浅谈离心铸造的应用及其特点

梁增辉 ，申勇 ，何齐书 ，刘安强 ，徐军

（1.新兴铸管股份有限公司；2.河北省球墨铸铁管工程技术研究中心，河北 邯郸 056300）

当下的离心铸造技术已经非常成熟，毕竟经过了70多年的发展，很多缺陷都被经验弥补，并且被逐步地推广，在很多工业生产中都应用到。我国从上世纪40年代开始运用这项技术，对于制作生产也越来越得心应手，无论是盘环类还是管套类的铸件，还有一些日常生活中比较常见的造纸、干燥滚筒等等，都可以通过离心铸造技术制作，并且融合了现代自动化的技术变得更先进，铸造时更加方便、快捷。

1 离心铸造机的具体分类

（1）立式离心铸造机。离心铸造机一般会分为两个种类，其中立式离心铸造机最常见，在铸造上也有较为突出的特点，比如，铸件会上薄下厚，并且内表面呈抛物面的形状，所以在盘环类的铸件中，使用较多一些。这种立式离心铸造机，在使用过程中需要注意，会出现壁厚不均匀的问题，那么，必须再加上一道切削工序，这样才能制作出完整且质量符合标准的铸件，虽然需要多一道工序，但这种铸造机依然受到广泛使用，大部分的铸造工业中，都会有立式离心铸造机，根据主要的要求、条件选择性使用。

（2）卧式离心铸造机。作为一项非常专业的铸造技术，离心铸造在制作生产的过程中，有很多的细节需要注意，转速如果太低，就会造成离心力不足，最终导致铸型充型不良的问题，而转速过高又会增加能耗，所以离心铸造对于铸造机器有很高的要求，卧式离心铸造机，铸型是绕水平轴旋转，可以制作出壁厚非常均匀的圆筒形，而且生产出来的铸件，在冷却条件上没有太明显的差异，

当然卧式离心铸造机，还可以减少很多负面影响，如裂纹、金属液偏析等，提高铸件的质量，这一点是非常关键的，尤其是在立式离心铸造机无法满足铸造需求时，就可以更换为卧式铸造机使用。

图1 卧式离心铸造机

2 离心铸造技术的特点

（1）离心铸造凝固特点。在实际的生产过程中，液态金属进入铸造机，然后再进入铸型，最终受型壁的冷却作用，开始结晶并且凝固，这也是离心铸造技术的一大特点，由于热量是垂直于铸壁，连续的向外进行散发，所以会按定向凝固变成柱状晶。另外，由于离心作用的惯性，导致液态金属与结晶，产生了相对滑动，所以后面的柱状晶则变为倾斜状，方向基本与铸型旋转的方向一致，内层的液态金属，因为相对运动降低了滑动，又重新增加一层柱状晶，这种现象是离心铸造技术独有的特点。

（2）降低生产成本。离心铸造技术有着很多鲜明的特点及优点，如降低生产成本，这一点是非常重要的，可以给铸造工业带来更多的经济效益，在离心铸造技术过程中，因为不需要绕道口，以及铸造冒口，所以就能够做出一定节省，尤其是空心类的铸件，可以适当减去型芯，以此来保证金属的使用率达到最高，这样就能增加铸造效率，降低生产的成本。由此也可以看出，离心铸造在空心铸件中的运用最为广泛，与传统方法比较，离心铸造要更加节省，甚至降低原材料的消耗，这就能起到很大的作用，增加一定的生产效率，最关键一点是离心铸造，对于铸造合金的类型，是没有任何要求的，也就说该技术使用广泛，没有任何铸造限制。

3 离心铸造在应用生产中的问题分析

（1）铸件出现裂纹。虽然离心铸造是高效益的技术，不过，仍存在很多的铸造问题，最常见的就是裂纹，尤其是在管类铸件中，纵向裂纹、横向裂纹现象非常普遍，一般以横向的裂纹居多。因为离心铸造技术，会让液态金属进行高速旋转，所以也会产生震动，由于震动导致金属冷却结晶，就会出现明显的裂纹，尤其是在管类铸件的端面位置，横向裂纹非常多，这就会让出型的铸件开裂，严重时还会从中间断裂，唯一能够解决的方法，就是调整生产过程中的转速，让离心铸造技术的转速，保持在适当的范围内，就能减少出现裂纹的情况。

（2）充型不完整。在制作生产过程中，如果有充型不完整的现象，那么最主要的原因，就是液态金属浇注量不够，最终导致铸件的尺寸变的更小，但可以通过调整金属液，减少这个现象的出现。另外，还有一种较为常见的问题，铸件管壁薄厚不够均匀，这种现象最常见在管套铸件中，所以很多铸造工业，都会注意管套长径比的值，通过这种方法去减少管壁薄厚不均等问题，这样也可以有效改善充型不完整的问题，提高铸造质量与效率，保证可以制作生产出更优质的铸件。

（3）钢管表层夹砂。管类铸件很容易出现表面夹砂的情况，局部会出现粗糙麻面，并且会有一些凸起，麻面周围轮廓较为清晰，严重的情况下还会成为环带状夹砂。夹砂的部位经过1～2mm的加工，就能清除干净，但是，这会增加一道工序，而且会影响铸皮的质量问题，如果是非加工的钢管，最后，可能会无法使用而报废，所以这个问题必须及时解决，否则，会出现不小的经济损失，尤其是挂涂料的钢管，最容易出现此类问题。另外，有些管类铸件还会出现端面针刺的问题，这就需要加大机械加工余量，来改善这个问题，从而获得更优质的管类铸件。

4 离心铸造技术的应用

（1）铸件的表面形状。离心铸造对于某些特定形状的铸件，有着天然的优势，不但可以节省材料，还能铸造出更加优质的铸件，如空心的铸件，利用离心铸造来制作，旋转轴与水平有一夹角的时候，凝固后铸件内部表面，会产生抛物面的形状，这种小倾角在水平离心铸造时，对液态金属的流动非常有利，而立式离心铸造机，这个倾斜角度就变成了90°，也会更加容易在环形铸件内部表面中产生抛物面内腔，在铸造时可以利用这一点，对特定形状的铸件使用，能够制作出效果更好、更精密的铸件，所以离心铸造技术是非常高效的工艺，是当下最适用的铸造技术之一。

图2 铸件内表面的抛物面

（2）铸型实际的转速。转速对于离心铸造技术十分重要，因为不管转速快或慢，都会对铸件质量造成影响，这是较为关键的一点，在实际生产中，可以采用各种经验、公式以及图表，来确定铸型的具体转速以此来保证铸件的质量。不过，由于各类铸件的生产条件有差异，所以数据上会有比较大的局限性，所以，在实际的生产过程中，要注意多进行参考，根据铸件的实际情况进行调整，保证可以使用适合的转速进行铸造。不管液体金属是哪种类型，只要铸件内表面，有效重度能够达到3.4×106N/m3，就可以保证制作出精密的铸件，所以实际生产时，要按照铸件内表面的有效重度进行计算，得到实际的转速。

5 结语

随着对离心铸造技术的缺陷进行分析，逐渐完善了应用方法，并且在实际生产过程中，发挥出该技术的特点，制造出更多铸件，使用在人们的日常生活中。离心铸造技术是依靠铸型旋转，产生一定的离心压力从而凝固成铸件，并且使用非常广泛，很多工业部门都在应用该技术，从离心铸造发展开始到现在，已经有了不小的突破，水平也提高很多，满足了铸造技术的更多需求，不管是质量还是产量，离心铸造都能有很大保障。