一、原材料质量控制：从源头规避先天缺陷

1. 生铁（原料铁）
   • 优先选用低硫、低磷的炼钢生铁或铸造生铁（如 Q10、Q12），要求 S≤0.03%、P≤0.07%（P 过高会导致铸件脆化，S 会消耗球化剂并阻碍石墨球化）。
   • 控制微量元素含量：Pb（铅）、Ti（钛）、Bi（铋）等 “反球化元素” 需严格限制（如 Pb≤0.003%），此类元素会附着在石墨球表面，导致球化衰退、石墨畸变（如呈团絮状或不规则状）。
2. 废钢
   • 选用洁净废钢（如优质碳素结构钢废钢），避免混入合金钢废钢（含 Cr、Ni、Mo 等元素可能影响球化效果）或带油污、锈蚀的废钢（油污燃烧产生 CO/CO?，易导致气孔；锈蚀带入 O?，增加夹杂物）。
   • 废钢加入比例通常控制在 10%-30%，过高会导致铁水碳含量过低，需额外增碳，增加工艺复杂度。
3. 球化剂与孕育剂
   • 球化剂：常用Mg-Si 系合金（如 Mg4SiFe、Mg5SiFe），根据铁水总量精准控制加入量（通常 0.8%-1.2%），Mg 含量过低会导致球化不良，过高则易产生 MgO 夹杂物和皮下气孔。
   • 孕育剂：以Si-Fe 合金为主（如 75SiFe），部分场景搭配稀土孕育剂（改善石墨分布），加入量 0.6%-1.0%，需确保均匀分散（避免局部孕育不足导致白口或石墨粗大）。
   • 存储要求：球化剂、孕育剂需防潮、防氧化（氧化后有效成分降低，影响球化 / 孕育效果），开封后尽快使用。

二、熔炼过程控制：确保铁水质量与球化稳定

1. 熔炼设备选择
   • 优先采用中频感应电炉（容量≥10t，适配大型铸件需求），其优点是升温快、温度均匀、成分易调控，且避免冲天炉熔炼时的硫含量波动（冲天炉易吸入焦炭中的硫）。
   • 炉衬维护：定期检查炉衬厚度（避免烧穿导致铁水污染），熔炼前需预热炉衬至 800℃以上（防止铁水骤冷导致成分偏析）。
2. 铁水化学成分管控
   • 核心成分目标：C（3.5%-3.9%，保证石墨析出充足，降低收缩倾向）、Si（2.4%-2.8%，促进石墨球化，改善韧性）、Mn（0.3%-0.6%，固溶强化基体，过高易导致珠光体过多、韧性下降）、S（≤0.02%）、P（≤0.06%）。
   • 在线检测：采用直读光谱仪实时分析铁水成分，熔炼过程中每 30 分钟取样一次，偏差超限时通过增碳剂（如石墨增碳剂）、硅铁调整 C、Si 含量，通过锰铁调整 Mn 含量。
3. 铁水温度控制
   • 熔炼温度：1480-1550℃（温度过低会导致铁水流动性差，易产生浇不足；过高则会加剧 Mg 元素烧损，导致球化衰退，且增加氧化夹杂物）。
   • 浇注温度：根据铸件壁厚调整，通常比液相线高 50-80℃（如壁厚≥100mm 时，浇注温度 1380-1420℃），需用热电偶测温仪在浇包内实时监测，避免温度波动超 ±20℃。
4. 球化与孕育工艺控制
   • 球化工艺：常用 “冲入法”（将球化剂置于浇包底部，覆盖生铁屑 / 硅铁，铁水冲入后通过高温反应释放 Mg），需控制铁水冲入速度（过快易导致 Mg 剧烈燃烧，过慢则反应不充分），且浇包需预热至 400-600℃（防止 Mg 遇冷液化流失）。
   • 孕育工艺：采用 “随流孕育 + 型内孕育” 双重孕育（大型铸件必选）—— 随流孕育（铁水浇注时在浇道内加入孕育剂，确保均匀性）、型内孕育（在铸件热节处放置孕育块，防止局部白口），避免单一孕育导致的孕育衰退。
   • 球化效果检查：每炉铁水浇注前取 “三角试块”，冷却后观察断面：合格试块应无白口、石墨呈圆整球状（通过 100 倍金相显微镜观察，石墨球化级别需达 GB/T 1348-2019 中的**≥4 级**）。

三、造型与制芯质量控制：避免铸件外形 / 内部缺陷

1. 砂型 / 砂芯材料控制
   • 原砂：选用高纯度石英砂（SiO?≥98%），粒度 50-100 目（粒度过粗易导致铸件表面粗糙，过细易导致砂型透气性差，产生气孔），含泥量≤0.5%（泥分过高会降低砂型强度，导致冲砂缺陷）。
   • 粘结剂：树脂砂用酚醛树脂 + 固化剂（控制树脂加入量 1.2%-1.8%，固化剂 0.3%-0.5%，过多易产生游离甲醛，浇注时分解为气体导致气孔）；水玻璃砂用水玻璃 + CO?硬化（水玻璃模数 2.4-2.8，加入量 5%-8%，避免硬化不足导致砂型溃散）。
2. 砂型 / 砂芯工艺参数
   • 透气性：砂型透气性需≥80（通过透气性测定仪检测），大型铸件需在砂型顶部、热节处设置排气孔（直径≥10mm，深度至铸件表面），避免浇注时气体无法排出导致气孔。
   • 强度：湿态抗压强度≥0.2MPa，干态抗压强度≥1.5MPa（通过砂型强度仪检测），防止砂型在搬运、浇注时变形或冲砂（冲砂会导致铸件表面夹砂或内部砂眼）。
   • 尺寸精度：采用数控砂型机床制作砂型，确保砂型尺寸偏差≤±1mm/m（大型铸件需制作专用工装定位，避免合型错位导致铸件壁厚不均）。
3. 合型与涂料控制
   • 合型：合型前清理砂型 / 砂芯表面浮砂（浮砂易混入铁水形成夹杂物），合型后用螺栓紧固砂箱（防止浇注时砂箱胀开导致铸件飞边或尺寸超差），必要时在分型面涂抹密封膏（防止铁水渗漏）。
   • 涂料：砂型 / 砂芯表面需涂刷醇基石墨涂料（厚度 0.5-1.0mm），涂料需均匀无漏涂（作用是隔离铁水与砂型，防止粘砂；同时改善铸件表面光洁度），涂刷后需烘干（烘干温度 80-120℃，时间 2-4h，避免涂料中水分残留导致气孔）。

