¿Qué es el casting centrífugo??

1. Introducción

La fundición centrífuga se destaca como un proceso especializado de fundición de metal en el que el metal fundido se solidifica bajo una fuerza centrífuga intensa.

Permitiendo a los fabricantes producir alta integridad, Componentes axisimétricos con propiedades mecánicas superiores.

Primero patentado por A.G. Eckhardt en Alemania en 1809 y luego refinado en el siglo XIX para la producción de tuberías industriales, El proceso ahora representa aproximadamente el 15% de la salida global de tuberías y tubos.

Su capacidad para minimizar las impurezas y la solidificación direccional hace que la fundición centrífuga sea indispensable en sectores que van desde petróleo & Gas a aeroespacial.

2. Definición y principios del casting centrífugo

¿Qué es el casting centrífugo??

En fundición centrífuga, El metal fundido ingresa a un molde que gira rápidamente, donde la fuerza centrífuga (Fc = m · ω² · r) conduce el líquido hacia afuera, produciendo un denso, sólido sin defectos.

Controlando las velocidades de rotación, típicamente 100–500 rpm—Doundries generan fuerzas de 20 G a Over 200 gramo, Gravedad dramáticamente superando.

El papel de la fuerza centrífuga

La fuerza centrífuga concentra elementos metálicos más pesados ​​en el radio exterior del molde, mientras que los óxidos e inclusiones más ligeros permanecen cerca del diámetro.

Como consecuencia, Los operadores de la máquina del diámetro interior "línea central", produciendo metal de sonido con arriba a 30 % mayor resistencia a la tracción que las contrapartes con gravedad.

Horizontal vs. Fundición vertical

• Fundición centrífuga horizontal: Ideal para tuberías y tubos largos, Esta orientación mantiene un espesor de la pared constante sobre longitudes superiores a 10 metro, con variaciones de pared debajo ± 1 %.
• Fundición centrífuga vertical: Adecuado para más corto, Piezas rígidas, como bujes y carreras de rodamiento, las configuraciones verticales requieren menos espacio en el piso y logran mejoras de densidad similares.

Rotación de moho, Dinámica de fuerza, y enfriamiento

Las fundiciones precalentan los moldes para 300–600 ° C, luego vierta metal a su temperatura de líquido (P.EJ., hierro fundido a 1 420 ° C).

Mientras el moho gira, Un sistema de enfriamiento de juzgado de agua extrae calor a 5–10 ° C/min, Promover la solidificación externa y prevenir la porosidad de la línea central.

3. Tipos de fundición centrífuga

La fundición centrífuga viene en varias variantes distintas, cada una adaptada a geometrías específicas, Requisitos de materiales y rendimiento.

Verdadero (Convencional) Fundición centrífuga

• Proceso: El metal fundido se vierte en un suave, molde cilíndrico giratorio; La gravedad juega solo un papel menor.
• Características:

• • Produce tubos sin costuras, tuberías y cilindros huecos con espesores de pared de 3 mm a 200 mm.
  • Ofrece flujo de grano radial y densificación al diámetro exterior, aumentar la resistencia a la tracción hasta hasta 30 % sobre equivalentes de fastidio por gravedad.

• Aplicaciones: Tuberías de presión (Fuego de 5ct), revestimiento del cilindro del motor y tripas de la bomba.

Fundición semi -centrífuga

• Proceso: Combina la fuerza centrífuga con la activación controlada; Un núcleo central forma cavidades internas (P.EJ., radios).
• Características:

• • Se adapta a piezas que requieren una red central sólida, como engranajes en blanco y volantes.
  • Balances de distribución de metales: Se forman secciones más pesadas hacia la pared del molde, mientras que las aletas y los radios reciben metal de alimentación dirigida.

• Aplicaciones: Volantes automotrices, ruedas de conducción de locomotoras, grandes impulsores de bronce.

Centrifugado (Múltiple) Fundición

• Proceso: Múltiples moldes se unen radialmente alrededor de un huso central; Un vertido produce docenas de piezas de fundición idéntica.
• Características:

• • Ideal para pequeño, componentes repetitivos (P.EJ., aspectos, bujes).
  • Logra un alto rendimiento: un solo 10-metro El huso puede soportar 20–30 moldes, produciendo cientos de piezas por hora.

