?翻砂鑄造（又稱砂型鑄造）是一種利用砂型模具生產(chǎn)金屬鑄件的傳統(tǒng)工藝，其核心在于通過(guò)砂型作為模具，將熔化的金屬液澆注其中，待冷卻凝固后去除砂型，從而獲得所需形狀的鑄件。那么，佛山翻砂鑄造在冷卻過(guò)程中，需嚴(yán)格控制溫度、時(shí)間、環(huán)境條件及工藝操作，以確保鑄件內(nèi)部組織均勻、減少缺陷并提升性能。以下是冷卻階段需注意的關(guān)鍵問(wèn)題及具體措施：
一、冷卻速度控制
避免過(guò)快或過(guò)慢冷卻
過(guò)快冷卻：可能導(dǎo)致鑄件內(nèi)部應(yīng)力集中，引發(fā)裂紋（如熱裂、冷裂），尤其是厚大截面或形狀復(fù)雜的鑄件。
過(guò)慢冷卻：鑄件長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，可能引發(fā)晶粒粗大、組織疏松，降低力學(xué)性能（如抗拉強(qiáng)度、硬度）。
措施：根據(jù)鑄件材質(zhì)和尺寸，設(shè)計(jì)合理的冷卻曲線。例如，厚壁鑄件可采用分段冷卻（先緩冷后快冷），薄壁鑄件可適當(dāng)加快冷卻速度。
材質(zhì)差異的冷卻策略
鑄鐵：灰鑄鐵冷卻速度對(duì)石墨形態(tài)影響顯著，過(guò)快冷卻可能導(dǎo)致白口組織（硬而脆），需通過(guò)孕育處理細(xì)化石墨；球墨鑄鐵需控制冷卻速度以獲得均勻球狀石墨。
鑄鋼：冷卻速度影響珠光體含量，過(guò)慢冷卻可能導(dǎo)致粗大鐵素體，需通過(guò)正火或淬火調(diào)整組織。
鋁合金：快速冷卻可細(xì)化晶粒，但需防止因收縮率差異導(dǎo)致變形或裂紋。
二、冷卻環(huán)境管理
溫度均勻性
問(wèn)題：砂型內(nèi)外溫差大可能導(dǎo)致鑄件各部分冷卻速度不一致，引發(fā)變形或殘余應(yīng)力。
措施：
使用保溫材料（如石棉布）包裹砂型，減緩?fù)鈱永鋮s速度。
在砂型中設(shè)置冷鐵（如銅、鐵塊），加速局部冷卻以平衡溫度場(chǎng)。
對(duì)大型鑄件，可采用分段開(kāi)箱（逐步去除砂型）或隨爐冷卻方式。
濕度與通風(fēng)控制
問(wèn)題：高濕度環(huán)境可能加速鑄件表面氧化或?qū)е職饪兹毕荨?br>措施：冷卻區(qū)域保持干燥，避免直接接觸潮濕地面或水汽；通風(fēng)需適度，防止局部溫度驟降。
三、鑄件結(jié)構(gòu)與砂型設(shè)計(jì)優(yōu)化
壁厚均勻性
問(wèn)題：壁厚差異大的鑄件易因冷卻速度不同產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋或變形。
措施：設(shè)計(jì)時(shí)盡量均勻壁厚，或通過(guò)加強(qiáng)筋、過(guò)渡圓角等結(jié)構(gòu)減少應(yīng)力集中。
砂型緊實(shí)度與透氣性
問(wèn)題：砂型緊實(shí)度不足可能導(dǎo)致金屬液滲透或型砂脫落，影響冷卻均勻性；透氣性差可能引發(fā)氣孔。
措施：
砂型制作時(shí)采用機(jī)械緊實(shí)（如震實(shí)臺(tái)）確保密度均勻。
在砂型中開(kāi)設(shè)排氣孔，或使用透氣性好的型砂（如樹脂砂）。
四、冷卻時(shí)間與開(kāi)箱時(shí)機(jī)
冷卻時(shí)間計(jì)算
依據(jù)：鑄件材質(zhì)、尺寸、重量及砂型導(dǎo)熱性。例如，小型鑄鐵件冷卻時(shí)間可能僅需幾小時(shí)，而大型鑄鋼件需數(shù)天。
方法：通過(guò)熱電偶監(jiān)測(cè)鑄件內(nèi)部溫度，當(dāng)溫度降至安全范圍（如鑄鐵低于300℃）時(shí)開(kāi)箱。
開(kāi)箱操作規(guī)范
問(wèn)題：過(guò)早開(kāi)箱可能導(dǎo)致鑄件變形或裂紋；過(guò)晚開(kāi)箱可能增加清理難度。
措施：
使用專用工具（如撬棍、吊具）輕柔開(kāi)箱，避免撞擊鑄件。
對(duì)易變形部位（如長(zhǎng)軸類）采用支撐工裝固定。
五、后處理與質(zhì)量檢測(cè)
去應(yīng)力處理
問(wèn)題：冷卻后鑄件內(nèi)部可能殘留應(yīng)力，導(dǎo)致后續(xù)加工或使用中開(kāi)裂。
措施：對(duì)重要鑄件進(jìn)行去應(yīng)力退火（如500-650℃保溫后緩冷）。
缺陷檢測(cè)
方法：
外觀檢查：目視或磁粉檢測(cè)裂紋、冷隔等表面缺陷。
內(nèi)部檢測(cè)：X射線或超聲波檢測(cè)縮松、氣孔等內(nèi)部缺陷。
尺寸測(cè)量：三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x驗(yàn)證鑄件精度。
六、典型問(wèn)題案例與解決方案
案例1：鑄鐵件裂紋
原因：冷卻速度過(guò)快，鑄件厚薄交界處應(yīng)力集中。
解決：在厚薄交界處設(shè)置冷鐵，減緩厚壁冷卻速度；開(kāi)箱后立即進(jìn)行去應(yīng)力退火。
案例2：鋁合金鑄件變形
原因：砂型緊實(shí)度不足，冷卻時(shí)型砂松動(dòng)導(dǎo)致鑄件移位。
解決：提高砂型緊實(shí)度，增加砂型強(qiáng)度；冷卻過(guò)程中使用工裝固定鑄件。
案例3：鑄鋼件晶粒粗大
原因：冷卻速度過(guò)慢，組織粗化。
解決：優(yōu)化砂型設(shè)計(jì)，減少保溫材料使用；開(kāi)箱后立即進(jìn)行正火處理。