌入至第一内浇道过快而导致铁液反流至横浇道的现象，而采用上述特定的第一连接部和第二连接部则可以有效的解决上述问题，在铁液流至第一连接部之后还紧接着有第二连接部，口径一下扩大，方向也发生九十度弯折，保证铁液顺利进入第二内浇道。

如附图11-14所示，本申请所述的直浇道7.1的横截面为圆形，横浇道7.2的横截面为梯形，第一内浇道7.21的横截面为梯形，第二内浇道7.22的横截面为圆形；采用上述结构的浇注系统，可以兼顾铁液的流速和平稳性能，为获得能减少缩孔或者缩松现象、提高致密性的铸件提供保证。

具体的，本申请所述的直浇道7.1为内径Φ100mm的陶瓷管，横浇道7.2的横截面尺寸为70(上底)/80(下底)/120(高)mm的等腰梯形，第一内浇道7.31的第一连接部7.311的横截面的尺寸为80(上底)/84(下底)/22(高)mm的等腰梯形，第一内浇道2.31的第二连接部7.312横截面的尺寸为80(上底)/84(下底)/20(高)mm 等腰梯形(与第一连接部的梯形是相反方向的)，且第一连接部与第二连接部的等腰梯形的延伸方向相反、二者的下底是相互结合的。如附图14所示，第一连接部自与横浇道连接端至与第二连接部的连接处的长度为t1其尺寸设定为30-50mm，第二连接部突出于第二内浇道的距离为t2其尺寸设定为10-15mm，本申请设定了第一内浇道包括第一连接部和第二连接部、第一连接部的横截面面积大于第二连接部的横截面面积，是因为铁液进入横浇道之后先要达到一定的高度才可以从横浇道侧壁的四个第一内浇道流入第二内浇道，如果第一内浇道设置统一口径的等径的扁平结构，会由于铁液在横浇道内流速过快而导致第一内浇道位置处于真空状态而发生堵塞无法通过铁液的现象，或者铁液涌入至第一内浇道过快而导致铁液反流至横浇道的现象，而采用上述特定的第一连接部和第二连接部则可以有效的解决上述问题，在铁液流至第一连接部之后还紧接着有第二连接部，口径一下扩大，方向也发生九十度弯折，保证铁液顺利进入第二内浇道；第二内浇道2.32为四条内径Φ50mm的陶瓷管，各浇注单元比例(各个浇道的面积之比) F_直：F_横：F_{第一连接部}：F_{第二连接部}：F_内＝1.0：1.3：0.9：0.8：1。

如附图11-14所示，本申请所述的第一内浇道7.31与横浇道7.2垂直连接，且四条第一内浇道7.31沿着横浇道长度方向等距离分布；四条第二内浇道7.32自与第一内浇道7.31的连接端至另一端向外扩散延伸、且其中一条第二内浇道7.32的延伸长度小于其他三条第二内浇道的延伸长度。采用上述结构可以使得铁液更加平稳、均衡的从浇注系统的底部向上逐渐的蔓延填充满型腔，从而减小对砂型的破坏，能减少缩孔或者缩松现象、提高致密性的铸件提供保证；而其中一条第二内浇道的长度小于其他三条是为了与铸件的中心通孔避让，以保证中心孔注入的稳定性，防止出现缩孔或者缩松现象。

如附图11-12所示，本申请所述的第二内浇道7.32包括位于两端的竖向内浇道7.321，一端的竖向内浇道与第二连接部垂直连通、另一端的竖向内浇道与铸件型腔本体的底部连通；与第二连接部连接的竖向内浇道高度加上第二连接部的高度之和与铸件型腔本体连接的竖向内浇道是等高的，一端的与铸件型腔连接，另一端的与第二连接部的底面连通；采用该结构，可以保证铁液在第二内浇道内的运行平稳性，在进入铸件型腔之后也相对平稳，减少对砂型的冲击。

如附图16所示，本申请所述的横浇道7.2的底面与铸件型腔本体2的底面相齐平，即以正常浇注状态方向为准，二者的底面是齐平的，且浇注结构的直浇道的入口靠近铸件型腔本体的上表面；采用该结构，可以在铁液在直浇道进入横浇道之后，由竖向变为横向流动，减小流速；当铁液自横浇道流入至内浇道之后，由于上述的限定使得铁液进入内浇道之后没有很高的高度落差，从而保证铁液的流速在进入铸件型腔的时候也是很平稳的流速，从而减少对砂型的冲击。

