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[摘 要]随着社会经济的发展，对于各种离心铸造件的需求越来越多，同时，对于离心铸造件的质量要求也更高，但是裂纹是目前离心铸造件最大的缺陷之一。虽然很多从业者对于这一问题都提出了一些观点，但是这一问题目前依旧没有得到很好的解决。本文主要分析了离心铸造件裂纹产生的原因以及裂纹形成的特征，基于形成原因和特征的分析，提出了离心铸造件裂纹预防的措施，以提高离心铸造件的质量。
[关键词]离心铸造件 裂纹缺陷 预防措施
中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0045-01
离心铸造工艺作为一种传统与现代结合的经典铸造工艺，被广泛的用于钢铁铸造行业，每年我国铸件总量的15%～20%都是采用离心铸造工艺进行生产的，离心铸造工艺成为我国铸造行业最为常见的铸造工艺。随着国家大力推行 “一带一路”，“一带一路”建设中，不仅我国国内需要大量地进行相关基础建设，沿线周边国家的基础建设也必将迎来新的高潮，铸件的需求量也会大幅度增长。不言而喻，在生产铸件的各种方法中离心铸造方法将仅次于砂型的铸造方法，具有举足轻重、至关重要的地位。目前，离心铸造件普遍存在着裂纹缺陷问题，这些裂纹的存在不但提高离心铸造件的废品、次品率，严重影响了铸造件的质量，制约了生产企业的营运效益和长久发展，而且这些存在裂纹缺陷的铸件在其使用过程中，可能发生各种危险的工程事故，甚至会对使用者的生命财产安全产生严重的威胁。
一、离心铸造工艺
将金属液浇入旋转的铸型中，使之在离心力作用下充填铸型并凝固成形的铸造工艺称为离心铸造工艺。离心铸造工艺根据铸型旋转空间位置的不同，可以将离心铸造机分为立式离心铸造机和卧式离心铸造机两类。对于离心铸造机的分类也可以根据铸型的旋转轴方向不同，离心铸造机分为卧式离心铸造机、立式离心铸造机。不同类型的铸造机可用于不同的铸件的铸造。水平离心铸造机主要用于铸造各种管状铸件，如灰口铸铁管、球墨铸铁管，一般最小直径75 mm，最大直径3000 mm。立式离心铸造机主要用于生产环形的铸件和较小的非圆形铸件。
二、离心铸造件裂纹的种类及特征
离心铸造工艺的不同导致其裂纹的产生温度、位置、规模和机理也不尽相同，根据不同的分类标准，可以将离心铸造件的裂纹缺陷进行不同的分类。根据裂纹产生的温度范围不同，可以将离心铸造件裂纹缺陷分为热裂纹、冷裂纹；依照离心铸造件裂纹缺陷产生的位置不同，可分为深层裂纹和浅表层裂纹；按照裂纹尺寸规模，可分为肉眼可辨别裂纹和非肉眼可辨别裂纹；按照裂纹产生的次序，可以将离心铸造件裂纹缺陷分为原生裂纹、次生裂纹等。
离心铸造件裂纹主要分布在铸件的表面，一般是肉眼可见，部分裂纹在铸件内部，需要进行X光探伤才能发现。离心铸造件的裂纹有纵裂纹、横裂纹、斜裂纹和环状裂纹，裂纹有的是连续的，有的是不连续的，甚至有的直接让铸件断成两节。离心球墨铸铁管的裂纹主要是表面圆周或者纵向的裂纹，其常见的管身裂纹和承口裂纹。
三、离心铸造件裂纹产生的原因
通过对离心铸造工艺的分析和新兴铸管股份公司离心球墨铸铁管等铸造件在实际生产过程的深入研究，经分析总结离心铸造件产生裂纹的原因主要有以下几点：
（一）机械接口连接不紧密或者机械阻碍
对于离心铸管离心铸造机，当铁液进入管龟模裂纹或者在承口位置钻入管模与砂芯间隙后，有时会造成飞边毛刺，影响铸管收缩率，或者由于冷凝系统没密封好，插口部位漏水，使管子收缩受到影响形成圆周向裂纹，严重者甚至断裂成两节。
（二）铸造组织不均匀
