離心鑄造是什么？

離心鑄造是通過(guò)旋轉(zhuǎn)模具產(chǎn)生的離心力（可達(dá)重力150倍）將液態(tài)金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)（通常為250～1500r/min）使其在離心力作用下充填鑄型和凝固而形成鑄件的液態(tài)成形工藝。該工藝特別適用于制造船舶發(fā)動(dòng)機(jī)缸套、航空航天耐高溫部件等嚴(yán)苛工況產(chǎn)品——更具實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，離心鑄造 鋁合金 件的抗拉強(qiáng)度比傳統(tǒng)砂型鑄造提升25%以上。

離心鑄造的工作原理

離心鑄造過(guò)程始于將液態(tài)金屬注入旋轉(zhuǎn)的高溫模具中。根據(jù)設(shè)計(jì)的具體要求，模具可以垂直旋轉(zhuǎn)，也可以水平旋轉(zhuǎn)。

在這個(gè)過(guò)程中，離心力會(huì)以接近重力數(shù)倍的壓力將液態(tài)金屬均勻分布在模具內(nèi)。這種施加的壓力確保了鑄件不會(huì)出現(xiàn)裂縫，以及微觀和宏觀上的缺陷。這與常規(guī)的壓鑄工藝非常相似，壓鑄工藝也是通過(guò)施加壓力來(lái)減少產(chǎn)品的整體缺陷。

隨著模具被填滿，較濃稠的液態(tài)金屬會(huì)被推向旋轉(zhuǎn)模具的內(nèi)壁。此外，致密金屬會(huì)從外徑向中心進(jìn)行定向凝固，而密度較低的物質(zhì)以及雜質(zhì)則會(huì)浮到外徑處。

凝固完成后，將整個(gè)零件從模具中取出，然后通過(guò)機(jī)械加工去除零件邊緣殘留的雜質(zhì)。這樣，最終得到的就是沒(méi)有內(nèi)部空洞或氣泡的高質(zhì)量材料。

以下是模具準(zhǔn)備好后，基本離心鑄造過(guò)程的簡(jiǎn)單步驟：

1. 第一步與任何鑄造工藝一樣，將金屬加熱到熔點(diǎn)以上。
2. 第二步是旋轉(zhuǎn)模具，為澆注做準(zhǔn)備。通常，轉(zhuǎn)速在 300 到 3000 轉(zhuǎn) / 分鐘之間，不過(guò)實(shí)際轉(zhuǎn)速取決于項(xiàng)目的具體情況。
3. 接下來(lái)是澆注步驟。這一過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)需特殊準(zhǔn)備，但需要格外小心，因?yàn)闈沧⑹窃谀＞咝D(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行的。
4. 澆注完成后，下一步自動(dòng)開(kāi)始。旋轉(zhuǎn)不僅有助于冷卻過(guò)程，還能在模具內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓力，確保不會(huì)出現(xiàn)與鑄造過(guò)程相關(guān)的缺陷。
5. 冷卻后，下一步與其他鑄造工藝類(lèi)似。只需將模具從旋轉(zhuǎn)裝置上取下，然后從鑄件中取出材料。
6. 最后，對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行精加工。離心旋轉(zhuǎn)會(huì)將材料中的雜質(zhì)推向邊緣，通過(guò)機(jī)械加工去除這些雜質(zhì)，就能得到所需質(zhì)量的產(chǎn)品。

兩種離心鑄造機(jī)

立式離心鑄造

它主要用于生產(chǎn)高度小于直徑的圓形鑄件，有時(shí)也可以用這種離心鑄造機(jī)澆注異形鑄件。由于立式鑄造機(jī)安裝穩(wěn)定，不僅可以使用金屬型，還可以使用砂型、熔模殼等非金屬型。

臥式離心鑄造

主要用于生產(chǎn)長(zhǎng)度大于直徑的套筒和管鑄件。

離心鑄造的三種類(lèi)型

類(lèi)型	產(chǎn)品案例	寧波賀鑫工藝突破
真離心鑄造	柴油機(jī)缸套（HT300）	雙金屬?gòu)?fù)合鑄造技術(shù)
半離心鑄造	高鐵制動(dòng)盤(pán)（ADI材質(zhì)）	石墨冷鐵激冷系統(tǒng)
離心法	液壓閥體（ZL104）	真空輔助澆注技術(shù)