• Aplicaciones: Anillos de buje, asientos de válvula, pequeños impulsores.

Fundición centrífuga vertical

• Proceso: El molde gira en un eje vertical; El metal fundido entra desde la parte superior y se llena hacia abajo.

• Características:

• • Ofrece huella compacta: alturas de equilibrio típicamente debajo 3 metro.
  • Proporciona un excelente control sobre la calidad del diámetro interno y elimina la porosidad de la línea central en piezas más cortas.

• Aplicaciones: Mangas de rodamiento, bujes, carreras de rodamiento, y secciones de tubería cortas.

Fundición centrífuga horizontal

• Proceso: El molde gira alrededor de un eje horizontal; El metal se vierte en un extremo y viaja axialmente antes de la solidificación.

• Características:

• • Se extiende a moldes muy largos, comprometidos 10 metro—Con una variación de grosor de pared uniforme debajo ± 1 %.
  • Simplifica la eliminación de escoria y escoria, A medida que las impurezas se concentran en el orificio.

• Aplicaciones: Tuberías de presión larga, tubos de gran nivel y ruedas de vagones.

Vacío de fundición centrífuga

• Proceso: Los operadores evacuar la cámara de moho para < 10⁻² PA antes de verter, luego gire y se solidifique bajo vacío.
• Características:

• • Reduce los gases disueltos y la porosidad hasta 80 %, Esencial para superailoys y componentes aeroespaciales.
  • Mantiene la pureza química, habilitando el lanzamiento de sonido de aleaciones reactivas (P.EJ., titanio).

• Aplicaciones: Hojas de turbina, acoplamientos aeroespaciales, carreras de alto rendimiento.

4. Materiales utilizados en fundición centrífuga

La fundición centrífuga acomoda un espectro notablemente amplio de materiales, Desde planchas tradicionales de fundición hasta superaltas avanzadas, e incluso fusiones no metálicas.

Los fabricantes seleccionan la aleación que los mejores saldos resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, rendimiento térmico, y costo de producción.

Hierro fundido

• Hierro gris (ASTM A395/A536) domina aproximadamente 60 % de moldes centrífugos, notablemente en revestimiento de cilindros y tripa de la bomba.
• Hierro dúctil (Grado 60–40–18)—Con fortalezas de tracción de 415 MPA y alargios sobre 10 %—Ascos resistencia al impacto para aplicaciones como cáscara de rodillo.

Carbón & Aceros de aleación

• Aceros al carbono (P.EJ., A216 WCB) proporcionar fortalezas de tracción hasta 485 MPA y soldadura para buques a presión y cuerpos de válvula.
• Aceros (P.EJ., 4140, 4340), Cuando se tratan con calor, alcanzar 1 000+ MPA, tela para trajes engranaje, ejes, y casquillos.

Aceros inoxidables & Aleaciones de níquel

• Calificaciones austeníticas (Aisi 304, 316L, CF8M) resistir la corrosión en químico y procesamiento de alimentos equipo; Cuestan 20-30 % más pero elimine el enchapado posterior a la fastidad.
• Aleaciones resistentes al calor (310, 330) mantener la fuerza en 1 000 ° C, ideal para rollos de horno y tuberías.
• Superalloys de níquel (Aleación 718, Waspaloy), aunque premium en precio, entregar Fuerzas de ruptura de fluencia arriba 600 MPA en 650 ° C, crítico para rodamientos aeroespaciales.

Bronce & Aleaciones de cobre

• Bronces de aluminio (C95400, C95500) exhibir fortalezas de tracción de 450–550 MPA y superior corrosión marina Resistencia: se usa en impulsores y centro de hélice.
• Níquel de cobre (90–10, 70–30) Las aleaciones se combinan 200–300 MPA fuerza con excelente bioincrustación y cloruro resistencia a tubería de agua de mar.

Aluminio & Aleaciones de magnesio

• Aluminio (A356) gira en 300–400 rpm para producir ligero, partes no magnéticas como alza de bombas; Las conductividades térmicas alcanzan 180 W/m · k.
• Aleaciones de magnesio (AZ91), Aunque menos común (< 5 % de volumen), ofrecer la densidad más baja (1.8 g/cm³) para especializado automotor y electrónica alojamiento.

