Co je odstředivé obsazení?

1. Zavedení

Odstředivé odlévání vyniká jako specializovaný proces odcizení kovů, ve kterém roztavený kov ztuhne pod intenzivní odstředivou silou.

Umožňující výrobcům produkovat vysokou integritu, Axisymetrické komponenty s vynikajícími mechanickými vlastnostmi.

První patentovaný A.G. Eckhardt v Německu 1809 a později zdokonaleno v 19. století pro výrobu průmyslových trubek, Proces nyní představuje odhadem 15% globálního výstupu potrubí a trubek.

Jeho schopnost minimalizovat nečistoty a směrové zvážení činí odstředivé obsazení nezbytné v odvětvích od ropy & plyn do letectví.

2. Definice a principy odstředivého obsazení

Co je odstředivé obsazení?

V odstředivém obsazení, roztavený kov vstupuje do rychle rotující formy, kde odstředivá síla (Fc = m · ω² · r) řídí kapalinu ven, produkující hustou, pevná látka bez vady.

Řízením otáček rotace - typicky 100–500 ot / min—Foundries generují síly 20 G až over 200 G, dramaticky převyšuje gravitaci.

Role odstředivé síly

Odstředivá síla soustředí těžší kovové prvky na vnějším poloměru formy, zatímco lehčí oxidy a inkluze zůstávají poblíž vrtu.

V důsledku toho, Operátory stroj odrazí kapku „středová čára“ vnitřního průměru, poskytnout zvukový kov až do 30 % Vyšší pevnost v tahu než gravitační protějšky.

Horizontální vs.. Vertikální lití

• Horizontální odstředivé odlévání: Ideální pro trubky a dlouhé trubice, Tato orientace udržuje konzistentní tloušťku stěny nad délkami 10 m, s variacemi zdi pod ± 1 %.
• Svislé odstředivé odlévání: Vhodný k kratší, tuhá části - jako pouzdra a závody ložiska - Vertikální nastavení vyžadují méně podlahového prostoru a dosažení podobného zlepšení hustoty.

Otáčení plísní, Dynamika síly, a chlazení

Foundries předehřívá formy 300–600 ° C., Poté nalijte kov na jeho teplotu likvidusu (NAPŘ., litina na 1 420 ° C.).

Jak se plíseň otáčí, Chladicí systém s vodou vytahuje teplo na 5–10 ° C/min, Podpora vnějšího zvržení a prevence pórovitosti středové linie.

3. Typy odstředivého obsazení

Odstředivé obsazení přichází v několika odlišných variantách, každý přizpůsobený konkrétním geometriím, materiály a požadavky na výkon.

Věrný (Konvenční) Odstředivé obsazení

• Proces: Roztavený kov se nalévá do hladkého, Rotující válcová forma; Gravity hraje jen menší roli.
• Funkce:

• • Produkuje plynulé trubice, trubky a duté válce s tloušťkami stěny z 3 mm do 200 mm.
  • Poskytuje radiální tok zrna a zhušťování ve vnějším průměru, zvyšuje pevnost v tahu až 30 % nad gravitačními ekvivalenty.

• Aplikace: Tlakové trubky (5Ct Fire), Vložky válce motoru a pouzdra čerpadla.

Polocentrifugální lití

• Proces: Kombinuje odstředivou sílu s kontrolovanou hradlováním; centrální jádro tvoří vnitřní dutiny (NAPŘ., paprsky).
• Funkce:

• • Vyhovuje dílům, které vyžadují solidní centrální web, například polotovary a setrvačníků.
  • Vyvažuje distribuce kovů: Tvoří se těžší sekce směrem ke stěně formy, Zatímco ploutve a paprsky dostávají řízený kov krmivy.

• Aplikace: Automobilové setrvačníky, Hnací kola lokomotivy, Velké bronzové oběžné kolo.

Odstředěno (Multimold) Obsazení

• Proces: Několik forem připevňuje radiálně kolem centrálního vřetena; Jeden nalévání dává desítky identických odlitků.
• Funkce:

• • Ideální pro malé, opakující se komponenty (NAPŘ., ložiska, pouzdra).
  • Dosahuje vysoké propustnosti: jediný 10- m Vřeteno může podporovat 20–30 plísní, produkce stovek dílů za hodinu.