如附图15-16所示，本申请所述的铸件型腔2靠四角位置均设置有多个冒口8，所述的冒口8分布于四角位置上的通孔2.1的周边；所述的冒口8包括圆筒部8.1、与圆筒部连接的过渡连接部8.2，与过渡连接部8.2连接的收口部8.3，所述的收口部8.3的另一端与铸件型腔本体2连通；所述的过渡连接部8.2自与圆筒部8.1连接端至与收口部 8.3连接端逐渐缩小；具体的，本申请的冒口圆筒部的高度远大于过渡连接部和收口部，收口部设置呈立方体形状(方形或者长方形的立方体结构，且其横截面面积小于圆筒部的横截面面积)，采用该结构可以实现冒口与铸件型腔更小的接触面积，以防止此处出现收缩、孔洞，可以保证此处的通孔不出现铸造缺陷而影响使用；此外，这种冒口的结构设置还可以节省冒口的用料。

更具体的，如附图15所示每个四角位置上的通孔2.1的周边均分布有四个冒口。

如附图15所示，本申请所述的铸件型腔本体上还设置有出气9，所述的出气9位于铸件型腔本体最薄壁位置，且出气9的延伸方向与冒口8的延伸方向一致。具体的，出气位于铸件型腔本体最薄壁位置，铸件型腔本体由两个最薄壁位置、分设于两侧，每个最薄壁位置上设置两个出气，为扁平出气；出气的设置提高了成品率，降低了生产成本。本申请的具体铸件的生产过程如下：

铸造方法实施例1

(1)称取以下质量百分比的原料：生铁40％，废钢35％，回炉料25％，增碳剂：生铁、废钢、回炉料总量的0.9％；

(2)将全部的生铁、废钢、回炉料、增碳剂放入熔炼炉内，加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeSi75-C硅铁，硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.80％，得到原铁液，将原铁液继续加热到1440℃；获得的该原铁液的成分及质量百分比为C 3.55％，Si1.45％，Mn 0.20％，P 0.028％，S 0.023％，其余为铁；

(3)球化：采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加入原铁液质量的0.005％纯锑，最后加粒径为3-8mm的孕育剂并紧实；控制球化反应起爆时间和爆镁反应持续时间，出铁量(此处的出铁量指的都是出铁到球化处理包内铁液量，球化处理包有大小容积的，如5吨、7吨球化处理包)达到球化处理铁液量的 75％时开始起爆反应(起爆反应是指球化剂同铁水发生反应，因有镁蒸气，铁水被搅拌成沸腾状称为起爆反应或者称为爆镁反应)，爆镁反应持续时间180s，提高了镁和稀土的吸收率(球化剂引入的稀土)，增强了脱硫效果，相应地降低了球化剂的加入量；

球化剂为稀土镁合金：Mg 6.3％，RE 1.1％，Si 41％，Ca 2.0％，Ba 2.5％，Al0.65％， MgO 0.60％，余量为铁；球化剂加入量1.1％。

孕育剂的加入量为原铁液质量的0.85％，孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为Si 72％，Ca 1.0％，Ba 2.0％，Al 0.70％，S 0.015％，余量为铁；

得到铁液的成分及质量百分比为C 3.42％，Si 2.45％，Mn 0.20％，P 0.028％，S0.0098％，Mg 0.035％，RE0.009％，Sb0.0046％，CE＝4.25，其余为铁；

(4)将铁液扒渣、放孕育块浮硅孕育、静置，孕育块的加入量为铁液质量的0.3％，孕育块为锰铝孕育剂，其元素质量百分比为Si 68％，Ca 0.51％，Mn 5.5％，Al 3.65％，余量为铁。

当温度降至1280℃时将铁液浇注至铸型以形成铸件，待铸件冷却后，得到本发明的球墨铸铁铸件。

铸件附铸试块(70mm×70mm×105mm)的物理性能如表1、表2所示：

表1铸试块力学性能

表2铸试块金相组织

从上述两个检测的表格数据可知，本申请的方法铸造的铸件，具体的获得的铸件具有非常优异的力学性能，同时从金相组织可以看出具有高的球化率、石墨大小合适；且从附图17所示的铸试块金相组织可以看出本申请的铸件没有铸造缺陷。

铸造方法实施例2

(1)称取以下质量百分比的原料：生铁35％，废钢35％，回炉料30％，增碳剂：生铁、废钢、回炉料总量的1.0％；

(2)将全部的生铁、废钢、增碳剂、回炉料放入熔炼炉内，加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeSi75-C硅铁，硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.75％，得到原铁液，将原铁液继续加热到1430℃；获得的该原铁液的成分及质量百分比为C 3.50％，Si1.50％，Mn 0.20％，P 0.025％，S 0.020％，其余为铁；

