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离心铸造之应用

A.离心铸造应用原理:

离心铸造的方法乃是将金属液浇入一旋转的铸模内,由于离心力的作用,金属液紧贴于铸模内部,随着铸模的旋转,金属液即逐渐凝固成为管状的铸件。离心铸造所用的铸模大多以钢、铁或者石墨制成,主要用于制造管状或筒状的铸件,尤其是长形铸管如以离心铸造的方法制造,可以不用太大的砂心而能做出厚薄均匀的圆管铸件。

经由离心铸造机之两个滚轮的旋转,离心铸模亦随之旋转,当铸模旋转时浇入金属液,则此金属液由于离心力的作用即被带至铸模的旋转轨迹之上,而分布于铸模表面。当金属液散布于铸模后会立即凝固,而继续浇注就会加厚凝固层而达到我们所须的铸件厚度。

B.离心铸造分类:

离心铸造方法一般可分为1.真离心铸造法2.半离心铸造法3.离心压力铸造法三大类。

1.真离心铸造法,不用砂心,亦不须设置冒口及横浇道,因此适于铸造铁管、钢管、圆筒、套筒等管状及筒状的铸件。

2.半离心铸造法,浇注时系以铸件的对称轴为旋转轴,从中央的下浇道注入金属液,借着离心力的作用使金属液从中央部份向外推出而充满铸模。半离心铸造法用于具有对称形状的铸件,如车轮。

3.离心压力铸造法是从中央的下浇道分设放射状的横浇道,以下浇道为旋转轴,而欲浇注之金属液注入下浇道后,由于离心力的作用,经横浇道而充满模穴。离心压力铸造法类似于于半离心铸造法,仅在旋转轴的选定不同而已,由于旋转不是铸件的对称轴,因此离心压力铸造法更能适用于各种形状复杂的铸件。

C.离心铸造法之铸件特征

离心铸造法由于浇铸条件优良,因此可得到密实性高之铸件,并且组织、晶粒较细致,成份分布较均匀。而获得这些优点之最主要因素为金属铸模之急冷效果、及其浇铸温度可较一般铸造法低,而仍可达到理想之金属流动状态。采用金属模具之真离心铸造法可得到最明显之细化效果,而离心加压铸造法所得之铸件组织则和一般铸造法者差别不大。不过离心加压铸造法却可减少铸件内部之夹渣、气孔等缺陷。离心铸造法铸件最容易产生之缺陷为热裂,尤其在高转速时更易发生。热裂为铸件在凝固过程中,固态和液态金属界面由于凝固收缩作用而无法完全密合所产生之裂缝。因此当铸件收缩,加上铸模受热膨胀所产生之应力大于铸件在固相线附近温度之强度时,则会产生轴向之热裂。

过高之转速为造成热裂之主要因素。另外铸件外层急冷也可有效减少热裂之发生,这点可由较低之浇铸温度及较缓之浇铸速度达到,较慢之浇铸速度可得到较大之温度梯度,并且可以减小金属液压对凝固层之不良影响。比较上温度梯度愈小,则铸件各部位同时达到凝固中脆弱状态之机会也就增加,因此增加热裂发之机会。

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