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離心鑄造工藝(yi)

1、鑄造機技術(shu)參數

使(shi)用(yong)立式離心鑄(zhu)造機，電機功率為75 kW，主軸Z高(gao)轉速為600 r/min，無極調速(su)。設(she)備適用的鑄件的Z大直(zhi)徑為1 100 mm、Z大高度為(wei)1 800 mm，設備Z大承載質量(鑄件+鑄型)為15 t。

2、鑄型的設計(ji)

離(li)心(xin)鑄造(zao)用鑄型(xing)，主要由(you)金(jin)屬(shu)型(xing)筒、擋板(ban)、帶砂芯的底板(ban)三部(bu)分組成。由(you)于該錐段(duan)轉鼓(gu)大(da)部(bu)分內外圓(yuan)均為(wei)圓(yuan)錐形，直(zhi)段(duan)部(bu)分較短，并且其(qi)鑄件(jian)縮尺(chi)通常約為(wei)2%，加上(shang)金屬型筒對鑄件的激冷(leng)作用，冷(leng)卻收縮(suo)后就能方(fang)便地(di)脫模，故不需要考慮(lv)鑄件的拔模斜度。改進型立式離心鑄造用鑄型結構如下圖所(suo)示。

金屬型筒材(cai)料的確定：

考慮(lv)到(dao)金(jin)(jin)屬液溫度較(jiao)高(gao)，為避免金(jin)(jin)屬外模局部溫度超過其轉變溫度Ac1(奧氏體化(hua)開始(shi)轉變溫(wen)度)，使金(jin)屬(shu)外模內部產生缺(que)陷，綜合國內外對離心(xin)鑄(zhu)造金(jin)屬(shu)型筒材料(liao)的選用情況，通常(chang)選30CrMo、34CrMo和21CrMo10等(deng)為金屬型筒材料(liao)。

由于錐段轉鼓生產批量大，為保證(zheng)金屬外模(mo)具有較(jiao)長的使用(yong)壽命，且21CrMo10材(cai)料的合金含(han)量高，Ac1溫度為768℃且韌性較好，有阻止熱裂紋形成的特性，故選(xuan)21CrMo10為金屬型筒材料。

金(jin)屬型筒壁厚(hou)的確定：

在一(yi)般臥式離心(xin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造中(zhong)，通常擋板(ban)與鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)的接觸面積要比金屬(shu)型筒(tong)小得多(duo)，鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)的熱量主要是傳(chuan)遞給金屬(shu)型筒(tong)后散發。根(gen)據實際生產經驗，臥式離心(xin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造中(zhong)金屬(shu)型筒(tong)壁厚δ型與鑄(zhu)件壁(bi)厚δ鑄(zhu)的(de)比值δ型/δ鑄在1.4～2.0比較適宜。

在改進(jin)型立式(shi)(shi)離心鑄(zhu)造中，雖然在金屬鑄(zhu)型底板(ban)上設(she)置(zhi)了砂(sha)芯(xin)，砂(sha)芯(xin)將從(cong)鑄(zhu)件吸(xi)(xi)收更多(duo)的熱(re)量，但是砂(sha)芯(xin)在吸(xi)(xi)收熱(re)量后會產(chan)生很多(duo)水(shui)汽，水(shui)汽在經底板(ban)排(pai)出的同時將帶走大(da)部(bu)分的熱(re)量，使底板(ban)、擋板(ban)吸(xi)(xi)收的熱(re)量與(yu)金屬型筒(tong)相比要小得多(duo)，故在確定改進(jin)型立式(shi)(shi)離心鑄(zhu)造金屬型筒(tong)的壁厚時參(can)照(zhao)臥式(shi)(shi)離心鑄(zhu)造即可。

改進型錐(zhui)段轉鼓鑄(zhu)件中主要壁厚Z厚(hou)處為51mm，按δ型(xing)/δ鑄在1.4～2.0計算(suan)，δ型(xing)為(wei)71.4～102.0mm，考慮到錐(zhui)段轉鼓鑄件壁(bi)厚有的(de)地方(fang)變大(da)，確定(ding)金(jin)屬型筒(tong)的(de)壁(bi)厚為90mm，此時δ型/δ鑄=1.7。

3、鑄型首次(ci)使用前內表(biao)面(mian)的處理(li)

首(shou)次使用的(de)(de)金屬(shu)型(xing)筒工(gong)作表面，在機械加工(gong)后比較光潔、存在油(you)污等，噴涂(tu)涂(tu)料后會出現涂(tu)料容易(yi)脫落的(de)(de)現象(xiang)，使鑄(zhu)件產生夾(jia)渣等有害(hai)缺(que)陷(xian)。因此，金屬(shu)型(xing)筒在首(shou)次使用前(qian)，通常要求噴涂(tu)涂(tu)料后用適當溫度(du)的(de)(de)金屬(shu)液清洗型(xing)筒一次。

