離心鑄造工藝參數(shù)

1、課題名稱離心鑄造工藝參數(shù)課次授課日期授課班級授課地點教學(xué)目的與要求學(xué)習(xí)目標(biāo)：1掌握離心鑄造工藝參數(shù)包括哪些內(nèi)容？2掌握離心鑄造鑄型轉(zhuǎn)速的確定方法3掌握澆注速度和澆注溫度的確定4掌握金屬液定量的方法5認知合金液倒入鑄型的方向能力目標(biāo)：1能夠分析離心鑄造工藝參數(shù)對金屬液澆注質(zhì)量的影響2初步掌握離心鑄造工藝參數(shù)的確定素質(zhì)目標(biāo)1分析問題解決問題的能力2容忍、團隊協(xié)作精神3科學(xué)思維、認真敬業(yè)重點難點及解決方法重點：1離心鑄造對金屬澆注過程的影響1離心鑄造住型轉(zhuǎn)速的確定方法2澆注溫度及澆注速度的確定難點：1金屬液定量的方法2合金液倒入鑄型的方向教學(xué)設(shè)計（方法、教具、手段、內(nèi)容）方法：講授、參觀教具：銅合金

2、鑄件手段：多媒體內(nèi)容：1澆注工藝過程要求2鑄型轉(zhuǎn)速的確定3涂料和敷料的應(yīng)用4澆注溫度和速度的選擇5澆注金屬的定量 6. 合金液導(dǎo)入鑄型方向課外作業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)、書籍等方法了解特種鑄造方法及其適用范圍離心鑄造工藝參數(shù)離心鑄造工藝參數(shù)授課內(nèi)容授課時間離心鑄造工藝參數(shù)一、澆注工藝過程要求二、鑄型轉(zhuǎn)速的確定三、涂料和敷料的應(yīng)用四、澆注溫度和速度的選擇五、澆注金屬的定量 六、合金液導(dǎo)入鑄型方向10min20min20min10min20min20min離心鑄造工藝參數(shù)授課內(nèi)容備注離心鑄造工藝參數(shù)一、澆注工藝過程要求預(yù)熱鑄型、上涂料選擇模具確定毛坯尺寸鑄型裝配（包括澆道）調(diào)整轉(zhuǎn)速 開車合金液定量澆注冷卻鑄件脫

3、模鑄件清理圖1. 離心鑄造工藝過程若是新產(chǎn)品為設(shè)計模具離心澆注時一定要注意以下的工藝操作要點：（1）首先根據(jù)鑄件要求確定好鑄型轉(zhuǎn)速。操作前調(diào)整好轉(zhuǎn)速，澆注過程中嚴格控制變速范圍。（2）鑄型在上涂料前要經(jīng)過清理和預(yù)熱，上涂料時要嚴格控制鑄型溫度和涂料層厚度。（3）澆注時按照要求掌握好合金液的溫度，定量要準確，掌握好澆注速度。（4）鑄件冷卻要嚴格掌握自然冷卻或水冷的時間和冷卻速度。（5）鑄件取出后，檢查鑄型，控制鑄型工作溫度，準備好澆注下一個鑄件的工作。二、鑄型轉(zhuǎn)速的確定1選擇合適鑄型轉(zhuǎn)速的原因分析（1）離心鑄造鑄件是依靠鑄型旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力,使?jié)踩腓T型內(nèi)的金屬液克服自身的重力充滿鑄型，最終在離心壓

4、力作用下凝固而成的鑄件。（2）為克服重力，鑄型必須要有一定的轉(zhuǎn)速：當(dāng)金屬液自由表面上最高點a處（見圖2）的金屬質(zhì)點產(chǎn)生的離心力m2r0小于它的重力mg時，則a點處的金屬液在重力作用下最易使質(zhì)點下掉，該點的圓周線速度可能最小。如果m2r0mg的條件不能被滿足，則在澆注時會出現(xiàn)金屬液滯留在鑄型底部滾動（見圖3a），或出現(xiàn)雨淋現(xiàn)象(見圖3b)，不能成形。鑄型轉(zhuǎn)速低,鑄件也易出現(xiàn)疏松、夾渣、內(nèi)表面凹凸不平等缺陷。（3）過高的轉(zhuǎn)速，除能產(chǎn)生很大的凝固壓力外，會帶來許多負面效應(yīng)，如增加能耗、提高了對鑄型和離心機設(shè)計制造的要求、使鑄件產(chǎn)生縱向裂紋、金屬液更易偏析、使用砂型時更易產(chǎn)生粘砂、脹砂等缺陷。分析結(jié)論

