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離心鑄造之應用

A.離心鑄造應用原理:

離心鑄造的方法乃是將金屬液澆入一旋轉的鑄模內,由於離心力的作用,金屬液緊貼於鑄模內部,隨著鑄模的旋轉,金屬液即逐漸凝固成為管狀的鑄件。離心鑄造所用的鑄模大多以鋼、鐵或者石墨製成,主要用於製造管狀或筒狀的鑄件,尤其是長形鑄管如以離心鑄造的方法製造,可以不用太大的砂心而能做出厚薄均勻的圓管鑄件。

經由離心鑄造機之兩個滾輪的旋轉,離心鑄模亦隨之旋轉,當鑄模旋轉時澆入金屬液,則此金屬液由於離心力的作用即被帶至鑄模的旋轉軌跡之上,而分佈於鑄模表面。當金屬液散佈於鑄模後會立即凝固,而繼續澆注就會加厚凝固層而達到我們所須的鑄件厚度。

B.離心鑄造分類:

離心鑄造方法一般可分為1.真離心鑄造法 2.半離心鑄造法 3.離心壓力鑄造法三大類。

1.真離心鑄造法,不用砂心,亦不須設置冒口及橫澆道,因此適於鑄造鐵管、鋼管、圓筒、套筒等管狀及筒狀的鑄件。

2.半離心鑄造法,澆注時係以鑄件的對稱軸為旋轉軸,從中央的下澆道注入金屬液,藉著離心力的作用使金屬液從中央部份向外推出而充滿鑄模。半離心鑄造法用於具有對稱形狀的鑄件,如車輪。

3.離心壓力鑄造法是從中央的下澆道分設放射狀的橫澆道,以下澆道為旋轉軸,而欲澆注之金屬液注入下澆道後,由於離心力的作用,經橫澆道而充滿模穴。離心壓力鑄造法類似於於半離心鑄造法,僅在旋轉軸的選定不同而已,由於旋轉不是鑄件的對稱軸,因此離心壓力鑄造法更能適用於各種形狀複雜的鑄件。

C.離心鑄造法之鑄件特徵

離心鑄造法由於澆鑄條件優良,因此可得到密實性高之鑄件,並且組織、晶粒較細緻,成份分佈較均勻。而獲得這些優點之最主要因素為金屬鑄模之急冷效果、及其澆鑄溫度可較一般鑄造法低,而仍可達到理想之金屬流動狀態。採用金屬模具之真離心鑄造法可得到最明顯之細化效果,而離心加壓鑄造法所得之鑄件組織則和一般鑄造法者差別不大。不過離心加壓鑄造法卻可減少鑄件內部之夾渣、氣孔等缺陷。離心鑄造法鑄件最容易產生之缺陷為熱裂,尤其在高轉速時更易發生。熱裂為鑄件在凝固過程中,固態和液態金屬界面由於凝固收縮作用而無法完全密合所產生之裂縫。因此當鑄件收縮,加上鑄模受熱膨脹所產生之應力大於鑄件在固相線附近溫度之強度時,則會產生軸向之熱裂。

過高之轉速為造成熱裂之主要因素。另外鑄件外層急冷也可有效減少熱裂之發生,這點可由較低之澆鑄溫度及較緩之澆鑄速度達到,較慢之澆鑄速度可得到較大之溫度梯度,並且可以減小金屬液壓對凝固層之不良影響。比較上溫度梯度愈小,則鑄件各部位同時達到凝固中脆弱狀態之機會也就增加,因此增加熱裂發之機會。

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