铜铸件离心铸造的原理

[大][中][小] 2013-05-20 18:05

    离心铸造过程中离心力的作用决定了离心铸造的特点。只有正确地理解离心力的作用,才能掌握离心铸造的实质和工艺特点。
    离心力场和离心压力
    (1)离心力场离心铸造时,液态合金作圆周运动,在旋转的液态合金中取一任意质点,若其质量为m,其旋转半径为r,旋转角速度为w,则该质点会产生一离心力为m2r,离心力的作用线通过旋转中心,指向离开中心的方向,它有使液态合金质点作离开中心的径向运动的作用。如果把旋转着的液态合金所占的体积看作一个空间,在这一空间中,每一个质点都受到m2r的离心力,这样便可把这种空间称为离心力场。这种力场与地球表面上的地心引力场有很多相似之处,地心引力场内每一质点都能产生重力,其大小为m9,方向指向地球中心;而在离心力场内每一个质点都受到一个离心力,其大小为m2r,其方向为离开旋转中心的方向,重力mg中的g为重力加速度,离心力m2r中的w2r为离心加速度。
    如果在离心力场内取单位体积的液态合金,其单位体积的质量应为密度P,则由此物质所产生的离心力为pw2r,它与单位体积液态合金处于地心引力场中的重力Pg相似。在地心引力场中称pg重度y,即r=og故可把离心力场中的单位体积液态合金所产生的离心力称为“有效重度”r’,即r 7=pw2r。为分析问题方便起见,把有效重度与重度之比称为重力系数(重力倍数)G。    
    在离心铸造时,重力系数G可以从几到几十,也就是说合金液“加重”了几倍或几十倍。G对铸件中的夹杂和气体的去除以及合金的凝固等都有很大的影响。一般情况下,在合金液的自由表面上,其有效重度为(2~10)×106N/m3。    
    (2)离心压力在重力场中,由于液体重力的作用,故在静止液体的不同高度上,液体质点上便会受到(或表现出)一定的压力。同样,离心铸造时,旋转的液体在离心力的作用下,在其内部各点上也会产生压力,此种压力称为离心压力。这种离心压力对铸型、铸件凝固都有作用。下面对离心压力的计算公式进行推导。
立式离心铸造时自由表面之所以为抛物线回转面,就是由于重力场和离心力场质量力联合作用的结果。   

 

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