生產(chan)實踐發現，金屬(shu)型筒工(gong)作(zuo)表面在(zai)首次使用前，提前在(zai)噴(pen)涂(tu)(tu)的涂(tu)(tu)料中加入少量(liang)的鹽，然后(hou)噴(pen)涂(tu)(tu)到金屬(shu)型筒工(gong)作(zuo)表面并存放5～7天，之后將(jiang)金屬型筒工(gong)作(zuo)表面用清水清洗干凈，清洗干凈后即可投入(ru)使(shi)用，且加入(ru)的少(shao)量(liang)的鹽并不(bu)會對金屬型筒產(chan)生(sheng)任何危害，并可以大(da)(da)大(da)(da)減少(shao)資(zi)源的浪費、提高生(sheng)產(chan)效(xiao)率等。

4、鑄型加工余量的確定

采用離(li)心鑄造時，金屬(shu)液(ye)在離(li)心力的作用下進(jin)行補縮(suo)，一般無氣孔、夾渣等有害(hai)缺(que)陷，雜質主要聚集(ji)在錐段轉鼓(gu)鑄件內表面(mian)和兩端面(mian)，故鑄件內表面(mian)加(jia)工(gong)余量(liang)要大于(yu)外表面(mian)。

同時，在改進型立式離(li)心(xin)鑄造(zao)工藝中，由于增(zeng)加(jia)了砂(sha)芯，避免了鑄件內表面產生縮凹;因(yin)此，設計加工余(yu)量(liang)時不需要考慮縮(suo)凹對鑄件壁(bi)厚的影響。

故其(qi)單面加工余量：錐段轉鼓上端(小直(zhi)徑端)面為20mm，錐(zhui)段轉鼓下(xia)端(大直(zhi)徑端)面為16mm，錐段(duan)轉(zhuan)鼓外圓(yuan)加(jia)工余(yu)量為6mm，錐段(duan)轉鼓內孔(kong)加工余量為10mm。

5、鑄(zhu)型轉(zhuan)速(su)的確定

采用康斯坦丁諾夫公式確定鑄型轉速：

式中n——鑄型(xing)轉速，r/min;

γ——合金(jin)液重度，N/m3;

r0——鑄(zhu)件內表面半(ban)徑，m;

β——調整系數，對于鑄(zhu)鋼件的(de)立式離心鑄(zhu)造，β取1.0~1.3。

對于(yu)國外(wai)某離心(xin)分離機(ji)用(yong)大直徑不銹鋼錐段轉鼓，其(qi)材質為UNSJ93371雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼，γ=7.8×104N/m3。由于錐段部(bu)分增加了砂芯，r0可按直段部分的(de)選取，即r0=137.5mm。因此，由上(shang)式可計算(suan)出鑄型所需的離心轉速(su)為533.0~692.9r/min。

鑄型的離心轉(zhuan)速n取560r/min，此時β=1.05。

6、金(jin)屬型(xing)筒的涂(tu)料

金(jin)屬型筒的涂(tu)(tu)料采用硅石(shi)粉水(shui)基涂(tu)(tu)料，噴涂(tu)(tu)的涂(tu)(tu)料厚度為1.2~1.5mm，噴(pen)涂(tu)涂(tu)料(liao)時應均勻(yun)、平整(zheng)。金屬型筒、砂(sha)芯預(yu)熱(re)后(hou)噴(pen)涂(tu)涂(tu)料(liao)，噴(pen)涂(tu)后(hou)不需再(zai)次預(yu)熱(re)。

7、金(jin)屬型(xing)筒和(he)砂芯的預(yu)熱(re)溫度(du)

金(jin)屬型(xing)筒的預熱溫度為180~240℃。首(shou)次使(shi)用時(shi)，先預(yu)熱至≥300℃，然(ran)后自(zi)然(ran)冷(leng)卻至180~240℃進行涂料的噴涂，噴涂涂料后即可用于澆注。

砂(sha)芯采用(yong)樹脂砂(sha)造型，預熱溫度為120~150℃，預熱時間不宜過長，一(yi)般(ban)為1h左(zuo)右(you)，以(yi)避免出(chu)現松垮，滯留(liu)的水汽在(zai)澆注時可以(yi)將熱量從底板孔中帶(dai)出(chu)。預熱后(hou)(hou)進行涂(tu)料的噴涂(tu)，涂(tu)料噴涂(tu)完畢后(hou)(hou)即可用(yong)于澆注。

8、澆注溫度(du)的確定

對雙(shuang)相不銹鋼來說，其熔點(dian)約為1440℃。采(cai)用(yong)改進型(xing)立式(shi)離(li)心鑄造(zao)，澆注溫度一般在熔點的(de)基礎(chu)上上升120~230℃，即1560~1670℃。由于(yu)(yu)澆注溫度過高則(ze)不利(li)于(yu)(yu)保(bao)護鑄(zhu)型(xing)(xing)，且為保(bao)證鑄(zhu)型(xing)(xing)型(xing)(xing)腔內的氣體能充(chong)分排出，故(gu)取(qu)澆注溫度為1580~1600℃。

9、鑄(zhu)件脫模溫(wen)度(du)的確定(ding)

鑄件在離心力的作用下充型、凝(ning)固，冷卻至700℃左右時，離(li)心(xin)力基(ji)本上(shang)已不起作(zuo)用，可停機(ji)將鑄(zhu)型從(cong)立式離(li)心(xin)機(ji)上(shang)吊走，以(yi)保護立式離(li)心(xin)機(ji)。為(wei)便于操(cao)作(zuo)，待鑄(zhu)件自然冷卻至300℃左右脫模。