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离心铸造的铸造缺陷、优缺点、特点及应用

更新时间   2024-04-23 00:00:35 作者: 压铸件
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  离心铸造的第一个专利是在1809年由英国人爱尔恰尔特(Erchardt)提出的,直到二十世纪初期这一方法在生产方面才逐步地被采用。离心铸造最早用来生产铸管,国内外在冶金、矿山、交通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工艺,来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。下面是关于离心铸造的知识汇总。

  离心铸造所用的铸型,根据铸件形状、尺寸和生产批量不同,可选用非金属型(如砂型、壳型或熔模壳型)、金属型或在金属型内敷以涂料层或树脂砂层的铸型。由于模具成本异常低廉,所以既能应用于单件手办模型的制作,也适合大批量生产。

  离心铸造从发明到现在以有七八十年的历史了,直到上世纪初才逐步推广于工业生产。直到40年代初期我国才开始运用离心铸造方法来生产铸铁管。而在现代,离心铸造已经是一种应用广泛的铸造方法,尤其对生产盘环类及管套类铸件生产得心应手。离心铸造还可用于诸如生产叶轮等异型铸件、造纸、无缝管坯、双金属铸件(如钢套镶铜轴承)、干燥滚筒等。离心铸造机如今已实现了高度自动化、机械化,一些机械化离心铸管厂已实现了十几万吨的年产量。

  (1)铸件出现裂纹。虽然离心铸造是高效益的技术,不过,仍存在很多的铸造问题,最常见的就是裂纹,尤其是在管类铸件中,纵向裂纹、横向裂纹现象非常普遍,一般以横向的裂纹居多。因为离心铸造技术,会让液态金属进行非常快速地旋转,所以也会产生震动,由于震动导致金属冷却结晶,就会出现非常明显的裂纹,尤其是在管类铸件的端面位置,横向裂纹非常多,这就会让出型的铸件开裂,严重时还会从中间断裂,唯一能够解决的方法,就是调整生产的全部过程中的转速,让离心铸造技术的转速,保持在适当的范围内,就能减少出现裂纹的情况。

  (2)充型不完整。在制作生产的全部过程中,如果有充型不完整的现象,那么最主要的原因,就是液态金属浇注量不够,最后导致铸件的尺寸变的更小,但能够最终靠调整金属液,减少这个现象的出现。另外,还有一种较为常见的问题,铸件管壁薄厚不够均匀,这种现象最常见在管套铸件中,所以很多铸造工业,都会注意管套长径比的值,通过这种方法去减少管壁薄厚不均等问题,这样也可以有效改善充型不完整的问题,提高铸造质量与效率,保证能制作生产出更优质的铸件。

  (3)气孔缺陷。这类缺陷主要存在于管套类构件的内表面,且直径较小,一般为0.25mm~3 mm,深0.4mm~2.5mm,密度较大。常以片状区域出现。

  (4)铸件端面针刺。在铸造管类铸件时,在涂较厚的涂料时,铸件端面的局部会出现针状的毛刺,直径在0.5mm~1 mm之内,其高度在2mm之内,密度较大。,如出现其3、4、5、类缺陷时,都应加大机械加工余量。

  (5)钢管表层夹砂。管类铸件很容易出现表面夹砂的情况,局部会出现粗糙麻面,并且会有一些凸起,麻面周围轮廓较为清晰,严重的情况下还会成为环带状夹砂。夹砂的部位经过1~2mm的加工,就能清除干净,但是,这会增加一道工序,而且会影响铸皮的质量上的问题,如果是非加工的钢管,最后,可能会没办法使用而报废,所以这样的一个问题必须及时解决,否则,会出现不小的经济损失,尤其是挂涂料的钢管,最容易出现此类问题。另外,有些管类铸件还会出现端面针刺的问题,这就需要加大机械加工余量,来改善这样的一个问题,从而获得更优质的管类铸件。