No metales

• Vaso: La fundición centrífuga crea tubos de vidrio sin costuras para óptico y laboratorio aplicaciones, con tolerancias de pared a ± 0.2 mm.
• Termoplástico: Los procesos emergentes giran polímeros fundidos (P.EJ., OJEADA) en alto rendimiento revestimiento compuesto para recipientes de servicio corrosivo.

5. Pasos de equipo y proceso

La fundición centrífuga se basa en equipos especializados y una secuencia de operaciones muy controlada.

En esta sección, describimos la maquinaria clave, sistemas de moho, y pasos de procedimiento, mejorados con puntos de datos típicos, para garantizar una calidad y rendimiento repetibles.

Máquinas de moldeo

• Unidades de huso horizontales

• • Fuerza: 75–300 kW Los motores eléctricos impulsan los moldes para 2 metro en diámetro y 10 metro de longitud.
  • Rango de velocidad: 100–400 rpm, generador 20–150 g de fuerza centrífuga en el molde OD.
  • Solicitud: Producción de tubos y tuberías largas, donde la uniformidad axial es más importante.

• Unidades de huso verticales

• • Huella: Diseños compactos bajo 3 metro pisos de tienda de altura con espacio para la cabeza limitada.
  • Rango de velocidad: 150–500 rpm, ideal para fundiciones más cortas con espesores de pared de 3–50 mm.
  • Solicitud: Mangas de rodamiento, bujes, y cilindros de pequeña diámetro.

Tipos de moho

• Moldes de metal permanente

• • Fabricación: Acero o hierro fundido, a menudo resistente al calor 700 ° C.
  • Reutilización: Arriba a 500 ciclos Antes de resurgir; intervalos de mantenimiento cada 200 giros.
  • Acabado superficial: Logra AS de AR 1.6–3.2 µm sin post -maquinamiento.

• Moldes de arena/cerámica prescindibles

• • Composición: Arena de sílice de resina o cerámica con alúmina.
  • Ventaja: Bajo costo de herramientas para carreras cortas; acomoda aleaciones exóticas.
  • Limitación: Solo uso, con tiempos de ciclo típicos de 5–10 minutos por molde.

Técnicas de vertido y control de temperatura

1. Precalentamiento del molde

• • Temperatura: 300–600 ° C Para evitar el choque térmico y garantizar una solidificación uniforme.
  • Método: Calentadores de inducción eléctricos o quemadores de gas integrados en el recinto de moho.

2. Vertido de metal

• • Temperaturas:

• • • Hierro gris: 1 400–1 450 ° C
    • Acero carbono: 1 480–1 520 ° C
    • Acero inoxidable: 1 550–1 600 ° C

• • Técnica: La gravedad vierte en un cucharón estacionario o "giro" controlado directamente en el molde giratorio.
  • Tasa: 50–200 kg/s, ajustado para minimizar la turbulencia y el atrapamiento de gases.

3. Monitoreo en tiempo real

• • Sensores: Los pirómetros infrarrojos rastrean el moho y las temperaturas de fusión con ± 5 ° C precisión.
  • Bucles de retroalimentación: Controles automatizados Ajuste la velocidad de vertido y el flujo de enfriamiento para mantener perfiles de solidificación de objetivos.

Enfriamiento, Solidificación, y extracción de parcialidad

• Sistemas de enfriamiento

• • Jackets de agua/petróleo: Circular medios en 10–20 l/min, extraer calor a 5–15 kW por m² de superficie de moho.
  • Apagón: En unidades verticales más pequeñas, Los aviones de aire de alta velocidad alcanzan las tasas de enfriamiento de 10 ° C/S.

• Solidificación direccional

• • Estrategia: El frente de enfriamiento externo a la entrada promueve una densa piel de OD mientras canaliza la contracción hacia el orificio.
  • Resultado: Elimina la porosidad de la línea central; produce mejoras de resistencia a la tracción de 20–30 %.

• Giro y extracción

• • Tiempo de giro: 1–3 minutos Después de verter la finalización, Garantizar la solidificación completa de la carcasa externa.
  • Ciclo de moldeo: Totales totales de ciclo:, derramar, Frío, Extracto: range 5–30 minutos Dependiendo del tamaño de la parte.
  • Extracción de parte: Sistemas hidráulicos o mecánicos de la división se abren bajo 50 bar presión, luego expulse piezas de fundición a través de pines integrados de golpe.