• Aplikace: Použící kroužky, sedadla ventilu, Malé oběžné kolo.

Svislé odstředivé odlévání

• Proces: Forma se točí na svislé ose; roztavený kov vstupuje shora a plní dolů.

• Funkce:

• • Nabízí kompaktní stopu - výšky vybavení obvykle pod 3 m.
  • Poskytuje vynikající kontrolu nad kvalitou vnitřního průměru a eliminuje pórovitost střední linie v kratších částech.

• Aplikace: Ložiskové rukávy, pouzdra, ložiskové závody, a sekce krátkých potrubí.

Horizontální odstředivé odlévání

• Proces: Forma se otáčí kolem vodorovné ose; kov nalije na jednom konci a cestuje axiálně před ztuhnutím.

• Funkce:

• • Rozšiřuje velmi dlouhé odlitky - běžně 10 m—Neroční variace tloušťky stěny ± 1 %.
  • Zjednodušuje odstranění strusky a dross, jak se nečistoty soustředí na otvor.

• Aplikace: Dlouhé tlakové trubky, Trubky a kola železničních vozů.

Vakuové odstředivé odlévání

• Proces: Operátoři evakuovali plísní komoru < 10⁻² PA před naléváním, Poté se točí a ztuhněte ve vakuu.
• Funkce:

• • Snižuje rozpuštěné plyny a pórovitost až do 80 %, nezbytné pro superlimoys a letecké komponenty.
  • Udržuje chemickou čistotu, Povolení zvukového obsazení reaktivních slitin (NAPŘ., titan).

• Aplikace: Turbínové čepele, Aerospace vazeb, Race s vysokým výkonem.

4. Materiály používané v odstředivém odlitku

Odstředivé odlévání pojme pozoruhodně široké spektrum materiálů, Od tradičních obsazení žehliček po pokročilé superlogy, a dokonce i nekovové taveniny.

Výrobci vybírají slitinu, že nejlepší rovnováha Mechanická síla, odolnost proti korozi, Tepelný výkon, a výrobní náklady.

Litina

• Šedé železo (ASTM A395/A536) dominuje přibližně 60 % odstředivých odlitků, zejména v Vložky válce a Obaly čerpadla.
• Tažné železo (Stupeň 60–40–18)- s pevností v tahu 415 MPA a prodloužení 10 %—Adds Impact Resistance pro aplikace jako Shells Shells.

Uhlík & Slitinové oceli

• Uhlíkové oceli (NAPŘ., A216 WCB) Poskytovat pevnosti v tahu 485 MPA a svařovatelnost pro tlakové nádoby a tělesa ventilu.
• Ocely s nízkým slinem (NAPŘ., 4140, 4340), Když je ošetřeno teplem, dosah 1 000+ MPA, oblečení rychlostní stupně, hřídele, a Pouzdra vysokých stresů.

Nerezové oceli & Slitiny niklu

• Austenitické známky (AISI 304, 316L, CF8M) odolat korozi v chemikálie a zpracování potravin zařízení; Stojí 20–30 % více, ale eliminujte postihové pokovování.
• Slitiny rezistentní na teplo (310, 330) udržovat sílu na 1 000 ° C., Ideální pro Pece rolí a kouřová trubka.
• Nickel -Base SuperLoys (Slitina 718, Waspaloy), Ačkoli prémie za cenu, doručit Síly prasknutí výše 600 MPA na 650 ° C., kritický pro Ložiska letectví.

Bronz & Slitiny mědi

• Hliníkové bronzy (C95400, C95500) vykazují pevnosti v tahu 450–550 MPa a nadřazený Marine Corosion Odpor - Používá se v oběžné kolo a Rozbojové rozbočovače.
• Měď -nockel (90–10, 70–30) Slitiny kombinují 200–300 MPa Síla s vynikajícím Biofouling a chlorid odpor pro potrubí mořské vody.

Hliník & Slitiny hořčíku

• Hliník (A356) otáčí se na 300–400 ot / min produkovat lehký, Nemagnetické části jako Čerpadlo; tepelné vodivosti dosahují 180 W/m · k.
• Slitiny hořčíku (AZ91), i když méně běžné (< 5 % objem), nabídnout nejnižší hustotu (1.8 g/cm³) pro specializované automobilový průmysl a elektronika pouzdra.