5、：在確定離心鑄造鑄型轉(zhuǎn)速時，原則是在保證鑄件質(zhì)量前提下，選取最低的鑄型轉(zhuǎn)速。（3）過高的轉(zhuǎn)速，除能產(chǎn)生很大的凝固壓力外，會帶來許多負面效應(yīng)，如增加能耗、提高了對鑄型和離心機設(shè)計制造的要求、使鑄件產(chǎn)生縱向裂紋、金屬液更易偏析、使用砂型時更易產(chǎn)生粘砂、脹砂等缺陷。分析結(jié)論：在確定離心鑄造鑄型轉(zhuǎn)速時，原則是在保證鑄件質(zhì)量前提下，選取最低的鑄型轉(zhuǎn)速。思考：鑄型轉(zhuǎn)速的確定原則？2.鑄型轉(zhuǎn)速的確定方法在實際生產(chǎn)中可采用各種經(jīng)驗公式和圖表來確定鑄型的轉(zhuǎn)速。但由于產(chǎn)生條件不同（指生產(chǎn)鑄件種類不同），各經(jīng)驗數(shù)據(jù)都有較大的局限性。故在實際生產(chǎn)時可參考選用，并根據(jù)所生產(chǎn)出的鑄件實際情況，進行調(diào)整。（1）根據(jù)鑄件內(nèi)表

6、面有效重度計算鑄型轉(zhuǎn)速；（2）根據(jù)重力系數(shù)計算鑄型轉(zhuǎn)速；（3）根據(jù)綜合系數(shù)計算鑄型轉(zhuǎn)速；（4）根據(jù)非金屬鑄型可能承受的最大離心力計算鑄型轉(zhuǎn)速；（5）根據(jù)鑄件內(nèi)孔上下允差計算鑄型轉(zhuǎn)速。（1）根據(jù)鑄件內(nèi)表面有效重度計算鑄型轉(zhuǎn)速JI.C.康斯坦丁諾夫認為，不管液體金屬種類如何，只要鑄件內(nèi)表面有效重度達到3.4×106N/m，就能保證得到組織細密的離心鑄造件。鑄型轉(zhuǎn)速用下式計算：式中 n鑄型轉(zhuǎn)速（r/min）；R鑄件內(nèi)表面半徑（m）；合金重度（N/m3）；調(diào)整系數(shù)（按表1選?。?。此公式適用于水平離心鑄造，且鑄件R外/R內(nèi)比值應(yīng)不大于1.5。（2）根據(jù)重力系數(shù)計算鑄型轉(zhuǎn)速根據(jù)重力系數(shù)計算鑄型轉(zhuǎn)

7、速，計算公式為：式中 n鑄型轉(zhuǎn)速(r/min)；R鑄件內(nèi)半徑(m)；G重力系數(shù)，可按表2選取。理論上20G就能使筒、管形鑄件成形，但實際選用值都遠高于此數(shù)，如鑄鐵管為4060G，高合金的粘性金屬液可選100G以上（3）根據(jù)綜合系數(shù)計算鑄型轉(zhuǎn)速其計算公式為：式中 n鑄型轉(zhuǎn)速（r/min）；R鑄件內(nèi)表面半徑（m）；C綜合系數(shù)，見表3。理論上20G就能使筒、管形鑄件成形，但實際選用值都遠高于此數(shù)，如鑄鐵管為4060G，高合金的粘性金屬液可選100G以上。（3）根據(jù)綜合系數(shù)計算鑄型轉(zhuǎn)速其計算公式為：式中 n鑄型轉(zhuǎn)速（r/min）；R鑄件內(nèi)表面半徑（m）；C綜合系數(shù)，見表3。此計算公式適用于鑄件R外比R