由于模具（管模）冷却凝固条件不均匀或者铁液中微观组成、浓度偏析使得部分区域组织里面珠光体的含量或碳化物含量与周边的组织存在明显区别、很大差异，使得在冷凝过程由于应力集中产生裂纹或者断裂。
（三）铁液中的化学成分
原料铁水中各种化学成分对于铸件裂纹的产生也有一定的影响，根据实践研究表明，热裂纹发生率与硫含量几乎呈指数变化关系，含硫量越高，产生热裂纹的温度就越低。钢铁液中的硫主要来源于两个方面，一方面是来自于原材料铁矿石或者钢材中，这是铁水中硫的主要来源，另外也可能来自于烘烤模具的重油，重油中的硫粘附于铸件的表面，从而被铸件吸收，导致铸件中硫含量升高，使得铸件产生裂纹，影响到铸件的质量。此外，铁水中的磷含量也对铸件的裂纹产生有一定的影响，但是其影响程度小于硫含量的影响。
（四）浇注条件
當铁液进入模具（管模）以后，铸件（铸管）外表面快速凝固、收缩、结壳，而模具（管模）受热膨胀，使铸件与模具形成间隙，已经凝固了的薄壳在里层铁液在离心铸造模具高速旋转的离心力作用下产生轴向裂纹。
离心铸造工艺的浇注条件对铸件热裂纹形成的影响是多方面的，不同的铸件类型对于浇注和冷却条件是不同的，对于薄壁铸件，一般是要求高温快浇，使得铸件能够完全、缓慢、均匀的冷却，不至于因为温度快速的降低而产生裂缝。对于厚壁铸件，应该低温慢速进行浇注。如果浇注铁液的温度过高，会使得铁液的缩孔面积增大，从而降低了铸件的冷却速度，促进了裂缝的形成。因此，应该采用合适的温度慢浇。
四、预防离心铸件产生裂纹的措施
（一）及时检查机械接口，采用密封圈进行密封
利用离心铸造机进行铸造件生产中，必须不断的检查机械接口的链接情况，确保铸件在铸造过程中不产生裂纹。在铸造之前，应该及时检查机械接口的紧密性，并采用专门的密封措施进行密封，确保外界的杂物以及冷凝系统漏水不能进入模具当中。同时，在浇注过程中以及冷却过程中，都应该定期检查机械接口的密封性。
（二）检测铁液中化学成分，控制硫磷含量
在浇注之前，首先，要对原材料中的化学成分进行检测，特别是其中的硫元素和磷元素的含量。一定要按照设计要求控制硫元素和磷元素的含量，如果发现含量高于设计要求，就必须采取相关措施进行降硫、磷含量，保证原材料的质量符合生产要求。同时在实际生产过程中多采用控制硫磷含量的相关措施，对现有的工艺进行改进，改善工艺实施过程中的高硫磷的措施，优化离心铸造工艺，降低工艺实施过程中产生多余的硫磷含量。对于球墨铸铁件，高硅、低镁不能浇。
（三） 严格控制浇注条件
尽可能为铁水凝固提供足量的形核核心，加强孕育处理，尤其要重视随流孕育效果，保证管模粉加入的量与加入的均匀性，减少铁水在高温的停留时间。水冷金属型离心铸造生产过程中应该防止由于溜槽震荡产生铁液溅出、翻出情况。注意控制工艺参数，注意离心机冷凝系统中机头的冷却水布局，涂料涂刷均匀，铸件各个部位冷却均匀性良好。
在离心铸造浇注过程中，严格控制浇注铁液的温度和冷却时的环境温度，保证铸件不会因为温度降低过快，而产生冷裂纹，或者因为温度降低过慢，而产生热裂纹。严格按照设计要求的温度进行浇注，对于冷却温度也要遵守设计要求。
离心铸造件的裂纹问题是影响铸造件质量的主要因素，因此需要在实际生产过程中从铸造工艺、铸造环境、铸造条件和铸造材料等多方面进行控制，以便科学有效的提高离心铸造件的质量，来确保离心铸造件的生产和使用安全。
参考文献：
[1] 王志军.L245热轧卷边部裂纹缺陷产生原因分析与对策[J].连铸， 2012，1（6）：33-35.
[2] 范英俊.离心球墨铸铁管工艺及装备[J].2001.
[3] 李体丰，池乾勇.离心铸造辊件裂纹缺陷的预防措施[J].现代铸铁， 2007，27（5）：26-28.
