离心铸造某些领域的发展及其展望

（三）、结论：
• 离心铸造作为机械铸造常Fra Baidu bibliotek的铸造方法 之一，其的广泛应用以及实用性成为铸 造行业不可活缺的技术之一。至今它的 发展是有目共睹的，特别在制造合金轴 套与筒类零件的方面，这是个可以说是 朝阳产业，以上的列举就是一些应用成 熟的合金应用，但其发展的未来是不可 估量的，前景也是非常广阔，例如离心 铸造镁合金。这些都有待开发新的技术 进行解决。
• 另外，在离心铸造生产过程中，铁液浇入模具后．在 铸模高速旋转所造成的较强的对流及铁液热辐射作用 下，铸模内铁液内表面迅速散热使铁液在由外壁向内 凝固的同时还由内表面向外壁凝固，称为双向凝固。 这种凝固方式进一步阻碍了夹渣、气泡的内浮，使他 们聚集在铸件内最后凝固的部位，形成气孔、夹渣。 张银川等人针对金属型离心铸造柴油机缸套内表层会 有气孔、夹渣等缺陷的问题，通过提高浇注温度、缩 短浇注时间、将浇杯前端由直浇改为漏孔式．利于充 型铁液的平稳布型．避免浇注铁液的飞溅和卷入气体 以及使用保温剂控制铁液的双向凝固等方法，解决了 船用柴油机缸套离心铸造的质量问题，使其铸造合格 率达到95％以上。梁爱兰等研究厚大断面球墨铸铁螺 环离心铸造，证明细化组织晶粒、提高硬度和力学性 能可以通过对模材、转速、模温、浇注工艺的控制等 工艺参数进行合理选取实现。王志成等通过合理选择 并控制金属型转速、涂料厚度、外层和中间层浇注厚 度、浇注温度及间隔时间等工艺参数，可有效地防止 离心铸造高速钢一球铁复合轧辊产生裂纹。
二）、离心铸造工艺制品发展 分析
• 一、离心铸造钢铁合金 • 离心铸造钢铁合金应用广泛。但铁液在熔炼、孕育、 离心浇注过程中容易产生熔渣与气体，在铁液凝固过 程中，气体会以夹渣为中心析出而形成气泡。这些气 泡在离心力的作用下，本来应迅速内浮出。然而因铁 液由外向内的凝固速度大导致夹渣、气泡内浮速度慢 于凝固前沿由外向内的推进速度，从而使渣、气泡留 在铸件内产生气孔、夹渣。当铁液浇注时间长，尤其 前期浇注速度小;当浇注温度较低时，则铁液凝固速度 更大。一浇入型内即凝固，使夹渣和气泡根本无法内 浮而被凝固在在铸件内，形成气孔、夹渣。
离心铸造某些领域的发展 及其展望
唐军 南通大学 机械工程学院 机电
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离心铸造
• 铸造是机械制造中生产机器零件或毛坯的 主要方法之一，而离心铸造是利用离心力 的作用进行铸造的方法 . • 1849年由英国人引领了铸管工艺发生了巨 大的变革，逐渐淘汰了传统的以手工操作 为主的立浇、卧浇砂型铸管工艺 .