(3)采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，加入原铁液质量的0.004％纯锑，再加粒径为3～8mm的孕育剂并紧实。

球化剂为稀土镁合金：Mg 6.3％，RE 1.1％，Si 41％，Ca 2.0％，Ba 2.5％，Al0.65％， MgO 0.60％，余量为铁。球化剂加入量1.2％，爆镁反应持续时间200s。

孕育剂的加入量为原铁液质量的0.80％，孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为Si 72％，Ca 1.0％，Ba 2.0％，Al 0.70％，S 0.015％，余量为铁。

得到铁液的成分及质量百分比为C 3.40％，Si 2.45％，Mn 0.20％，P 0.025％，S0.010％， Mg 0.037％，RE 0.0039％，Sb 0.0036％，CE＝4.23，其余为铁；

(4)将铁液扒渣、放孕育块浮硅孕育、静置，放孕育块的加入量为铁液质量的0.2％，孕育块为锰铝孕育剂，其元素质量百分比为Si 68％，Ca 0.51％，Mn 5.50％，Al3.65％，余量为铁。

当温度降至1275℃时将铁液浇注至铸型以形成铸件。待铸件冷却后，得到本发明的球墨铸铁铸件。

铸件附铸试块(70mm×70mm×105mm)的物理性能如表3、表4所示：

表3铸试块力学性能

表4铸试块金相组织

项目	球化率	石墨大小
			标准值	≥90％	5～8
实测值	94	7

从上述两个检测的表格数据可知，本申请的方法铸造的铸件，具体的获得的铸件具有非常优异的力学性能，同时从金相组织可以看出具有高的球化率、石墨大小合适；且从附图18所示的铸试块金相组织可以看出本申请的铸件没有铸造缺陷。

从上述实施例可知，本申请的间接冷铁制作方法及铸型结构和铸造方法制备的铸件，没有缩孔、缩松等铸造缺陷。

Claims (10)

1.一种大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，其特征在于：该方法包括：

(1)砂型铸造：首先将铸件的结构构造出铸件型腔本体和浇注结构，进行填砂获得砂型铸造型腔；其中的铸件型腔本体位于顶杆导向孔位置设置有间接冷铁，该间接冷铁包括冷铁本体，所述的冷铁本体包括靠近铸件型腔本体的前侧面、与该前侧面相对设置的后侧面，位于前侧面和后侧面之间的四周侧面；所述的前侧面上设置有至少三根钢筋，所述的后侧面上设置有空心柱状管，所述的四周侧面上设置有开口槽和/或至少一根钢筋；

(2)浇注生产：

(2.1)先称取以下质量百分比的原料：生铁35％～45％，废钢30％～35％，回炉料20％～35％，增碳剂：为上述生铁、废钢、回炉料总量的0.6％～1.0％；

(2.2)先将全部的生铁、废钢、增碳剂、回炉料放入熔炼炉内，加热使得炉料熔化，待炉料熔清后加入FeSi75-C硅铁，FeSi75-C硅铁的加入量为生铁、废钢及回炉料总质量的0.7～1.2％，得到原铁液；将原铁液继续加热到1420-1450℃，获得的该原铁液的成分及质量百分比为:C 3.45％～3.65％，Si 1.40％～1.55％，Mn0.10％～0.25％，P≤0.035％，S≤0.025％，其余为铁；

(2.3)球化：采用冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加入原铁液质量的0.003％～0.005％的纯锑，最后加粒径为3-8mm的孕育剂并紧实；控制球化反应起爆时间和持续时间：当出铁量达到球化处理铁液量的70％～80％时开始起爆反应，爆镁反应持续时间150s～210s；球化剂的加入量为原铁液总质量的1.0％～1.3％，孕育剂的加入量为原铁液总质量的0.6％～1.0％；

球化和孕育之后得到铁液的成分及质量百分比为：C 3.30％～3.50％，Si 2.35％～2.65％，Mn 0.10％～0.25％，P≤0.035％，S 0.008～0.012％，Mg 0.025～0.045％，RE(稀土)0.007～0.010％，Sb 0.0025～0.005％，CE＝4.15～4.25，其余为铁；

(2.4)将铁液扒渣、放孕育块浮硅孕育、静置，孕育块的加入量为铁液质量的0.2％～0.4％；当温度降至1270℃～1360℃时将铁液浇注至铸造结构中以形成铸件；待铸件冷却后，得到本申请的铸件。

