细的涂料输送管较易出现离心铸造悬臂式弯曲

　　离心铸造工艺参数(精)_营销/活动策划_计划/解决方案_实用文档。高职材料成型与控制技术专业资源库 离心铸造工艺参数 课题名称 授课日期 授课班级 授课地点 学习目标： 1．掌握离心铸造工艺参数包括哪些内容？ 2．掌握离心铸造铸型转速的确定方法 3．掌握浇注速度和

　　高职材料成型与控制技术专业资源库 离心铸造工艺参数 课题名称 授课日期 授课班级 授课地点 学习目标： 1．掌握离心铸造工艺参数包括哪些内容？ 2．掌握离心铸造铸型转速的确定方法 3．掌握浇注速度和浇注温度的确定 4．掌握金属液定量的方法 5．认知合金液倒入铸型的方向 教学目的与 能力目标： 要求 1．能够分析离心铸造工艺参数对金属液浇注质量的影响 2．初步掌握离心铸造工艺参数的确定 素质目标 1．分析问题解决问题的能力 2．容忍、团队协作精神 3．科学思维、认线．离心铸造对金属浇注过程的影响 1．离心铸造住型转速的确定方法 重点难点及 2．浇注温度及浇注速度的确定 解决方法 难点： 1．金属液定量的方法 2．合金液倒入铸型的方向 方法：讲授、参观 教具：铜合金铸件 手段：多媒体 教学设计 内容： （方法、教 1．浇注工艺过程要求 具、手段、 2．铸型转速的确定 内容） 3．涂料和敷料的应用 4．浇注温度和速度的选择 5．浇注金属的定量 6. 合金液导入铸型方向 课外作业 通过网络、书籍等方法了解特种铸造方法及其适用范围 离心铸造工艺参数 课次 1 高职材料成型与控制技术专业资源库 离心铸造工艺参数 授课内容 授课时间 离心铸造工艺参数 一、浇注工艺过程要求 二、铸型转速的确定 三、涂料和敷料的应用 四、浇注温度和速度的选择 五、浇注金属的定量 六、合金液导入铸型方向 10min 20min 20min 10min 20min 20min 2 高职材料成型与控制技术专业资源库 离心铸造工艺参数 授课内容 离心铸造工艺参数 注 一、浇注工艺过程要求 确定毛坯 尺寸 选择模具 ① 预热铸型、上 涂料 铸型装配（包括 浇道） 冷却 浇注 合金液定 量 调整转速 开 车 铸件脱模 铸件清 理 图 1. 离心铸造工艺过程 ①若是新产品为设计模具 离心浇注时一定要注意以下的工艺操作要点： （1）首先根据铸件要求确定好铸型转速。操作前调整好转速，浇注过程中 严格控制变速范围。 （2）铸型在上涂料前要经过清理和预热，上涂料时要严格控制铸型温度和涂 料层厚度。 （3）浇注时按照要求掌握好合金液的温度，定量要准确，掌握好浇注速度。 （4）铸件冷却要严格掌握自然冷却或水冷的时间和冷却速度。 （5）铸件取出后，检查铸型，控制铸型工作温度，准好浇注下一个铸件的 工作。 二、铸型转速的确定 1．选择合适铸型转速的原因分析 （1）离心铸造铸件是依靠铸型旋转产生离心力,使浇入铸型内的金属液克服 自身的重力充满铸型，终在离心压力作用下凝固而成的铸件。 （2）为克服重力，铸型必须要有一定的转速：当金属液自由表面上点 a 处（见图 2）的金属质点产生的离心力 mω 2r0 小于它的重力 mg 时，则 a 点处的 3 高职材料成型与控制技术专业资源库 金属液在重力作用下易使质点下掉，该点的圆周线速度可能小。 如果 mω 2r0≥mg 的条件不能被满足， 则在浇注时会出现金属液滞留在铸型底 部滚动（见图 3a） ，或出现雨淋现象(见图 3b)，不能成形。铸型转速低,铸件也 易出现疏松、夹渣、内表面凹凸不平等缺陷。 （3）过高的转速，除能产生很大的凝固压力外，会带来许多负面效应，如增 加能耗、提高了对铸型和离心机设计制造的要求、使铸件产生纵向裂纹、金属液 更易偏析、使用砂型时更易产生粘砂、胀砂等缺陷。 分析结论：在确定离心铸造铸型转速时，原则是在保证铸件质量前提下，选 取的铸型转速。 （3）过高的转速，除能产生很大的凝固压力外，会带来许多负面效应，如增 4 高职材料成型与控制技术专业资源库 加能耗、提高了对铸型和离心机设计制造的要求、使铸件产生纵向裂纹、金属液 更易偏析、使用砂型时更易产生粘砂、胀砂等缺陷。 分析结论：在确定离心铸造铸型转速时，原则是在保证铸件质量前提下，选 取的铸型转速。 思考：铸型转速的确定原则？ 2.铸型转速的确定方法 在实际生产中可采用各种经验公式和图表来确定铸型的转速。但由于产生条 件不同（指生产铸件种类不同） ，各经验数据都有较大的局限性。故在实际生产 时可参考选用，并根据所生产出的铸件实际情况，进行调整。 （1）根据铸件内表面有效重度计算铸型转速； （2）根据重力系数计算铸型转速； （3）根据综合系数计算铸型转速； （4）根据非金属铸型可能承受的离心力计算铸型转速； （5）根据铸件内孔上下允差计算铸型转速。 （1）根据铸件内表面有效重度计算铸型转速 JI.C.康斯坦丁诺夫认为，不管液体金属种类如何，只要铸件内表面有效重度 达到 3.4×106N/m， 就能保证得到组织细密的离心铸造件。 铸型转速用下式计算： n?? 式中 n—铸型转速（r/min） ； R—铸件内表面半径（m） ； γ —合金重度（N/m3） ； β —调整系数（按表 1 选取） 。 55200 ?R 此公式适用于水平离心铸造，且铸件 R 外/R 内比值应不大于 1.5。 5 高职材料成型与控制技术专业资源库 （2）根据重力系数计算铸型转速 根据重力系数计算铸型转速，计算公式为： n ? 29.9 式中 n—铸型转速(r/min)； R—铸件内半径(m)； G—重力系数，可按表 2 选取。 G R 理论上 20G 就能使筒、管形铸件成形，但实际选用值都远高于此数，如铸铁 管为 40～60G，高合金的粘性金属液可选 100G 以上 （3）根据综合系数计算铸型转速 其计算公式为： 式中 n—铸型转速（r/min） ； R—铸件内表面半径（m） ； C—综合系数，见表 3。 理论上 20G 就能使筒、 管形铸件成形， 但实际选用值都远高于此数， 如铸铁管为 40～60G，高合金的粘性金属液可选 100G 以上。 6 高职材料成型与控制技术专业资源库 （3）根据综合系数计算铸型转速 其计算公式为： 式中 n—铸型转速（r/min） ； R—铸件内表面半径（m） ； C—综合系数，见表 3。 此计算公式适用于铸件 R 外比 R 内其比值不大于 1.15 时的情况。 （4）根据非金属铸型可能承受的离心力计算铸型转速 式中 n—铸型转速(r/min)； P—非金属铸型能承受的离心压力(MPa)； γ —合金密度（kg/m3） ； RW、RN—铸件外径和内半径(m)。 （5）根据铸件内孔上下允差计算铸型转速 式中 h—铸件高度(m)； D、d—立式离心铸造时铸件内孔允许的和小直径(m)。 为确保铸件内孔公差的要求，实际采用的转速要大于所计算的转 速。当铸件内表面的重力系数达到 75G 时，则上下径的差别不再能用 肉眼看出。 n—铸型转速(r/min)； 7 高职材料成型与控制技术专业资源库 结论： 在实际生产中要注意的是铸型的真正转速。许多离心机都安装有转 速表，但往往它的指示值和实际铸型转速有差别，尤其在水平离心滚 胎式铸造时更是如此。电动机通过带轮→v 带→带轮→托辊进行驱动， 托辊外径和铸型外径有差别，加之托辊和铸型间常有丢转的情况，故 铸型转速和托辊或带轮转速完全不一样。实际操作时应注意具体机型 转速差别的规律。一般转速在每分钟几十转到 1500 转左右。而且离心 铸造的铸型转速在小于 15%的偏差时， 一般不会对浇注过程和铸件质量 产生明显的影响。 ④改变铸件表面的粗糙度。 应用涂料在大部分情况下可获得表面光 洁的铸件。有时故意应用增加铸件表面粗糙度的涂料，使铸件变粗糙。 这对镶进铝气缸体的气缸套特别有利，高的粗糙度可有效地增加和铝 合金的结合力； ⑤增加与液体金属的摩擦力，缩短浇入金属液达到铸型旋转速度所 需的时间。 （2）对涂料的要求 对涂料的要求可归纳为以下几点： ①所用原材料易得，且便宜； ②涂料的混制或制容易； ③有足够的绝热能力 ( 涂料材料本身的绝热能力以及涂料的厚 度)， 可防止金属液凝固激冷及降低金属型的峰值温度， 延长金属寿命； ④涂料稳定，贮存方便，不易沉淀； ⑤加有悬浮剂，使涂料适合在管中的输送，同时对喷涂设没有强 的腐蚀； ⑥喷涂后容易干燥以缩短工序时间和防止缺陷的产生； ⑦涂料和金属型有合适的粘着力，它在干燥后既不能被金属液冲 走，而失去涂料的作用，又能在铸件脱模时，涂层能随铸件一起带出 而不留在铸型内； ⑧涂料要有好的透气性，如果涂料或某组分存在自由结晶水，在浇 8 高职材料成型与控制技术专业资源库 注过程释放的气体能向铸型方向逸出，并通过型壁排气孔排放，避免 在铸件内形成针孔、气孔和气坑。 3．涂料的组成及制 涂料的基本组成和重力铸造相似，但金属型离心铸造时，涂料的加 入方法主要是定量一次性倒入旋转铸型和移动喷涂法，因此涂料的组 成与品种不如重力铸造时多。 喷刷涂料时应注意控制金属型的温度。在生产大型铸件时，如果铸 型本身的热量不足以把涂料烘干，可以把铸型放在加热炉中加热，并 保持铸型的工作温度，等待浇注；生产小型铸件时，尤其是采用悬臂 离心铸造机生产时，希望尽可能利用铸型本身的热量烘干涂料，等待 浇注。 4．涂料的涂敷方法 立式离心铸造用的砂型与泥芯，可和往常一样使用刷涂、浸涂、喷 涂等各种方法。对于金属型离心铸造则不再用刷、浸，而使用下述几 种方法。 （1）撒铺法 （2）喷涂法 （3）U 形槽倾倒法 1）撒铺法 在使用干粉状涂料时，如浇注铜合金套筒类铸件时所使用的高温 焙烧过的石墨粉，常采用往旋转铸型中撒涂料的方法，粉状涂料自动 铺开在金属型的表面上。 （2）喷涂法 方法： 用压缩空气或其它动力将悬浮液类涂料驱赶至喷嘴处，以 雾状形式喷涂在预热至 150～250℃的旋转铸型的工作表面上，利用铸 9 高职材料成型与控制技术专业资源库 型热量干燥涂料层，可获得厚度均匀的涂料层。在生产细长的铸件(如 铁管)时，细的涂料输送管较易出现悬臂式弯曲，出现很大挠度，此时 可将喷嘴一端的背面直接搁置在旋转铸型的内壁底部，喷嘴向上，并 且轴向等速移动，由铸型的一端向另一端进行涂料的喷涂。 特点：但这种喷涂法只能一次性地喷涂，不能在铸型中来回反复移 动喷涂铸型，以控制涂料层的厚度，因为紧贴铸型的喷嘴端在已有涂 料层的表面移动时，会破坏己喷上的涂料层。有时也把喷好涂料的铸 型放到加热炉中在 200℃左右继续干燥、 保温。 待浇注前再自炉中取出， 置于铸造机的支承轮上准浇注。 喷涂法在金属型离心铸造时使用很广泛，涂料中的耐火粉料事 先经高温焙烧，除去其中的结晶水（黏土、膨润土不能焙烧，它们在 焙烧后便成死土，失去黏结性） ，以防在浇注金属后，涂料产生太多的 气体，进入正在凝固的铸件中，使铸件产生针状气孔，或使铸件外表 面出现凹坑。 有时压力较高的气体还可能穿透内凹的凝固薄层，窜出里面的金属 液层，在铸件内表面上出现明显由液滴凝成的球状金属颗粒。如果内 凹被气体穿透凝固层的凹坑中又被内层金属液充满，则在铸件外表面 上常可见点点斑斑的金属痕迹或直径较大扁平形（似蘑菇盖状）的冷 隔块，这些金属斑迹、冷隔块常与铸件主体结合不牢，可用机械力量 10 高职材料成型与控制技术专业资源库 除去，在铸件外表面上形成凹坑。 （3）U 形槽倾倒法 把定量涂料装在水平 U 形槽中，把 U 形槽伸入铸型中，让预热至 200℃左右的金属型转动，倾翻 U 形槽，让涂料均匀地铺开在铸型工作 面的长度上，开始时铸型低速旋转，涂料在铸型底部翻滚、变稠(因水 分蒸发)，而后提高铸型转速，涂料均匀分布在铸型表面，并利用铸型 热量干燥涂料层。浇注前，把铺涂好涂料的铸型放在加热炉中在约 200℃的环境中保温干燥。 此法适用于中、大直径铸件的小批量离心铸造。 