[4] 刘景武.立式离心铸造件裂纹缺陷分析与对策[J].现代铸铁， 1996（3）：39-40.
作者简介：
姚治瑞，男，陕西省咸阳市人，学历：本科。
[关键词]离心铸造件 裂纹缺陷 预防措施
中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）01-0045-01
离心铸造工艺作为一种传统与现代结合的经典铸造工艺，被广泛的用于钢铁铸造行业，每年我国铸件总量的15%～20%都是采用离心铸造工艺进行生产的，离心铸造工艺成为我国铸造行业最为常见的铸造工艺。随着国家大力推行 “一带一路”，“一带一路”建设中，不仅我国国内需要大量地进行相关基础建设，沿线周边国家的基础建设也必将迎来新的高潮，铸件的需求量也会大幅度增长。不言而喻，在生产铸件的各种方法中离心铸造方法将仅次于砂型的铸造方法，具有举足轻重、至关重要的地位。目前，离心铸造件普遍存在着裂纹缺陷问题，这些裂纹的存在不但提高离心铸造件的废品、次品率，严重影响了铸造件的质量，制约了生产企业的营运效益和长久发展，而且这些存在裂纹缺陷的铸件在其使用过程中，可能发生各种危险的工程事故，甚至会对使用者的生命财产安全产生严重的威胁。
一、离心铸造工艺
将金属液浇入旋转的铸型中，使之在离心力作用下充填铸型并凝固成形的铸造工艺称为离心铸造工艺。离心铸造工艺根据铸型旋转空间位置的不同，可以将离心铸造机分为立式离心铸造机和卧式离心铸造机两类。对于离心铸造机的分类也可以根据铸型的旋转轴方向不同，离心铸造机分为卧式离心铸造机、立式离心铸造机。不同类型的铸造机可用于不同的铸件的铸造。水平离心铸造机主要用于铸造各种管状铸件，如灰口铸铁管、球墨铸铁管，一般最小直径75 mm，最大直径3000 mm。立式离心铸造机主要用于生产环形的铸件和较小的非圆形铸件。
二、离心铸造件裂纹的种类及特征
离心铸造工艺的不同导致其裂纹的产生温度、位置、规模和机理也不尽相同，根据不同的分类标准，可以将离心铸造件的裂纹缺陷进行不同的分类。根据裂纹产生的温度范围不同，可以将离心铸造件裂纹缺陷分为热裂纹、冷裂纹；依照离心铸造件裂纹缺陷产生的位置不同，可分为深层裂纹和浅表层裂纹；按照裂纹尺寸规模，可分为肉眼可辨别裂纹和非肉眼可辨别裂纹；按照裂纹产生的次序，可以将离心铸造件裂纹缺陷分为原生裂纹、次生裂纹等。
离心铸造件裂纹主要分布在铸件的表面，一般是肉眼可见，部分裂纹在铸件内部，需要进行X光探伤才能发现。离心铸造件的裂纹有纵裂纹、横裂纹、斜裂纹和环状裂纹，裂纹有的是连续的，有的是不连续的，甚至有的直接让铸件断成两节。离心球墨铸铁管的裂纹主要是表面圆周或者纵向的裂纹，其常见的管身裂纹和承口裂纹。
三、离心铸造件裂纹产生的原因
通过对离心铸造工艺的分析和新兴铸管股份公司离心球墨铸铁管等铸造件在实际生产过程的深入研究，经分析总结离心铸造件产生裂纹的原因主要有以下几点：
（一）机械接口连接不紧密或者机械阻碍
对于离心铸管离心铸造机，当铁液进入管龟模裂纹或者在承口位置钻入管模与砂芯间隙后，有时会造成飞边毛刺，影响铸管收缩率，或者由于冷凝系统没密封好，插口部位漏水，使管子收缩受到影响形成圆周向裂纹，严重者甚至断裂成两节。
（二）铸造组织不均匀
由于模具（管模）冷却凝固条件不均匀或者铁液中微观组成、浓度偏析使得部分区域组织里面珠光体的含量或碳化物含量与周边的组织存在明显区别、很大差异，使得在冷凝过程由于应力集中产生裂纹或者断裂。
（三）铁液中的化学成分
