1、一、离心铸造凝固特征
离心铸造的凝固特点如下:
顺序凝固:金属液进入铸型后,受型壁激冷作用开始结晶凝固,热量垂直于型壁向外散发,使金属结晶由外而内顺序进行。离心力还会使液态合金中的对流作用加剧,析出的重晶粒被带向铸件外壁,轻的合金液集聚在自由表面,进一步促使凝固按由外壁向内层的顺序进行,利于形成致密铸件.
柱状晶生长:离心力使金属液对流加剧,得到按径向生长的柱状晶组织。铸件外表面结晶凝固成一层柱状晶后,内层结晶前沿存在液-固相共存区,金属液的惯性运动使其与已凝固金属层产生相对滑动,导致离心铸造铸件的径向截面上产生倾斜柱状晶,且外层柱状晶倾斜度大,越往内层倾斜度越小,最后转变成径向柱状晶
2、
晶粒细化:液态合金在铸型横断面上的相对运动,阻碍了树枝状结晶的发展,从而使晶粒细化。不过,铸型转速过高会使液态合金的相对运动减小,晶粒细化作用降低,因此需适当调整铸型转速和冷却速度以获得良好的晶粒细化效果.
补缩作用强:离心力使液态合金具有较大的有效重度和活动能力,能够克服凝固晶粒间的毛细管阻力,对显微缩松进行补缩,从而获得致密的铸件.
易出现偏析:浇入旋转铸型的金属液中,密度不同的异相质点会在离心力作用下发生移动,如密度小的颗粒向自由表面移动,密度大的颗粒往外壁移动,易形成密度偏析。此外,离心铸造还可能出现层状偏析,各层金相组织不同,多以近似同心圆环的形式分层。
离心铸造工艺是将
3、液体金属注入高速旋转的铸型内,使金属液做离心运动充满铸型和形成铸件的技术和方法,以下是其具体介绍:
工艺原理
利用旋转运动产生的离心力,使液态金属在模具中做离心运动,从而充满铸型并凝固形成铸件。离心力促使金属向铸型的外壁移动,使其能在径向很好地充满铸型并形成铸件的自由表面,同时有助于气体和夹杂物的排除,改善金属的结晶过程,进而提升铸件的机械性能和物理性能.
分类
卧式离心铸造:铸型的旋转轴线处于水平状态或与水平线夹角很小,主要用于生产长度大于直径的套类和管类铸件.
立式离心铸造:铸型的旋转轴线处于垂直状态,常用于生产高度小于直径的圆环类铸件,有时也可用于浇注异形铸件.
倾斜轴离心铸
4、造:铸型旋转轴线与水平线和垂直线都有较大夹角,应用较少.
真空离心铸造:该过程在真空中进行,限制金属暴露于氧气中,可防止金属氧化,适合生产对质量要求极高的特殊合金铸件.
工艺流程
1. 原材料准备:根据铸件的性能要求,选择合适的合金材料,并确保其质量和成分均匀性.
2. 熔化:将合金材料加热至熔点以上,使其完全熔化,并充分搅拌,以保证合金成分的均匀分布.
3. 模具准备:根据铸件的形状和尺寸,选择合适的铸型,并将其安装在离心铸造机上,预热铸型至一定温度,然后在铸型内表面涂上一层涂料,以防止铸件与铸型粘连,并有利于铸件的脱模.
4. 注入金属液体:启动离心铸造机,使其达到预定的转速,
5、然后将熔化的金属液缓慢地注入旋转的铸型中。在注入过程中,要注意控制金属液的流量和速度,以确保其均匀地分布在铸型内.
5. 冷却与固化:金属液注入铸型后,在离心力的作用下,迅速充满铸型并开始冷却凝固。冷却速度的快慢会影响铸件的组织和性能,因此需要根据具体的合金材料和铸件要求,控制合适的冷却速度.
6. 后处理:铸件冷却至室温后,停止离心铸造机的转动,取出铸件。对铸件进行清理,去除表面的毛刺、飞边和涂料等杂质,然后进行质量检测,如尺寸精度、表面质量、内部缺陷等检查。如有必要,还需对铸件进行机械加工,以满足最终的使用要求.
工艺优缺点
优点:几乎不存在浇注系统和冒口系统的金属消耗,提高工艺出品率;生产中空铸件时可不用型芯,能改善金属充型能力,简化生产过程;铸件致密度高,气孔、夹渣等缺陷少,力学性能高;便于制造筒、套类复合金属铸件;可生产薄壁铸件.
缺点:用于生产异形铸件时有局限性;铸件内孔直径不准确,内孔表面粗糙,加工余量大;铸件易产生比重偏析,不适合合金易产生比重偏析的铸件.
应用领域
广泛应用于冶金、矿山、交通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业,尤其适用于生产离心铸铁管、内燃机缸套、轴套、双金属铸铁轧辊、加热炉底耐热钢辊道、特殊钢无缝钢管、刹车鼓、活塞环毛坯、铜合金蜗轮等铸件.