陳楠+王蕊

摘 要：鑄造是一種液態(tài)金屬成型的方法。鑄件已廣泛應用于各工業(yè)部門和日常生活中，是管套類及盤環(huán)類構(gòu)件的最佳成型手段，離心鑄造是將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法，本文主要介紹離心鑄造的發(fā)展過程，分類，工作原理特點及在加工中的鑄造缺陷和應對方法加以簡介。

關(guān)鍵詞：離心鑄造；鑄造缺陷；特種鑄造；離心鑄造機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.002

1 鑄造方法的簡介

鑄造是一種液態(tài)金屬成型的方法。鑄造的方法有很多種，最廣泛的應用是砂型鑄造，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)水平的不斷發(fā)展及人類社會對其應用的需要，對鑄造技術(shù)提出了一系列新的，更高的要求，歸納起來，主要有以下三方面：

（1）不僅要求鑄件的生產(chǎn)批量增大，而且更加追求其質(zhì)量的提高，如提高鑄件的表面光滑成度，及盡量減少各種類型的鑄造缺陷；

（2）盡量簡化其工藝步驟，提高其生產(chǎn)效率，提高其自動化在造型中所占的比例，降低工人勞動強度；

（3）把金屬材料的消耗降到最低，降低生產(chǎn)成本。

為了實現(xiàn)上述目地，近些年來，人們將傳統(tǒng)鑄造工藝與現(xiàn)代科學技術(shù)成果相結(jié)合的基礎(chǔ)上，又發(fā)明了多種鑄造方法，為了和傳統(tǒng)的砂型鑄造方法作以區(qū)分，除了傳統(tǒng)砂型方法外，都稱之為特種鑄造方法。常見的鑄造方法介紹：

1）失臘鑄造；2）金屬型鑄造；3）低壓鑄造；4）離心鑄造；5）陶瓷型鑄造； 6）壓力鑄造；7）消失熔鑄造；8）磁型鑄造等。

特種鑄造在其造型所使用的材料，方法以及模具上都和傳統(tǒng)的砂型鑄造有著很大的不同，本文主要對離心鑄造方法及鑄造機加以介紹。

2 離心鑄造機的發(fā)展過程及現(xiàn)代應用

離心鑄造從發(fā)明到現(xiàn)在以有七八十年的歷史了，直到上世紀初才逐步推廣于工業(yè)生產(chǎn)。直到40年代初期我國才開始運用離心鑄造方法來生產(chǎn)鑄鐵管。而在現(xiàn)代，離心鑄造已經(jīng)是一種應用廣泛的鑄造方法，尤其對生產(chǎn)盤環(huán)類及管套類鑄件生產(chǎn)得心應手。離心鑄造還可用于諸如生產(chǎn)葉輪等異型鑄件、造紙、無縫管坯、雙金屬鑄件（如鋼套鑲銅軸承）、干燥滾筒等。離心鑄造機如今已實現(xiàn)了高度自動化、機械化，一些機械化離心鑄管廠已實現(xiàn)了十幾萬噸的年產(chǎn)量。

3 離心鑄造的基本原理

離心鑄造是將熔融金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的金屬鑄型內(nèi)，在離心鑄造機的作用下，鑄型高速旋轉(zhuǎn)，在其離心力的驅(qū)使下，冷卻結(jié)晶的一種鑄造成型方法。

4 離心鑄造機的分類

為使鑄型旋轉(zhuǎn)，離心鑄造就要在離心鑄造機上進行。根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)空間位置的不同，離心鑄造機可分為立式與臥式兩大種類。

在立式離心鑄造機上，鑄型是繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的。由于離心力和液態(tài)金屬自身重力下，使鑄件的內(nèi)表面呈拋物面形狀，造成鑄件上薄下厚。在其他條件不變的情況下，鑄件的高度越高，壁厚差越大。所以，立式離心鑄造主要用于小于直徑盤環(huán)類鑄件，而且由于在液態(tài)金屬自身的重力下，壁厚不均勻，后續(xù)要加大其切削加工。

