為了擴大離心鑄造的知識,這里介紹幾種較典型的離心鑄件的工藝特點。
(一)鑄鐵汽缸套的離心鑄造
汽缸套的工作條件是要求其具有較高的耐磨性、高溫耐腐蝕性,組織致密、均勻、無渣孔。通常用低鉻,低鎳、鉻或低鉻、銅、硼等合金鑄鐵,采用離心鑄
造進行生產。
1.小型汽缸套的離心鑄造 小型汽缸套常用在汽車、拖拉機的發(fā)動機上.毛坯的內徑為90—200mm~,通常有金屬型或砂型鑄造兩種。
(1)金屬型離心鑄造。用臥式懸臂金屬型進行離心鑄造,為了防止鑄件產生白口,可在鑄型內表面噴涂l一2mm厚涂料。鑄型的轉速可按自由表面上有效重度(4—8)×106 N·m。進行計算。
澆注時金屬型的工作溫度為150~400~C,鐵液的澆注溫度為1290~1340~,并用水冷卻鑄型。
用金屬型離心鑄造汽缸套毛坯,生產效率高,工藝簡便,但是,由毛坯加工成零件的機械加工工作量大。此外,鑄件容易出現過冷石墨和自口組織。
(2)砂型離心鑄造。在金屬外型內安放用芯砂(可以是油砂、粘土砂或樹脂砂)做成的砂套。用砂套鑄型澆注的缸套毛坯的形狀、尺寸比較接近零件。因此,可以節(jié)省金屬和機械加工工作量,同時,可避免鑄件出現白口和過冷石墨。但生產過程復雜、效率低。
2.大型汽缸套的離心鑄造柴油機發(fā)動機上的大型汽缸套,其內徑一般大于200mm,一般用滾筒式離心鑄造機進行澆注。鑄型為粘土硅砂型,砂層厚度為10~40mm,內表面涂刷石墨粉涂料,并經250~300~C的溫度烘干。
為使鐵液在型內軸向流動距離縮短和 圖6—20大型汽缸套離心澆注溫度分布均勻,用長度與鑄件相近的u形斷面澆注槽。槽的底部每隔一定距離開澆注孔。
(二)鐵管的離心鑄造
在城市和其它工程建設中,需要大量的輸送水、氣和泥漿等鑄鐵管道。作為輸送水和煤氣的管道,需經受(2~4)MN·m。的水壓試驗,并具有較好的耐腐蝕性,使之長期埋在地下不損壞。
鑄鐵可采用金屬型和砂型離心鑄造。其中砂型離心鑄管法是在一個外部鑄模,在取走內芯棒修整后將砂型水平放在離心鑄管機上供澆注用??焖俎D動鑄型,通過一個短澆注槽注入金屬液,金屬液一經注入,就可以在內部沿水平面鋪開。轉動鑄型直到管子被冷卻至抽出時具有足夠強度為止。
砂型可為濕砂型、表面干燥型或干砂型七鐵管的砂型離心鑄造法于1917年由姆爾所首創(chuàng)。
此種方法的生產過程復雜,不能生產較長的管子,生產效率較低,勞動強度大,工作條件較差,還需要高大的廠房建筑和吊車線路以及昂貴的砂型設備。
對于金屬型離心鑄鐵管鑄造,又可分為水冷金屬型法、涂料熱型法和樹脂砂熱型法三種。其中涂料熱型法是利用在金屬型內表面噴涂絕熱材料,以獲得一定厚度涂層,達到生產無白口的鑄鐵管的目的;采用這種工藝主要是為了得到鑄態(tài)的合格鑄鐵管,而不需進行退火處理,這種工藝對鐵液的孕育處理、涂料的性能及厚度、鑄型的溫度等要求較嚴格。而樹脂砂熱型法是在原厚壁金屬型內表面(>200~C)掛上厚度較薄(約5mm)的以樹脂作為粘結劑的硅砂襯層,此砂層在澆注時一方面抵擋鐵液的沖作用,另一方面還有效地降低鐵液在鑄型中的冷卻速度,以保證鐵液良好地充填鑄型。在鐵管的隨后冷卻過程中,樹脂被燒去,砂層又重新變得松散,故凝固后的鑄件易型中取出,取出鐵管后的金屬型經清理后即可利用鑄型的余熱覆蓋下一次澆注用的樹脂砂層。