  由于离心铸造时,液体金属是在旋转情况下充填铸型并进行凝固的,因而离心铸造便具有下述的一些优点:

  (1)在离心力的驱使下,金属结晶从铸型壁逐步向铸件内表面顺序进行,具有一定方向性的冷却结晶,从而改善了补缩环境,使一些熔渣、气体、夹杂物等杂质集中于铸件内表层,也是因为离心的件用下使铸件别的部分组织细密,由于在离心力的驱使下,使金属液体甩向铸型侧壁,使气孔、缩孔等铸造类缺陷在压力的作用下弥合,从而得到组织致密的铸件,有助与其机械性能的提高。

  (2)离心铸造不需要浇道口,也并不是特别需要铸造冒口,铸造空心铸件时还可省去型芯,金属利用率可达80%-90%,降低生产所带来的成本,提高生产效率。

  (3)对于中空铸件的生产最为适合,相比与传统的砂型铸造可以省去活动型芯的拆装,节省原材料的消耗,降低其生产所带来的成本及劳动强度。

  (2)离心铸造管体容易形成气孔、裂纹、冷隔以及浇不足等缺陷,废品率较高,材料利用率较低。

  在实际的生产的全部过程中,液态金属进入铸造机,然后再进入铸型,最终受型壁的冷却作用,开始结晶并且凝固,这也是离心铸造技术的一大特点,由于热量是垂直于铸壁,连续的向外进行散发,所以会按定向凝固变成柱状晶。另外,由于离心作用的惯性,导致液态金属与结晶,产生了相对滑动,所以后面的柱状晶则变为倾斜状,方向基本与铸型旋转的方向一致,内层的液态金属,因为相对运动降低了滑动,又重新增加一层柱状晶,这种现象是离心铸造技术独有的特点。

  离心铸造技术有着很多鲜明的特点及优点,如降低生产所带来的成本,这一点是很重要的,可以给铸造工业带来更多的经济效益,在离心铸造技术过程中,因为不需要绕道口,以及铸造冒口,所以就能够做出一定节省,尤其是空心类的铸件,可以适当减去型芯,以此来保证金属的使用率达到最高,这样就能增加铸造效率,降低生产的成本。由此也能够准确的看出,离心铸造在空心铸件中的运用最为广泛,与传统方法比较,离心铸造要更节省,甚至降低原材料的消耗,这就能起到非常大的作用,增加一定的生产效率,最关键一点是离心铸造,对于铸造合金的类型,是没有一点要求的,也就说该技术使用广泛,没有一点铸造限制。

  (1)铸件的表面形状。离心铸造对某些特定形状的铸件,有着天然的优势,不仅能节省材料,还能铸造出更加优质的铸件,如空心的铸件,利用离心铸造来制作,旋转轴与水平有一夹角的时候,凝固后铸件内部表面,会产生抛物面的形状,这种小倾角在水平离心铸造时,对液态金属的流动非常有利,而立式离心铸造机,这个倾斜角度就变成了90°,也会更容易在环形铸件内部表面中产生抛物面内腔,在铸造时可通过这一点,对特定形状的铸件使用,能够制作出效果更好、更精密的铸件,所以离心铸造技术是非常高效的工艺,是当下最适用的铸造技术之一。

  (2)铸型实际的转速。转速对于离心铸造技术十分重要,因为不管转速快或慢,都会对铸件质量造成影响,这是较为关键的一点,在实际生产中,能够使用各种经验、公式以及图表,来确定铸型的具体转速以此来保证铸件的质量。不过,由于各类铸件的生产条件有差异,所以数据上会有比较大的局限性,所以,在实际的生产的全部过程中,要注意多进行参考,根据铸件的真实的情况进行调整,保证能够正常的使用适合的转速进行铸造。不管液体金属是哪种类型,只要铸件内表面,有效重度能达到3.4×106N/m3,就能够保证制作出精密的铸件,所以实际生产时,要按照铸件内表面的有效重度进行计算,得到实际的转速。