Відцентрове лиття, також відомий як ротаційне лиття, — це універсальна техніка лиття металу, яка широко використовується для виробництва циліндричних і трубчастих деталей.
Пояснення процесу відцентрового лиття
Він використовує відцентрові сили, створювані обертовими формами, для створення високого радіального тиску, переміщення розплавленого металу до стінок форми для отримання дрібнозернистих виливків із чудовими механічними властивостями (Tschirschwitz та ін., 2021).
При горизонтальному литті прес-форма, що містить заряд розплавленого металу, обертається навколо своєї осі всередині нерухомої зовнішньої оболонки. Швидкість обертання може варіюватися від 300 об/хв до понад 1000 об/хв залежно від розміру компонента та металургії. Металевий заряд відчуває зовнішнє відцентрове силове поле, яке змушує рідину до внутрішньої поверхні форми, замінюючи повітря меншої щільності (Liu et al., 2018).
Коли розплавлений метал твердне в контакті з відносно холодною стінкою форми, замерзання просувається всередину до центру. Високий радіальний тиск підтримує тісний контакт із формою, зводячи до мінімуму дефекти усадки. Дрібні рівновісні зерна, викликані швидким затвердінням у поєднанні з ефектом тиску, дають виливки з чудовою щільністю, міцністю та пластичністю.
Він підходить для осесиметричних компонентів, таких як труби, трубки, кільця, циліндри та муфти з широкого діапазону металів на основі щільності, в’язкості розплаву та характеристик затвердіння (Tschirschwitz та ін., 2021). Легкі сплави, як правило, мають меншу текучість для ефективного наповнення.
Види процесів відцентрового лиття
Два основних варіанти включають справжнє лиття та напіввідцентровий (Tschirschwitz та ін., 2021):
1. Справжнє лиття передбачає заливання розплавленої металевої шихти в форму, що обертається. Метал повинен мати достатню текучість, щоб заповнити форму під дією відцентрових сил. Для легких сплавів можуть знадобитися системи розливу під тиском.
2. При напівцентрифугуванні або центрифугуванні спочатку використовуються стаціонарні форми, які заповнюються металом, з подальшим прискоренням складання для розподілу заряду по стінках перед затвердінням. Це дозволяє відливати сплави з меншою текучістю.
Крім того, існують вертикальні відцентрові процеси, при яких прес-форма обертається навколо горизонтальної осі. Процес Шайбеля заповнює метал під тиском газу у вертикально обертові оболонкові форми з верхньою подачею. Безперервне вертикальне лиття забезпечує безперебійне виробництво.
Огляд етапів процесу відцентрового лиття
Хоча конкретні деталі відрізняються, загальна послідовність кроків включає (Янг та ін., 2020):
1. Підготовка форми. Виготовляються циліндричні або трубчасті керамічні форми для інвестування з бажаним внутрішнім профілем, розмірами та обробкою поверхні. Збірка прес-форми включає в себе системи напряму та підтримки.
2. Встановлення - прес-форма надійно закріплена на горизонталівідцентрове литтямашина, здатна до контрольованого прискорення та рівномірного обертання.
3. Розливання - За необхідної швидкості обертання розплавлена металева шихта заливається/впорскується у прядильну форму. Моделювання потоку рідини може оптимізувати заповнення.
4. Затвердіння. Оскільки метал замерзає в контакті зі стінками форми, обертання продовжує підтримувати тиск, доки вся виливка не затвердіє. Інфрачервоні датчики контролюють процес.
5. Охолодження та видалення - після затвердіння обертання припиняється, а виливок охолоджується в контрольованих умовах перед вийманням з форми та видаленням.
6. Різання та подальша обробка - циліндричні відливки нарізаються на необхідну довжину та піддаються кінцевим етапам, таким як термічна обробка, випрямлення та механічна обробка.
Таким чином, він використовує сили обертання для виробництва високоякісних виливків, яких неможливо досягти за допомогою статичних процесів лиття.
Переваги процесу відцентрового лиття
Цей процес часто використовується для лиття циліндричних деталей і компонентів і має кілька переваг:
1. Висока чистота та якість матеріалу: домішки та включення, будучи легшими за метал, мають тенденцію рухатися до центру деталі, яка може бути оброблена машиною, що призводить до виливка з меншою кількістю домішок та дефектів біля поверхні.
2. Щільна та тонка мікроструктура: високий тиск призводить до дрібнозернистої мікроструктури та щільного лиття без газової пористості. Це підвищує механічні властивості кінцевого продукту.
3. Хороші механічні властивості: поєднання дрібнозернистої структури та щільного лиття забезпечує чудові механічні властивості, такі як міцність на розрив і подовження, порівняно з аналогічними деталями, виготовленими за допомогою інших процесів лиття.
4. Мінімальні відходи: процес генерує виливки, які наближаються до кінцевої форми з хорошою обробкою поверхні, часто вимагаючи меншої механічної обробки та обробки, що зменшує відходи матеріалу та вторинну обробку.
5. Універсальність: він може вмістити широкий діапазон металів і розмірів, що робить його універсальним для різних застосувань і галузей.
6. Ефективність і економічність: для великих виробничих серій це може бути економічним вибором завдяки ефективності використання матеріалів, меншій трудомісткості, ніж деякі традиційні методи, і можливості автоматизації процесу.
7. Не залежить від сили тяжіння: оскільки процес не залежить від сили тяжіння, процес може створити більш однорідну товщину та структуру, незважаючи на складні форми.
8. Внутрішня міцність: відцентрова сила ущільнює метал і виштовхує домішки до отвору, який можна обробити, що призводить до звуку та твердого металевого компонента.
9. Контроль над металургією: відцентрова сила допомагає досягти спрямованого затвердіння, що дозволяє краще контролювати металургійні властивості.
Theвідцентрове литтяпроцес, незважаючи на те, що він вигідний для певних застосувань, може не підходити для всіх типів виливків або матеріалів. Він найбільш ефективний для деталей із симетричною формою навколо осі, але може бути адаптований для виробництва деталей без обертальної симетрії певною мірою за допомогою відповідного досвіду проектування та обладнання. Якщо вас зацікавила ця послуга, надішліть запит за адресою info@welongpost.com!
Література:
Liu, J. та ін. (2018). Дослідження та прогнозування заповнюючої здатності алюмінієвого сплаву ZL101A в процесі горизонтального відцентрового лиття. Досягнення в машинобудуванні, 10(6), 1-9.
Tschirschwitz, F. та ін. (2021). Відцентрове лиття. У посібнику ASM, том 15: Кастинг (стор. 784-792). ASM International.
Янг, Ф. та ін. (2020). Процес відцентрового лиття трубопровідної арматури з чавуну з шаровидним графітом. Метали, 10(2), 246.
