离心铸造(2021)讲解

离心铸造1.概述离心铸造是将液态金属浇入旋转铸型中，使液态金属在离心力作用下充填铸型和凝固成型的一种方法。a.历史发展及应用离心铸造第一个专利是在1809年由英国人Erchardt获得的，我国在20世纪的30年代开始使用铸造法生产铁管。目前，离心铸造主要用于套、管、筒类铸件的大量、成批生产中，如缸套、铜套、双金属钢背铜套、灰铁管和球墨铸铁管、耐热钢炼镁罐的筒体、辊道、特殊钢无缝钢管的毛坯、轧辊、造纸机干燥滚筒等。b.工艺特点可不使用型芯就能生产出中空的铸件，并使一些薄壁、直径小、长度相对较大的铸件的生产成为可能。离心铸造工艺可提高金属的充型能力及金属补缩能力。离心力可使金属液中的气泡、夹杂物易于移向自由表面排除。减少或消除金属液在浇冒口上的消耗。铸件内易形成偏析。适于离心铸造的铸件形状类型较少，但可生产任何合金的铸件，并可采用多钟铸型。2.离心铸造工艺2.1离心铸型转速的选择a.保证金属液成型的铸型转速立式离心铸造时，金属液同时受到离心力和重力的作用，金属液自由表面为一绕垂直轴的回转抛物面。可根据圆环形或圆筒形铸件内表面尺寸要求，计算铸型转速：卧式离心铸造时，应使金属液自由表面上最高点的金属质点产生的离心力大于它的重力，即要保证：否则金属液将滞留在铸型底部滚动，或出现雨淋现象，金属液飞出铸型外面，不能成型。b.保证铸件致密度的铸型转速选择由于金属液中的夹杂、气泡的密度与金属液密度不一样，在重力场或离心力场的作用下会上浮或下沉，其上浮或下沉速度为：由上式可知，离心铸造时异相质点在金属液中的沉、浮速度比在重力铸造时大G倍，因此离心铸件中的夹杂物、气孔缺陷比重力铸件中少得多。康氏公式原苏联学者康斯坦丁洛夫提出只要在铸件内表面上能使金属的有效重度，就能保证得到组织致密的铸件。由此关系可得到离心铸型的转速计算公式：式中为修正系数。离心铸造类型铜合金卧式离心铸造铜合金立式离心铸造铸铁离心铸造铸钢离心铸造铝合金离心铸造1.2~1.41.0~1.51.2~1.51.0~1.30.9~1.1重力系数公式如利用铸件内表面上金属重力系数的表达式运算，可得如下形式的数学式：不同合金离心铸造时所要求的G值可参考下表。铸件合金铜合金铸铁铸钢ZL102ZL109G40~11045~11040~7550~9080~120由于合金结晶特点及铸件的几何形状不都相同，各铸件凝固差异也较大，上述式子的计算只有参考价值，实际转速还需实验确定，需注意以下几点：康氏公式只使用于薄壁铸件。浇注厚壁件及较长的薄壁管形铸件时，在浇注初期可采用较小的转速，而后可提高转速以保证铸件质量。浇注大直径铸件时，为防止产生金属飞溅，可适当降低铸型转速，待浇注完毕后，再提高铸型转速。较高的铸型转速还可以提高铸型外表面的散热速度，使其实现定向凝固；也会促使铸件中出现大的温度梯度，厚壁铸件内出现较大的热应力，使铸件上出现纵向裂纹。2.2离心铸造时浇注金属液的定量体积定量法在内腔形状一定的浇包内壁高度上作出一记号，以接受一定体积的金属液，一次性地浇入旋转中的铸型。此方法简易方便，但定量精度较差。质量定量法利用电子吊车秤记录一次浇入铸型中的金属液重量。此法精确，使用较多。2.3离心铸件的覆渣凝固对于大直径的铸件和铸件两端都有空气对流的孔，其内表面散热速度较快，易出现双向凝固，造成铸件内部缩孔、缩松严重。为防止自由表面过早凝固，在浇注时将熔渣和金属液一起浇入铸型，熔点及密度比金属液小的熔渣在离心力的作用下聚集覆盖在金属液自由表面，阻止金属液内表面上的散热，创造由外向里的定向凝固条件。3.离心铸造机及其附属组件3.1立式离心铸造机a.立式离心铸造机结构b.

立式离心铸造用浇杯和浇道漏斗式浇杯适用于中、小直径铸件的浇注。斜流式浇杯可减小金属液飞溅，适用于中小铸件浇注。侧流式浇杯适用于浇注大口径的铸件。3.2卧式离心铸造机a.卧式离心铸造机结构卧式悬臂离心铸造机滚筒式离心铸造机b.

卧式离心铸造用浇杯和浇道带弯嘴浇注槽可减少金属液对铸型的冲刷和飞溅，能沿铸型轴向移动。牛角式浇注槽使金属液有较大的轴向流动初速度，可防治金属液自槽中溢出。管式和拔塞式浇注槽能提高金属液压头，适于大口径壁厚较大的铸件浇注。底部带孔和有缝隙的浇注槽适于较长的铸件浇注。4.典型离心铸造方法4.1铸铁管的离心铸造a.水冷金属型离心铸造法

此种方法生产的球墨铸铁管力学性能好，强度和韧性都好，机器的生产效率较高，但工艺过程中需增加热处理的工序，耗能大，又延长了生产周期。离心铸管机结构复杂，对生产场地机械化程度要求较高，生产消耗大，所以铁管成本较高。目前主要用来生产中小内径（100～1000mm）的球墨铸铁管。b.树脂砂型离心铸造铸型预热在铸型内铺树脂砂金属液浇注取出铸件4.2气缸套的离心铸造气缸套是广泛应用雨内燃发动机上的重要消耗性零件，材料大多为低合金耐磨铸铁，形状基本为圆筒形，仅