水冷金屬型離心鑄管技術是最早成功地被應用的生產鑄鐵管的離心鑄造法,由于此法生產球鐵管不易出現樹脂砂熱型離心鑄造中所出現的較嚴重的空氣污染,且鑄管外表不易出現皺紋缺陷,并克服了連續(xù)鑄造由于結晶器不易造成球墨鑄鐵管壁順序凝固補縮,力學性能比水冷金屬型離心球墨鑄鐵管差(艿<3%,a>400MPa)等問題,因此,水冷金屬型離心球墨鑄鐵管是生產球墨鑄鐵管較理想的方法??趶皆?000mm以下的球墨鑄鐵離心鑄管大多采用水冷金屬型法,就連日本過去已發(fā)展完善的樹脂砂熱型生產離心鑄管,現也正在向水冷金屬型法轉變。
水冷金屬型離心鑄造球墨鑄鐵管一般執(zhí)行IS0253l一199l《耐壓管線的球墨鑄鐵直管》國際標準,為了生產出合格的球墨鑄鐵管產品,國外發(fā)達國家水冷金屬型離心鑄造球墨鑄鐵管生產工藝與國內引進這方面技術的企業(yè)基本相同.水冷金屬型離心球墨鑄鐵管的離心鑄造過程是:金屬型浸在一個封閉水套內,用循環(huán)水冷卻調節(jié)金屬模溫來控制鐵液冷卻速度。澆注系統由扇形包、傾翻裝置、鐵液流槽等組成。澆注前需向管模內表均勻噴入一定量的管模粉,并上好承口砂芯,清理干凈流槽,刷好涂料。澆注過程中在鐵液流槽通過加料機構隨流連續(xù)加入孕育劑,同時扇形包勻速傾翻,進入管模中,鐵液在一定離心力的作用下在管模中運動。
每制造一個鑄管需要消耗一個承口砂芯,承口砂芯要求表面光潔,尺寸精確,其抗拉強度多在1.8~2.OMPa以上,國外一般采用熱芯盒或冷芯盒,有的還采用自硬樹脂砂造芯,國內大多使用熱芯盒呋喃一I型樹脂砂造芯,承口砂芯還要求在保證強度性能情況下減小其發(fā)氣量。
水冷金屬型離心鑄造球墨鑄鐵管的本體組織主要為滲碳體和少量珠光體,為了消除滲碳體和珠光體,得到韌性高、耐蝕性強的鐵素體基體,必須進行退火熱處理。國外一般采用水平回轉連續(xù)式、立式回轉式和固定立式三種退火方式。在國內引進離心球墨鑄鐵管的生產企業(yè),所用退火爐一般都為國內配套設備,多采用水平回轉連續(xù)式燃油燃燒退火爐。
(三)耐熱鋼管的離心鑄造
能源工業(yè)和化學工業(yè)中要使用許多耐熱鋼管,這類鋼管在高溫腐蝕環(huán)境下使用,要求其應有足夠的耐蝕性和高溫強度,這類鋼管大部分均采用離心鑄造方法生產。通常大多采用如圖6.23所示的臥式滾筒離心鑄造機,離心機配有交流或直流無級變速電動機及變速裝置,鑄型轉速在較大范圍內可調,以滿足噴掛涂料和離心澆注在同一臺離心機上進行。
鑄型是在高速旋轉下承受高溫鋼液熱作用的裝置,材質為碳素鋼,在一定溫度(80—150~C)下內表面噴掛石英粉或鋯英粉等水基涂料,經在烘烤爐內充分干燥后,再上離心機澆注鋼液。