离心铸造?层流使其生长成 倾斜状的柱状晶

　　第三章离心铸造_物理_自然科学_专业资料。立式离心铸造 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 节 概述 二、离心铸造的特点 第三章 离心铸造 1、不用砂芯即可生产中空的铸件 2、不需要浇注系统和冒口，提高了金属的利 用率。

　　立式离心铸造 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 节 概述 二、离心铸造的特点 第三章 离心铸造 1、不用砂芯即可生产中空的铸件 2、不需要浇注系统和冒口，提高了金属的利 用率。 3、提高了金属液的充型能力，有利于流动性 差的和形状复杂件的充填。 4、提高了金属液的补缩能力，铸件致密，缩 孔、气孔和夹杂少。 5、铸件内易形成偏析。 6、内表面比较粗糙。 7、应用场合较窄，只使用于中空铸件。 金属材料工程教研室 节 概述 §3－2 离心铸造原理 一、离心力场 重度： g 有效重度： 2r 重力系数： G 2r / g 第三章 离心铸造 二、离心力场中液体自由 表面的形状 1、立式离心铸造时液体金 属自由表面的形状 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 由水力学欧拉公式知：当液体质点在力的 作用下，在等压面上作微小位移对，应满 足下述条件： 所以 积分后，得立式离心铸造时液体金属自由 表面在径向断面上的相交曲线方程式为： 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 此式为抛物线方程式，抛物线顶点为坐标 的原点。因此可推论：立式式离心铸造时 液体金属的自由表面为一绕垂直轴的回转 抛物面。 求铸件高度和内孔的半径差： 所以： 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 在一般情况下，征凝 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，如下图所示。 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 2、卧式离心铸造时液体金属自内由表面的 形状。 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 当不考虑重力场的影响时： 第三章 离心铸造 对此式积分得： 由此可推卧式离心铸造时，如果不考虑重 力场的影响，液体金属的自由表面应为以 旋转轴为轴线的圆柱面。 由于重力场的影响： 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 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。 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 三、离心压力 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 由微小单元引起的离心压力为： 第三章 离心铸造 忽略dr/2并积分得： 因为po=0，所以： 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 外径R处： 立式离心铸造时，同样可用上式计算只是 需要注意值随铸件的高度而变化。 四、离心力场中金属液内异相质点的径向运 动 质点上浮和下沉速度由斯托克斯公式表示： 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 离心力场中： 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 将两式相除得： 第三章 离心铸造 径向移动将使： ? 有利于夹杂、渣滴和气孔逸出； ? 补缩容易，有效重度大，不易形成缩孔、 缩松的缺陷，组织致密度大； ? 易出现偏析和双向凝固现象。 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 五、离心铸件在液体金属相对运动影响下 的凝固特点 在离心铸件断面上常会发现两种独特的宏 观组织，即(1)倾斜柱状晶和(2)层状偏析。离心铸造 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 1、离心铸型横断面上液体金属的相对运动及 其对铸件结晶的影响 （1）离心铸型横断面上液体金属的相对运动 离心铸造时，在铸型横断面上有两种原因 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 引起液体金属相对运动。 1）卧式离心铸造时重力场所引起相对运动 在铸型和液体金属之间会发生相对运动。 2）由惯性作用所引起的相对运动 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 (2)离心铸型横断面上液体相对运动的不同 情况对铸件结晶过程的影响 ?紊流阻止了异相 质点在金属中的正 常沉浮，固相区增 厚，形成等轴晶区。离心铸造 ?层流使其生长成 倾斜状的柱状晶。 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 2、离心铸型纵断面上液体金属的相对运动 及其对铸件结晶的影响 金属材料工程教研室 第二节 离心铸造原理 第三章 离心铸造 §3－3 离心铸造机 一、立式离心铸造机 金属材料工程教研室 第三节 离心铸造机 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第三节 离心铸造机 二、卧式离心铸造机 1、卧式悬臂离心铸造机 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第三节 离心铸造机 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第三节 离心铸造机 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第三节 离心铸造机 2、滚筒式离心铸造机 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第三节 离心铸造机 3、多工位卧式离心铸造机 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第三节 离心铸造机 第三章 离心铸造 §3－4 离心铸造工艺 一、离心铸型转速的选择 选择离心铸型的转速时，主要应考虑两个 问题: ?离心铸型的转速应保证液体金属在进入铸 型后立刻能形成圆筒形，离心铸造绕轴线旋转； ?充分利用离心力的作用，保证得到良好的 铸件内部质量，避免铸件内部产生缩孔、 缩松、夹杂和气孔。 1、保证液体金属成形的铸型转速 立式离心铸造时，可根据铸件内表面尺寸 的要求按下式计算： 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 第三章 离心铸造 卧式离心铸造时，为保证液体金属在型壁 上的成形，应使液体金属自由表面上 点处的金属质点所产生的离心力大于或等 于重力，即： 若不能保证此条件，则在出注时会出现如 下图所示的雨淋现象，铸件中将出现夹渣、 起等缺陷。 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 第三章 离心铸造 2、保证铸件致密度的铸型转速选择 （1）康氏公式 只要自由表面上的有效重度2r 3.4MN / m3就能 得到组织致密的铸件，导出计算公式： 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 第三章 离心铸造 n 55200/ r0 （2）重力系数公式 G 2r0 / g n 2.99 G / r0 （3）凯门公式 n c / r0 （4）注意几点 ?康氏公式只适用于薄壁铸件； ?浇注厚壁铸件时铸型转速先慢后快； ?当浇注较长的薄壁铸件时，转速先慢后快； 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 第三章 离心铸造 浇注大直径铸件时，适当降低转速，浇完后 提高转速； 浇注结晶温度范围宽的合金，要求较高的铸 型转速； 采用砂型、型壳离心铸造时，要对Pmax进行 控制： nmax 42.3 Pmax / g(R2 r 2 ) 二、离心铸造用铸型 1、卧式悬臂离心铸造机上的金属铸型 卧式悬臂离心铸造机上的金属型按其主体 的结构特点可分为单层金属型和双层金属 型两种。 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 第三章 离心铸造 2、滚筒式离心铸造机上的金属铸型 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 三、涂料 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 四、离心浇注 1、液体金属的定量 （1）重量法 （2）容积法 （3）定自由表面高 度法 金属材料工程教研室 第三章 离心铸造 第四节 离心铸造工艺 2．液体金属进入铸型的方向 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 五、几种离心铸造工艺 1、气缸套的离心铸造 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 2、铸铁管的离心铸造 （1）砂型离心铸造法 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 （2）水冷金属型离心铸造法 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺 第三章 离心铸造 金属材料工程教研室 第四节 离心铸造工艺
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