Hva er sentrifugalstøping?

1. Introduksjon

Sentrifugalstøping skiller seg ut som en spesialisert metallstøpende prosess der smeltet metall stivner under intens sentrifugalkraft.

Slik at produsentene kan produsere høy integritet, Axisymmetriske komponenter med overlegne mekaniske egenskaper.

Først patentert av A.G. Eckhardt i Tyskland i 1809 og senere foredlet på 1800 -tallet for industriell rørproduksjon, Prosessen utgjør nå anslagsvis 15% av global rør- og rørutgang.

Evnen til å minimere urenheter og retningsbestemmelse gjør sentrifugalstøping uunnværlig i sektorer som spenner fra olje & Gass til romfart.

2. Definisjon og prinsipper for sentrifugalstøping

Hva er sentrifugalstøping?

I sentrifugalstøping, smeltet metall kommer inn i en raskt roterende form, hvor sentrifugalkraft (Fc = m · ω² · r) driver væsken utover, produsere en tett, defektfritt faststoff.

Ved å kontrollere rotasjonshastigheter - typisk 100–500 o / min—Fundries genererer krefter av 20 g til over 200 g, dramatisk overgår tyngdekraften.

Sentrifugalkrafts rolle

Sentrifugalkraft konsentrerer tyngre metallelementer ved formens ytre radius, Mens lettere oksider og inneslutninger forblir i nærheten av boringen.

Følgelig, Operatører maskiner bort den indre diameteren "midtlinje" -dråpe, gir lydmetall med opp til 30 % Høyere strekkfasthet enn tyngdekraftige kolleger.

Horisontalt vs. Vertikal støping

• Horisontal sentrifugalstøping: Ideell for rør og lange rør, Denne orienteringen opprettholder jevn veggtykkelse over lengder som overstiger 10 m, med veggvariasjoner under ± 1 %.
• Vertikal sentrifugalstøping: Passer til kortere, Stive deler - som foringer og lagerløp - vertikale oppsett krever mindre gulvplass og oppnår lignende tetthetsforbedringer.

Mold rotasjon, Force Dynamics, og kjøling

Foundries forvarmer former til 300–600 ° C., Hell metall ved væske -temperaturen (F.eks., støpejern på 1 420 ° C.).

Når formen snurrer, Et vannjacketed kjølesystem trekker opp varme ved 5–10 ° C/min, Fremme utenfor størkning og forhindrer midtlinjeporøsitet.

3. Typer sentrifugalstøping

Sentrifugalstøping kommer i flere forskjellige varianter, hver skreddersydd til spesifikke geometrier, Materialer og ytelseskrav.

ekte (Konvensjonell) Sentrifugalstøping

• Behandle: Smeltet metall strømmer i en glatt, roterende sylindrisk form; Tyngdekraften spiller bare en mindre rolle.
• Funksjoner:

• • Produserer sømløse rør, rør og hule sylindere med veggtykkelser fra 3 mm til 200 mm.
  • Leverer radiell kornstrøm og fortetting i den ytre diameteren, øke strekkfastheten opp til 30 % over tyngdekraft -ekvivalenter.

• Applikasjoner: Trykkrør (5ct ild), Motorsylinderforinger og pumpehus.

Semi -sentrifugal støping

• Behandle: Kombinerer sentrifugalkraft med kontrollert gating; En sentral kjerne danner indre hulrom (F.eks., eiker).
• Funksjoner:

• • Passer deler som krever et solid sentralt nett, for eksempel utstyrsemner og svinghjul.
  • Balanserer metallfordeling: tyngre seksjoner dannes mot muggveggen, Mens finner og eiker mottar rettet fôrmetall.

• Applikasjoner: Automotive svinghjul, Lokomotivkjøringshjul, Store bronse -impellere.

Sentrifugert (Multi -mold) Støping

• Behandle: Flere former festes radialt rundt en sentral spindel; en skjenker gir dusinvis av identiske støpegods.
• Funksjoner:

• • Ideell for små, Repeterende komponenter (F.eks., lagre, gjennomføringer).
  • Oppnår høy gjennomstrømning: en singel 10–M Spindel kan støtte 20–30 mugg, Produserer hundrevis av deler i timen.

• Applikasjoner: Bussing ringer, Ventilseter, Små løpehjul.

