什么是离心铸件?

1. 介绍

离心铸造是一种专门的金属铸造过程，在强烈的离心力下熔融金属固化.

使制造商能够产生高融合性, 具有优质机械性能的轴对称组件.

首先获得A.G的专利. 德国的埃克哈特 1809 后来在19世纪的工业管道生产中进行了完善, 现在，该过程估计占全球管道和管输出的15％.

它最大程度地减少杂质和方向固化的能力，使离心铸造在油中必不可少 & 天然气到航空航天.

2. 离心铸造的定义和原理

什么是离心铸件?

在离心铸件中, 熔融金属进入快速旋转的模具, 离心力的地方 (fc = m·ω²·r) 向外驱动液体, 产生密集, 无缺陷固体.

通过控制旋转速度 - 100–500 rpm - 发现产生的力 20 g结束了 200 g, 大量超过重力.

离心力的作用

离心力集中在模具外半径上较重的金属元素, 虽然较轻的氧化物和夹杂物保持在孔附近.

最后, 运算符机远离内径的“中心线”下降, 与 到 30 % 拉伸强度比重力播放的强度更高.

水平与. 垂直铸造

• 水平离心铸造: 理想的管道和长管, 这种方向在长度上保持一致的壁厚 10 m, 随着墙壁的变化 ± 1 %.
• 垂直离心铸造: 适合短, 刚性零件（例如衬套和轴承种族）垂直设置需要更少的地面空间，并实现相似的密度改进.

霉菌旋转, 力动力学, 和冷却

铸造厂预热到 300–600°C, 然后在其液体温度下倒金属 (例如。, 铸铁在 1 420 °C).

当霉菌旋转, 水夹克冷却系统在 5–10°C/min, 促进外部固化并防止中线孔隙率.

3. 离心铸造的类型

离心铸造有几种不同的变体, 每个针对特定几何量身定制的, 材料和性能要求.

真的 (传统的) 离心铸件

• 过程: 熔融金属倒入光滑, 旋转的圆柱模具; 重力仅扮演次要角色.
• 特征:

• • 产生无缝管, 管道和空心圆柱体，壁厚 3 MM TO 200 毫米.
  • 在外径处散发径向谷物流量和致密性, 提高拉伸力量 30 % 超级播放等效物.

• 应用领域: 压力管 (5ct火), 发动机缸衬里和泵套管.

半中性铸造

• 过程: 结合离心力与受控门控; 中央核心形成内部空腔 (例如。, 辐条).
• 特征:

• • 适合需要坚实的中央网的零件, 例如齿轮空白和飞轮.
  • 平衡金属分布: 较重的部分向模具墙形成, 而鳍和辐条接收有向的饲料金属.

• 应用领域: 汽车飞轮, 机车驾驶轮, 大型青铜叶轮.

离心 (多数) 铸件

• 过程: 多种模具在中央主轴周围径向连接; 一杯产生数十个相同的铸件.
• 特征:

• • 小型的理想选择, 重复组件 (例如。, 轴承, 衬套).
  • 达到高吞吐量: 一个 10M 主轴可以支持 20–30个模具, 每小时生产数百个零件.

• 应用领域: 衬套戒指, 阀座, 小叶轮.

垂直离心铸造

• 过程: 模具在垂直轴上旋转; 熔融金属从顶部进入并向下填充.

• 特征:

• • 提供紧凑的足迹 - 设备高度通常在下面 3 m.
  • 对内径质量提供了极好的控制，并消除了较短部分的中心线孔隙率.

• 应用领域: 轴承袖, 衬套, 轴承比赛, 和短管截面.

水平离心铸造

• 过程: 模具围绕水平轴旋转; 金属在一端倒入并在凝固之前轴向旅行.

• 特征:

• • 扩展到很长的铸件 - 通常会结束 10 m - 与统一的壁厚变化 ± 1 %.
  • 简化清除炉渣和滴滴, 由于杂质集中在孔.

• 应用领域: 长压力管, 大直径管和铁路车轮.

真空离心铸造

• 过程: 操作员撤离模具室 < 10⁻²PA倒入之前, 然后在真空下旋转并固化.
• 特征:

• • 最多减少溶解的气体和孔隙率 80 %, 超级合金和航空航天组件必不可少的.
  • 保持化学纯度, 启用反应合金的声音铸造 (例如。, 钛).

• 应用领域: 涡轮刀片, 航空耦合, 高性能轴承比赛.

4. 离心铸件中使用的材料

离心铸造可容纳众多材料, 从传统铸铁到高级超级合金, 甚至是非金属熔体.

制造商选择最能平衡的合金 机械强度, 耐腐蚀性, 热性能, 和 生产成本.