四、浇注与凝固过程控制：减少缩孔缩松与裂纹

1. 浇注系统设计
   • 类型：采用 “底注式 + 阶梯式” 浇注系统（底注式避免铁水冲刷砂型，阶梯式实现分层充型，减少氧化），横浇道截面积需≥内浇道总面积的 1.2 倍，内浇道需均匀分布（避免局部铁水充型过快导致卷气）。
   • 挡渣：在浇口杯内设置过滤网（陶瓷过滤网，孔径 5-8mm），横浇道末端设置集渣包（容积≥铸件总重量的 5%），防止熔渣（如 MgO、SiO?）进入铸件形成夹杂物。
2. 凝固工艺优化
   • 冒口设置：在铸件热节处（如法兰、轮毂中心）设置保温冒口（冒口直径≥热节直径的 1.2 倍，高度≥直径的 1.5 倍），采用发热冒口套（延长冒口凝固时间，确保冒口内铁水优先补充铸件收缩），避免缩孔缩松（通过 ProCAST 等凝固模拟软件预判热节位置，优化冒口尺寸）。
   • 冷铁使用：在铸件壁厚差异大的部位（如筋板与本体连接处）放置外冷铁（铸铁冷铁，厚度 10-20mm）或内冷铁（洁净废钢，需与铸件材质匹配），加快局部冷却速度，实现 “顺序凝固”，减少应力集中。
3. 浇注操作控制
   • 浇注速度：控制在 0.5-1.5m/s（根据铸件高度调整，大型铸件需慢浇，避免铁水飞溅或卷气），浇注过程中避免断流（断流会导致铸件产生冷隔缺陷）。
   • 液面控制：采用 “慢 - 快 - 慢” 三段式浇注（初始慢浇，防止冲砂；中期快浇，快速充满型腔；后期慢浇，补缩冒口），通过浇口杯液面高度观察充型情况，避免型腔未充满。

五、后处理与检测控制：筛选合格铸件，避免隐患

1. 后处理工艺
   • 落砂清理：采用振动落砂机去除表面砂型，大型铸件需配合人工清理（避免机械清理损伤铸件表面），清理后去除浇冒口（采用氧气切割或液压破碎，切割后需打磨切口，避免应力集中）。
   • 热处理：根据性能要求进行正火 + 回火（改善基体组织，提高强度与韧性）或退火（降低硬度，便于加工），热处理温度需精准控制（如正火温度 900-950℃，保温 2-4h，随炉冷却至 600℃后空冷），避免温度过高导致晶粒粗大。
   • 表面修整：对铸件表面气孔、夹砂等缺陷进行补焊（采用 Ni 基焊条或铸铁专用焊条，焊前预热至 300-400℃，焊后缓冷，防止焊后裂纹），补焊后需打磨平整，确保表面粗糙度 Ra≤12.5μm。
2. 质量检测
   • 外观检测：目视检查铸件表面，不允许存在裂纹、冷隔、严重粘砂（缺陷深度≤壁厚的 5% 且≤5mm 为合格），尺寸检测采用激光测距仪或三坐标测量机，确保关键尺寸偏差符合图纸要求（如圆度、平面度≤0.1mm/m）。
   • 内部质量检测：采用超声波探伤（UT，检测内部缩孔、缩松、夹杂物，探伤标准执行 GB/T 7233.1-2009，要求≥Ⅱ 级合格）和磁粉探伤（MT，检测表面及近表面裂纹，适用于球铁等铁磁性材料，要求≥Ⅰ 级合格）。
   • 力学性能检测：从铸件本体（或同炉试块）取样，检测抗拉强度（≥400MPa，根据牌号如 QT400-18 调整）、屈服强度（≥250MPa）、伸长率（≥18%） 和硬度（HB130-180），确保符合 GB/T 1348-2019 标准要求；同时进行金相分析，验证石墨球化级别（≥4 级）、基体组织（珠光体 + 铁素体比例符合设计要求）。

六、过程管理与记录：追溯与持续改进

• 记录要求：详细记录每炉次的原材料批次、熔炼参数（温度、成分）、浇注时间、操作人员、检测报告等，形成 “铸件质量追溯卡”。
• 异常处理：若检测发现不合格品（如球化不良、内部裂纹），需立即暂停生产，分析原因（如原材料硫含量超标、孕育剂加入不足、冒口设计不合理），制定纠正措施（如更换原材料、调整孕育工艺、优化冒口尺寸），验证有效后再恢复生产。

无锡市铸造厂拥有68年铸造加工经验，欢迎来电咨询！