冷铁
来源： 科普中国 发布时间：2023-06-28
冷铁是指为加快铸件局部冷却速度，在型腔内部，型腔表面及铸型内部安放的激冷物。冷铁与浇注系统、冒口系统配合使用，控制铸件的凝固顺序，以获得合格铸件。冷铁分为内冷铁和外冷铁。
作用
1)减少冒口尺寸，提高工艺出品率。实践表明，通过合理的使用冷铁和保温冒口技术，铸钢件工艺出品率可达到70%以上。
2)在铸件适当部位放置冷铁，可改善补缩通道。可提高铸件内部质量等级，提供优质铸件。
3)配合冒口系统使用冷铁可增加冒口的补缩距离：冷铁设计时要放开思路，综合考虑冷铁对铸件的补贴、斜度和延续度等方面的有效作用。
4)消除局部热应力，防止裂纹。对于大型铸钢件来讲，冷铁之间应当使用激冷效果好的铬铁矿砂或锆砂，可以进一步防止出现热裂的可能。
5)在消失模铸造中完全可以和普通铸造法一样地使用冷铁。外冷铁可在舂砂时放人；内冷铁可在制模时嵌入或粘合在铸型的内部，也可将内冷铁延伸到型外，固定在砂型中。消失模铸造的内外冷铁安放原则与冷铁种类、规格与普通铸造相似。
6)放置冷铁可以加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。
分类冷铁可分为外冷铁和内冷铁。
一、外冷铁
造型时放置在模样表面上的冷铁称为外冷铁。外冷铁作为铸型的一部分，不与铸件熔合，可重复使用。外冷铁的形状一般是根据铸件需激冷部位的形状来设计或选用的。
外冷铁材料要具有良好的导热性，足够高的熔点和大的热容量。常用材料有轧制钢材、铸钢和铸铁等。对于局部激冷，也可采用导热性好的石墨、镁砂，或混有铁砂、铁屑的造型混合料等作为激冷材料。
外冷铁必须平正，重复用外冷铁与铸件接触面要用砂轮磨光，外冷铁使用前要给与铸件接触的面刷涂料并烘干。外冷铁尽量安放在不易脱落的砂型或砂芯的上表面或侧面；多排冷铁要相互交错排列，间距适当，以免在相邻的冷铁缝隙处产生裂纹。在铸件厚度大于150mm处应尽量不放置外冷铁，以防铸件与冷铁熔接。
二、内冷铁
放置在型腔内，能与铸件熔合为一体的起激冷作用的金属物称为内冷铁。内冷铁通常在外冷铁激冷效果不够时才采用，多用于厚大而对质量要求不高的不承受高温高压的铸件。
内冷铁要和铸件熔为一体，因此要求内冷铁的材料应与铸件材质相同或相近。铸钢件和铸铁件宜采用低碳钢作内冷铁，铝合金铸件采用铝作内冷铁，铜合金铸件采用铜作内冷铁。一般内冷铁呈圆柱形，中小型铸件可用金属丝、铁钉、较厚的螺旋铁屑等作内冷铁。
确定内冷铁尺寸、数量的原则是：保证内冷铁有足够的激冷作用以控制铸件的凝固，并且能够和铸件熔合为一体而不削弱铸件强度。内冷铁过大会造成激冷过度而不能熔合于铸件，内冷铁过小则激冷作用不够。
内冷铁直径一般为6～30mm。在铸件壁交接处的内冷铁直径为热节圆直径的1/4～1/3；高质量要求的铸件壁厚处的内冷铁重量一般是铸件激冷部位重量的5%～7%，质量要求不高的铸件内冷铁重量为铸件激冷部位重量的8%～10%。
内冷铁表面必须干净，使用前应经喷砂、抛丸或酸洗处理，必要时可镀锡或镀锌以防止冷铁氧化。干型中用的内冷铁应在砂型烘干后再放入，以免在烘干过程中氧化生锈。水玻璃砂型和湿砂型中的内冷铁安放后应在3~4h内浇注，以防内冷铁表面集水产生气孔。内冷铁的上方应开设出气孔。需要机械加工的铸件，内冷铁在机械加工后不得暴露，以免影响铸件的力学性能。2
常用材料金属材料：高碳钢、普通碳素钢、铸件本体材料、铸铁、铸铜、铸铝。
非金属材料：石墨、碳化硅、镁砂、锆砂、铬铁矿砂；
化学冷铁：焓变涂料。
使用注意事项
1)每块冷铁尺寸要适中，冷铁间应留有间隙，以避免因冷铁受热膨胀而毁坏铸型。
2)尽量把外冷铁设在轮缘外侧和下侧，上侧外冷铁不易固定且影响型腔排气。
3)外冷铁工作平面应平整、光洁、涂以涂料。
4)对于轮类铸件，应限制冷铁使用次数，齿轮类铸件10～15次，当冷铁表面氧化层和石墨氧化层厚度达到0.2～0.4mm时，冷铁就应停止使用。因为使用过程中，氧及其他气体会沿石墨缝隙进入冷铁内部，造成其氧化、生长。当再次使用时，会导致铸件产生气孔。生产中可以提高冷铁的透气性，即在冷铁内铸出
20～
30mm、
5～
10mm的通孔，孔距30～50mm，钻孔取下限，铸孔取上限，孔内填砂。这样气体可以排出，避免浇注时呛火及冷铁气孔。
5)内冷铁表面必须洁净，应去锈和油污。湿砂型中，没置内冷铁后要尽快浇注，不要超过3～4h，以免冷铁表面凝聚水分而引起铸件气孔，砂型应配有明出气孔或明冒口。
6)冷铁可以设在内浇道及冒口颈处，目的是消除浇口、冒口引起的接触热节。
本词条内容贡献者为:
于仁业 - 高级工程师 - 中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司
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