Non -kovoty

• Sklo: Odstředivé odlévání vytváří plynulé skleněné trubice pro optický a laboratoř Aplikace, s tolerancemi zdi dolů ± 0.2 mm.
• Termoplastika: Rozvíjející se procesy točí roztavené polymery (NAPŘ., PROHLÉDNĚTE) do vysoké výkonnosti složené vložky pro korozivní plavidla.

5. Vybavení a procesní kroky

Centrifugální lití se opírá o specializované vybavení a pevně kontrolovanou sekvenci operací.

V této části, Nastíníme klíčové stroje, plísní systémy, a procedurální kroky - vylepšené typickými datovými body - zajistit opakovatelnou kvalitu a propustnost.

Formovací stroje

• Horizontální vřetenové jednotky

• • Moc: 75–300 kW elektrické motory řídí formy až do 2 m v průměru a 10 m na délku.
  • Rozsah rychlosti: 100–400 ot / min, generování 20–150 g odstředivé síly ve formě OD.
  • Aplikace: Dlouhá výroba trubice a trubek, kde nejvíce záleží na axiální uniformitě.

• Svislé vřetenové jednotky

• • Stopa: Kompaktní návrhy pod 3 m Výšky fit Obchodní podlahy s omezenou headroom.
  • Rozsah rychlosti: 150–500 ot / min, Ideální pro kratší odlitky s tloušťkou stěny 3–50 mm.
  • Aplikace: Ložiskové rukávy, pouzdra, a válce malých průměrů.

Typy plísní

• Permanentní kovové formy

• • Výroba: Přesnost ocel nebo litina, často rezistentní na teplo 700 ° C..
  • Opakovatelnost: Až do 500 cykly před obnovením; Intervaly údržby každý 200 otočení.
  • Povrchová úprava: Dosahuje AS -vysílání RA 1,6–3,2 µm bez postihujícího.

• Vynaložené pískové/keramické formy

• • Složení: Pryskyřičný křemenný písek nebo keramika založená na oxidu.
  • Výhoda: Nízké náklady na nástroje na krátké běhy; Ubytuje exotické slitiny.
  • Omezení: Pouze jedno použití, s typickými dobami cyklu 5–10 minut na plíseň.

Techniky nalévání a řízení teploty

1. Předehřívání plísní

• • Teplota: 300–600 ° C. zabránit tepelnému šoku a zajistit jednotné zvážení.
  • Metoda: Elektrické indukční ohřívače nebo plynové hořáky integrované do krytu formy.

2. Nalití kovu

• • Teploty:

• • • Šedé železo: 1 400–1 450 ° C.
    • Uhlíková ocel: 1 480–1 520 ° C.
    • Nerez: 1 550–1 600 ° C.

• • Technika: Gravity nalijte do stacionární naběračky nebo ovládané „rotační polouky“ přímo do rotující formy.
  • Hodnotit: 50–200 kg/s, upraveno tak, aby minimalizovalo turbulenci a zachycení plynu.

3. Monitorování v reálném čase

• • Senzory: Infračervené pyrometry sledují formy a teploty roztavení s ± 5 ° C přesnost.
  • Smyčky zpětné vazby: Automatizované ovládací prvky Upravte rychlost a tok chlazení pro udržení cílových profilů tuhnutí.

Chlazení, Tuhnutí, a extrakce součástí

• Chladicí systémy

• • Vodové/olejové bundy: Cirkulovat média na 10–20 l/min, extrahování tepla na 5–15 kW na m² povrchu formy.
  • Vzduchové zchlazení: V menších vertikálních jednotkách, Vzduchové trysky s vysokou rychlostí dosahují rychlosti chlazení 10 ° C/s.

• Směrové tuhnutí

• • Strategie: Vnější chladicí fronta vnějšího dotazu podporuje hustou kůži OD a nasměruje smršťování směrem k otvoru.
  • Výsledek: Eliminuje pórovitost středové linie; poskytuje zlepšení pevnosti v tahu 20–30 %.

• Spin -Ddown and Extraction

• • Čas spin -down: 1–3 minuty Po dokončení nalévání, zajištění úplného zvážení vnější skořepiny.
  • Lisovací cyklus: Celkové doby cyklu - preheat, Nalijte, ochladit, Extrakt - range 5–30 minut v závislosti na velikosti dílu.
  • Odstranění části: Hydraulické nebo mechanické rozdělené systémy otevřené pod 50 bar tlak, Poté vypuzují odlitky prostřednictvím integrovaných kolíků knock -out.