• 不需要型芯就可以直接生产筒、套类的铸 件，使铸造工艺大大简化，生产率高、成 本低。
• 在离心力的作用下，金属从外向内定向凝 固，铸件组织致密，无缩孔、缩松、气孔、 夹杂等缺陷，力学性能好 • 不需要浇口、冒口，金属利用率高。 • 便于生产双金属铸件 • 但是离心铸造的铸件容易偏析，不适合铸 造密度偏析倾向大的合金。
三、离心铸造镁合金的研究
• 镁合金是现代金属材料中最轻的结构材 料，同时也是仅次于钢铁、铝合金的第 三大金属结构材料，被誉为“21世纪绿 色工程金属”。近年来，因其比强度和 比刚度高、电磁屏蔽能力强、优良的减 振性并具有阻尼性、导电导热性能好、 和铸造性能以及利于回收利用等特点， 在航空、汽车等领域正得到日益广泛的 应用。
• 液表面的回复抗力低于入侵气体的压力：产生侵入气 孔的原因在于铸件内表面凝固结壳之前离心力不足以 将气泡全部迅速地从合金液中分离出来。由此，应该 选择合理的离心铸造工艺参数：合适的浇注温度：对 铸型和涂层充分烘烤以去除浇注后可能带来的气体。 Chirita等人用离心铸造方法生产A1．Si合金发动机 活塞，其与传统的重力铸造相比，抗裂强度和抗裂应 变及杨氏模量分别大幅增加，疲劳寿命大幅度提高， 疲劳极限增加45％。秦孝华等利用熔融A1合金基体 与颗粒增强相在离心铸造条件下所受的离心力的不同。 同时再通过调整其它的工艺参数，利用制备了3种具有 不同强化部位(外层强化、内层强化以及内外层同时强 化)的功能梯度复合管，颗粒的3种分布方式使复合管 的微观组织及显微硬度呈现了相应的梯度变化。刘兵 群等研究固定磁场对离心铸造组织的影响，分别在不 加装磁铁和加装磁铁条件下，使用离心机制备了铝硅 合金。结果表明，固定磁场能够影响离心铸造铝硅合 金的组织的形成，使试样组织更均匀而且细小。
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• 然而，目前镁合金的应用远不如同期发 现的铝合金那么广泛。原因简单可概括 为：一方面主要是因为镁合金绝对强度 仍然偏低，尤其是高温力学性能较差： 室温的环境下塑性低．变形加工能力较 差；化学活性高，易于氧化燃烧，使其 熔炼困难；抗腐蚀性差。缺乏有效和积 极的腐蚀防护方法。另一方面是由于目 前镁合金的各种加工方法，制备的复杂 薄壁镁合金铸件存在难于成形、性能较 差以及成本较高等缺点。因此．开发高 性能的镁合金及其加工新方法将会成为 今后镁合金铸造研究的重点。
• 罗宗强等通过优化离心铸造工艺参数， 获得了截面全部为等轴晶的高温耐磨铜 合金铸件。证明浇注温度显著影响铸件 横截面上的等轴晶比例。王伟等通过分 析离心铸造黄铜保持架的缺陷，如重皮、 淋落、渣眼、气孔等缺陷的产生原因， 采取了相应的预防措施，节省了大量铜 合金，取得了显著的经济效益。对于铝 合金，研究表明：A1．Si合金离心铸造 产生坑孔的原因在于金属.
• 经过近200年的发展，离心铸造的技术慢慢 已经成熟。由于离心铸造具有生产成本低 廉、产品质量可靠，技术先进的优点。因 此生产应用范围日益广泛。当今离心铸造 在钢铁和铜上使用最广。
离心铸造的基本原理及方式：
离心铸造是将熔融的金属浇入水平、倾 斜或立轴旋转的铸型，在离心力的作用下， 凝固成型的铸件的轴线与旋转铸型轴线重 合的铸造方法。铸件多是简单的圆筒形， 不用芯子即可形成圆筒内孔。目前离心铸 造钢铁合金主要是来生产长管、发动机汽 缸套各种铜套、双金属背铜套、各种合金 轴瓦、造纸机滚筒、双金属轧辊、加热炉 滚道和异形铸件等。
• 在实际生产中，通常用以下式子来确定离 心铸造的铸型转速： • n=55200/√(γ×R) • 其中n——铸型的转速（r/min）; • γ——液态合金的重度（N/m ³ ） • R——铸件内表面半径（m） • 一般情况下，铸型的转速大约在250到 1500r/min范围内。
• 离心铸造还有以下特点：
二、离心铸造铜合金和铝合金
• 离心铸造铜合金为铜套和双金属类，主 要为各种轴套、滚筒、轮缘及钢背铜合 金轴瓦等。据研究显示：随着离心速度 的增加，zCuSn3Zn8Pb6Ni1FeCo合 金的平均晶粒大小会先减小后增加，而 离心压力降低了临界晶核形核能，提高 了扩散激活能和形核速率。随着压力的 提高，晶粒得以细化，达到最大值后压 力的增加又使得晶粒细化程度降低
其基本铸造方式是在离心铸造机上进行的，可 分为立式和卧式两种。 在离心铸造中影响铸件的质量主要因素主要有： 喷涂质量、浇铸温度、型筒转速以及型筒转动平 稳度。离心铸造的铸型转速的确定是非常重要的。 没有足够大的离心力，就不可能获得形状正确和 性能良好的铸件。如果是离心力在铸造过程中过 低，会引起筒中的金属散落现象。相反的，如果 离心力过大的话，会使铸件产生裂纹，在砂套铸 造过程中还可能引起胀砂和粘砂。