6. Ventajas clave del casting centrífugo

Calidad metalúrgica excepcional

Uno de los beneficios más convincentes de la fundición centrífuga es su capacidad para producir componentes con denso, Estructuras sin defectos.

Debido a la fuerza centrífuga ejercida durante la solidificación (a menudo van desde 60 en exceso 100 Gs), Las impurezas e inclusiones se ven obligadas hacia la superficie interna del molde.

Estas inclusiones de baja densidad se pueden eliminar fácilmente durante el mecanizado., Dejando una estructura exterior de alta pureza.

• Solidificación direccional Resulta en bien, Estructuras de grano uniformes que irradian hacia afuera.
• La porosidad se elimina prácticamente, que es crítico para componentes que contienen presión como tuberías y revestimientos.

Propiedades mecánicas superiores

Casting centrifugal ofrece piezas con sobresaliente resistencia a la tracción, fuerza de rendimiento, ductilidad, y resistencia a la fatiga.

Estas propiedades mecánicas mejoradas son el resultado de la microestructura homogénea y los granos refinados desarrollados a través del enfriamiento rápido y uniforme.

• Resistencia a la tracción se puede mejorar hasta hasta 30% en comparación con las fundiciones estáticas de la misma aleación.
• Bnn (Número de dureza de Brinell) es típicamente más alto y más consistente en todas las secciones transversales.

Estabilidad dimensional y forma cercana a la red

El proceso permite la fundición de piezas Cerca de las dimensiones finales, minimizar la cantidad de postprocesamiento requerido. Esto reduce los desechos del material y el tiempo de mecanizado.

• El grosor de la pared se puede controlar con precisión dentro ± 0.5 mm, Incluso en piezas de gran diámetro.
• Excelente concentricidad y rectitud—Pacialmente en moldes centrífugos horizontales.

Eficiencia de rentabilidad para la producción de gran volumen

Aunque la configuración inicial cuesta (P.EJ., fabricación de moldes, inversión en máquina) son relativamente altos,
La fundición centrífuga se vuelve extremadamente económica durante las grandes carreras de producción o en la fabricación de alto valor, piezas de larga vida.

• Tasas de rechazo reducidas y menos chatarra.
• Mantenimiento de herramientas inferiores En comparación con la fundición de arena o matriz.
• Menos reparaciones de soldadura o los ciclos de tratamiento térmico son necesarios.

Alta velocidad de producción

Porque los mohos son típicamente metálicos y reutilizados repetidamente, ellos permiten Extracción y enfriamiento de calor rápido.

Esto no solo acorta los tiempos de solidificación, sino que también permite tiempos de ciclo más rápidos por parte.

• Por ejemplo, un típico tubería centrífuga de acero inoxidable (DN200, L = 1 m) se puede lanzar y enfriar en menos que 30 minutos.

Dimensionamiento y personalización flexibles

La fundición centrífuga puede acomodar una amplia gama de tamaños de pieza:

• De pequeños bujes (50 mm ella) a tubos grandes (>2 metros de longitud)
• Grosor de la pared que va desde 5 mm a demasiado 150 mm
• Materiales de aceros al carbono, aceros inoxidables, aleaciones de níquel, a los bronces

Los diseñadores pueden ajustar la velocidad del molde, temperatura, y composición de aleación para satisfacer las necesidades de aplicación personalizada.

7. Limitaciones y desafíos

• Alta inversión de capital: Un costo de celda centrífuga llave en mano USD 1–2 millones.
• Restricciones de geometría: El proceso se adapta solo a formas axisimétricas; Las piezas no cilíndricas complejas requieren otros métodos.
• Tamaño & Variación de pared: El diámetro del molde influye en las rpm máximo factible; secciones de paredes delgadas (< 3 mm) colapso de riesgos, Mientras que las paredes gruesas (> 200 mm) genial de manera desigual.
• Erosión de moho: Rotación de alta velocidad usa moldes metálicos, que requiere mantenimiento cada 200–300 ciclos.