6. Klíčové výhody odstředivého obsazení

Výjimečná metalurgická kvalita

Jednou z nejpřesvědčivějších výhod odstředivého obsazení je schopnost produkovat komponenty hustý, Struktury bez vad.

Kvůli odstředivé síle vyvíjené během tuhnutí (často od 60 k over 100 GS), nečistoty a inkluze jsou nuceny k vnitřnímu povrchu formy.

Tyto inkluze s nízkou hustotou lze během obrábění snadno odstranit, ponechání vysoce čisté vnější struktury.

• Směrové tuhnutí výsledky v pořádku, jednotné struktury zrna vyzařující ven.
• Porozita je prakticky eliminována, což je rozhodující pro komponenty obsahující tlak, jako jsou trubky a vložky.

Vynikající mechanické vlastnosti

Centrifugal casting přináší části s vynikajícím pevnost v tahu, výnosová síla, tažnost, a odolnost proti únavě.

Tyto vylepšené mechanické vlastnosti jsou výsledkem homogenní mikrostruktury a rafinovaných zrna vyvinutá rychlým a jednotným chlazením.

• Pevnost v tahu lze vylepšit až do 30% ve srovnání se statickými odlitky stejné slitiny.
• Bnn (Číslo tvrdosti Brinell) je obvykle vyšší a konzistentnější napříč průřezy.

Rozměrová stabilita a tvar blízké sítě

Proces umožňuje lití částí V blízkosti konečných rozměrů, minimalizace požadovaného množství následného zpracování. To zkracuje plýtvání materiálem a čas obrábění.

• Tloušťka stěny lze přesně ovládat ± 0,5 mm, dokonce i na částech velkého průměru.
• Vynikající soustřednost a přímost- zejména v horizontálních odstředivých odlitcích.

Efektivita nákladů pro výrobu velkého objemu

Ačkoli počáteční náklady na nastavení (NAPŘ., Výroba plísní, strojní investice) jsou relativně vysoké,
Centrifugální obsazení se stává velmi ekonomickým při velkých výrobních bězích nebo ve výrobě vysoké hodnoty, díly s dlouhým životem.

• Snížené míry odmítnutí a Méně šrotu.
• Nižší údržba nástrojů ve srovnání s pískem nebo smrtícím obsazením.
• Méně oprav svaru nebo je nutné cykly tepelného zpracování.

Vysoká rychlost výroby

Protože formy jsou obvykle kovové a opakovaně opakovaně, Povolují rychlá extrakce a chlazení tepla.

To nejen zkracuje doby tuhnutí, ale také umožňuje rychlejší doby cyklu za část.

• Například, typický Nerezová ocel odstředivá trubka (DN200, L = 1 m) lze odhodit a chladit Méně než 30 zápis.

Flexibilní velikost a přizpůsobení

Centrifugální obsazení může pojmout širokou škálu velikostí dílů:

• Z malých pouzder (50 mm ji) do velkých trubek (>2 metry na délku)
• Tloušťka stěny 5 mm až over 150 mm
• Materiály z uhlíkových ocelí, nerezové oceli, slitiny niklu, na bronzy

Návrháři mohou upravit rychlost plísní, teplota, a složení slitiny pro splnění vlastních aplikačních potřeb.

7. Omezení a výzvy

• Vysoká kapitálová investice: Náklady na odstředivé buňky na klíč 1–2 miliony USD.
• Omezení geometrie: Proces vyhovuje pouze osymetrickým tvarům; Složité netylindrické části vyžadují jiné metody.
• Velikost & Variace stěny: Průměr plísní ovlivňuje maximální proveditelné otáčky; tenké zdíčky (< 3 mm) kolaps rizika, zatímco tlusté stěny (> 200 mm) cool nerovnoměrně.
• Eroze plísní: Vysokorychlostní rotace nosí kovové formy, vyžaduje údržbu každé 200–300 cykly.

8. Aplikace odstředivého obsazení

Odstředivé obsazení se stalo procesem výroby základního kamene pro produkci vysoké integrity, Cylindrical, a rotačně symetrické komponenty napříč širokým spektrem průmyslových odvětví.