铸铁

• 灰铁 (ASTM A395/A536) 大约主导 60 % 离心铸件, 值得注意的是 气缸衬里 和 泵外壳.
• 延性铁 (60–40–18年级) - 具有拉伸强度 415 MPA 和伸长率 10 % - ADDS影响诸如应用程序的阻力 滚筒.

碳 & 合金钢

• 碳钢 (例如。, A216 WCB) 提供拉伸优势 485 MPA 和可焊接性 压力容器 和 阀体.
• 低合金钢 (例如。, 4140, 4340), 当热处理时, 抵达 1 000+ MPA, 适合 齿轮, 轴, 和 高压力衬套.

不锈钢 & 镍合金

• 奥氏体等级 (AISI 304, 316l, CF8M) 抵抗腐蚀 化学 和 食品处理 设备; 他们的价格为20–30 % 更多但消除了播放电镀.
• 耐热合金 (310, 330) 保持力量 1 000 °C, 理想的 炉卷 和 烟道管.
• 镍碱超级合金 (合金 718, 黄蜂), 虽然价格高, 递送 蠕变破裂的强度 多于 600 MPA 在 650 °C, 至关重要 航空航天轴承.

青铜 & 铜合金

• 铝青铜器 (C95400, C95500) 表现出拉伸强度 450–550 MPA 和优越 海洋腐蚀 抵抗 - 使用 叶轮 和 螺旋桨轮毂.
• 铜nickel (90–10, 70–30) 合金组合 200–300 MPA 优质的力量 生物污染 和 氯化物 抵抗 海水管道.

铝 & 镁合金

• 铝 (A356) 旋转 300–400 rpm 生产 轻的, 非磁性零件 泵外壳; 导热率达到 180 w/m·k.
• 镁合金 (AZ91), 虽然不太常见 (< 5 % 数量), 提供最低的密度 (1.8 g/cm³) 用于专业 汽车 和 电子产品 住房.

非金属

• 玻璃: 离心铸造为无缝的玻璃管创造 光学的 和 实验室 申请, 墙壁的容忍度下降到 ± 0.2 毫米.
• 热塑性塑料: 新兴过程旋转熔融聚合物 (例如。, 窥视) 进入高性能 复合衬里 用于腐蚀性服务船.

5. 设备和过程步骤

离心铸造依赖于专业设备和严格控制的操作顺序.

在这个部分, 我们概述了关键机械, 模具系统, 和程序步骤（具有典型的数据点），以确保可重复的质量和吞吐量.

成型机

• 水平主轴单元

• • 力量: 75–300 kW 电动机驱动模具到达 2 m 直径和 10 m 长度.
  • 速度范围: 100–400 rpm, 生成 20–150 g 模具OD的离心力.
  • 应用: 长管和管道生产, 轴向均匀性最重要的地方.

• 垂直主轴单元

• • 脚印: 紧凑的设计下 3 m 高度适合商店的地板，净空有限.
  • 速度范围: 150–500 rpm, 适用于较短的铸件，壁厚是 3–50毫米.
  • 应用: 轴承袖, 衬套, 和小直径圆柱体.

霉菌类型

• 永久金属模具

• • 制造: 精密钢或铸铁, 经常耐热 700 °C.
  • 可重复使用: 到 500 周期 重新铺面之前; 每次维护间隔 200 旋转.
  • 表面处理: 实现ASCAST RA 1.6–3.2 µm，而没有手机后.

• 消耗性的沙子/陶瓷模具

• • 作品: 树脂含有二氧化硅沙或氧化铝式陶瓷.
  • 优势: 短期工具成本低; 容纳异国合金.
  • 局限性: 仅一次性, 与典型的周期时间 5–10分钟 每霉.

浇筑技术和温度控制

1. 霉菌预热

• • 温度: 300–600°C 防止热冲击并确保均匀的固化.
  • 方法: 集成到模具外壳的电气感应加热器或燃气燃烧器.

2. 金属浇注

• • 温度:

• • • 灰铁: 1 400–1 450 °C
    • 碳钢: 1 480–1 520 °C
    • 不锈钢: 1 550–1 600 °C

• • 技术: 重力直接倒入固定的钢包或受控的“旋转”中.
  • 速度: 50–200 kg/s, 调整以最大程度地减少湍流和气体陷入.

3. 实时监控

• • 传感器: 红外高温仪跟踪霉菌和熔融温度± 5 °C的精度.
  • 反馈循环: 自动控件调节倒入速度和冷却流以维持目标固化轮廓.

冷却, 凝固, 和部分提取

• 冷却系统

• • 水/油夹克: 流通媒体 10–20 l/min, 提取热量 5–15 kW每平方米 霉菌表面.
  • 空气淬火: 在较小的垂直单元中, 高速空气飞机达到冷却速率 10 °C/s.