Vertikal sentrifugalstøping

• Behandle: Formen snurrer på en vertikal akse; smeltet metall kommer inn fra toppen og fylles nedover.

• Funksjoner:

• • Tilbyr kompakt fotavtrykk - uthevende høyder typisk under 3 m.
  • Gir utmerket kontroll over kvaliteten i indre diameter og eliminerer midtlinjen porøsitet i kortere deler.

• Applikasjoner: Bærende ermer, gjennomføringer, bærende løp, og korte rørseksjoner.

Horisontal sentrifugalstøping

• Behandle: Formen roterer omtrent en horisontal akse; Metall øser i den ene enden og reiser aksialt før størkning.

• Funksjoner:

• • Strekker seg til veldig lange støp 10 m- med ensartet veggtykkelsesvariasjon under ± 1 %.
  • Forenkler fjerning av slagg og dross, som urenheter konsentrerer seg i bore.

• Applikasjoner: Lange trykkrør, Store diameterrør og jernbaneskjul.

Vakuumsentrifugalstøping

• Behandle: Operatører evakuerer muggkammeret til < 10⁻² PA Før jeg strømmet, deretter snurr og størkning under vakuum.
• Funksjoner:

• • Reduserer oppløste gasser og porøsitet ved opp til 80 %, viktig for superlegeringer og romfartskomponenter.
  • Opprettholder kjemisk renhet, Aktivering av lydstøping av reaktive legeringer (F.eks., Titan).

• Applikasjoner: Turbinblad, Luftfartskoblinger, Høyt ytelse bærende løp.

4. Materialer brukt i sentrifugalstøping

Sentrifugalstøping rommer et bemerkelsesverdig bredt spekter av materialer, Fra tradisjonelle rollebesetninger til avanserte superlegeringer, og til og med ikke -metalliske smelter.

Produsenter velger legeringen som beste balanser Mekanisk styrke, Korrosjonsmotstand, Termisk ytelse, og produksjonskostnad.

Støpejern

• Grått jern (ASTM A395/A536) dominerer omtrent 60 % av sentrifugalstøping, Spesielt i sylinderforinger og Pumpekabinetter.
• Duktilt jern (Grad 60–40–18)- med strekkstyrker av 415 MPA og forlengelser over 10 %—Adds påvirker motstand for applikasjoner som Rulleskall.

Karbon & Legeringsstål

• Karbonstål (F.eks., A216 WCB) gi strekkstyrker opp til 485 MPA og sveisbarhet for trykkfartøy og Ventillegemer.
• Lavlegeringsstål (F.eks., 4140, 4340), når varmebehandlet, nå 1 000+ MPA, passer gir, sjakter, og Høystressforinger.

Rustfrie stål & Nikkellegeringer

• Austenittiske karakterer (Aisi 304, 316L, CF8M) Motstå korrosjon i kjemisk og matbehandling utstyr; De koster 20–30 % mer, men eliminerer post -cast plating.
• Varmebestandige legeringer (310, 330) opprettholde styrke på 1 000 ° C., Ideell for ovnens ruller og røykrør.
• Nickel -base superlegeringer (Legering 718, Waspaloy), Skjønt premie i pris, levere Krypbruddstyrker over 600 MPA på 650 ° C., kritisk for Luftfartslager.

Bronse & Kobberlegeringer

• Aluminiumsbronser (C95400, C95500) utvise strekkfastheter av 450–550 MPa og overlegen Marin korrosjon Motstand - brukt i løpehjul og Propellknutepunkter.
• Kobber -nikkel (90–10, 70–30) Legeringer kombinerer 200–300 MPa styrke med utmerket Bioforhøyelse og klorid motstand for Sjøvannsrør.

Aluminium & Magnesiumlegeringer

• Aluminium (A356) roterer på 300–400 o / min å produsere Lett, Ikke -magnetiske deler som Pumpehus; Termiske konduktiviteter når 180 W/m · k.
• Magnesiumlegeringer (AZ91), men mindre vanlig (< 5 % av volum), tilby den laveste tettheten (1.8 g/cm³) for spesialisert bil og elektronikk hus.

