[其他]離心鑄造方法及帶襯鑄模及其鑄件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86107082
• 申請日: 1986-10-10
• 公開（公告）號: CN86107082A
• 公開（公告）日: 1988-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 查理斯·H·諾伯
• 申請（專利權(quán)）人: 查理斯·H·諾伯
• 主分類號: B22D13/02
• 分類號: B22D13/02;B22D13/10
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利代理部
• 代理人: 石小梅,王彥斌

本發(fā)明是管狀金屬件離心鑄造方法的一項改進(jìn)，這項改進(jìn)是在旋轉(zhuǎn)鑄模內(nèi)加一層用干細(xì)粉末耐火材料做的襯層，零件澆注在襯層上。

用內(nèi)表面橫截面為圓形并繞此橫截面的法向軸線旋轉(zhuǎn)的硬模（通常為金屬模）進(jìn)行管狀金屬件離心鑄造的方法已經(jīng)是很古老了。自從發(fā)明了離心鑄管法和砂型離心澆注法以來，鑄鐵壓力管就一直用這種方法鑄造。使用這種離心鑄造方法時，通常都在金屬模內(nèi)表面加一層耐火材料襯層，用以保護(hù)鑄模，防止?jié)沧⒌慕饘贀p壞鑄模表面，并使鑄件易于同鑄模分離。從前的許多方法是在鑄模上用粉末耐火材料（（通常為鑄造用砂）和粘合劑（如膨潤土水懸浮液）形成耐火襯層。雖然這種方法得到廣泛的采用，但它有一些缺點：耐火襯層能被澆注的熔融金屬穿透;耐火材料粉末被鑄件表面粘去，因而加工困難，成本昂貴;并且很難通過控制耐火襯層的導(dǎo)熱率來控制鑄件金屬石墨的類型和粒度。我的Re????31482號美國專利在許多次應(yīng)用中都克服了這些缺點，該專利是用一種無粘合劑粉末耐火材料在硬模的內(nèi)表面上做耐火襯層，旋轉(zhuǎn)鑄模利用離心力使襯層密實，再將密實的襯層按照鑄件的形狀精密成形。這種方法的發(fā)明是由于發(fā)現(xiàn)了細(xì)粉末耐火材料（如研磨耐火粉，特別是鋯石粉）可以密實化，成為一種穩(wěn)定的襯層，甚至因鑄件有外突緣而需要在襯層上開槽時，開槽后的槽壁仍可保持尺寸穩(wěn)定。襯層密實并成形后，耐火材料粉末極為微密，達(dá)到了最大的容積密度，既不會變形，澆注時也不會受熔融金屬侵蝕。但是，在使用這一專利的方法來澆注的鑄件外形要求耐火襯層局部厚度大于該處澆注的熔融金屬厚度時，產(chǎn)生了三個難以解決的問題。

第一個問題是，雖然耐火粉末襯層已達(dá)到最大的容積密度，但仍含有足夠的內(nèi)部孔隙，容納大量的空氣。當(dāng)澆注溫度低或鑄件比襯層薄時，空氣就會受到澆注金屬的熱量而膨脹，不僅在金屬處于液態(tài)時，甚至在金屬開始固化時，空氣也會穿透熔融金屬而形成不應(yīng)有的孔隙。

第二個問題是由于象細(xì)鋯石粉之類的襯層過高的絕熱性能產(chǎn)生的。這第二個問題不僅使第一個問題更加嚴(yán)重，而且在澆注的金屬是鑄鐵，并且規(guī)范要求嚴(yán)密控制石墨粒度時，使?jié)沧⒔饘賰?nèi)石墨粒度的控制更為困難。當(dāng)鑄件在鄰接外伸突緣處為薄壁時，與薄壁對應(yīng)的耐火襯層必定會大大厚于與突緣對應(yīng)的襯層，鑄件薄壁部分耐火襯層提供的熱絕緣就會大于突緣部分襯層提供的熱絕緣。因此，薄壁部分的金屬冷卻得就比較慢，加強(qiáng)了薄壁部分的石墨增長。例如，在澆注發(fā)動機(jī)汽缸襯筒鑄鐵件時，規(guī)范通常要求鑄鐵中的片狀石墨粒度在4至6級之間，但緩慢的散熱會使薄壁部分的石墨粒度增大，例如達(dá)到3級，可能在加工時產(chǎn)生剝落現(xiàn)象。

第三個問題是鋯石粉之類的細(xì)粉末耐火材料的低導(dǎo)熱率會延長冷卻時間，因而降低生產(chǎn)率。因此需要改進(jìn)。

從前人們提出了各種各樣控制耐火襯層導(dǎo)熱率的方法，但成效很有限。例如，曾經(jīng)有人提出，用不同材料制做耐火襯層的各個部分，使其有不同的導(dǎo)熱能力，但實際上只采用了用高導(dǎo)熱率材料做的固體環(huán)，而使用固體環(huán)是非常麻煩的。還有人提出過使用各種不同導(dǎo)熱率的耐火材料的混合物，但是，在不使用粘合劑的情況下這是行不通的，因為在不同粒度的材料粉末混合物覆蓋到鑄模表面時會自行分級，這種自動分級會使襯層的成份不均勻，因而這種方法是不可取的。 當(dāng)一種粒度較小的和一種粒度較大的粉末材料混合物按照我的美國專利Re.31482復(fù)蓋到鑄模表面上時，混合物先在鑄模表面上滾動，然后按照粒度分級，粘附在鑄模表面上的是粒度較小的粉末，粒度較大的粉末則集中在襯層的內(nèi)表面。當(dāng)使用不同比重的粉末時，則會按照比重分級。在這兩種情況下，襯層沿徑向厚度的成分是不均勻的。

本發(fā)明的總目的是提高使用干粉末耐火材料做硬模襯層的離心鑄造法的效率，并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

另一個目的是提供一種可以大大降低鑄件孔隙率的離心鑄模耐火襯層。

第三個目的是提供一種改進(jìn)的離心鑄模襯層制作方法，這種方法可以在鑄模內(nèi)表面上形成一層粉末耐火材料襯層，此襯層即使采用不同粒度和（或）不同比重的粉末耐火材料也會在徑向厚度方向得到均勻的成分。

第四個目的是提供一種離心鑄造方法和為這種方法用的帶襯鑄模。這種方法可以澆注帶中間突緣的管狀鑄件，并可使金屬中的石墨粒度在規(guī)定的范圍以內(nèi)。

還有一個目的是提高管狀金屬件離心鑄造的生產(chǎn)率。