五、浇注温度选择 离心铸件大多为形状简单的管状、筒状或环状件，多用充型阻力较 小的金属型，离心力又能加强金属的充型性，故离心铸造时的浇注温 度可较重力浇注时低 5~10℃。 对于用金属型离心铸造有色合金件，例如轴瓦等，尽管有色金属熔 点较低，金属型寿命长，但较高的浇注温度会使轴承合金冷却速度减 慢而易产生偏析缺陷。也必须严格控制浇注温度。 浇注时应采用高温铸型，使金属液正确地复制型腔的形状，提高 铸件的精密度。当熔炼合金经过检验达到工艺要求以后，就可以进行 浇注，浇注应在指导老师帮助下进行，浇注过程应注意安全。 11 高职材料成型与控制技术专业资源库 浇注温度的选择：根据理论知识（浇注合金成分）进行确定。因 为铜环铸件的壁厚壁厚≤30mm，根据浇注温度对铸造力学性能的影响 分析，铜环浇注温度选用 1160℃为宜。 六、浇注金属的定量 浇注合金液定量重力铸造时，一般不需要特意控制浇入铸型中金属 液的多少，因为可由铸型浇口处判断铸型是否浇满。而在离心铸造时， 铸件的内表面常为自由表面，浇入铸型中金属液的多少直接决定铸件 内表面直径的大小，所以离心铸造浇注时，对所浇注金属的定量要求 较高。 立式离心铸造异型铸件的浇注和重力铸造一样，铸型浇口完全充满 就算完成浇注，一般也不必定量。离心铸管的国内外标准都规定有重 量公差，气缸套等筒形件在铁液量不准确时会造成机加工余量过大或 过小，因此都要求在浇注前对所浇铁液有所定量。做好工艺控制，在 保证铸件质量的前提下尽量减少重量，可达到降低机加工工时或充分 利用标准中的重量负公差，取得明显的经济效益。 (1)质量定量法 按铸件毛坯重量，将待浇的金属进行秤量，然后一次倒入，获得合 格内径的铸件。这种方法的优点是重量准、尺寸，但需要在离心 机前有台秤。浇包及其转动机构都支撑在秤上，按秤所示对中间包浇 入必须量的合金。生产大型气缸套以及离心灰铸铁下水管多用这种方 法，此时都用短流槽，快速浇入后铁液流动距离仅 3m 或更短，金属型 是热模并表面喷有涂料。当铸件毛坯重量有变化时，仅需改动秤的指 12 高职材料成型与控制技术专业资源库 示值，操作也方便。 (2)体积定量法 体积定量法是用内腔形状一定的浇包，在浇包内壁高度上做出一记 号，或认定一定的高度，以接受一定体积的金属液，一次性地浇入旋 转中的铸型，达到定量浇注的目的。这种方法简易方便，但定量精度 较差，在大量生产时需经常根据浇出铸件的重(质)量，对浇包接受的 金属液体积进行调整。为保证定量准确，防止每次修包后液面有变带 来的麻烦。它根据铸件重量计算出同体积的模型，然后以此为胎打结 出浇包，只要铁液面达到台阶时就为合格重量。这种定量浇包使用较 方便，定量也比较准确，可随时更换新包，重复性好。 定量浇包也可用金属保温炉中电磁泵的开动时间控制浇入铸型(或 浇包)中的金属液体积，但这需要特殊装置，只能在大量生产中应用。 (3)高度定量法 高度定量法，采用电信号装置，当铸件浇注到已够璧厚时，电路接 通，电流信号发出，立刻停止浇注。此法定量方便，但定量不准确， 在生产大型铸件时可以考虑应用。 七、合金液导入铸型方向 除了金属液在铸型内的径向、 轴向运动外， 要防止其他运动的产生， 以防止金属液在铸型内飞溅造成的各种铸造缺陷存在。要特别注意金 属液在浇铸时进入旋转铸型的方向。原则是金属液进入方向应和铸型 13 高职材料成型与控制技术专业资源库 旋转方向相切。有时因铸件结构及离心形式很难做到，但应尽力去做， 尤其对易产生氧化、夹杂等缺陷的金属种类更是如此。图 6 是立式离 心铸造浇入方法的比较。 图 7 卧式离心铸造浇注时金属液流动方向 14 高职材料成型与控制技术专业资源库 液体金属自浇注槽流入时的运动方向与铸型壁的旋转方向一 致，此时金属的飞溅少。 思考：离心铸造时金属液如何导入铸型？ 15
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