《离心铸造》PPT课件.ppt

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1、第一章离心铸造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备—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。立式卧式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

2、长度大于直径的套筒类和管类铸件。立式离心铸造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。离心铸造的特

3、点（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。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。810离心铸件最大直径可达3米，最

4、大长度8米最大重量达几公斤到十多吨离心铸造双金属管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=mω2r。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！?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

5、质上的离心力γ'＝mω2r/V＝ρω2r（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：G＝γ'／γ＝ρω2r／ρg＝ω2r／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。总结离心力场重度

6、：有效重度：重力系数：mgmω2rrωOM1.2.2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→冷凝后最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？立式离心铸造时的液体金属自由表面的形成mgmω2xx2Ky2y1hωOx1M由水力学欧拉公式：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。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。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

7、，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？ωmω2r0sinαmω2r0cosααyroxOxy离心力F＝mω2r0X＝mω2r0cosα＝mω2xY＝mω2r0sinα＝mω2ymω2r0由欧拉公式：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。卧式离心铸造时的液体金属自由表面的形成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。由于重力场的影响：BAωmω2r0sinαmω2r0cosααyeroxO'x'Oxymω2r0问

8、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A断面向B断面(由B断面向A断面)的运动阻力增大→υA与υB的差值减小→偏心值e逐步减小因此，在卧式离心铸造时，液体金属自由表面偏移的现象将随着铸件凝固过程而逐渐消失。最后，铸件的表面将不会出