2.根据权利要求1所述的大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，其特征在于：所述的空心柱状管上开有若干个通气用的长腰孔；所述的至少三根钢筋为四根钢筋，且其中三根首尾相邻呈三角形排布、第四根钢筋位于三角形中部。

3.根据权利要求2所述的大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，其特征在于：所述的空心柱状管为空心圆柱状钢管，所述的空心圆柱状管的外径小于间接冷铁后侧面的最小宽度，且空心圆柱状钢管远离后侧面一端设置有通孔，所述的通孔用于穿设与砂箱档抵靠的档杆。

4.根据权利要求1所述的大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，其特征在于：所述的浇注结构包括直浇道，横浇道，内浇道和与铸件型腔本体连通的内浇口；所述的直浇道垂直设置于横浇道的一端，所述的内浇道位于横浇道靠中部位置，且内浇道为四条并沿着与横浇道连接端至与内浇口端逐渐向外扩散延伸；所述的内浇道包括第一内浇道、第二内浇道，所述的第一内浇道包括第一连接部和第二连接部、第一连接部的横截面面积大于第二连接部的横截面面积，所述的第一连接部与横浇道的侧壁连接、第二连接部与第二内浇道连接；且所述的内浇口位于铸件型腔本体的底部。

5.根据权利要求4所述的大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，其特征在于：所述的直浇道的横截面为圆形，横浇道的横截面为梯形，第一内浇道的横截面为梯形，第二内浇道的横截面为圆形。

6.根据权利要求5所述的大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，其特征在于：所述的直浇道为内径Φ100mm的陶瓷管，横浇道的横截面尺寸为70(上底)/80(下底)/120(高)mm，第一内浇道的第一连接部横截面的尺寸为80(上底)/84(下底)/22(高)mm，第一内浇道的第二连接部横截面的尺寸为80(上底)/84(下底)/20(高)mm，第二内浇道为四条内径Φ50mm的陶瓷管，各浇注单元比例F_直：F_横：F_{第一连接部}：F_{第二连接部}：F_内＝1.0：1.3：0.9：0.8：1。

7.根据权利要求6所述的大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，其特征在于：所述的第一内浇道与横浇道垂直连接，且四条第一内浇道沿着横浇道长度方向等距离分布；四条第二内浇道自与第一内浇道的连接端至另一端向外扩散延伸、且其中一条第二内浇道的延伸长度小于其他三条第二内浇道的延伸长度；所述的第二内浇道包括位于两端的竖向内浇道，一端的竖向内浇道与第二连接部垂直连通、另一端的竖向内浇道与铸件型腔本体的底部连通；所述的铸件型腔靠四角位置均设置有多个冒口，所述的冒口分布于四角位置上的通孔的周边；所述的冒口包括圆筒部、与圆筒部连接的过渡连接部，与过渡连接部连接的收口部，所述的收口部的另一端与铸件型腔本体连通；所述的过渡连接部自与圆筒部连接端至与收口部连接端逐渐缩小。

8.根据权利要求1所述的大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，其特征在于：步骤(2.2)所述的增碳剂为元素质量百分比为C≥98％，S≤0.05％，N≤0.01％，灰份(灰分)≤0.3％，挥发份(挥发分)≤0.3％，粒度为0.5-3mm的增碳剂。

9.根据权利要求1所述的大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，其特征在于：步骤(2.3)采用的冲入法进行球化，球化包一侧的球化堤坝内先加球化剂并紧实，再加粒径为3mm～8mm的孕育剂并紧实；步骤(2.3)的球化剂为稀土镁合金：Mg 5.5％～6.5％，RE 0.8％～1.2％，Si 38％～42％，Ca 1.5％～2.5％，Ba 2.0％～3.0％，Al≤1.2％，MgO≤0.70％，余量为Fe；步骤(2.3)控制球化反应时间在150s～210s内完成；步骤(2.3)的孕育剂为硅钡孕育剂，其元素质量百分比为Si 71％～73％，Ca 0.7％～1.3％，Ba 1.6％～2.4％，Al≤1.2％，S≤0.02％，余量为铁。

10.根据权利要求1所述的大型二板式注塑机模板铸件的铸造方法，其特征在于：步骤(4)的孕育块为锰铝孕育剂，其元素质量百分比为Si 68％～70％，Ca 0.5％～1.0％，Mn5.0％～6.0％，Al 3.0％～4.0％％，余量为铁。

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