Центрифугално ливење, такође познат као ротоцастинг, је свестрана техника ливења метала која се интензивно користи за производњу цилиндричних и цевастих компоненти.
Објашњавање процеса центрифугалног ливења
Користи центрифугалне силе које стварају центрифугални калупи за стварање високог радијалног притиска, гурајући растопљени метал ка зидовима калупа како би се добили финозрнати одливци са одличним механичким својствима (Тсцхирсцхвитз ет ал., 2021).
Код хоризонталног ливења, склоп калупа који садржи пуњење од растопљеног метала ротира се око своје осе унутар непокретне спољашње љуске. Брзина ротације може варирати од 300 о/мин до преко 1000 о/мин у зависности од величине компоненте и металургије. Метално пуњење доживљава спољашње поље центрифугалне силе које тера течност ка унутрашњој површини калупа, замењујући ваздух ниже густине (Лиу ет ал., 2018).
Како се растопљени метал стврдњава у контакту са релативно хладним зидом калупа, замрзавање напредује према унутра ка центру. Висок радијални притисак одржава присан контакт са калупом, минимизирајући дефекте скупљања. Фина равноосна зрна изазвана брзим очвршћавањем у комбинацији са ефектом притиска дају одливке супериорне густине, чврстоће и дуктилности.
Погодан је за осносиметричне компоненте као што су цеви, цеви, прстенови, цилиндри и чауре од широког спектра метала на основу густине, вискозитета растопа и карактеристика очвршћавања (Тсцхирсцхвитз ет ал., 2021). Лаке легуре имају мању течност за ефикасно пуњење.
Врсте процеса центрифугалног ливења
Две главне варијанте укључују право ливење и полуцентрифугално (Тсцхирсцхвитз ет ал., 2021):
1. Право ливење подразумева изливање растопљеног металног пуњења у ротирајући калуп. Метал мора да покаже одговарајућу флуидност да испуни калуп под центрифугалним силама. Лаке легуре могу захтевати системе за изливање под притиском.
2. Полуцентрифугално или центрифугирање користи у почетку стационарне калупе који су напуњени металом, након чега следи убрзавање склопа како би се набој проширио на зидове пре очвршћавања. Ово омогућава ливење легура мање течности.
Поред тога, постоје вертикални центрифугални процеси у којима се калуп ротира око хоризонталне осе. Шајбелов процес форсира метал у калупе са вертикално окретањем шкољки са горњим напајањем под притиском гаса. Континуирано вертикално ливење омогућава непрекидну производњу.
Преглед корака процеса центрифугалног ливења
Иако се специфични детаљи разликују, општи редослед корака укључује (Ианг ет ал., 2020):
1. Припрема калупа - Цилиндрични или цевасти керамички калупи за улагање се израђују са жељеним унутрашњим профилом, димензијама и завршном обрадом површине. Склоп калупа укључује системе за вођење и подршку.
2. Монтажа - Склоп калупа је безбедно причвршћен за хоризонталуцентрифугално ливењемашина способна за контролисано убрзање и стабилну ротацију.
3. Изливање – При потребној брзини ротације, растопљено метално пуњење се сипа/убризгава у калуп за предење. Симулације протока течности могу оптимизовати пуњење.
4. Стврдњавање – Како се метал смрзава у контакту са зидовима калупа, центрифугирање наставља да одржава притисак док се цео одлив не учврсти. Инфрацрвени сензори прате процес.
5. Хлађење и уклањање - Након очвршћавања, ротација се зауставља и ливење се хлади под контролисаним условима пре вађења из калупа и уклањања.
6. Сечење и накнадна обрада – Цилиндрични одливци се секу на потребне дужине и подвргавају се завршној обради као што су топлотна обрада, исправљање и машинска обрада.
Тако користи ротационе силе за производњу висококвалитетних одливака који су недостижни статичким процесима ливења.
Предности процеса центрифугалног ливења
Овај процес се често користи за ливење цилиндричних делова и компоненти и има неколико предности:
1. Висока чистоћа и квалитет материјала: Нечистоће и инклузије, будући да су лакши од метала, имају тенденцију да се померају ка центру дела, који се може машински обрадити, што доводи до одливака са мање нечистоћа и дефеката близу површине.
2. Густа и фина микроструктура: Високи притисци доводе до микроструктуре финог зрна и густог одливака без гасне порозности. Ово повећава механичка својства финалног производа.
3. Добра механичка својства: Комбинација финозрнасте структуре и густог ливења доводи до супериорних механичких својстава као што су затезна чврстоћа и издужење у поређењу са сличним деловима направљеним другим процесима ливења.
4. Минимални губитак: Процес генерише одливке који су близу коначног облика са добром завршном обрадом површине, често захтевајући мање машинске обраде и завршне обраде, што смањује губитак материјала и секундарну обраду.
5. Свестраност: Може да прими широк спектар метала и величина, што га чини разноврсним за различите примене и индустрије.
6. Ефикасност и економичност: За велике серије производње, може бити економичан избор због ефикасности у употреби материјала, мање радно интензиван од неких традиционалних метода и могућности аутоматизације процеса.
7. Независно од гравитације: Пошто се не ослања на гравитацију, процес може створити уједначенију дебљину и структуру упркос сложеним облицима.
8. Унутрашња чврстоћа: Центрифугална сила сабија метал и потискује нечистоће у отвор који се може машински обрадити, што резултира звуком и чврстом металном компонентом.
9. Контрола над металургијом: Центрифугална сила помаже у постизању усмереног очвршћавања, што омогућава бољу контролу над металуршким својствима.
Тхецентрифугално ливењепроцес, иако је повољан за одређене примене, можда није погодан за све врсте одливака или материјала. Најефикаснији је за делове са симетричним обликом око осе, али се може прилагодити за производњу делова без ротационе симетрије у одређеној мери уз одговарајућу експертизу и опрему. Ако сте заинтересовани за ову услугу, распитајте се на info@welongpost.com!
Референце:
Лиу, Ј. ет ал. (2018). Испитивање и предвиђање способности пуњења легуре алуминијума ЗЛ101А у процесу хоризонталног центрифугалног ливења. Напредак у машинству, 10(6), 1-9.
Тсцхирсцхвитз, Ф. ет ал. (2021). Центрифугално ливење. У АСМ приручнику, том 15: Цастинг (стр. 784-792). АСМ Интернатионал.
Ианг, Ф. ет ал. (2020). Процес центрифугалног ливења за цевне спојеве од нодуларног ливеног гвожђа. Метали, 10(2), 246.
