淺談離心鑄造的應用及其特點

梁增輝 ，申勇 ，何齊書 ，劉安強 ，徐軍

（1.新興鑄管股份有限公司；2.河北省球墨鑄鐵管工程技術研究中心，河北 邯鄲 056300）

當下的離心鑄造技術已經(jīng)非常成熟，畢竟經(jīng)過了70多年的發(fā)展，很多缺陷都被經(jīng)驗彌補，并且被逐步地推廣，在很多工業(yè)生產(chǎn)中都應用到。我國從上世紀40年代開始運用這項技術，對于制作生產(chǎn)也越來越得心應手，無論是盤環(huán)類還是管套類的鑄件，還有一些日常生活中比較常見的造紙、干燥滾筒等等，都可以通過離心鑄造技術制作，并且融合了現(xiàn)代自動化的技術變得更先進，鑄造時更加方便、快捷。

1 離心鑄造機的具體分類

（1）立式離心鑄造機。離心鑄造機一般會分為兩個種類，其中立式離心鑄造機最常見，在鑄造上也有較為突出的特點，比如，鑄件會上薄下厚，并且內(nèi)表面呈拋物面的形狀，所以在盤環(huán)類的鑄件中，使用較多一些。這種立式離心鑄造機，在使用過程中需要注意，會出現(xiàn)壁厚不均勻的問題，那么，必須再加上一道切削工序，這樣才能制作出完整且質(zhì)量符合標準的鑄件，雖然需要多一道工序，但這種鑄造機依然受到廣泛使用，大部分的鑄造工業(yè)中，都會有立式離心鑄造機，根據(jù)主要的要求、條件選擇性使用。

（2）臥式離心鑄造機。作為一項非常專業(yè)的鑄造技術，離心鑄造在制作生產(chǎn)的過程中，有很多的細節(jié)需要注意，轉(zhuǎn)速如果太低，就會造成離心力不足，最終導致鑄型充型不良的問題，而轉(zhuǎn)速過高又會增加能耗，所以離心鑄造對于鑄造機器有很高的要求，臥式離心鑄造機，鑄型是繞水平軸旋轉(zhuǎn)，可以制作出壁厚非常均勻的圓筒形，而且生產(chǎn)出來的鑄件，在冷卻條件上沒有太明顯的差異，

當然臥式離心鑄造機，還可以減少很多負面影響，如裂紋、金屬液偏析等，提高鑄件的質(zhì)量，這一點是非常關鍵的，尤其是在立式離心鑄造機無法滿足鑄造需求時，就可以更換為臥式鑄造機使用。

圖1 臥式離心鑄造機

2 離心鑄造技術的特點

（1）離心鑄造凝固特點。在實際的生產(chǎn)過程中，液態(tài)金屬進入鑄造機，然后再進入鑄型，最終受型壁的冷卻作用，開始結晶并且凝固，這也是離心鑄造技術的一大特點，由于熱量是垂直于鑄壁，連續(xù)的向外進行散發(fā)，所以會按定向凝固變成柱狀晶。另外，由于離心作用的慣性，導致液態(tài)金屬與結晶，產(chǎn)生了相對滑動，所以后面的柱狀晶則變?yōu)閮A斜狀，方向基本與鑄型旋轉(zhuǎn)的方向一致，內(nèi)層的液態(tài)金屬，因為相對運動降低了滑動，又重新增加一層柱狀晶，這種現(xiàn)象是離心鑄造技術獨有的特點。

（2）降低生產(chǎn)成本。離心鑄造技術有著很多鮮明的特點及優(yōu)點，如降低生產(chǎn)成本，這一點是非常重要的，可以給鑄造工業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益，在離心鑄造技術過程中，因為不需要繞道口，以及鑄造冒口，所以就能夠做出一定節(jié)省，尤其是空心類的鑄件，可以適當減去型芯，以此來保證金屬的使用率達到最高，這樣就能增加鑄造效率，降低生產(chǎn)的成本。由此也可以看出，離心鑄造在空心鑄件中的運用最為廣泛，與傳統(tǒng)方法比較，離心鑄造要更加節(jié)省，甚至降低原材料的消耗，這就能起到很大的作用，增加一定的生產(chǎn)效率，最關鍵一點是離心鑄造，對于鑄造合金的類型，是沒有任何要求的，也就說該技術使用廣泛，沒有任何鑄造限制。

