冷铁在铸造中有哪些用途？

冷铁在铸造中是一种重要的工艺辅助材料，主要用于调控铸件的凝固过程，改善铸件质量。以下是其主要用途和原理：

1. 加速局部冷却（激冷作用）

• 用途：冷铁通常由高导热材料（如铸铁、钢、铜或石墨）制成，放置在铸型中需要快速散热的部位。

• 原理：通过快速吸收热量，冷铁能显著加快铸件特定区域的凝固速度，避免热节（热量集中区域）产生缩孔、缩松等缺陷。

• 应用场景：

  • 厚壁部位：防止因壁厚差异导致的凝固不均。

  • 复杂结构：如凸台、法兰等易产生热节的区域。

2. 控制凝固顺序

• 定向凝固：通过冷铁与冒口的配合，实现铸件从远端向冒口的顺序凝固，确保补缩通道畅通，减少内部缺陷。

• 均衡凝固：在薄壁与厚壁交接处使用冷铁，使整体凝固时间趋于一致。

3. 细化晶粒组织

• 快速冷却能抑制晶粒长大，提高铸件局部的机械性能（如硬度、强度）。

4. 减少残余应力

• 通过均衡不同部位的冷却速度，降低因温差引起的热应力，减少变形或开裂风险。

5. 替代冒口或减小冒口尺寸

• 在部分设计中，冷铁可减少对冒口的依赖，提高工艺出品率（节省金属液）。

冷铁的类型

• 外冷铁：放置在铸型表面，直接接触铸件外壁。

• 内冷铁：嵌入铸型型腔内部，浇注后与铸件熔合（需严格控制材质和表面处理，避免结合不良）。

• 间接冷铁：通过导热介质（如铬铁矿砂）间接冷却。

注意事项

• 表面处理：冷铁需清洁、无锈蚀，必要时涂覆涂料防止与铸件粘连。

• 尺寸设计：过大会导致铸件过硬或裂纹，过小则效果不足。

• 材料选择：内冷铁需与铸件材质相容（如钢铸件用低碳钢冷铁）。

通过合理使用冷铁，可以显著提升铸件的内部质量、尺寸精度和机械性能，尤其在大型或复杂铸件生产中不可或缺。