铜合金铸件铸造技术课程组 铜合金铸件铸

　　情境三：铜合金铸件离心铸造 ——基础知识 主讲老师：张涛 造技术 精品资源共享课程 基础知识 1. 离心铸造的发展历史 2. 离心铸造基本原理及分类 3. 离心铸造的优点及局限性 4. 离心铸造的适用范围 造技术 精品资源共享课程 一、离心铸造发展历史 1.发展历史 我国在1368-1399年,就生产了铸管，用在南京武庙闸渠 。 1809年英国人埃尔恰尔特提出了个离心铸造法的专利。 1849年英国安德鲁逊克制造了台离心铸造机。 1914年巴西人代-拉奥德的水冷金属型和20世纪中球墨铸铁在铸管上的应用，开始了 用离心铸造工艺替代连续铸造工艺、用球墨铸铁替代灰铸铁在生产压力铸管方面的过 渡。 1917年美国姆尔发明砂型离心铸造法。 1951年，球墨铸铁发明后的第三年，就在欧洲首先被采用到铸管上。它跟水冷金属 型方法相结合，加之随后的热处理，给离心铸造带来了蓬勃的发展生机，也给供水管 线带来了革命性的转变。 造技术 精品资源共享课程 1952年美国铸管采用覆膜树脂砂替代砂型来生产铸管，称之为Mono— Cast法。此法在美日及我国台湾得到了广泛应用，日本久保田在1990年用 此法生产出了长4500mm，直径为2600mm的球墨铸铁管。 1983年邢台钢铁首先在我国引进了热模离心铸管工艺； 1998年新兴铸管集团利用自主技术开发了特大型热模离心球墨铸铁管生 产技术，并生产出了长8000mm，直径为2000mm的球墨铸铁管，应用于太原引黄 工程上。 造技术 精品资源共享课程 一、离心铸造方法的发展历史 2.离心铸造的重要地位 离心铸造即是传统的、又是一种现代的铸造方法。2011年我国铸件的年 产量在4150万t，而离心铸造生产的铸件，可达到320万t以上,灰铸铁铸管件约 160万t,内燃机缸套80万t,各种轧辊10万t。铸造生产是获得机械产品毛坯的主 要方法之一，是机械制造工业的重要基础，在国民经济中占着相当重要的位置。 在许多机械中，铸件重量占整机重量的比例很高，内燃机80%，拖拉机65%— 80%，液压件、泵类机械50%—60%。 作为我国支柱产业正在大力发展的船舶业、汽车工业，其心脏部分——发 动机的关键零件，如缸体、缸盖、曲轴、缸套、活塞、进气管、排气管等八大 件几乎全部由铸造成而成；冶金、矿山、电站等重大关键设需求优质的重大 型铸件；另外国民经济的基础设施和人民生活也需要大量铸件，输水（气）管 道则需要各种尺寸的高韧性球墨铸铁管。 造技术 精品资源共享课程 铸件质量直接影响着机器的质量和性能；机床铸件的耐磨性和尺寸 稳定性直接关乎到机床的精度保持寿命；各类泵的叶轮、壳体和液压件 的内腔尺寸和表面粗糙度影响到主机的工作效率；缸套和活塞环的质量 影响到发动机的性能效率和工作寿命。 在生产铸件的各种方法中离心铸造方法仅次于砂型铸造方法，具有 举足轻重的地位。 3.未来的发展方向 机械工业和国民经济各部门迫切要求铸造生产向优质、精华、高效 性、多品种、低消耗、低成本和低污染的方向发展。 造技术 精品资源共享课程 二、离心铸造基本原理及分类 1.基本原理：金属液浇入旋转的铸型中，在离心力的作用下成型、凝固而 获得铸件。 2.分类 （1）按旋转轴位置分类（我们国家） 卧式离心铸造：水平旋转轴和水平有较小夹角,此工艺主要用来生产高度小 于直径的圆环形铸件。有时也用来生产异形铸件。 造技术 精品资源共享课程 卧式离心铸造时，铸型绕水平轴旋转，主要用来生产长度大于直径 的套筒、管类铸件。 有时在生产壁较薄、细长的管状铸件时，铸型的旋转轴与水平线°的夹角，这是为了使金属液能很好地均匀分布于整个铸型长度 上，这也应属于卧室离心铸造范围。 造技术 精品资源共享课程 （2）按离心力应用情况的分类法 真正离心铸造：特点是铸件轴线与旋转轴线重合。 半真正离心铸造：特点是铸型形状仍是轴对称的，铸件复杂，铸型 旋转速度低，离心力有助于充型和凝固，不起成形作用； 非真离心铸造：零件形状随意，离心力仅增加金属液凝固时的压力， 铸型转速更低，铸件中心线也不和旋转轴线重合。 