Ikke -metaller

• Glass: Sentrifugalstøping skaper sømløse glassrør for optisk og laboratorium applikasjoner, med veggtoleranser ned til ± 0.2 mm.
• Termoplast: Fremvoksende prosesser spinner smeltede polymerer (F.eks., KIT) til høy ytelse komposittforinger for korrosive -tjenestefartøy.

5. Utstyr og prosesstrinn

Sentrifugalstøping er avhengig av spesialisert utstyr og en tett kontrollert operasjonssekvens.

I denne delen, Vi skisserer nøkkelmaskineriet, muggsystemer, og prosessuelle trinn - forbedret med typiske datapunkter - for å sikre repeterbar kvalitet og gjennomstrømning.

Støpemaskiner

• Horisontale spindelenheter

• • Makt: 75–300 kW Elektriske motorer driver former opp til 2 m i diameter og 10 m i lengde.
  • Hastighetsområde: 100–400 o / min, generere 20–150 g av sentrifugalkraft ved formen OD.
  • Søknad: Langt rør- og rørproduksjon, der aksial ensartethet betyr mest.

• Vertikale spindelenheter

• • Fotspor: Kompakte design under 3 m Høydesammenhengende gulv med begrenset takhøyde.
  • Hastighetsområde: 150–500 o / min, Ideell for kortere støping med veggtykkelser fra 3–50 mm.
  • Søknad: Bærende ermer, gjennomføringer, og små diameter sylindere.

Moldtyper

• Permanente metallformer

• • Fabrikasjon: Presisjonsmaskin stål eller støpejern, ofte varmebestandig til 700 ° C..
  • Gjenbrukbarhet: Opp til 500 sykluser før du gjenoppretter; Vedlikeholdsintervaller hver 200 spinn.
  • Overflatefinish: Oppnår As -cast RA 1,6–3,2 um uten etter machining.

• Brukbare sand/keramiske former

• • Sammensetning: Harpiksbundet silikasand eller aluminiumoksydbasert keramikk.
  • Fordel: Lave verktøykostnader for korte løp; Plasser til eksotiske legeringer.
  • Begrensning: Bare bruk, med typiske syklustider av 5–10 minutter per form.

Hellingsteknikker og temperaturkontroll

1. Forvarming av mugg

• • Temperatur: 300–600 ° C. For å forhindre termisk sjokk og sikre ensartet størkning.
  • Metode: Elektriske induksjonsvarmere eller gassfyrte brennere integrert i muggkabinettet.

2. Helling av metall

• • Temperaturer:

• • • Grått jern: 1 400–1 450 ° C.
    • Karbonstål: 1 480–1 520 ° C.
    • Rustfritt stål: 1 550–1 600 ° C.

• • Teknikk: Tyngdekraften hell i en stasjonær øse eller kontrollert "spin -pour" direkte i den roterende formen.
  • Sats: 50–200 kg/s, justert for å minimere turbulens og gassinnsamling.

3. Sanntidsovervåking

• • Sensorer: Infrarøde pyrometre sporer mugg og smeltetemperaturer med ± 5 ° C nøyaktighet.
  • Tilbakemeldingssløyfer: Automatiserte kontroller Juster hellhastighet og kjølestrøm for å opprettholde målstørkningsprofiler.

Kjøling, Størkning, og delutvinning

• Kjølesystemer

• • Vann/oljakker: Sirkulere medier på 10–20 l/min, trekke ut varme på 5–15 kW per m² av muggoverflate.
  • Air Quench: I mindre vertikale enheter, Luftstråler med høy hastighet oppnår kjølehastigheter på 10 ° C/s.

• Retningsbestemmelse

• • Strategi: Den ytre -til -nivåer som er avkjølende fronten fremmer en tett OD -hud mens du kanaliserer krymping mot boringen.
  • Utfall: Eliminerer midtlinjeporøsitet; gir forbedringer av strekkfasthet av 20–30 %.

• Spin -down og ekstraksjon

• • Spin -down time: 1–3 minutter etter å ha fullført, sikre full størkning av det ytre skallet.
  • Støpesyklus: Totalt syklusstider - Prejat, helle, kjøle, Ekstrakt - Range 5–30 minutter Avhengig av delstørrelse.
  • Delfjerning: Hydrauliske eller mekaniske split -mold systemer åpne under 50 bar trykk, deretter kaste ut støping via integrerte knock -out -pinner.

