离心铸造若在这个空间中取液体金属的任 质

　　离心铸造.PPT_化学_自然科学_专业资料。章 离心铸造 . 1 1.1 概述 定义：离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中(通常 250-1500r/min)，在离心力的作用下，完成金属 液的充填和凝固成形的一种铸造方法。 ? 离心

　　章 离心铸造 . 1 1.1 概述 定义：离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中(通常 250-1500r/min)，在离心力的作用下，完成金属 液的充填和凝固成形的一种铸造方法。 ? 离心铸造必须在专门的设—离心铸造机（使铸型旋 转的机器）上完成。根据铸型旋转轴在空间位置的不 同，离心铸造机可分为卧式离心铸造机和立式离心铸 造机两种。 立卧 式式 . 2 立式离心铸造 主要用来生产高度小于直径的圆 环类铸件，有时也可用此种离心 铸造机浇注异形铸件。由于在立 式铸造机上安装及稳固铸型比较 方便，因此，不仅可采用金属型， 也可采用砂型、熔模型壳等非金 属型。 卧式离心铸造 主要用来生产 长度大于直径 的套筒类和管 类铸件。 . 3 . 4 离心铸造的特点 ? 由于液体金属是在旋转状态及离心力作用下完成 充填、成形和凝固过程的，所以离心铸造具有如 下一些特点： （1） 铸型中的液体金属能形成中空圆柱形自由表 面，不用型芯就可形成中空的套筒和管类铸件， 因而可简化管、筒类铸件的生产工艺过程。 （2） 离心力作用，显著提高液体金属的充填能力， 改善充型条件，可用于浇注流动性较差的合金和 壁较薄的铸件。 （3） 有利于铸件内液体金属中的气体和夹杂物的 排除，并能改善铸件凝固的补缩条件。因此，铸 件的组织致密，缩松及夹杂等缺陷较少，铸件的 力学性能好。 . 5 （4） 可减少甚至不用浇冒口系统，降低了金 属消耗。 （5） 对于某些合金（如铅青铜等）容易产生 重度偏析。 （6） 铸件内表面较粗糙，有氧化物和聚渣产 生，且内孔尺寸难以准确控制。 （7） 应用面较窄，仅适合于外形简单且具有 旋转轴线的铸件如管、筒、套、辊、轮等的 生产。部分简单的小型异型铸件也可生产。 （8）可以实现双金属铸造。 . 6 离心铸造的应用 ? 离心铸造主要用来大量生产管筒类铸件， 如铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套、 耐热钢辊道、无缝钢管毛坯、造纸机干燥 滚筒等，还可用来生产轮盘类铸件，如泵 轮、电机转子等。 . 7 . 8 . 9 重量 达几公斤 到十多吨 离心铸件直径可 达3米，长度8米 . 10 . 11 . 12 离心铸造双金属管 . 13 . 14 . 15 1.2 离心铸造原理（铸件成型特点） 1.2.1 离心力场 ? 离心铸造时，旋转着的液体金属占有一定 的空间，若在这个空间中取液体金属的任 一质点M，其质量为m，旋转半径为r，旋 ? 转角速度为ω，则在该质点上作用着离心力 ? F=m ω 2 r 。 ? 离心力的作用线通过旋转中心O，指向离开 中心的方向。它使金属质点做远离旋转中 心的径向运动。 ? 与地心引力场很相似.！ 16 ? 在地心引力场中，单位体积（V）物质所 受的重力（mg）称为重度，并以γ＝ mg/V=ρg表示；同样，对于离心力场来说， 作用于旋转状态单位体积（V）物质上的离 心力γ＝m ω 2 r/V＝ρ ω 2 r（其中ρ为物质的 密度）。为了与地心引力场相区别，我们 将γ称为“有效重度”。 ? 将离心力场与地心引力场的重度作一比较， 并以下式表示： . 17 G＝γ／γ＝ρ ω 2 r／ρg＝ ω 2 r／g （1-1） 或 γ＝Gρg＝Gγ （1-2） 式（1-1）及式（1-2）中的比值G称重力系数， 它表示旋转状态中物质重度增大的倍数。显然， 离心铸造时，在旋转铸型中的液体金属的有效重 度也将按G的倍数增大（通常为几十倍乃至一百 多倍），在液体金属自由表面上的有效重度一般 在（2～10）×106N/m3范围内。 . 18 总结 离心力场 重度： 有效重度： 重力系数： g 2r G2r/ g M mω2r mg O r ω . 19 1.2.2 离心力场中液体金属自由表面的形状 离心力的作用→不用型芯即可获得中空圆柱 形铸件→冷凝后终就成为铸件中空的内表 面为自由表面。 液体金属自由表面形状是如何形成的？ . 20 h 立式离心铸造时的液体金属自由表面的形成 Xm2x Y mg Z0 由水力学欧拉公式： M mω2x Xd YxdZ yd 0 z m2xd xmgdy0 y 2 x2 2g mg O x2 K x1 ω y1 y2 在立式离心铸造的旋转铸型中，液体金属的自 由表面是一个绕垂直转轴y. 的回转抛物面。 21 求铸件高度和内孔的半径差： 所以： 上式实际上就是一个旋转抛物面方程。 . 22 在一般情况下，凝固 后的立式离心铸件上 应有一与液体金属自 由表面相似的内表面， 但铸件内表面的抛物 面形状常会被破坏， 如右图所示。 为什么？ . 23 卧式离心铸造时的液体金属自由表面的形成 离心力F＝mω2r0 X＝mω2r0cosα＝ mω2x Y＝mω2r0sinα＝ mω2y 由欧拉公式： ω y mω2r0sinα mω2r0 xα O y mω2r0cosα x Xd YxdZ yd 0 z m 2xdx m 2ydy0 x2y2 r02 在卧式离心铸造的旋转铸型中，若不考虑重 力场影响，液体金属的自由表面是一个绕水平转 轴x的圆柱面。 . 24 由于重力场的影响： ω y mω2r0sinα mω2r0 A xα mω2r0cosα e y O O x x B 根据水力学的液体流动的连续性原理： 从而出现圆柱形内表面向下偏移的现象。 . 25 问题？ 但这种自由表面偏移的情况是不会在凝固后的铸 件内表面上遗留下来的： 1）由铸件外壁向内表面逐渐凝固→液体层厚度逐渐减小 →偏心值e逐步减小 2）液体金属温度不断降低→粘度增大→液体金属由
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