• 方向固化

• • 战略: 外部冷却前线促进了浓密的OD皮肤，同时将收缩向孔传播.
  • 结果: 消除了中心线孔隙率; 产生拉伸强度的提高 20–30 %.

• 旋转和提取

• • 旋转时间: 1–3分钟 倒入后, 确保完全固化外壳.
  • 成型周期: 总周期时间 - 布局, 倒, 凉爽的, 提取物 - 范围 5–30分钟 取决于零件大小.
  • 零件去除: 液压或机械拆分系统开放 50 酒吧 压力, 然后通过集成的敲门别针弹出铸件.

6. 离心铸造的关键优势

出色的冶金质量

离心铸造最引人注目的好处之一是它可以与 稠密, 无缺陷结构.

由于在凝固过程中施加的离心力 (经常从 60 结束 100 GS), 杂质和夹杂物被迫朝着模具的内表面.

这些低密度夹杂物可以在加工过程中轻松删除, 留下高纯度外部结构.

• 方向固化 结果很好, 均匀的谷物结构向外辐射.
• 实际上消除了孔隙率, 这对于管道和衬里等含压组件至关重要.

优质的机械性能

离心铸造可提供零件的出色 抗拉强度, 产生强度, 延性, 和抗疲劳性.

这些增强的机械性能是均质微结构和通过快速和均匀冷却开发的精制晶粒的结果.

• 抗拉强度 可以通过最多改进 30% 与同一合金的静态铸件相比.
• BNN (Brinell硬度编号) 在横截面上通常更高，更一致.

尺寸稳定性和近网状形状

该过程使零件施放 接近最终维度, 最小化所需的后处理量. 这减少了物质浪费和加工时间.

• 壁厚可以精确控制 ±0.5 mm, 即使在大直径零件上.
• 出色的 同心和直率 - 尤其是在水平离心铸件中.

大量生产的成本效率

虽然初始设置费用 (例如。, 霉菌制造, 机器投资) 相对较高,
离心铸造在大型生产或高价值的制造中变得非常经济, 长寿零件.

• 降低排斥率和 减少废料.
• 较低的工具维护 与沙子或铸造相比.
• 更少的焊接维修 或需要热处理周期.

高生产速度

因为霉菌通常是金属的，并且反复重复, 他们允许 快速提取和冷却.

这不仅缩短了凝固时间，而且还可以启用 更快的周期时间 每个部分.

• 例如, 典型 不锈钢离心管 (DN200, L = 1 m) 可以铸造并冷却 少于 30 分钟.

灵活的尺寸和自定义

离心铸件可以容纳各种零件尺寸:

• 来自小灌木丛 (50 MM她) 大管 (>2 米长)
• 壁厚范围 5 毫米结束 150 毫米
• 碳钢的材料, 不锈钢, 镍合金, 铜牌

设计师可以调整霉菌速度, 温度, 和合金组成以满足自定义应用需求.

7. 局限性和挑战

• 高资本投资: 交钥匙离心电池成本 1-200万美元.
• 几何约束: 工艺套件仅轴对称形状; 复杂的非圆柱形零件需要其他方法.
• 尺寸 & 墙变化: 直径影响最大可行RPM; 薄壁部分 (< 3 毫米) 风险崩溃, 而厚厚的墙 (> 200 毫米) 酷不均匀.
• 霉菌侵蚀: 高速旋转穿着金属模具, 每次都需要维护 200–300 周期.

8. 离心铸造的应用

离心铸造已成为产生高融合性的基石制造过程, 圆柱形, 以及各种行业的旋转对称组件.

它提供密集的能力, 具有出色机械和冶金特性的无缺陷零件使其特别适合苛刻的应用.

行业	组件示例	典型材料
工业的	管道, 叶轮, 泵外壳	钢, 延性铁, 青铜
汽车	制动鼓, 飞轮, 离合器戒指	铸铁, 合金钢
航天	喷气发动机环, 涡轮密封	基于镍的超级合金
发电	锅炉管, 涡轮戒指, 袖子	不锈钢, inconel, 合金钢
油 & 气体	高压连接器, 耦合	双工, 超级复式, 镍合金
海军陆战队	轴袖子, 泵零件, 水润滑衬套	和我们在一起, 青铜, 不锈钢
建筑学	青铜柱, 装饰铸件	黄铜, 青铜

9. 与其他铸造方法的比较

离心铸造在各种金属铸造技术中脱颖而出，其能够产生高融合性, 具有优质机械性能的近网状组件.

然而, 理想的铸造方法取决于多种因素 - 几何学, 体积, 成本, 材料, 和性能要求.

本节从多个角度将离心铸造与其他常见的铸造方法进行比较.

概述表: 一眼铸造方法

何时选择离心铸造

离心铸造是最佳选择:

• 部分是 对称和圆柱形 (例如。, 袖子, 管, 戒指).
• 高机械完整性和无缺陷结构 是强制性的.
• 中等生产量 为设备投资合理.
• 该部分将在 腐蚀性, 高压, 或高衣条件.

