Что такое центробежный кастинг?

1. Введение

Центробежная литья выделяется как специализированный процесс металла-кастинга, в котором расплавленный металл затвердевает при интенсивной центробежной силе.

Позволяет производителям производить высокую интуитивность, осесимметричные компоненты с превосходными механическими свойствами.

Первый запатентованный A.G. Экхардт в Германии в 1809 а позже усовершенствовано в 19 веке для производства промышленных труб, В настоящее время процесс составляет около 15% глобальной выходной и трубной.

Его способность минимизировать примеси и направленное затвердевание делает центробежное лить & Газ до аэрокосмической промышленности.

2. Определение и принципы центробежного кастинга

Что такое центробежный кастинг?

В центробежном кастинге, расплавленный металл входит в быстро вращающуюся форму, где центробежные силы (Fc = m · ω² · r) движет жидкостью наружу, производя плотный, Defect Free Solid.

Контролируя скорости вращения - типично 100–500 об / мин—Саундри генерируют силы 20 G до конца 200 глин, резко опережая гравитацию.

Роль центробежной силы

Центробежная сила концентрируется более тяжелые металлические элементы на внешнем радиусе формы, в то время как более легкие оксиды и включения остаются рядом с отверстием.

Следовательно, Операторы выпускаются по внутреннему диаметру «центральный линий», давая звуковой металл с до 30 % Более высокая прочность на растяжение, чем гравитационные коллеги.

Горизонтальный против. Вертикальный кастинг

• Горизонтальный центробежный кастинг: Идеально подходит для труб и длинных труб, Эта ориентация сохраняет постоянную толщину стенки на превышающую длину 10 м, с вариациями стен под ± 1 %.
• Вертикальный центробежный кастинг: Подходит для короче, Жесткие детали - такие как втулки и гонки подшипников - вертикальные настройки требуют меньше пространств для пола и достигают аналогичных улучшений плотности.

Вращение плесени, Сила динамики, и охлаждение

Литейные заводы предварительно нагреть формы 300–600 ° C., Затем налейте металл на его лидиксусную температуру (НАПРИМЕР., чугун в 1 420 ° C.).

Как плесень вращается, Система охлаждения с водопроводом извлекает тепло при 5–10 ° C/мин, Содействие внешнему затвердеванию и предотвращению пористости центральной линии.

3. Типы центробежного кастинга

Центробежная кастинг бывает в нескольких различных вариантах, каждый адаптирован к конкретной геометрии, требования к материалам и производительности.

Истинный (Общепринятый) Центробежный кастинг

• Процесс: Расплавленный металл заливается в гладкий, Вращающаяся цилиндрическая плесень; Гравитация играет лишь незначительную роль.
• Функции:

• • Производит бесшовные трубки, трубы и полые цилиндры с толщиной стенки от 3 мм до 200 мм.
  • Доставляет радиальный поток зерна и уплотнение на внешнем диаметре, повышение прочности на растяжение до 30 % над гравитационными эквивалентами.

• Приложения: Трубы давления (5ct Огнен), Двигатели цилиндра и кожухи насоса.

Полу -центрифугальный кастинг

• Процесс: Сочетает центробежную силу с контролируемым стробированием; Центральное ядро ​​формирует внутренние полости (НАПРИМЕР., спицы).
• Функции:

• • Подходит детали, которые требуют солидной центральной сети, такие как заготовки для передач и маховик.
  • Баланс распределения металлов: более тяжелые секции образуются к стене плесени, В то время как плавники и спицы получают направленный металл кормления.

• Приложения: Автомобильные маховики, Локомотивные колеса, Большие бронзовые побочки.

Центрифугированы (Многофункциональный) Кастинг

• Процесс: Несколько форм прикрепляют радиально вокруг центрального шпинделя; один залив дает десятки идентичных отливок.
• Функции:

• • Идеально подходит для маленьких, повторяющиеся компоненты (НАПРИМЕР., подшипники, втулки).
  • Достигает высокой пропускной способности: сингл 10–M Шпиндель может поддержать 20–30 форм, Производство сотни частей в час.

• Приложения: Втулка колец, клапаны сиденья, Маленькие побочки.

Вертикальный центробежный кастинг

• Процесс: Плесень вращается по вертикальной оси; расплавленный металл входит сверху и наполняется вниз.

