砂铸球墨铸铁 - 工艺能力和限制
碳钢熔点高，不易砂铸。球墨铸铁是一种替代方案。其较低的熔点提供了一种在砂铸件中实现与钢相似的冶金性能的方法。从钢铸件改用球墨铸铁件是一种降低机械加工要求的方法，也许还可以降低零件成本。
这是对球墨铸铁的介绍以及对砂型铸造所涉及的内容的解释。
两种铸铁
几个世纪以来，铸造厂一直在制造和使用灰口铸铁。它易于熔化和浇铸，具有良好的切削加工性，但其缺点是抗拉强度和延展性低。
低强度是由遍布金属基体的石墨薄片引起的。这些提供了导致弱点的裂纹起始点。
二十世纪中叶开发的球墨铸铁克服了这个问题。在富含碳的优质生铁中添加少量精心挑选的元素，可以在铁素体和珠光体 (Fe3C) 基质中形成微小的石墨球，而不是薄片。出于这个原因，它有时被称为球墨铸铁或球墨铸铁。
球墨铸铁的密度略低于钢（0.256 lb/in3 / 7.1 g/cm3 对 0.284 lb/in3 / 7.8 g/cm3），因此更轻，但抗拉强度非常相似。具有较好的延展性，耐磨性好，能吸收冲击载荷。
砂型铸造工艺
砂型铸造从复制被铸造部件的图案开始。将其放入装满沙子的盒子中。然后将图案取出，留下一个将用金属填充的空腔。
从技术上讲，这个盒子是一个“烧瓶”，由两半组成，一个上“盖子”和一个下“拖把”。通道在金属流入的上型中形成，一旦型腔被填充，多余的金属就会上升。这些是跑步者和上升者。
金属凝固后，将砂子抖掉，然后将铸件送去流道和冒口，然后再进行机加工。
球墨铸铁和砂
砂在铸造过程中起着至关重要的作用。由于具有轻微的渗透性，它允许气体排出，同时冷却液态金属，液态金属从外向内凝固。必须仔细管理填充密度和沙子成分，以确保一致的金属收缩率和零件质量。
球墨铸铁通常在含有约 5% 煤尘的湿砂中铸造。此处的“绿色”不是指颜色，而是指水分含量。 “绿”沙是未经干燥处理的沙子。
除了砂本身，铸造用湿砂还含有一定比例的膨润土。这充当粘合剂并将填充的沙子固定在烧瓶中。
煤尘，有时称为“海煤”，是用于铸造球墨铸铁的砂的重要成分。它的作用是产生一种还原气氛，吸收热铁与沙子接触时释放的氧气。它可以减缓膨胀并产生更光滑、更清洁的铸造表面，并减少烧焦的沙子。含煤尘的铸砂外观呈灰色或近黑色，很容易辨认。
铸铁孕育
两个加工步骤是制造可以与钢竞争的铸铁零件的关键。这些是接种和镁处理。为了获得最优质的球墨铸铁，它们在浇注前进行。
孕育解决了碳作为石墨薄片沉淀出来的趋势。它需要添加少量特别选择的合金，这些合金为碳在其上成核或结晶提供点。这样可以防止形成不利于强度和延展性的薄片。
以类似的方式，添加镁以“清除”铁中的任何硫。与孕育一样，这提高了所得金属的机械性能。
功能和限制
球墨铸铁是生产可与钢竞争的铸铁零件的理想选择。创建优质零件需要收缩余量和拔模斜度，并且几乎总是需要二次加工来添加孔和安装表面等精密特征。此外，薄切片是不切实际的。然而，使用煤粉可以获得良好的表面光洁度。
砂型铸造对可铸造零件的尺寸几乎没有限制。铸件重量不到一磅（0.5 公斤）的小部件，以及重达数百磅且以英尺为单位的小部件。
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