離心鑄造基礎知識

tags:    時間:2014-03-07 13:42:11
離心鑄造基礎知識簡介
離心鑄造是將液體金屬澆入旋轉的鑄型中,使液體金屬在離心力的作用下充填鑄型和凝固形成的一種鑄造方法。 為實現上述工藝過程,必須採用離心鑄造機創造使鑄旋轉的條件。根據鑄型旋轉軸在空間位置的不……
離心鑄造基礎知識正文

離心鑄造是將液體金屬澆入旋轉的鑄型中,使液體金屬在離心力的作用下充填鑄型和凝固形成的一種鑄造方法。

為實現上述工藝過程,必須採用離心鑄造機創造使鑄旋轉的條件。根據鑄型旋轉軸在空間位置的不同,常用的有立式離心鑄造機和卧式離心鑄造機兩種類型。

立式離心鑄造機上的鑄型是繞垂直軸旋轉的,它主要用來生產高度小於直徑的圓環類鑄件,有時也可用此種離心鑄造機澆注異形鑄件。

卧式離心鑄造機的鑄型是繞水平軸旋轉的(圖2),它主要用來生產長度大於直徑的套類和管類鑄件。

由於離心鑄造時,液體金屬是在旋轉情況下充填鑄型並進行凝固的,因而離心鑄造便具有下述的一些特點:

1)液體金屬能在鑄型中形成中空的圓柱形自由表面,這樣便可不用型芯就能鑄出中空的鑄件,大大簡化了套筒,管類鑄件的生產過程,使鑄造工藝大大簡化,生產率高、成本低;

2)由於旋轉時液體金屬所產生的離心力作用,離心鑄造工藝可提高金屬充鎮鑄型的能力,因此一些流動性較差的合金和薄壁鑄件都可用離心鑄造法生產;

3)由於離心力的作用,改善了補縮條件,氣體和非金屬夾雜也易於自液體金屬中排出,因此離心鑄件的組織較緻密,縮孔(縮松)、氣孔、夾雜等缺陷較少,力學性能好;

4)消除或大大節省澆注系統和冒口方面的金屬消耗,金屬利用率高;

5)離心鑄造的鑄件易產生偏析,不宜鑄造密度偏析傾向大的合金; 而且內孔尺寸不精確,內表面粗糙,加工余量大;不適於單件、小批量生產,目前,離心鑄造已廣泛用於製造鑄鐵管、氣缸套銅套、雙金屬軸承、特殊的無縫管坯、造紙機滾筒等;

6)便於生產雙金屬鑄件,例如鋼套鑲銅軸承等,其結合面牢固,又節省銅料,降低成本。

離心鑄造的第一個專利是在1809年由英國人愛爾恰爾特(Erchardt)提出的,直到二十世紀初期這一方法在生產方面才逐步地被採用。我國在三十年代也開始利用離心管、筒類鑄件如鐵管、銅套、缸套、雙金屬鋼背銅套等方面,離心鑄造幾乎是一種主要的方法;此外在耐熱鋼輥道、一些特殊鋼無縫綱管的毛坯,造紙機乾燥滾筒等生產方面,離心鑄造法也用得很有成效。目前已制出高度機械化、自動化的離心鑄造機,已建起大量生產的機械化離心鑄管車間。

幾乎一切鑄造合金都可用於離心鑄造法生產,離心鑄件的最小內徑可達8毫米,最大直徑可達3m,鑄件的最大長度可達8m,離心鑄件的重量範圍為幾牛至幾萬牛(零點幾公斤至十多噸)。

二、離心鑄造工藝

1)離心鑄型轉速的選擇

選擇離心鑄型的轉速時,主要應考慮兩個問題:(1)離心鑄型的轉速起碼應保證液體金屬在進入鑄型后立刻能形成圓筒彩,繞軸線旋轉;(2)充分利用離心力的作用,保證得到良好的鑄件內部質量,避免鑄件內產生縮孔、縮松、夾雜和氣孔。

採用砂型離心鑄造時,也要注意忽使液體金屬對型壁具有太大的離心壓力而引起鑄件粘砂脹砂等的缺陷。

離心鑄造轉速計算參考公式:

1. 根據綜合係數計算鑄型轉速:

n: 轉速(r/min)

C:綜合係數,由鑄件合金種類、澆注速度、鑄型種類等因素確定。

R:鑄件內徑(m)

2. 非金屬鑄型離心鑄造:

n: 轉速(r/min)

P:非金屬鑄型能承受的最大離心壓力(Mpa)

ρ:合金密度(Kg/m3)

R、r:鑄件外徑和內徑(m)

2)離心鑄造用鑄型

離心鑄造時使用的鑄型有兩大類,即金屬型和非金屬型。非金屬型可為砂型、殼型、熔模殼型等。由於金屬型在大量生產、成批生產時具有一系列的優點,所以在離心鑄造時廣泛地採用金屬型。

卧式懸臂離心鑄造機上的金屬型按其主體的結構特點可分為單層金屬型和雙層金屬型兩種。在單層金屬型中,型壁由一層組成,單層金屬型結構簡單,操作方便,但它損壞后需要製作新的鑄型才能開始生產,在此鑄型中只能澆注單一外徑尺寸的鑄件。而在雙層金屬型中,型壁由兩層組成,鑄件在內型表面成形。雙層金屬型結構雖複雜性,但只要改變內型的工作表面尺寸就可澆注多種外徑尺寸的離心鑄件。長期工作后,只需更換結構較簡單的內型就可把舊鑄型當作新的鑄型使用。

3)塗料

金屬型離心鑄造時,常需在金屬型的工作表面噴刷塗料。對離心鑄造金屬型用塗料的要求與一般金屬型鑄造時相同。為防止鑄件與金屬型粘合和鑄鐵件產生白口,在離心金屬型上的塗料層有時較厚。離心鑄造用塗料大多用水作載體。有時也用於態塗料,如石墨粉,以使鑄件能較易地自型中取出。

噴刷塗料時應注意控制金屬型的溫度。在生產大型鑄件時,如果鑄型本身的熱量不足以把塗料洪干,可以把鑄型放在加熱爐中加熱,並保持鑄型的工作溫度,等待澆注。生產小型鑄件時,尤其是採用懸臂離心鑄造機生產時,希望儘可能利用鑄型本身的熱量洪干塗料,等待澆注。

4)澆注

離心鑄造時,澆注工藝有其本身的特點,首先由於鑄件的內表面是自由表面,而鑄件厚度的控制全由所澆注液體金屬的數量決定,故離心鑄造澆注時,對所澆注金屬的定量要求較高。此外由於澆注是在鑄型旋轉情況下進行的為了儘可能地消除金屬飛濺的現象,要很好控制金屬進入鑄型時的方向。

液體金屬的定量有重量法、容積法和定自由表面高度(液體金屬厚度)法等。容積法用一定體積的澆包控制所澆注液體金屬的數量,此法較簡便,但受金屬的溫度,熔渣等影響,定量不太準確,在生產中用的較多。

為儘可能地消除澆注時金屬的飛濺現象,要控制好液體金屬進入鑄型時的流動方向。

 

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