6. Viktige fordeler med sentrifugalstøping

Eksepsjonell metallurgisk kvalitet

En av de mest overbevisende fordelene med sentrifugal støping er dens evne til å produsere komponenter med tett, defektfrie strukturer.

På grunn av sentrifugalkraften som utøves under størkning (ofte fra 60 til over 100 Gs), Urenheter og inneslutninger blir tvunget mot den indre overflaten av formen.

Disse inneslutningene med lav tetthet kan enkelt fjernes under maskinering, etterlater en ytre struktur med høy renhet.

• Retningsbestemmelse resulterer i greit, Ensartede kornstrukturer som stråler utover.
• Porøsitet er praktisk talt eliminert, som er kritisk for trykkholdige komponenter som rør og foringer.

Overlegne mekaniske egenskaper

Sentrifugalstøping leverer deler med enestående Strekkfasthet, avkastningsstyrke, duktilitet, og utmattelsesmotstand.

Disse forbedrede mekaniske egenskapene er et resultat av den homogene mikrostrukturen og raffinerte korn utviklet gjennom rask og jevn kjøling.

• Strekkfasthet kan forbedres med opp til 30% Sammenlignet med statiske avstøpning av samme legering.
• Bnn (Brinell Hardness Number) er vanligvis høyere og mer konsistent på tvers av tverrsnitt.

Dimensjonell stabilitet og nærnettform

Prosessen muliggjør støping av deler Nær endelige dimensjoner, minimere mengden etterbehandling som kreves. Dette reduserer materialavfall og maskineringstid.

• Veggtykkelse kan kontrolleres nøyaktig ± 0,5 mm, Selv på deler av store diameter.
• Glimrende Konsentrisitet og retthet- spesielt i horisontale sentrifugale støping.

Kostnadseffektivitet for stor volumproduksjon

Selv om det første oppsettet koster (F.eks., Mold fabrikasjon, Maskininvestering) er relativt høye,
Sentrifugalstøping blir ekstremt økonomisk over store produksjonsløp eller i produksjonen av høy verdi, Lang levetid.

• Reduserte avvisningsgrad og Mindre skrot.
• Lavere verktøyvedlikehold sammenlignet med sand eller die støpe.
• Færre sveisereparasjoner eller varmebehandlingssykluser er nødvendige.

Høy produksjonshastighet

Fordi muggsopp er vanligvis metalliske og gjenbrukte gjentatte, de tillater det Rask varmeutvinning og avkjøling.

Dette forkorter ikke bare størkningstider, men aktiverer også Raskere syklustider per del.

• For eksempel, en typisk Rustfritt stål sentrifugalrør (DN200, L = 1 m) kan støpes og avkjøles inn mindre enn 30 minutter.

Fleksibel størrelse og tilpasning

Sentrifugalstøping har plass til et bredt spekter av delstørrelser:

• Fra små gjennomføringer (50 mm henne) til store rør (>2 meter i lengde)
• Veggtykkelse som spenner fra 5 mm til over 150 mm
• Materialer fra karbonstål, rustfrie stål, Nikkellegeringer, til bronses

Designere kan justere mugghastigheten, temperatur, og legeringssammensetning for å imøtekomme tilpassede applikasjonsbehov.

7. Begrensninger og utfordringer

• Høy kapitalinvestering: En nøkkelferdig sentrifugalcelle koster USD 1–2 millioner.
• Geometri -begrensninger: Prosessdrakter kun aksymmetriske former; Komplekse ikke -sylindriske deler krever andre metoder.
• Størrelse & Veggvariasjon: Mold diameter påvirker maksimal gjennomførbar turtall; tynnveggede seksjoner (< 3 mm) Risiko kollaps, mens tykke vegger (> 200 mm) kult ujevnt.
• Mold erosjon: Høyhastighetsrotasjon bærer metalliske former, nødvendiggjør vedlikehold hver 200–300 sykluser.

8. Bruksområder for sentrifugalstøping

Sentrifugalstøping har blitt en produksjonsprosess for hjørnestein, sylindrisk, og rotasjonssymmetriske komponenter over et bredt spekter av bransjer.