• Функции:

• • Предлагает компактную площадь - Equipment Heights обычно под 3 м.
  • Обеспечивает отличный контроль над качеством внутреннего диаметра и устраняет пористость центральной линии в более коротких частях.

• Приложения: Подшипники рукава, втулки, Гонки, и короткие секции труб.

Горизонтальный центробежный кастинг

• Процесс: Плесень вращается вокруг горизонтальной оси; Металл заливает на одном конце и путешествует по осевым.

• Функции:

• • Распространяется на очень длинные отливки 10 м—Про ± 1 %.
  • Упрощает удаление шлака и дросса, Поскольку примеси концентрируются в отверстии.

• Приложения: Трубы длительного давления, крупнометровые трубки и железнодорожные колеса.

Вакуумный центробежный кастинг

• Процесс: Операторы эвакуируют камеру плесени < 10⁻² PA до наливания, Затем вращайтесь и затвердевают в вакууме.
• Функции:

• • Уменьшает растворенные газы и пористость до 80 %, необходимо для суперсплавы и аэрокосмических компонентов.
  • Поддерживает химическую чистоту, Включение звукового листа реактивных сплавов (НАПРИМЕР., титан).

• Приложения: Турбинные лезвия, аэрокосмические муфты, Высокопроизводительные гонки.

4. Материалы, используемые в центробежном литье

Центробежная литья вмещает удивительно широкий спектр материалов, От традиционных актеров до продвинутых суперплабелов, и даже неметаллические расплавы.

Производители выбирают сплав, который наилучшим балансам механическая прочность, коррозионная стойкость, тепловые характеристики, и Производственная стоимость.

Чугун

• Серый железо (ASTM A395/A536) доминирует примерно 60 % центробежных отливок, Примечательно в цилиндрические лайнеры и насосные оболочки.
• Пластичный железо (60–40–18)- с сильными сторонами растяжения 415 МПА и удлинение 10 %–DADS воздействие сопротивления для применений, таких как роликовые раковины.

Углерод & Сплавовые стали

• Углеродные сталики (НАПРИМЕР., A216 WCB) обеспечить прочность на растяжение до 485 МПА и сварка для суда давления и Клапанские тела.
• Низкопластные стали (НАПРИМЕР., 4140, 4340), При обработке тепла, достигать 1 000+ МПА, костюм передачи, валы, и Высокие втулки.

Нержавеющие стали & Никелевые сплавы

• Аустенитные оценки (Айси 304, 316Л, CF8M) сопротивляться коррозии в химический и Продовольственная обработка оборудование; Они стоят 20–30 % больше, но устранить пост -световое покрытие.
• Теплостойкие сплавы (310, 330) Поддерживать силу в 1 000 ° C., Идеально подходит для Печь рулоны и Помощь труб.
• Никель -база суперпладол (Сплав 718, Васпалог), хотя премия по цене, доставлять Ползубные разрывы сильные стороны выше 600 МПА в 650 ° C., критическое для аэрокосмические подшипники.

Бронза & Медные сплавы

• Алюминиевые бронзы (C95400, C95500) проявлять растягивающие стороны 450–550 МПа и превосходный Морская коррозия Сопротивление - используется в грудцы и Пропеллер -центры.
• Медный - Никель (90–10, 70–30) Сплавы объединяются 200–300 МПа Сила с отличным биотонирование и хлористый сопротивление для морская вода.

Алюминий & Магниевые сплавы

• Алюминий (A356) вращается в 300–400 об / мин производить легкий, Несагнитные части, как насосные корпусы; Теплопроводности достигают 180 W/m · k.
• Магниевые сплавы (AZ91), хотя менее распространен (< 5 % тома), предложить самую низкую плотность (1.8 G/CM³) для специализированных Автомобиль и электроника корпусы.

НЕМЕЛАЛЫ

• Стекло: Центробежная литья создает бесшовные стеклянные трубы для оптический и лаборатория приложения, с допусками на стену до ± 0.2 мм.
• Термопластики: Новые процессы спин расплавленные полимеры (НАПРИМЕР., Заглядывать) в высокую производительность составные вкладыши Для коррозионных сосудов.

5. Оборудование и шаги процесса

Центробежная литья опирается на специализированное оборудование и строго контролируемую последовательность операций.

