​翻砂铸造（又称砂型铸造）是一种利用砂型模具生产金属铸件的传统工艺，其核心在于通过砂型作为模具，将熔化的金属液浇注其中，待冷却凝固后去除砂型，从而获得所需形状的铸件。那么，佛山翻砂铸造在冷却过程中，需严格控制温度、时间、环境条件及工艺操作，以确保铸件内部组织均匀、减少缺陷并提升性能。以下是冷却阶段需注意的关键问题及具体措施：
一、冷却速度控制
避免过快或过慢冷却
过快冷却：可能导致铸件内部应力集中，引发裂纹（如热裂、冷裂），尤其是厚大截面或形状复杂的铸件。
过慢冷却：铸件长时间处于高温状态，可能引发晶粒粗大、组织疏松，降低力学性能（如抗拉强度、硬度）。
措施：根据铸件材质和尺寸，设计合理的冷却曲线。例如，厚壁铸件可采用分段冷却（先缓冷后快冷），薄壁铸件可适当加快冷却速度。
材质差异的冷却策略
铸铁：灰铸铁冷却速度对石墨形态影响显著，过快冷却可能导致白口组织（硬而脆），需通过孕育处理细化石墨；球墨铸铁需控制冷却速度以获得均匀球状石墨。
铸钢：冷却速度影响珠光体含量，过慢冷却可能导致粗大铁素体，需通过正火或淬火调整组织。
铝合金：快速冷却可细化晶粒，但需防止因收缩率差异导致变形或裂纹。
二、冷却环境管理
温度均匀性
问题：砂型内外温差大可能导致铸件各部分冷却速度不一致，引发变形或残余应力。
措施：
使用保温材料（如石棉布）包裹砂型，减缓外层冷却速度。
在砂型中设置冷铁（如铜、铁块），加速局部冷却以平衡温度场。
对大型铸件，可采用分段开箱（逐步去除砂型）或随炉冷却方式。
湿度与通风控制
问题：高湿度环境可能加速铸件表面氧化或导致气孔缺陷。
措施：冷却区域保持干燥，避免直接接触潮湿地面或水汽；通风需适度，防止局部温度骤降。
三、铸件结构与砂型设计优化
壁厚均匀性
问题：壁厚差异大的铸件易因冷却速度不同产生热应力，导致裂纹或变形。
措施：设计时尽量均匀壁厚，或通过加强筋、过渡圆角等结构减少应力集中。
砂型紧实度与透气性
问题：砂型紧实度不足可能导致金属液渗透或型砂脱落，影响冷却均匀性；透气性差可能引发气孔。
措施：
砂型制作时采用机械紧实（如震实台）确保密度均匀。
在砂型中开设排气孔，或使用透气性好的型砂（如树脂砂）。
四、冷却时间与开箱时机
冷却时间计算
依据：铸件材质、尺寸、重量及砂型导热性。例如，小型铸铁件冷却时间可能仅需几小时，而大型铸钢件需数天。
方法：通过热电偶监测铸件内部温度，当温度降至安全范围（如铸铁低于300℃）时开箱。
开箱操作规范
问题：过早开箱可能导致铸件变形或裂纹；过晚开箱可能增加清理难度。
措施：
使用专用工具（如撬棍、吊具）轻柔开箱，避免撞击铸件。
对易变形部位（如长轴类）采用支撑工装固定。
五、后处理与质量检测
去应力处理
问题：冷却后铸件内部可能残留应力，导致后续加工或使用中开裂。
措施：对重要铸件进行去应力退火（如500-650℃保温后缓冷）。
缺陷检测
方法：
外观检查：目视或磁粉检测裂纹、冷隔等表面缺陷。
内部检测：X射线或超声波检测缩松、气孔等内部缺陷。
尺寸测量：三坐标测量仪验证铸件精度。
六、典型问题案例与解决方案
案例1：铸铁件裂纹
原因：冷却速度过快，铸件厚薄交界处应力集中。
解决：在厚薄交界处设置冷铁，减缓厚壁冷却速度；开箱后立即进行去应力退火。
案例2：铝合金铸件变形
原因：砂型紧实度不足，冷却时型砂松动导致铸件移位。
解决：提高砂型紧实度，增加砂型强度；冷却过程中使用工装固定铸件。
案例3：铸钢件晶粒粗大
原因：冷却速度过慢，组织粗化。
解决：优化砂型设计，减少保温材料使用；开箱后立即进行正火处理。