造技术 精品资源共享课程 （3）按铸型材料分类 1）金属型 金属型在成批、大量生产时具有一系列特点（可重复使用， 成本低，冷却速度快，铸件质量高，内腔可以不喷涂料、不衬 砂层等），应用较广（世界上80%以上的铸管产量都用此方法 生产）。 离心铸造也可以使用一次性的铸型，如砂型、组芯造型、 石膏型以及熔模铸造型壳等一次性铸型。 造技术 精品资源共享课程 2）砂型 离心铸造中使用 的砂型，如砂型、组 芯造型、石膏型以及 熔模铸造型壳都和普 通重力铸造时所用的 制造方法相同. 造技术 精品资源共享课程 3)石墨型 石墨型的材料包括石墨和碳棒，但主要是石墨。石墨也比碳棒 具有更高的导热能力。在铸造为降低成本多使用废电极做铸型， 因为用来专制石墨型的成本很高。选用石墨棒或电极，经机械加工 成形可使其成本大幅下降。石墨型正常的寿命在50～100件，也有少 数情况下超过100件。石墨型耐热性能优良，它的损坏原因是机械强 度和硬度低，在取出凝固后的铸件时引起的磨损是影响其寿命的主 要因素。另外，如果操作者不小心提取铸件，有时会严重损坏铸型 甚至报废，所以工艺规程应规定出必要的操作注意事项。 造技术 精品资源共享课程 几种铸型的比较 铸型种类 比较项目 砂型 金属型 树脂型 初始成本 工作效率 劳力消耗 灵活性 铸型寿命 冷却速度 应用 低 允许使用各种砂箱 高 高的重复性，每小时可生产60件 低 10次以上 多 少 少 高 无 低 一次 2000～30000 中 低，铸铁件无需退火 高 中，铸铁件需退 火 厚壁管、辊子、各种铸件 适合于各种断面工件 适于薄壁管 石墨型 中 好 少 高 5～100 高 不复杂件 造技术 精品资源共享课程 三、离心铸造的优点及局限性 1．离心铸造的优点 ①不用砂芯即可铸出中空筒形和环形铸件及不同直径和长度 的铸管，生产效率高、生产成本低。 ②某些件不需任何浇冒口，提高了金属液的利用率。以离心 球墨铸铁管为例，1t铸管仅消耗1040kg铁液，即出品率超过了96%。 ③金属液在离心力作业下凝固，组织细密。较轻的渣、氧化 物等夹杂在离心力作用下将浮出金属液本体，留在内表面，能用机 械加工方法除掉，从而能确保发动机缸套等铸件的高性能要求。 造技术 精品资源共享课程 ④调整金属型的冷却速度，在确定的铸件壁厚范围内，能获得从 外壁到铸件内壁定向凝固的组织。 ⑤可浇注不同金属的双金属铸件，例如轧辊、面粉磨辊等，使 零件有外硬内韧，具有更好的使用性能。 图1-7 离心铸造双金属铸件 (a)铸型 (b)双金属铸件 造技术 精品资源共享课程 2．离心铸造的局限性 ①真正离心铸造工艺仅适用于中空的轴对称铸件，而这类铸 件的品种并不很多。 ②离心铸造要使用复杂的离心铸造机，一般其价格比较昂贵， 故离心铸造车间的投资要比其他铸造方法要高。 ③由于离心力的作用，容易使某些金属液在凝固过程中产生密 度偏析。离心球墨铸铁管在浇注时，如碳当量过高就会造成石墨 向内偏析。 ④靠离心力形成的内表面比较粗糙，往往不能直接应用。 造技术 精品资源共享课程 四、离心铸造工艺的应用范围 从上述离心铸造的优点及局限性可以看出，离心铸造适用于特定 的、大批量生产的铸件。 目前在我国，离心铸造已成为一种应用较广泛的铸造方法，特别 在生产一些管、筒类铸件如铸铁管、铜套、缸套、双金属钢背铜套等 方面，离心铸造是一种主要的方法。此外在耐热钢辊道，一些特殊的 无缝钢管的毛坯，造纸机干燥滚筒等生产方面，离心铸造法很有成效。 几乎一切铸造合金都可用离心铸造法生产铸件，离心铸件的小内径 为8mm，外径可达3m，铸件长度达8m，铸件的重量范围从几 千克至十多吨。 造技术 精品资源共享课程 真正离心铸造生产的代表性产品 造技术 精品资源共享课程 离心铸造铜合金滑动轴承材料与其他方法比较 造技术 精品资源共享课程 造技术 精品资源共享课程 ？ 思考题：管子、活塞环分别可采用哪种 离心铸造方法？ 造技术课程组
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