Jeho schopnost dodávat hustou, Části bez vad s vynikajícími mechanickými a metalurgickými vlastnostmi jsou obzvláště vhodné pro náročné aplikace.

Průmysl	Příklady komponent	Typické materiály
Průmyslový	Potrubí, oběžné kolo, Čerpadlo	Ocel, tažné železo, bronz
Automobilový průmysl	Brzdové bubny, setrvačníky, kroužky spojky	Litina, slitinové oceli
Letectví	Prsteny proudového motoru, turbínové těsnění	Nickově založené superaliony
Výroba energie	Trubice kotlů, turbínové kroužky, rukávy	Nerez, Inconel, slitinové oceli
Olej & Plyn	Vysokotlaké konektory, spojky	Duplex, Super duplex, slitiny niklu
Marine	Rukávy šachty, díly čerpadla, Pouzdra mazané vodou	S námi, bronz, nerez
Architektura	Bronzové sloupce, dekorativní odlitky	Mosaz, bronz

9. Srovnání s jinými metodami obsazení

Mezi různými technikami odlévání kovů vyniká odstředivá lití pro svou schopnost produkovat vysokou integritu, Komponenty tvaru blízké sítě s vynikajícími mechanickými vlastnostmi.

Však, Ideální metoda lití závisí na více faktorech - geometrii, objem, náklady, materiál, a požadavky na výkon.

Tato část porovnává odstředivé obsazení s dalšími běžnými metodami obsazení z více perspektiv.

Tabulka přehledu: Na první pohled

Kdy zvolit odstředivé obsazení

Odstředivé obsazení je optimální volbou, kdy:

• Část je Symetrické a válcové (NAPŘ., rukávy, trubice, prsteny).
• Vysoká mechanická integrita a struktura bez vad jsou povinné.
• Střední až velké objemy výroby ospravedlnit investici do zařízení.
• Část bude fungovat pod korozívní, vysokotlaký, nebo podmínky s vysokým obsazením.

10. Glosář odstředivého obsazení

Vzhledem k vysoce specializované povaze odstředivého obsazení, Inženýři a operátoři se spoléhají na přesnou slovní zásobu pro komunikaci požadavků, Řídicí procesy, a zajistit kvalitu.

Níže je uveden kurátor běžných termínů a zkratů, s nimiž se setkáte ve specifikacích odstředivých vystytí, Objednávky nakupujte, a zprávy o inspekcích.