Dens evne til å levere tett, Defektfrie deler med overlegne mekaniske og metallurgiske egenskaper gjør det spesielt godt egnet for krevende applikasjoner.

Industri	Komponenteksempler	Typiske materialer
Industriell	Rør, løpehjul, Pumpehus	Stål, duktilt jern, bronse
Automotive	Bremsetrommer, svinghjul, clutch ringer	Støpejern, Legeringsstål
Luftfart	Jetmotor ringer, turbinforsegling	Nikkelbaserte superlegeringer
Kraftproduksjon	Kjelør, turbinringer, ermer	Rustfritt stål, Inconel, Legeringsstål
Olje & Gass	Høytrykkskontakter, koblinger	Dupleks, Super duplex, Nikkellegeringer
Marine	Skafthylser, Pumpedeler, Vannsmørkede gjennomføringer	Med oss, bronse, rustfritt stål
Arkitektur	Bronsesøyler, dekorative støpegods	Messing, bronse

9. Sammenligning med andre støpemetoder

Sentrifugalstøping skiller seg ut blant forskjellige metallstøpingsteknikker for sin evne til å produsere høy integritet, Nærnettformkomponenter med overlegne mekaniske egenskaper.

Imidlertid, Den ideelle støpemetoden avhenger av flere faktorer - geometri, volum, koste, materiale, og ytelseskrav.

Denne delen sammenligner sentrifugalstøping med andre vanlige støpemetoder fra flere perspektiver.

Oversikt Tabell: Støpemetoder på et øyeblikk

Når du skal velge sentrifugalstøping

Sentrifugalstøping er det optimale valget når:

• Delen er Symmetrisk og sylindrisk (F.eks., ermer, rør, ringer).
• Høy mekanisk integritet og defektfri struktur er obligatoriske.
• Middels til store produksjonsvolum rettferdiggjøre utstyrsinvesteringen.
• Delen vil operere under etsende, høyt trykk, eller høye slitasjeforhold.

10. Sentrifugalstøpte ordliste

Gitt den høyt spesialiserte naturen til sentrifugalstøping, Ingeniører og operatører er avhengige av et nøyaktig ordforråd for å kommunisere krav, kontrollprosesser, og sikre kvalitet.

Nedenfor er en kuratert ordliste over vanlige begreper og akronymer du vil møte i sentrifugal -casting -spesifikasjoner, Handle bestillinger, og inspeksjonsrapporter.

Periode / Forkortelse	Definisjon
I.A.W.. (I samsvar med)	Indikerer at en del eller prosess må overholde en referert standard eller spesifikasjon - f.eks., “I.A.W.. Gould's 1213 spesifikasjon. ”
Fm / Fm (Ferdig maskinert)	Betegner at støpingen mottar et endelig maskineringspass for å oppnå sine spesifiserte dimensjoner og overflatebehandling.
Rm / Rm (Grov maskinert)	Betyr en foreløpig maskineringsoperasjon, etterlater ekstra lager for etterfølgende maskinering.
RMS (Rot gjennomsnittlig kvadrat)	Et statistisk mål på overflatens ruhet; Nedre RMS -verdier (F.eks., 1.6 µm) korrelere med jevnere finish.
Ac / A/c (Som rollebesetning)	Beskriver en støping som er igjen i tilstanden hentet fra formen, uten maskinering eller sliping etter kasting.
Tfa / Tft (Å avslutte på / Å avslutte til)	Angir måldimensjoner eller toleranser som skal oppnås etter all maskinering og etterbehandlingsoperasjon.
RFQ (Forespørsel om tilbud)	En kundes formelle henvendelse som søker priser, Ledetider, og muligheter for å produsere spesifiserte avstøpninger.
Uom (Måleenhet)	Standardenhet der mengder eller dimensjoner er uttrykt (F.eks., tommer, millimeter, kilo).
Ln (Lengde)	Forkortelse for lengdedimensjonen til en del eller funksjon, vanligvis i UOM -spesifisert.
Antall (Mengde)	Antall individuelle brikker eller støping som blir bedt om eller bestilt.
Ref (Referanse)	Pleide å peke på en annen tegning, dokument, eller standard for ytterligere detaljer (F.eks., “Ref DWG 1234”).
PC / PC -er (Stykke / Stykker)	Betegner diskrete tellbare elementer - ofte brukt om hverandre med Antall i innkjøpsordrer eller pakkelister.
Etter (Innkjøpsordre)	Formelt dokument fra en kjøper som autoriserer en leverandør til å tilby spesifiserte deler eller tjenester til avtalte vilkår.
Tolr (Toleranse)	Tillatt variasjon i en dimensjon, overflatebehandling, eller eiendom (F.eks., ± 0,25 mm).
Bnn (Brinell Hardness Number)	Hardhetsskala avledet ved å måle diameteren til en innrykk laget av en herdet ball under spesifisert belastning - vanlig brukt til støpejernskarakterer.
OSS (Unified Numbering System)	Alfanumerisk kode som unikt identifiserer den kjemiske sammensetningen av smidde og støpte legeringer (F.eks., G10500 for grått jern, C92200 for fosforbronse).
Aisi (American Iron and Steel Institute)	Organisasjon som publiserer stål- og støpejernsbetegnelser og standarder.
ASTM (American Society for Testing and Materials)	Internasjonalt organ som utvikler og publiserer frivillige konsensusstandarder for materialer, inkludert sentrifugal -casting -legeringer og testmetoder.
SFSA (Steel Founders 'Society of America)	Trade Association som etablerer beste praksis, Ovnsretningslinjer, og metallurgiske standarder for støpeprosesser.
Fob (Gratis om bord)	Fraktperiode som indikerer at selgeren leverer varer ombord på en transportør i Origin Port; Kjøper antar risiko- og fraktkostnader fra det tidspunktet.
Ss (Rustfritt stål)	Korrosjonsresistent jernbasert legering som inneholder ≥10,5% krom; ofte brukt i sentrifugalstøping for kjemisk, mat, og medisinsk utstyr.