原料铁水中各种化学成分对于铸件裂纹的产生也有一定的影响，根据实践研究表明，热裂纹发生率与硫含量几乎呈指数变化关系，含硫量越高，产生热裂纹的温度就越低。钢铁液中的硫主要来源于两个方面，一方面是来自于原材料铁矿石或者钢材中，这是铁水中硫的主要来源，另外也可能来自于烘烤模具的重油，重油中的硫粘附于铸件的表面，从而被铸件吸收，导致铸件中硫含量升高，使得铸件产生裂纹，影响到铸件的质量。此外，铁水中的磷含量也对铸件的裂纹产生有一定的影响，但是其影响程度小于硫含量的影响。
（四）浇注条件
當铁液进入模具（管模）以后，铸件（铸管）外表面快速凝固、收缩、结壳，而模具（管模）受热膨胀，使铸件与模具形成间隙，已经凝固了的薄壳在里层铁液在离心铸造模具高速旋转的离心力作用下产生轴向裂纹。
离心铸造工艺的浇注条件对铸件热裂纹形成的影响是多方面的，不同的铸件类型对于浇注和冷却条件是不同的，对于薄壁铸件，一般是要求高温快浇，使得铸件能够完全、缓慢、均匀的冷却，不至于因为温度快速的降低而产生裂缝。对于厚壁铸件，应该低温慢速进行浇注。如果浇注铁液的温度过高，会使得铁液的缩孔面积增大，从而降低了铸件的冷却速度，促进了裂缝的形成。因此，应该采用合适的温度慢浇。
四、预防离心铸件产生裂纹的措施
（一）及时检查机械接口，采用密封圈进行密封
利用离心铸造机进行铸造件生产中，必须不断的检查机械接口的链接情况，确保铸件在铸造过程中不产生裂纹。在铸造之前，应该及时检查机械接口的紧密性，并采用专门的密封措施进行密封，确保外界的杂物以及冷凝系统漏水不能进入模具当中。同时，在浇注过程中以及冷却过程中，都应该定期检查机械接口的密封性。
（二）检测铁液中化学成分，控制硫磷含量
在浇注之前，首先，要对原材料中的化学成分进行检测，特别是其中的硫元素和磷元素的含量。一定要按照设计要求控制硫元素和磷元素的含量，如果发现含量高于设计要求，就必须采取相关措施进行降硫、磷含量，保证原材料的质量符合生产要求。同时在实际生产过程中多采用控制硫磷含量的相关措施，对现有的工艺进行改进，改善工艺实施过程中的高硫磷的措施，优化离心铸造工艺，降低工艺实施过程中产生多余的硫磷含量。对于球墨铸铁件，高硅、低镁不能浇。
（三） 严格控制浇注条件
尽可能为铁水凝固提供足量的形核核心，加强孕育处理，尤其要重视随流孕育效果，保证管模粉加入的量与加入的均匀性，减少铁水在高温的停留时间。水冷金属型离心铸造生产过程中应该防止由于溜槽震荡产生铁液溅出、翻出情况。注意控制工艺参数，注意离心机冷凝系统中机头的冷却水布局，涂料涂刷均匀，铸件各个部位冷却均匀性良好。
在离心铸造浇注过程中，严格控制浇注铁液的温度和冷却时的环境温度，保证铸件不会因为温度降低过快，而产生冷裂纹，或者因为温度降低过慢，而产生热裂纹。严格按照设计要求的温度进行浇注，对于冷却温度也要遵守设计要求。
离心铸造件的裂纹问题是影响铸造件质量的主要因素，因此需要在实际生产过程中从铸造工艺、铸造环境、铸造条件和铸造材料等多方面进行控制，以便科学有效的提高离心铸造件的质量，来确保离心铸造件的生产和使用安全。
参考文献：
[1] 王志军.L245热轧卷边部裂纹缺陷产生原因分析与对策[J].连铸， 2012，1（6）：33-35.
[2] 范英俊.离心球墨铸铁管工艺及装备[J].2001.
[3] 李体丰，池乾勇.离心铸造辊件裂纹缺陷的预防措施[J].现代铸铁， 2007，27（5）：26-28.
[4] 刘景武.立式离心铸造件裂纹缺陷分析与对策[J].现代铸铁， 1996（3）：39-40.
作者简介：
姚治瑞，男，陕西省咸阳市人，学历：本科。