Období / Akronym	Definice
I.A.W. (V souladu s)	Označuje, že část nebo proces musí dodržovat odkazovaný standard nebo specifikaci - e.g., "I.A.W.". Gould's 1213 specifikace. “
FM / FM (Dokončené obráběné)	Označuje, že obsazení dostává konečný obráběcí průsmyk, aby dosáhl svých specifikovaných rozměrů a povrchové úpravy.
Rm / Rm (Hrubý obrobný)	Znamená předběžnou operaci obrábění, ponechání dalších zásob pro následné dokončení obrábění.
Rms (Kořenový průměrný čtvercový)	Statistická míra drsnosti povrchu; nižší hodnoty RMS (NAPŘ., 1.6 µm) korelovat s plynulejšími povrchy.
Ac / A/c (Jako obsazení)	Popisuje lití vlevo ve stavu vyvolaném z formy, bez jakéhokoli postihujícího obrábění nebo broušení.
TFA / Tft (Dokončit na / Dokončit)	Určuje cílové rozměry nebo tolerance, které mají být dosaženy po všech operacích obrábění a dokončení.
RFQ (Žádost o nabídku)	Formální dotaz zákazníka hledající ceny, dodací lhůty, a schopnosti pro výrobu určených odlitků.
Uom (Měrná jednotka)	Standardní jednotka, ve které jsou vyjádřeny množství nebo rozměry (NAPŘ., palce, milimetry, kilogramy).
Ln (Délka)	Zkratka pro délku dimenze části nebo funkce, Obvykle v uvedeném UOM.
Montáž (Množství)	Počet požadovaných nebo objednaných odlitků.
Ref (Odkaz)	Používá se k jinému kresbě, dokument, nebo standard pro další podrobnosti (NAPŘ., „Ref DWG 1234“).
PC / PCS (Kus / Kousky)	Označuje diskrétní počítání položek - často se používá zaměnitelně s Qty v objednávkách nebo seznamech balíčků.
Po (Nákupní objednávka)	Formální dokument od kupujícího oprávněného dodavatele poskytovat stanovené díly nebo služby za dohodnutých podmínek.
Tolr (Tolerance)	Přípustná změna v dimenzi, povrchová úprava, nebo vlastnost (NAPŘ., ± 0,25 mm).
Bnn (Číslo tvrdosti Brinell)	Měřítko tvrdosti odvozeno měřením průměru odsazení provedeného tvrzenou koulí při určeném zatížení - běžně se používá pro litinové známky.
NÁS (Sjednocený číslování číslování)	Alfanumerický kód, který jedinečně identifikuje chemické složení zkosených a litisových slitin (NAPŘ., G10500 pro šedé železo, C92200 pro fosfor bronz).
AISI (Americký institut železa a oceli)	Organizace, která publikuje označení a standardy z ocelového a litiny.
ASTM (Americká společnost pro testování a materiály)	Mezinárodní orgán, který vyvíjí a publikuje dobrovolné standardy konsensu pro materiály, včetně slitin a testovacích metod odcizení.
SFSA (Steel Founders 'Society of America)	Obchodní sdružení, které stanoví osvědčené postupy, Pokyny k peci, a metalurgické standardy pro procesy lití oceli.
FOB (Zdarma na palubě)	Termín přepravy označující, že prodávající dodává zboží na palubě dopravce v port původu; Kupující přebírá náklady na rizika a přepravu.
Ss (Nerez)	Slitina založená na železe obsahující korozi obsahující ≥ 10,5% chrom; často se používá v odstředivém odlitku pro chemikálii, jídlo, a lékařské vybavení.

Langhe Industry® se zavazuje dodávat jak vysoce kvalitní odlitky, Informace o akční hodnotě.

Pokud budete potřebovat hlubší vysvětlení nebo máte otázky specifické pro procesy, Náš technický tým je připraven na pomoc.

11. Závěr

Centrifugální obsazení poskytuje bezkonkurenční výkon pro válcové komponenty, kombinace Mechanická dokonalost, nákladová efektivita, a rychlost výroby.

Využitím odstředivé síly - 200 G—Manufakturers zhlubně kov, Vyloučit nečistoty, a snížit obrábění.

Jak se sbližují věda a automatizace materiálů, odstředivé obsazení se bude i nadále vyvíjet, splnění požadavků zítřka v energie, přeprava, a Pokročilá výroba.

Na Langhe Industry, Jsme připraveni s vámi spolupracovat při využití těchto pokročilých technik k optimalizaci návrhů komponent, Výběr materiálu, a výrobní pracovní postupy.

Zajištění toho, aby váš další projekt překročil každý benchmark výkon a udržitelnosti.

Kontaktujte nás ještě dnes!

 

Časté časté

Existují omezení velikosti v odstředivém obsazení?

Ano. Zatímco tento proces pojme širokou škálu průměrů (od několika centimetrů po více 3 metry), část musí být Axisymetrické.

Velmi malé nebo extrémně velké části mohou vyžadovat alternativní metody kvůli omezením plísní nebo nákladů.

Tolerance lze dosáhnout odstředivým odléváním?

Typické tolerance:

• Vnější průměr: ± 1,5 mm až ± 3,0 mm (as-cast)
• Tloušťka stěny: ± 2,0 mm
• Kulatost: <0.5% průměru
  Konečné tolerance lze vylepšit obráběním, v závislosti na aplikaci.

Jak jsou v tomto procesu kontrolovány nečistoty a poréznost?

Odstředivé síly síly nečistoty, struska, a plynové bubliny směrem k otvoru nebo vnitřním průměru, který pak může být obroben pryč.

Tento proces výrazně snižuje vnitřní porozitu a zvyšuje strukturální integritu.

Může být odstředivé lití použito pro produkci vlastní nebo s nízkým objemem?

Ano, zejména pro komponenty, kde je kritická vysoká pevnost a metalurgická spolehlivost.

Přestože nástroje a nastavení mohou být složitější než odlévání písku, pro kritické části - dokonce i v nízkých objemech - výhody často převažují nad náklady.