Pregled centrifugalnog lijevanja
Centrifugalno lijevanje je proces koji daje komponente visoke čvrstoće materijala. Kao rezultat toga, to je tehnologija izbora za primjene kao što su kućišta kompresora mlaznih motora, habajući prstenovi za vodu, mnogi vojni proizvodi i druge aplikacije visoke pouzdanosti. Također se pokazao isplativim sredstvom za dobivanje složenih oblika sa smanjenim zahtjevima strojne obrade i nižim troškovima proizvodnje u usporedbi s otkovcima i izradama.
Koraci procesa centrifugalnog lijevanja počinju ulijevanjem rastaljenog metala u prethodno zagrijanu matricu za predenje. Matrica može biti usmjerena na okomitu ili vodoravnu os ovisno o konfiguraciji željenog dijela.
Okretanjem kalupa dok se rastaljeni metal ulijeva u njega, centrifugalna sila djeluje na raspodjelu rastaljenog metala u kalupu pod pritiscima koji su 100 puta veći od sile gravitacije. Kombinacija ovog primijenjenog pritiska i inženjerske mehanike kontroliranog skrućivanja i sekundarne rafinacije proizvodi komponente vrhunske kvalitete.
Kako se matrica počinje puniti, gušći rastaljeni metal gura se na stijenku matrice za predenje. Usmjereno skrućivanje zdravog metala napreduje od vanjske strane prema provrtu, dok materijal manje gustoće, uključujući nečistoće, "pluta" prema unutarnjoj strani
Nakon što se odljevak skrutne, dio se uklanja iz matrice, a zaostale nečistoće u ID-u se strojno uklanjaju, što rezultira strukturom bez nedostataka, bez šupljina ili plinskih džepova.
Vrste centrifugalnog lijevanja
Postoje dvije vrste procesa centrifugalnog lijevanja – vertikalni i horizontalni. Osim toga, neki proizvođači nude oblikovanje gotovo neto koje kombinira prednosti centrifugalnog lijevanja s OD oblikovanjem, možda čak i s gotovim detaljimainvesticijsko lijevanje.
Vertikalno centrifugalno lijevanje
Neki proizvođači proizvode centrifugalne komponente, uključujući neke s OD oblikovanjem, u kalupima koji se okreću oko vertikalne osi. Ovi vertikalni odljevci mogu postići to OD oblikovanje umetanjem grafitnih, pješčanih ili keramičkih kalupa u matricu – što rezultira značajno smanjenom naknadnom obradom, poput strojne obrade ili izrade.
Pojedinosti na vanjskoj površini odljevka mogu se promijeniti iz pravog kružnog oblika uvođenjem prirubnica ili izbočina na unutarnji promjer kalupa. Gotovi dio ne mora biti simetričan, ali u nekim slučajevima kalup za lijevanje to čini kako bi održao ravnotežu tijekom vrtnje.
Unutarnji promjer, a time i debljina stijenke odljevka, ovisi o količini metala ulivenog u rotirajući kalup i količini koja se strojno odvodi. Kod okomitog lijevanja, visina odljevka će obično biti manja od dvostruke širine.
Horizontalno centrifugalno lijevanje
Neki centrifugalni kotači proizvode samo vodoravne odljevke gdje se kalup okreće oko vodoravne osi. Ovo je troškovno učinkovita metoda za proizvodnju visokokvalitetnih cjevastih komponenti.
Ovaj postupak je posebno prikladan za dugačke cilindrične dijelove kod kojih je duljina odljevka znatno duža od vanjskog promjera. To uključuje ravne dijelove cijevi, dugačke cilindre s krajnjim prirubnicama ili kratke dijelove kao što su prstenovi ili prirubnice gdje se više dijelova može učinkovito obraditi iz ravnog cilindra.
Dugi čelični kalup za lijevanje vrti se velikom brzinom dok je postavljen vodoravno. Brzina rotacije kalupa je velika, kako bi se neutralizirale gravitacijske sile. Poklopci su fiksirani na svakom kraju kalupa kako bi zadržali rastaljeni metal, a lijevak za izlijevanje koristi se za isporuku određene težine metala unutar kalupa.
Baš kao i kod vertikalnog lijevanja, unutarnja dimenzija kalupa određuje OD veličinu dijela, dok količina metala ulivena u kalup određuje unutarnju veličinu.
Vakuumsko centrifugalno lijevanje
Centrifugalno lijevanje u vakuumu koristi se kada su detalji dijela i kontrola izloženosti atmosferi kritični jer su neke legure, uključujući superlegure nikal-kobalt, reaktivne na kisik. Uz prednosti lijevanja u vakuumu, ostvaruje se inherentni visoki integritet metala koji se postiže centrifugalnim lijevanjem, uključujući usmjereno skrućivanje, odsutnost poroznosti i oblikovanje mreže.Vakuumsko centrifugalno lijevanjepruža proizvode vrlo visoke pouzdanosti, koji se često koriste u zrakoplovnim i vojnim primjenama.
Usmjereno skrućivanje
Ključna dinamika u centrifugalnom procesu je da se skrućivanje odvija u jednom smjeru. Vanjska veličina i oblik odljevka određeni su površinom matrice (kalupa), koja djeluje kao hladnjača za početak skrućivanja. Uz pomoć egzotermalnih materijala koji se mogu dodati ID-u nakon izlijevanja, zajedno sa hladnjakom kalupa na OD-u, temperaturni gradijent rezultira usmjerenim skrućivanjem od OD-a do ID-a. Tekući metal je stalno dostupan za punjenje odljevka, potičući zvučni metal sve dok se ID konačno ne učvrsti.
Vanjska strojna obrada obično se izvodi kako bi se uklonila površinska hrapavost i održala koncentričnost s provrtom. Međutim, u nekim je primjenama prihvatljiva lijevana OD površina. Svako skupljanje koje se događa u centrifugi je na ID-u, što će uvijek biti uklonjeno strojnom obradom.
Kada odabrati centrifugalno lijevanje
Simetrični dijelovi koji se mogu okretati oko osi.
Statička svojstva materijala za lijevanje su neadekvatna.
Središnja linija skupljanja je problem kod drugih procesa lijevanja.
Ograničene značajke ID-a.
Veliki dijelovi, do 135,000 lbs. / 61.350 kg ili više.
Visoki troškovi obrade za OD oblikovanje.
Kada je potrebna legura neće raditi ili nije izvediva za druge procese.
Potrebna je ujednačena struktura zrna.
Potreban je dimenzionalni integritet.