離心鑄造的特點(diǎn)

離心鑄造的優(yōu)點(diǎn)：

（1） 用離心鑄造生產(chǎn)空心旋轉(zhuǎn)體鑄件時(shí)，可省去型芯、澆注系統(tǒng)和冒口。
（2） 由于旋轉(zhuǎn)時(shí)液體金屬在所產(chǎn)生的離心力作用下，密度大的金屬被推往外壁，而密度小的氣體、熔渣向自由表面移動(dòng)，形成自外向內(nèi)的定向凝固，因此補(bǔ)縮條件好，鑄件組織致密，力學(xué)性能好。
（3）便于澆注“雙金屬”軸套和軸瓦，如在鋼套內(nèi)鑲鑄一薄層銅襯套，可節(jié)省價(jià)格較貴的銅料。
（4）充型能力好。
（5）消除和減少澆注系統(tǒng)和冒口方面的消耗。

離心鑄造的缺點(diǎn)：

⑴ 鑄件內(nèi)自由表面粗糙，尺寸誤差大，品質(zhì)差。
⑵ 不適用于密度偏析大的合金（如鉛青銅）及鋁、鎂等輕合金。

應(yīng)用離心鑄造

離心鑄造主要用來(lái)大量生產(chǎn)管筒類(lèi)鑄件，如鐵管、銅套、缸套、雙金屬鋼背銅套、耐熱鋼輥道、無(wú)縫鋼管毛坯、造紙機(jī)干燥滾筒等，還可用來(lái)生產(chǎn)輪盤(pán)類(lèi)鑄件，如泵輪、電機(jī)轉(zhuǎn)子等。

離心鑄造和其它鑄造工藝比較

鑄造方法	砂型鑄造	熔模鑄造	金屬型鑄造	高壓壓鑄	低壓鑄造	離心鑄造
適用金屬	任意	不限制，以鑄鋼為主	不限制，以非鐵合金為主	鋁、鋅、鎂等低熔點(diǎn)合金	以非鐵合金為主，也可用于鑄鋼和鑄鐵	以鑄鐵、鑄鋼為主
鑄件質(zhì)量范圍	不限制	一般小于25kg	以中、小型鑄件為主	一般小于10kg，也可用于中型鑄件	以中、小型鑄件為主	不限制
生產(chǎn)批量	不限制	成批、大量生產(chǎn)，也可單件、小批量生產(chǎn)	成批、 大量生產(chǎn)	成批、 大量生產(chǎn)	成批、 大量生產(chǎn)	成批、 大量生產(chǎn)
鑄件尺寸公差（mm）	100±1.0	100±0.3	100±0.4	100±0.3	100±0.4
鑄件表面粗糙度	粗糙	Ra25~Ra3.2	Ra25~Ra12.5	Ra6.3~Ra1.6	Ra25~Ra6.3	內(nèi)表面粗糙
鑄件鑄態(tài)晶粒組織	粗晶粒	粗晶粒	細(xì)晶粒	細(xì)晶粒，內(nèi)部多有氣孔	細(xì)晶粒
加工余量	大	小或不加工	小	小或不加工	較小	內(nèi)表面加工余量大
生產(chǎn)率（一般機(jī)械化程度）	低、中	低、中	中、高	最高	中	中、高
鑄件最小壁厚（mm）	3.0	通常0.7	鋁合金2~3	0.5~1.0	一般2.0

FAQ常見(jiàn)問(wèn)題

Q1：離心鑄造件最大可處理尺寸？
→ 直徑Φ2.5m×長(zhǎng)度8m（單件重量20噸）

Q2：如何解決離心鑄造偏析問(wèn)題？
→ 推薦方案：采用脈沖電磁場(chǎng)+梯度冷卻復(fù)合工藝

Q3：小批量試制是否經(jīng)濟(jì)？
→ ＜50件建議采用砂型鑄造，模具成本占比過(guò)高