8、內(nèi)其比值不大于1.15時的情況。（4）根據(jù)非金屬鑄型可能承受的最大離心力計算鑄型轉(zhuǎn)速式中 n鑄型轉(zhuǎn)速(r/min)；P非金屬鑄型能承受的最大離心壓力(MPa)；合金密度（kg/m3）；RW、RN鑄件外徑和內(nèi)半徑(m)。（5）根據(jù)鑄件內(nèi)孔上下允差計算鑄型轉(zhuǎn)速式中 n鑄型轉(zhuǎn)速(r/min)；h鑄件高度(m)；D、d立式離心鑄造時鑄件內(nèi)孔允許的最大和最小直徑(m)。為確保鑄件內(nèi)孔公差的要求，實際采用的轉(zhuǎn)速要大于所計算的轉(zhuǎn)速。當(dāng)鑄件內(nèi)表面的重力系數(shù)達到75G時，則上下徑的差別不再能用肉眼看出。結(jié)論：在實際生產(chǎn)中要注意的是鑄型的真正轉(zhuǎn)速。許多離心機都安裝有轉(zhuǎn)速表，但往往它的指示值和實際鑄型轉(zhuǎn)速有差別，尤

9、其在水平離心滾胎式鑄造時更是如此。電動機通過帶輪v帶帶輪托輥進行驅(qū)動，托輥外徑和鑄型外徑有差別，加之托輥和鑄型間常有丟轉(zhuǎn)的情況，故鑄型轉(zhuǎn)速和托輥或帶輪轉(zhuǎn)速完全不一樣。實際操作時應(yīng)注意具體機型轉(zhuǎn)速差別的規(guī)律。一般轉(zhuǎn)速在每分鐘幾十轉(zhuǎn)到1500轉(zhuǎn)左右。而且離心鑄造的鑄型轉(zhuǎn)速在小于15%的偏差時，一般不會對澆注過程和鑄件質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影響。改變鑄件表面的粗糙度。應(yīng)用涂料在大部分情況下可獲得表面光潔的鑄件。有時故意應(yīng)用增加鑄件表面粗糙度的涂料，使鑄件變粗糙。這對鑲進鋁氣缸體的氣缸套特別有利，高的粗糙度可有效地增加和鋁合金的結(jié)合力；增加與液體金屬的摩擦力，縮短澆入金屬液達到鑄型旋轉(zhuǎn)速度所需的時間。（2）對

10、涂料的要求對涂料的要求可歸納為以下幾點：所用原材料易得，且便宜；涂料的混制或制備容易；有足夠的絕熱能力 (涂料材料本身的絕熱能力以及涂料的厚度)，可防止金屬液凝固激冷及降低金屬型的峰值溫度，延長金屬壽命；涂料穩(wěn)定，貯存方便，不易沉淀；加有懸浮劑，使涂料適合在管中的輸送，同時對噴涂設(shè)備沒有強的腐蝕；噴涂后容易干燥以縮短工序時間和防止缺陷的產(chǎn)生；涂料和金屬型有合適的粘著力，它在干燥后既不能被金屬液沖走，而失去涂料的作用，又能在鑄件脫模時，涂層能隨鑄件一起帶出而不留在鑄型內(nèi)；涂料要有好的透氣性，如果涂料或某組分存在自由結(jié)晶水，在澆注過程釋放的氣體能向鑄型方向逸出，并通過型壁排氣孔排放，避免在鑄件內(nèi)形