10. 离心铸造词汇表

鉴于离心铸造的高度专业性质, 工程师和运营商依靠精确的词汇来传达要求, 控制过程, 并确保质量.

以下是您在离心播种规格中遇到的常见术语和首字母词的策划表, 商店订单, 和检查报告.

学期 / 缩写	定义
I.A.W. (依据)	表示零件或过程必须遵守参考的标准或规范 - 例如。, “ I.A.W. 古尔德的 1213 规格。”
调频 / 调频 (完成的加工)	表示铸件将获得最终的加工通行证，以实现其指定的尺寸和表面饰面.
RM / RM (粗加工)	表示初步加工操作, 留下额外的库存以进行随后的完成加工.
RMS (根平方)	表面粗糙度的统计度量; 较低的RMS值 (例如。, 1.6 µm) 与光滑的饰面相关.
交流 / A/c (作为演员)	描述了从模具中获取的条件下剩下的铸造, 没有任何播后加工或打磨.
TFA / TFT (完成 / 完成)	指定目标维度或公差后要实现所有加工和完成操作后.
RFQ (请求报价)	客户的正式查询寻求定价, 交货时间, 和生产指定铸件的功能.
UOM (度量单位)	表达数量或尺寸的标准单元 (例如。, 英寸, 毫米, 公斤).
Ln (长度)	零件或特征的长度维度的缩写, 通常在UOM中指定.
数量 (数量)	要求或订购的单个碎片或铸件数量.
参考 (参考)	用来指向另一个图纸, 文档, 或标准以获取更多详细信息 (例如。, “ Ref DWG 1234”).
个人电脑 / 件 (片 / 件)	表示离散的可计数项目 - 通常在采购订单或包装列表中与数量互换使用.
后 (采购订单)	买方的正式文件授权供应商以约定的条款提供指定的零件或服务.
Tolr (宽容)	范围允许的变化, 表面饰面, 或财产 (例如。, ±0.25mm).
BNN (Brinell硬度编号)	硬度量表通过测量在指定负载下用硬球制成的压痕的直径（通常用于铸铁等级）.
我们 (统一编号系统)	唯一识别锻造和铸造合金的化学成分的字母数字代码 (例如。, G10500用于灰铁, C92200用于磷青铜).
AISI (美国铁与钢铁学院)	出版钢铁和铸铁名称和标准的组织.
ASTM (美国测试和材料学会)	国际机构制定并发布了材料的自愿共识标准, 包括离心机合金和测试方法.
SFSA (美国钢铁创始人协会)	建立最佳实践的贸易协会, 炉指南, 和钢铸造过程的冶金标准.
FOB (免费在船上)	运输期限，表明卖方在原始港口运送货物; 买方从那时起承担风险和运费.
SS (不锈钢)	含有≥10.5％铬的基于耐腐蚀的铁合金; 通常用于化学的离心铸造, 食物, 和医疗设备.

LangheIndustry® 致力于提供高质量的铸件和清晰, 可行的信息.

您是否需要更深入的解释或有特定过程的问题, 我们的技术团队准备协助.

11. 结论

离心铸造可为圆柱组件提供无与伦比的性能, 结合 机械卓越, 成本效益, 和 生产速度.

通过利用离心力 - 200 g - 制造商致密金属, 排出杂质, 并减少加工.

随着材料科学和自动化的融合, 离心铸件将继续发展, 满足明天的要求 活力, 运输, 和 高级制造.

在 Langhe行业, 我们准备与您合作，利用这些高级技术来优化您的组件设计, 材料选择, 和生产工作流程.

确保您的下一个项目超过每个绩效和可持续性基准.

立即联系我们!

 

常见问题解答

离心铸件是否存在尺寸限制?

是的. 虽然该过程适合各种直径 (从几厘米到超过 3 仪表), 该部分必须是 轴对称.

由于霉菌的限制或成本考虑，很小或极大的零件可能需要其他方法.

离心铸造可以实现什么公差?

典型的公差:

• 外径: ±1.5毫米至±3.0毫米 (铸造)
• 壁厚: ±2.0毫米
• 圆度: <0.5% 直径
  最终公差可以通过加工来完善, 取决于申请.

在此过程中如何控制杂质和孔隙率?

离心力杂质, 矿渣, 气体气泡朝着孔或内径, 然后可以加工.

这个过程大大降低了内部孔隙度并增强了结构完整性.

可以将离心铸件用于定制或小批量生产?

是的, 特别是对于高强度和冶金音质至关重要的组件.

虽然工具和设置比沙子铸造更复杂, 对于关键零件（即使在低卷中）的好处通常大于成本.