臥式離心鑄造時金屬液自由表面

職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程臥式離心鑄造原理

——金屬液自由表面制作人：王博陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院臥式離心鑄造原理2臥式離心鑄造時金屬液自由表面形狀1離心鑄造時金屬液自由表面形狀分類3臥式離心鑄造時金屬液自由表面分析銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程離心鑄造時金屬液的自由表面自由表面形狀分類自由表面定義：鑄型中與空氣接觸的金屬液自由表面稱自由表面。真離心鑄造時，自由表面的形狀由離心力與重力的綜合影響而定。自由表面形狀分類：立式離心鑄造時金屬液自由表面呈回轉(zhuǎn)拋物線形狀；臥式離心鑄造時金屬液自由表面形狀近似于圓柱面。銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程臥式離心鑄造時金屬液自由表面形狀臥式離心鑄造時金屬液自由表面形狀近似于圓柱面但該圓柱面的軸線偏離鑄型旋轉(zhuǎn)軸線，垂直向下移動極小的距離，在鑄件凝固過程中此種偏心逐漸消失，最后圓柱形的鑄件內(nèi)表面軸線與鑄型軸線重合。圖1臥式離心鑄造時自由表面偏心現(xiàn)象1—鑄型；2—金屬液；3—凝固后鑄件內(nèi)表面銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程臥式離心鑄造時金屬液自由表面分析

臥式離心鑄造時，圖2所示為截取液態(tài)合金的橫斷面，在液態(tài)合金的自由表面上任取一重量為m的質(zhì)點M，如果只考慮離心力場的作用，而不考慮重力場的影響，則該質(zhì)點所受離心力在x軸方向上的分力為Fx=mω2r0cosα=mω2x，離心力在y軸方向上的分力Fy=mω2r0sinα=mω2y，離心力在旋轉(zhuǎn)方向(即z軸)上的分力為Fz=0。圖2臥式離心鑄造時液態(tài)合金橫斷面上的自由表面示意圖銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程根據(jù)流體靜力學(xué)原理，處于靜止的液體中等壓面上的液體質(zhì)點，應(yīng)滿足下述條件：Fxdx+Fydy+Fzdz=0式中Fx、Fy、Fz——表示自由表面上質(zhì)點M在x、y、z軸向上所受力的投影；dx、dy、dz——M質(zhì)點在x，y、z軸上微小位移的投影。圖2臥式離心鑄造時液態(tài)合金橫斷面上的自由表面示意圖銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程將Fx、Fy、Fz代入式

Fxdx+Fydy+Fzdz=0得mω2xdx+mω2ydy=0積分后得x2+y2=C當(dāng)x=r0，y=0時，積分常數(shù)C=r02，于是液態(tài)合金自由表面的曲線方程式為:x2+y2=r02

此式為一圓方程式，也就是說臥式離心鑄適時，如果不考慮重力場的影響，液態(tài)合金的自由表面應(yīng)以旋轉(zhuǎn)軸為軸線的圓柱面。銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程臥式離心鑄造時，由于重力場的影響，液態(tài)合金的自由表面必然會下移，從而出現(xiàn)了液態(tài)合金的圓柱形內(nèi)表面向下偏移e距離的現(xiàn)象。但在鑄件凝固過程中，四周的冷卻條件相同，每旋轉(zhuǎn)一周，鑄型內(nèi)靠近型壁的各點均需經(jīng)過圓周上的所有位置，機會是相等的。這樣，鑄件外圓的凝固層厚度是均勻的。隨著鑄件凝固層的增長和液態(tài)合金粘度的增大，使偏心值e逐漸減小，直至完全消失，最終獲得的仍是圓柱形表面內(nèi)孔鑄件。銅合金鑄件鑄造技術(shù)課程在實際生產(chǎn)中另一影響鑄件壁厚差的因素是鑄型的跳動。如果鑄型不能始終在一根軸線上旋轉(zhuǎn)而有所跳動，則鑄件，尤其是長的鑄管壁厚會嚴(yán)重不均，在拔管后冷卻過程中可使鑄管產(chǎn)生彎曲，嚴(yán)重時可斷裂。根據(jù)有關(guān)資料，對長的金屬型，要求徑向圓跳動應(yīng)小于0.3~0.5mm。此外，托棍與金屬型接觸的