3 離心鑄造在應用生產(chǎn)中的問題分析

（1）鑄件出現(xiàn)裂紋。雖然離心鑄造是高效益的技術，不過，仍存在很多的鑄造問題，最常見的就是裂紋，尤其是在管類鑄件中，縱向裂紋、橫向裂紋現(xiàn)象非常普遍，一般以橫向的裂紋居多。因為離心鑄造技術，會讓液態(tài)金屬進行高速旋轉(zhuǎn)，所以也會產(chǎn)生震動，由于震動導致金屬冷卻結晶，就會出現(xiàn)明顯的裂紋，尤其是在管類鑄件的端面位置，橫向裂紋非常多，這就會讓出型的鑄件開裂，嚴重時還會從中間斷裂，唯一能夠解決的方法，就是調(diào)整生產(chǎn)過程中的轉(zhuǎn)速，讓離心鑄造技術的轉(zhuǎn)速，保持在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，就能減少出現(xiàn)裂紋的情況。

（2）充型不完整。在制作生產(chǎn)過程中，如果有充型不完整的現(xiàn)象，那么最主要的原因，就是液態(tài)金屬澆注量不夠，最終導致鑄件的尺寸變的更小，但可以通過調(diào)整金屬液，減少這個現(xiàn)象的出現(xiàn)。另外，還有一種較為常見的問題，鑄件管壁薄厚不夠均勻，這種現(xiàn)象最常見在管套鑄件中，所以很多鑄造工業(yè)，都會注意管套長徑比的值，通過這種方法去減少管壁薄厚不均等問題，這樣也可以有效改善充型不完整的問題，提高鑄造質(zhì)量與效率，保證可以制作生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的鑄件。

（3）鋼管表層夾砂。管類鑄件很容易出現(xiàn)表面夾砂的情況，局部會出現(xiàn)粗糙麻面，并且會有一些凸起，麻面周圍輪廓較為清晰，嚴重的情況下還會成為環(huán)帶狀夾砂。夾砂的部位經(jīng)過1～2mm的加工，就能清除干凈，但是，這會增加一道工序，而且會影響鑄皮的質(zhì)量問題，如果是非加工的鋼管，最后，可能會無法使用而報廢，所以這個問題必須及時解決，否則，會出現(xiàn)不小的經(jīng)濟損失，尤其是掛涂料的鋼管，最容易出現(xiàn)此類問題。另外，有些管類鑄件還會出現(xiàn)端面針刺的問題，這就需要加大機械加工余量，來改善這個問題，從而獲得更優(yōu)質(zhì)的管類鑄件。

4 離心鑄造技術的應用

（1）鑄件的表面形狀。離心鑄造對于某些特定形狀的鑄件，有著天然的優(yōu)勢，不但可以節(jié)省材料，還能鑄造出更加優(yōu)質(zhì)的鑄件，如空心的鑄件，利用離心鑄造來制作，旋轉(zhuǎn)軸與水平有一夾角的時候，凝固后鑄件內(nèi)部表面，會產(chǎn)生拋物面的形狀，這種小傾角在水平離心鑄造時，對液態(tài)金屬的流動非常有利，而立式離心鑄造機，這個傾斜角度就變成了90°，也會更加容易在環(huán)形鑄件內(nèi)部表面中產(chǎn)生拋物面內(nèi)腔，在鑄造時可以利用這一點，對特定形狀的鑄件使用，能夠制作出效果更好、更精密的鑄件，所以離心鑄造技術是非常高效的工藝，是當下最適用的鑄造技術之一。

圖2 鑄件內(nèi)表面的拋物面

（2）鑄型實際的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速對于離心鑄造技術十分重要，因為不管轉(zhuǎn)速快或慢，都會對鑄件質(zhì)量造成影響，這是較為關鍵的一點，在實際生產(chǎn)中，可以采用各種經(jīng)驗、公式以及圖表，來確定鑄型的具體轉(zhuǎn)速以此來保證鑄件的質(zhì)量。不過，由于各類鑄件的生產(chǎn)條件有差異，所以數(shù)據(jù)上會有比較大的局限性，所以，在實際的生產(chǎn)過程中，要注意多進行參考，根據(jù)鑄件的實際情況進行調(diào)整，保證可以使用適合的轉(zhuǎn)速進行鑄造。不管液體金屬是哪種類型，只要鑄件內(nèi)表面，有效重度能夠達到3.4×106N/m3，就可以保證制作出精密的鑄件，所以實際生產(chǎn)時，要按照鑄件內(nèi)表面的有效重度進行計算，得到實際的轉(zhuǎn)速。

5 結語

隨著對離心鑄造技術的缺陷進行分析，逐漸完善了應用方法，并且在實際生產(chǎn)過程中，發(fā)揮出該技術的特點，制造出更多鑄件，使用在人們的日常生活中。離心鑄造技術是依靠鑄型旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一定的離心壓力從而凝固成鑄件，并且使用非常廣泛，很多工業(yè)部門都在應用該技術，從離心鑄造發(fā)展開始到現(xiàn)在，已經(jīng)有了不小的突破，水平也提高很多，滿足了鑄造技術的更多需求，不管是質(zhì)量還是產(chǎn)量，離心鑄造都能有很大保障。