離心鑄造是特種鑄造工藝中的一種。該工藝將液態金屬倒入旋轉的模具中，在金屬充型凝固的整個過程中，模具持續以一定的速度（或階梯變化的轉速）旋轉。

金屬液通過旋轉離心力作用，緊貼金屬模具的壁面發生相對滑移流動，此過程中產生的氣體和熔渣將移動到鑄件的中心區域，因此鑄件獲得了強度更高的致密結構。

因為以上工藝優勢，離心鑄造特別適合于于圓筒形鑄件的單件與批量生產，常見的離心鑄造產品包括：管道、襯套、套筒、活塞環、滑輪、大型螺母等

離心鑄造可以分為立式和臥式兩種，前者的旋轉軸與重力方向一致，后者旋轉軸為水平，和重力方向垂直。

以上兩種情況下，重力與離心力的交互作用不同，因此在離心鑄造轉速的計算上，存在一些差異。這點需要特別注意。

離心鑄造轉速對鑄件品質的影響：

離心鑄造轉速對鑄件中產生的氣孔，夾渣，縮松，偏析等缺陷都會產生直接影響，此外，鑄件的圓周度以及鑄件內部的組織致密程度，也與轉速息息相關。

由于旋轉本身的特點，鑄件外周所受離心力要大于內部，因此，離心鑄造產品更容易產生偏析。而提高轉速，有助于增加金屬液紊流程度，形成自攪拌效果，部分抵消偏析的不良影響，也有利于結晶組織均均勻化，有利于減輕前期“云斑”偏析。^[1]

此外，轉速不足，離心力不足時，容易產生“淋落”現象，即合金液無法附著在先前澆入的合金液表面而產生的雨淋般跌落） ，可能在外表面形成縱向裂紋。

當然，轉速也不宜過高，過高的轉速會對離心機的制造和安裝提出嚴苛的挑戰，不但影響機器壽命，如果精度不足，甚至會引起鑄型劇烈跳動，造成重大安全事故。

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離心鑄造轉速的計算方法匯總

關于離心鑄造轉速的計算方法共有20多種，大多數基于模具類型，鑄件大小和厚薄等尺寸特征，合金類型分別適用，本文中主要介紹5種較為常用的計算公式。

方法一：康斯坦丁諾夫公式

康斯坦丁諾夫認為，不管金屬液種類如何，鑄件內表面“有效重度”達到3.4x10^6N/m^3，就能保證得到組織細密的離心鑄造件。鑄型轉速用下式計算^[2]：

• n：鑄型轉速（r/min）；

• R：鑄件內表面半徑（m）；

• γ：合金重度（N/m^3）；

• β：調整系數（可按下表選取）。

表一 ：康斯坦丁諾夫調整系數β速查表

種類	β
銅合金臥式離心鑄造套類件	1.2~1.4
銅合金立式離心鑄造環類件	1.0~1.6
鑄鐵套類件	1.2~1.5
鑄鋼套筒類件	1.0~1.3
鋁合金套類件	0.9~1.1

注意：該公式適用于水平離心鑄造，且鑄件（外徑/內徑）比值不大于1.5的情況。

關于外徑內徑比值導致的康斯坦丁諾夫適用性，業界存在多種不同的聲音。比如《鑄造手冊第六卷：特種鑄造》中認為該比值不應大于1.15，即僅適用于薄壁件。而武昌船舶重工的楊為勤根據30多年來上百例厚壁件的實際應用情況，認為在外徑內徑比值大于2的鑄件也基本適用。^[3]

方法二：布魯左夫計算公式

布魯左夫公式采用重力系數計算離心鑄造轉速

• n：鑄型轉速（r/min）；

• R：鑄件內表面半徑（m）；

• G：重力系數，可按下表查詢

表二：布魯左夫重力系數速查表

鑄件名稱	G	鑄件名稱	G
中空冷硬軋輥	75~150	軸承鋼圈	50~65
內燃機氣缸套	80~110	鑄鐵管（砂型）	65~75
大型缸套	50~80	鑄鐵管（金屬型）	30~60
鋼背銅套	50~60	雙層離心鑄管	10~80
鋼管	50~65	鋁硅合全套	80~120

注意：理論上G取20即可使筒、管形鑄件成形，但實際選用數值遠高于此，如上表所示。

方法三：凱門公式

• n：鑄型轉速（r/min）；

• R：鑄件內表面半徑（m）；

• C：綜合系數，可按下表查詢

表三：凱門公式綜合系數速查表

方法四：非金屬鑄型轉速計算公式

• n：鑄型轉速（r/min）；

• P：非金屬鑄型能承受的最大離心壓力（MPa），可表四查詢；

• γ：合金密度（kg/m^3）；

• R外、R內：鑄件外徑與內徑（m）。

表四：非金屬型轉速計算最大離心壓力P值速查表

砂型	組芯造型	陶瓷型
0.003~0.004	0.004~0.006	0.006~0.008

該計算公式主要考慮確保鑄型不因離心力而受損，因此大于該公式計算結果的轉速，可能會帶來鑄型損壞的風險。

方法五：根據鑄件內孔上下允差計算鑄型轉速

• n：鑄型轉速（r/min）；

• P：非金屬鑄型能承受的最大離心壓力（MPa），可表四查詢；

• γ：合金密度（kg/m^3）；

• D、d：鑄件內孔允許的半徑（m）。

立式離心鑄造中，旋轉軸為豎直方向，因此，如轉速不足，可能導致鑄件內孔孔徑存在上下差異，實際取用轉速需大于所計算的轉速。

以上五種計算公式中，除了康斯坦丁諾夫公式是精確推到之外，其他公式均為經驗公式，具有較強的適用性約束條件，而且假設與系數選擇有很大的取用空間。通常認為，轉速差異在小于15%的偏差時，一般不會對澆注過程和鑄件質量產生明顯影響。

由于歷史問題，我國與前蘇聯采用康斯坦丁諾夫公式計算轉速較多，歐美國家采用布魯左夫公式與凱門公式較為普遍。

參考

1. ^謝應良. 典型鑄鐵件鑄造實踐 [M]. 北京：機械工業出版社，2013.

2. ^孟欣等編委會. 離心鑄造新工藝新技術與鑄件質量控制及檢驗實務全書 [M]. 北京：北方工業出版社，2006.

3. ^楊為勤. 大型壁厚螺母的離心鑄造工藝研究 [J]. 鑄造，2010（7）：695-699