11、成針孔、氣孔和氣坑。3涂料的組成及制備涂料的基本組成和重力鑄造相似，但金屬型離心鑄造時，涂料的加入方法主要是定量一次性倒入旋轉(zhuǎn)鑄型和移動噴涂法，因此涂料的組成與品種不如重力鑄造時多。噴刷涂料時應(yīng)注意控制金屬型的溫度。在生產(chǎn)大型鑄件時，如果鑄型本身的熱量不足以把涂料烘干，可以把鑄型放在加熱爐中加熱，并保持鑄型的工作溫度，等待澆注；生產(chǎn)小型鑄件時，尤其是采用懸臂離心鑄造機生產(chǎn)時，希望盡可能利用鑄型本身的熱量烘干涂料，等待澆注。4涂料的涂敷方法立式離心鑄造用的砂型與泥芯，可和往常一樣使用刷涂、浸涂、噴涂等各種方法。對于金屬型離心鑄造則不再用刷、浸，而使用下述幾種方法。（1）撒鋪法 （2）噴涂法 （3

12、）U形槽傾倒法 1）撒鋪法 在使用干粉狀涂料時，如澆注銅合金套筒類鑄件時所使用的高溫焙燒過的石墨粉，常采用往旋轉(zhuǎn)鑄型中撒涂料的方法，粉狀涂料自動鋪開在金屬型的表面上。（2）噴涂法 方法： 用壓縮空氣或其它動力將懸浮液類涂料驅(qū)趕至噴嘴處，以霧狀形式噴涂在預(yù)熱至150250的旋轉(zhuǎn)鑄型的工作表面上，利用鑄型熱量干燥涂料層，可獲得厚度均勻的涂料層。在生產(chǎn)細長的鑄件(如鐵管)時，細的涂料輸送管較易出現(xiàn)懸臂式彎曲，出現(xiàn)很大撓度，此時可將噴嘴一端的背面直接擱置在旋轉(zhuǎn)鑄型的內(nèi)壁底部，噴嘴向上，并且軸向等速移動，由鑄型的一端向另一端進行涂料的噴涂。特點：但這種噴涂法只能一次性地噴涂，不能在鑄型中來回反復(fù)移動噴涂

13、鑄型，以控制涂料層的厚度，因為緊貼鑄型的噴嘴端在已有涂料層的表面移動時，會破壞己噴上的涂料層。有時也把噴好涂料的鑄型放到加熱爐中在200左右繼續(xù)干燥、保溫。待澆注前再自爐中取出，置于鑄造機的支承輪上準備澆注。噴涂法在金屬型離心鑄造時使用很廣泛，涂料中的耐火粉料最好事先經(jīng)高溫焙燒，除去其中的結(jié)晶水（黏土、膨潤土不能焙燒，它們在焙燒后便成死土，失去黏結(jié)性），以防在澆注金屬后，涂料產(chǎn)生太多的氣體，進入正在凝固的鑄件中，使鑄件產(chǎn)生針狀氣孔，或使鑄件外表面出現(xiàn)凹坑。有時壓力較高的氣體還可能穿透內(nèi)凹的凝固薄層，竄出里面的金屬液層，在鑄件內(nèi)表面上出現(xiàn)明顯由液滴凝成的球狀金屬顆粒。如果內(nèi)凹被氣體穿透凝固層的凹

14、坑中又被內(nèi)層金屬液充滿，則在鑄件外表面上常可見點點斑斑的金屬痕跡或直徑較大扁平形（似蘑菇蓋狀）的冷隔塊，這些金屬斑跡、冷隔塊常與鑄件主體結(jié)合不牢，可用機械力量除去，在鑄件外表面上形成凹坑。（3）U形槽傾倒法 把定量涂料裝在水平U形槽中，把U形槽伸入鑄型中，讓預(yù)熱至200左右的金屬型轉(zhuǎn)動，傾翻U形槽，讓涂料均勻地鋪開在鑄型工作面的長度上，開始時鑄型低速旋轉(zhuǎn)，涂料在鑄型底部翻滾、變稠(因水分蒸發(fā))，而后提高鑄型轉(zhuǎn)速，涂料均勻分布在鑄型表面，并利用鑄型熱量干燥涂料層。澆注前，把鋪涂好涂料的鑄型放在加熱爐中在約200的環(huán)境中保溫干燥。此法適用于中、大直徑鑄件的小批量離心鑄造。五、澆注溫度選擇離心鑄件大