8. Aplicaciones de fundición centrífuga

La fundición centrífuga se ha convertido en un proceso de fabricación de piedra angular para producir alta integridad, cilíndrico, y componentes rotacionalmente simétricos en un amplio espectro de industrias.

Su capacidad para entregar denso, Las piezas sin defectos con propiedades mecánicas y metalúrgicas superiores lo hacen especialmente adecuado para aplicaciones exigentes.

Industria	Ejemplos de componentes	Materiales típicos
Industrial	Tubería, impulsores, alza de bombas	Acero, hierro dúctil, bronce
Automotor	Tambores de freno, volante, anillos de embrague	Hierro fundido, aceros de aleación
Aeroespacial	Anillos de motor a reacción, sellos de turbina	Superalloys basados ​​en níquel
Generación de energía	Tubos de caldera, anillos de turbina, mangas	Acero inoxidable, Incomparar, aceros de aleación
Aceite & Gas	Conectores de alta presión, acoplamientos	Dúplex, super dúplex, aleaciones de níquel
Marina	Mangas de eje, piezas de bombeo, bujes lubricados por agua	Con nosotros, bronce, acero inoxidable
Arquitectura	Columnas de bronce, piñones decorativos	Latón, bronce

9. Comparación con otros métodos de casting

La fundición centrífuga se destaca entre varias técnicas de fundición de metal por su capacidad para producir alta integridad, Componentes de forma cercana a la red con propiedades mecánicas superiores.

Sin embargo, El método de lanzamiento ideal depende de múltiples factores: geometría, volumen, costo, material, y requisitos de rendimiento.

Esta sección compara la fundición centrífuga con otros métodos de fundición comunes desde múltiples perspectivas.

Tabla de descripción general: Métodos de fundición de un vistazo

Cuándo elegir el casting centrífugo

La fundición centrífuga es la opción óptima cuando:

• La parte es simétrico y cilíndrico (P.EJ., mangas, tubos, anillos).
• Alta integridad mecánica y estructura sin defectos son obligatorios.
• Volúmenes de producción medianos a grandes justificar la inversión del equipo.
• La parte funcionará bajo corrosivo, de alta presión, o condiciones de alta ropa.

10. Glosario de fundición centrífuga

Dada la naturaleza altamente especializada de la fundición centrífuga, Los ingenieros y operadores confían en un vocabulario preciso para comunicar los requisitos, procesos de control, y asegurar la calidad.

A continuación se muestra un glosario curado de términos y acrónimos comunes que encontrará con especificaciones de fasting centrífuga, órdenes de compra, e informes de inspección.