臥式離心鑄造機，鑄型是繞水平軸旋轉(zhuǎn)的。鑄件各部分冷卻條件大體相同，所以可以鑄造出壁厚較均勻的圓筒形及管套類等鑄件。

5 離心鑄造的特點

由于離心鑄造時，液體金屬是在旋轉(zhuǎn)情況下充填鑄型并進行凝固的，因而離心鑄造便具有下述的一些特點：

（1）在離心力的驅(qū)使下，金屬結(jié)晶從鑄型壁逐步向鑄件內(nèi)表面順序進行，具有一定方向性的冷卻結(jié)晶，從而改善了補縮環(huán)境，使一些熔渣、氣體、夾雜物等雜質(zhì)集中于鑄件內(nèi)表層，也是因為離心的件用下使鑄件其他部分組織細密，由于在離心力的驅(qū)使下，使金屬液體甩向鑄型側(cè)壁，使氣孔、縮孔等鑄造類缺陷在壓力的作用下彌合，從而得到組織致密的鑄件，有助與其機械性能的提高。（2）離心鑄造不需要澆道口，也并不需要鑄造冒口，鑄造空心鑄件時還可省去型芯，金屬利用率可達80%-90%，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。（3）對于中空鑄件的生產(chǎn)最為適合，相比與傳統(tǒng)的砂型鑄造可以省去活動型芯的拆裝，節(jié)省原材料的消耗，降低其生產(chǎn)成本及勞動強度；（4）在離心鑄造中，鑄造合金的類型幾乎不受限制。

6 離心鑄造在生產(chǎn)過程中的缺陷分析

離心鑄造的優(yōu)點很多，但在鑄造一些合金材料制成的管套類構(gòu)件時會出現(xiàn)包括其充型不完整，表面存在氣孔，夾砂，裂紋，夾渣及表面存在針刺等缺陷，下面對其主要缺陷作以介紹。

（1）裂紋缺陷：在鑄造管類鑄件時，有時會有橫縱向裂紋的出現(xiàn)。其中又以橫裂紋居多，縱向裂紋主要出現(xiàn)在離心機使金屬鑄型在高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，鑄型自身會產(chǎn)生一定的震動，會使金屬在冷卻結(jié)晶時產(chǎn)生裂紋，因為此時鑄件溫度較高，強度較低， 但在實際生產(chǎn)過程中橫裂紋出現(xiàn)的最多，這些裂紋常出現(xiàn)在管的端面位置，在出型時管類鑄件容易開裂，嚴重的甚至沿中心位置斷開，所以在生產(chǎn)中一定要控制好鑄型的轉(zhuǎn)速。

（2）充型不完整。在離心鑄造鋼管中充型不完整常有兩種情況：第一種是澆注的的填充金屬液不夠，造成管套類構(gòu)件的尺寸變??；第二種是管子壁厚不均勻，這類缺陷在鑄造壁厚為7到8 mm的管套類鑄件時尤為明顯，所以要特別注意管套的長徑比的值（L/D>15）。

（3）氣孔缺陷。這類缺陷主要存在于管套類構(gòu)件的內(nèi)表面，且直徑較小，一般為0.25mm～3 mm，深0.4mm～2.5mm，密度較大 。常以片狀區(qū)域出現(xiàn)。

（4）鋼管表層夾砂。在鋼管表面局部出現(xiàn)粗糙麻面并稍有凸起，粗糙麻面有清晰的周邊輪廓。嚴重時成為環(huán)帶狀夾砂。當去掉粗糙的鋼表層后可見存在其中的薄涂料層即夾砂。夾砂部位經(jīng)過1mm～2mm的加工即可去除。但它嚴重影響鑄皮質(zhì)量，如是非加工的鋼管就很可能報廢。這種缺陷多出現(xiàn)于掛涂料的鋼管。

（5）鑄件端面針刺。在鑄造管類鑄件時，在涂較厚的涂料時，鑄件端面的局部會出現(xiàn)針狀的毛刺，直徑在0.5mm～1 mm之內(nèi)，其高度在2mm之內(nèi)，密度較大。，如出現(xiàn)其3、4、5、類缺陷時，都應加大機械加工余量。

7 結(jié)語

本文對離心鑄造的發(fā)展過程實際生產(chǎn)應用，以及離心鑄造機的簡介，在實際生產(chǎn)過程中的離心鑄造缺陷和防止結(jié)解方法加以簡要闡述，希望對從事材料成型專業(yè)及設(shè)計人員對離心鑄造的設(shè)計及實際生產(chǎn)應的過程中起到一定的借鑒。