15、多為形狀簡單的管狀、筒狀或環(huán)狀件，多用充型阻力較小的金屬型，離心力又能加強金屬的充型性，故離心鑄造時的澆注溫度可較重力澆注時低510。對于用金屬型離心鑄造有色合金件，例如軸瓦等，盡管有色金屬熔點較低，金屬型壽命長，但較高的澆注溫度會使軸承合金冷卻速度減慢而易產(chǎn)生偏析缺陷。也必須嚴格控制澆注溫度。澆注時應(yīng)采用高溫鑄型，使金屬液正確地復(fù)制型腔的形狀，提高鑄件的精密度。當(dāng)熔煉合金經(jīng)過檢驗達到工藝要求以后，就可以進行澆注，澆注應(yīng)在指導(dǎo)老師幫助下進行，澆注過程應(yīng)注意安全。澆注溫度的選擇：根據(jù)理論知識（澆注合金成分）進行確定。因為銅環(huán)鑄件的壁厚壁厚30mm，根據(jù)澆注溫度對鑄造力學(xué)性能的影響分析，銅環(huán)澆注溫

16、度選用1160為宜。六、澆注金屬的定量澆注合金液定量重力鑄造時，一般不需要特意控制澆入鑄型中金屬液的多少，因為可由鑄型澆口處判斷鑄型是否澆滿。而在離心鑄造時，鑄件的內(nèi)表面常為自由表面，澆入鑄型中金屬液的多少直接決定鑄件內(nèi)表面直徑的大小，所以離心鑄造澆注時，對所澆注金屬的定量要求較高。立式離心鑄造異型鑄件的澆注和重力鑄造一樣，鑄型澆口完全充滿就算完成澆注，一般也不必定量。離心鑄管的國內(nèi)外標(biāo)準都規(guī)定有重量公差，氣缸套等筒形件在鐵液量不準確時會造成機加工余量過大或過小，因此都要求在澆注前對所澆鐵液有所定量。做好工藝控制，在保證鑄件質(zhì)量的前提下盡量減少重量，可達到降低機加工工時或充分利用標(biāo)準中的重量負

17、公差，取得明顯的經(jīng)濟效益。(1)質(zhì)量定量法按鑄件毛坯重量，將待澆的金屬進行秤量，然后一次倒入，獲得合格內(nèi)徑的鑄件。這種方法的優(yōu)點是重量準、尺寸精確，但需要在離心機前有臺秤。澆包及其轉(zhuǎn)動機構(gòu)都支撐在秤上，按秤所示對中間包澆入必須量的合金。生產(chǎn)大型氣缸套以及離心灰鑄鐵下水管多用這種方法，此時都用短流槽，快速澆入后鐵液流動距離僅3m或更短，金屬型是熱模并表面噴有涂料。當(dāng)鑄件毛坯重量有變化時，僅需改動秤的指示值，操作也方便。(2)體積定量法體積定量法是用內(nèi)腔形狀一定的澆包，在澆包內(nèi)壁高度上做出一記號，或認定一定的高度，以接受一定體積的金屬液，一次性地澆入旋轉(zhuǎn)中的鑄型，達到定量澆注的目的。這種方法簡易方便，但定量精度較差，在大量生產(chǎn)時需經(jīng)常根據(jù)澆出鑄件的重(質(zhì))量，對澆包接受的金屬液體積進行調(diào)整。為保證定量準確，防止每次修包后液面有變帶來的麻煩。它根據(jù)鑄件重量計算出同體積的模型，然后以此為胎打結(jié)出澆包，只要鐵液面達到臺階時就為合格重量。這種定量澆包使用較方便，定量也比較準確，可隨時更換新包，重復(fù)性好。定量澆包也可用金屬保溫爐中電磁泵的開動時間控制澆入鑄型(或澆包)中的金屬液體積，但這需要特殊裝置，只能在大量生產(chǎn)中應(yīng)用。(3)高度定量法高度定量法，采用電信號裝置，當(dāng)鑄件澆注到已夠璧厚