Término / Acrónimo	Definición
I.A.W. (De acuerdo con)	Indica que una parte o proceso debe cumplir con un estándar o especificación referenciado, por ejemplo., "I.A.W. Gould's 1213 especulación."
FM / FM (Mecado terminado)	Denota que la fundición recibe un pase de mecanizado final para lograr sus dimensiones especificadas y acabado superficial.
RM / RM (Mecanizado)	Significa una operación de mecanizado preliminar, Dejando stock adicional para el mecanizado posterior de finalización.
Rms (Raíz media cuadrada)	Una medida estadística de la rugosidad de la superficie; Valores de RMS más bajos (P.EJ., 1.6 µm) Correlarse con acabados más suaves.
C.A. / C.A (Como el elenco)	Describe una fundición que queda en la condición obtenida del molde, sin ningún mecanizado o molienda posterior a la transmisión.
TFA / Tft (Para terminar en / Para terminar)	Especifica las dimensiones o tolerancias objetivo que se lograrán después de todas las operaciones de mecanizado y acabado.
RFQ (Solicitud de cotización)	La consulta formal de un cliente que busca precios, Tiempos de entrega, y capacidades para producir piezas fundidas especificadas.
Usom (Unidad de medida)	Unidad estándar en la que se expresan cantidades o dimensiones (P.EJ., pulgadas, milímetros, kilogramos).
LN (Longitud)	Abreviatura para la dimensión de longitud de una parte o característica, típicamente en UOM especificado.
Cantidad (Cantidad)	Número de piezas o piezas de piezas individuales solicitadas u ordenadas.
ÁRBITRO (Referencia)	Solía ​​señalar otro dibujo, documento, o estándar para más detalles (P.EJ., "Ref DWG 1234").
ordenador personal / Pcs (Pedazo / Piezas)	Denota artículos contables discretos, a menudo usados ​​indistintamente con cantos en órdenes de compra o listas de paquetes.
Después (Orden de compra)	Documento formal de un comprador que autoriza a un proveedor para proporcionar piezas o servicios especificados en términos acordados.
Tolr (Tolerancia)	Variación permitida en una dimensión, acabado superficial, o propiedad (P.EJ., ± 0.25 mm).
Bnn (Número de dureza de Brinell)	Escala de dureza derivada midiendo el diámetro de una sangría realizada por una bola endurecida bajo carga especificada, utilizada comunemente para los grados de hierro fundido.
A NOSOTROS (Sistema de numeración unificado)	Código alfanumérico que identifica de manera exclusiva la composición química de las aleaciones forjadas y de fundición (P.EJ., G10500 para hierro gris, C92200 para el bronce de fósforo).
Aisi (Instituto Americano de Hierro y Acero)	Organización que publica designaciones y estándares de acero y hierro fundido.
Astm (Sociedad Americana de Pruebas y Materiales)	Cuerpo internacional que desarrolla y publica estándares de consenso voluntario para materiales, incluyendo aleaciones de fasting de centrifugal y métodos de prueba.
SFSA (Sociedad de Fundadores de Acero de América)	Asociación comercial que establece las mejores prácticas, Pautas para el horno, y estándares metalúrgicos para procesos de fundición de acero.
ENGAÑAR (Gratis a bordo)	Término de envío que indica que el vendedor entrega productos a bordo de un transportista en el puerto de origen; El comprador asume los costos de riesgo y flete desde ese punto.
Ss (Acero inoxidable)	Aleación basada en hierro resistente a la corrosión que contiene ≥10.5% de cromo; a menudo utilizado en fundición centrífuga para productos químicos, alimento, y equipo médico.

Langhe Industry® está comprometido a entregar fundiciones de alta calidad y claros, información procesable.

Si necesita explicaciones más profundas o tiene preguntas específicas del proceso, Nuestro equipo técnico está listo para ayudar.

11. Conclusión

La fundición centrífuga ofrece un rendimiento incomparable para los componentes cilíndricos, combinatorio excelencia mecánica, rentabilidad, y velocidad de producción.

Aprovechando la fuerza centrífuga, hasta 200 gramo—Manufacturadores densifica el metal, expulsar las impurezas, y reducir el mecanizado.

A medida que convergen la ciencia y la automatización de los materiales, El casting centrífugo continuará evolucionando, cumpliendo con las demandas del mañana en energía, transporte, y fabricación avanzada.

En Industria de Langhe, Estamos listos para asociarnos con usted para aprovechar estas técnicas avanzadas para optimizar sus diseños de componentes, selección de materiales, y flujos de trabajo de producción.

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Preguntas frecuentes

¿Hay limitaciones de tamaño en la fundición centrífuga??

Sí. Mientras que el proceso acomoda una amplia gama de diámetros (de unos pocos centímetros a 3 medidores), la parte debe ser axisimétrico.

Las piezas muy pequeñas o extremadamente grandes pueden requerir métodos alternativos debido a limitaciones de moho o consideraciones de costo.

¿Qué tolerancias se pueden lograr con el casting centrífugo??

Tolerancias típicas:

• Diámetro exterior: ± 1.5 mm a ± 3.0 mm (talentoso)
• Espesor de la pared: ± 2.0 mm
• Redondez: <0.5% de diámetro
  Las tolerancias finales se pueden refinar mediante mecanizado, Dependiendo de la aplicación.

¿Cómo se controlan las impurezas y la porosidad en este proceso??

La fuerza centrífuga fuerza impurezas, escoria, y burbujas de gas hacia el diámetro o diámetro interno, que luego se puede mecanizar.

Este proceso reduce en gran medida la porosidad interna y mejora la integridad estructural..

¿Se puede utilizar la fundición centrífuga para la producción personalizada o de bajo volumen?

Sí, particularmente para componentes donde la alta fuerza y ​​la solidez metalúrgica son críticos.

Aunque las herramientas y la configuración pueden ser más complejas que la fundición de arena, Para piezas críticas, incluso en bajos volúmenes, los beneficios a menudo superan el costo.