Langhe Industry® er opptatt av å levere både avstøpninger av høy kvalitet og klare, Handlingsfull informasjon.

Skulle du trenge dypere forklaringer eller ha prosessspesifikke spørsmål, Vårt tekniske team er klart til å hjelpe.

11. Konklusjon

Sentrifugalstøping gir enestående ytelse for sylindriske komponenter, kombinere Mekanisk dyktighet, kostnadseffektivitet, og Produksjonshastighet.

Ved å utnytte sentrifugalkraft - opp til 200 g—Produsenter forteller metall, utvise urenheter, og redusere maskinering.

Som materialvitenskap og automatisering konvergerer, Sentrifugalstøping vil fortsette å utvikle seg, møte morgendagens krav i energi, transport, og avansert produksjon.

På Langhe -industrien, Vi står klare til å samarbeide med deg i å utnytte disse avanserte teknikkene for å optimalisere komponentdesignene dine, Materiale valg, og produksjonsarbeidsflyter.

Sikre at ditt neste prosjekt overstiger alle ytelser og bærekraftsmåling.

Kontakt oss i dag!

 

Vanlige spørsmål

Er det størrelsesbegrensninger i sentrifugalstøping?

Ja. Mens prosessen rommer et bredt spekter av diametre (fra noen få centimeter til over 3 meter), Delen må være Axisymmetrisk.

Veldig små eller ekstremt store deler kan kreve alternative metoder på grunn av muggbegrensninger eller kostnadshensyn.

Hvilke toleranser kan oppnås med sentrifugalstøping?

Typiske toleranser:

• Ytre diameter: ± 1,5 mm til ± 3,0 mm (som støpt)
• Veggtykkelse: ± 2,0 mm
• Rundhet: <0.5% av diameter
  Endelige toleranser kan foredles via maskinering, Avhengig av applikasjonen.

Hvordan kontrolleres urenheter og porøsitet i denne prosessen?

Sentrifugalkraften tvinger urenheter, Slag, og gass bobler mot bore eller indre diameter, som deretter kan maskineres bort.

Denne prosessen reduserer intern porøsitet og forbedrer strukturell integritet kraftig.

Kan sentrifugalstøping brukes til tilpasset eller lavt volumproduksjon?

Ja, spesielt for komponenter der høy styrke og metallurgisk sunnhet er kritiske.

Selv om verktøy og oppsett kan være mer sammensatt enn sandstøping, For kritiske deler - selv i lave volumer - oppveier fordelene ofte kostnadene.