Обзор центробежного литья
Центробежное литье - это процесс, который обеспечивает компоненты высокой прочности материала. В результате это технология выбора для таких применений, как корпуса компрессоров реактивных двигателей, кольца гидроизноса, многие военные продукты и другие высоконадежные приложения. Он также зарекомендовал себя как экономически эффективное средство обеспечения сложных форм с уменьшенными требованиями к обработке и более низкими производственными затратами по сравнению с поковками и изготовлениями.
Этапы процесса центробежного литья начинаются с разлива расплавленного металла в предварительно нагретую, вращающуюся матрицу. Матрица может быть ориентирована как на вертикальную, так и на горизонтальную ось в зависимости от конфигурации требуемой детали.
Вращая форму, в то время как расплавленный металл заливается в нее, центробежная сила действует, чтобы распределить расплавленный металл в пресс-форме при давлениях, приближающихся к силе тяжести, в 100 раз превышающей силу тяжести. Сочетание этого приложенного давления и инженерной механики контролируемого затвердевания и вторичной очистки производит компоненты высшего качества.
По мере того, как матрица начинает заполняться, более плотный расплавленный металл прижимается к стенке прядильной матрицы. Направленное затвердевание звукового металла прогрессирует от O.D. к отверстию, в то время как менее плотный материал, включая примеси, «плавает» к I.D.
Как только отливка затвердевает, деталь удаляется из матрицы, а остаточные примеси в И.Д. удаляются, что приводит к бездефектной структуре без полостей или газовых карманов.
Виды центробежного литья
Существует два типа процессов центробежного литья – вертикальный и горизонтальный. Кроме того, некоторые производители предлагают почти сетчатое формование, которое сочетает в себе преимущества центробежного литья с O.D формованием, возможно, даже с готовой детальюинвестиционное литье.
Вертикальное центробежное литье
Некоторые производители производят центробежные компоненты, в том числе некоторые с формованием O.D, в матрицах, вращающихся вокруг вертикальной оси. Эти вертикальные отливки могут достигать формирования O.D., вставляя графитовые, песчаные или керамические формы в матрицу, что приводит к значительному снижению постобработки, такой как механическая обработка или изготовление.
Детали на внешней поверхности литья могут быть изменены от истинной круглой формы путем введения фланцев или боссов во внутренний диаметр формы. Готовая деталь не обязательно должна быть симметричной, но, в некоторых случаях, литейная форма делает это для поддержания баланса во время вращения.
Внутренний диаметр и, следовательно, толщина стенки литья являются функциями количества металла, залитого во вращающуюся форму, и количества обработанного. При вертикальном литье высота отливки обычно будет менее чем в два раза больше ширины.
Горизонтальное центробежное литье
Некоторые центробежные ролики производят только горизонтальные отливки, где матрица вращается вокруг горизонтальной оси. Это экономически эффективный метод производства высококачественных трубчатых компонентов.
Этот процесс особенно подходит для длинных цилиндрических деталей, где длина литья значительно больше, чем его внешний диаметр. Это включает в себя прямые секции труб, длинные цилиндры с концевыми фланцами или короткие детали, такие как кольца или фланцы, где несколько частей могут быть эффективно обработаны из прямого цилиндра.
Длинная стальная литейная форма вращается с высокой скоростью при горизонтальном расположении. Скорость вращения формы высока, чтобы компенсировать гравитационные силы. Крышки фиксируются на каждом конце формы, чтобы содержать расплавленный металл, а воронка для доставки определенного веса металла внутрь формы используется.
Как и при вертикальном литье, внутренний размер формы определяет размер детали, в то время как количество металла, заливаемого в форму, определяет размер I.D.
Вакуумное центробежное литье
Центробежное литье в вакууме используется, когда детализация деталей и контроль воздействия на атмосферу имеют решающее значение, поскольку некоторые сплавы, включая никель-кобальтовые суперсплавы, реагируют на кислород. В дополнение к преимуществам литья в вакууме реализована присущая им высокая целостность металла, обеспечиваемая центробежным литьем, включая направленное затвердевание, отсутствие пористости и формирование сетки.Вакуумное центробежное литьеобеспечивает продукцию с очень высокой надежностью, часто используемую в аэрокосмической и военной промышленности.
Направленное затвердевание
Ключевая динамика в центробежном процессе заключается в том, что затвердевание происходит в одном направлении. Внешний размер и форма отливки определяется поверхностью матрицы (формы), которая действует как холод для инициирования затвердевания. С помощью экзотермических материалов, которые могут быть добавлены в I.D. после заливки, вместе с радиатором формы в O.D., градиент температуры приводит к направленному затвердеванию от O.D. до I.D. Жидкий металл постоянно доступен для подачи отливки, способствуя здоровому металлу до тех пор, пока I.D. не затвердеет.
Внешняя обработка обычно выполняется для удаления шероховатости поверхности и поддержания концентричности с отверстием. Однако в некоторых приложениях приемлема литая поверхность O.D. Любая усадка, происходящая в центробежной машине, находится на I.D., которая всегда будет удалена механической обработкой.
Когда выбирать центробежное литье
Симметричные части, которые могут вращаться вокруг оси.
Статические свойства литейного материала недостаточны.
Сжатие осевой линии является проблемой при использовании других процессов литья.
Ограниченные возможности I.D.
Крупные детали, до 135 000 фунтов / 61 350 кг или более.
Высокие затраты на обработку для формования O.D.
При необходимости сплав не будет работать или неосуществим для других процессов.
Требуется однородная структура зерна.
Требуется целостность размеров.