В этом разделе, Мы обрисовываем ключевой механизм, Системы плесени, и процедурные шаги, связанные с типичными точками данных, чтобы обеспечить повторяемое качество и пропускную способность.

Формовочные машины

• Горизонтальные шпиндельные единицы

• • Власть: 75–300 кВт Электродвигатели приводят формы до 2 м в диаметре и 10 м по длине.
  • Скорость диапазона: 100–400 об / мин, генерирование 20–150 g центробежной силы в формы OD.
  • Приложение: Производство длинных труб и труб, где осевая однородность имеет наибольшее значение.

• Вертикальные шпиндельные единицы

• • След: Компактные конструкции под 3 м Полевые полы высоты с ограниченным запасом.
  • Скорость диапазона: 150–500 об / мин, идеально подходит для более коротких отливок с толщиной стен от 3–50 мм.
  • Приложение: Подшипники рукава, втулки, и маленькие цилиндры.

Типы плесени

• Постоянные металлические формы

• • Изготовление: Точность стали или чугуна, часто устойчив к тепло 700 ° C..
  • Повторный использование: До 500 цикл Перед повторным заносом; Интервалы обслуживания каждый 200 спины.
  • Поверхностная отделка: Достигает as -ra 1,6–3,2 мкм без пост -махинации.

• Расходные пески/керамические формы

• • Композиция: Служба с силиками или керамикой на основе глинозема.
  • Преимущество: Низкая стоимость инструментов для коротких пробежек; Приспосабливает экзотические сплавы.
  • Ограничение: Только для одноразового использования, с типичным временем цикла 5–10 минут за плесень.

Методы заливки и контроль температуры

1. Плесень предварительно нагреть

• • Температура: 300–600 ° C. Чтобы предотвратить тепловой удар и обеспечить равномерное затвердевание.
  • Метод: Электрические индукционные обогреватели или газовые горелки, интегрированные в корпус плесени.

2. Заливка Металла

• • Температура:

• • • Серый железо: 1 400–1 450 ° C.
    • Углеродистая сталь: 1 480–1 520 ° C.
    • Нержавеющая сталь: 1 550–1 600 ° C.

• • Техника: Гравитация заливается в стационарный ковш или контролируемый «спин -пик» непосредственно в вращающуюся форму.
  • Ставка: 50–200 кг/с, скорректирован, чтобы минимизировать турбулентность и захват газа.

3. Мониторинг в реальном времени

• • Датчики: Инфракрасные пирометры отслеживают плесень и температуру плавления с ± 5 ° C Точность.
  • Обратная связь: Автоматизированные элементы управления регулируют скорость заливания и поток охлаждения для поддержания профилей затвердевания целей.

Охлаждение, Затвердевание, и часть извлечения

• Системы охлаждения

• • Вода/нефтяные куртки: Циркулировать носитель в 10–20 л/мин, Извлечение тепла в 5–15 кВт на м² поверхности плесени.
  • Воздушный закал: В меньших вертикальных единицах, высокие скорости воздушных самолетов достигают скорости охлаждения 10 ° C/с.

• Направленное затвердевание

• • Стратегия: Фронт охлаждения внешнего охлаждения способствует плотной коже OD, направляя усадку к отверстию.
  • Исход: Устраняет пористость центральной линии; обеспечивает улучшение прочности на растяжение 20–30 %.

• Спин -шаг и извлечение

• • Время вращения: 1–3 минут После завершения заливания, Обеспечение полного затвердевания внешней оболочки.
  • Цикл формования: Общее время цикла - примечание, залить, прохладный, Выдержка - Рейндж 5–30 минут в зависимости от размера части.
  • Удаление части: Гидравлические или механические системы разделенного 50 бар давление, Затем выбросите отливки через интегрированные штифты нокаута.

6. Ключевые преимущества центробежного кастинга

Исключительное металлургическое качество

Одним из наиболее убедительных преимуществ центробежного литья является его способность производить компоненты с плотный, Структуры без дефектов.

Из -за центробежной силы, проявленной во время затвердевания (часто от 60 до конца 100 Гс), Примеси и включения привязаны к внутренней поверхности формы.

Эти включения низкой плотности могут быть легко удалены во время обработки, оставив внешнюю структуру высокой чистоты.

• Направленное затвердевание приводит к штрафу, равномерные зерновые структуры, излучающие наружу.
• Пористость практически устраняется, что имеет решающее значение для компонентов, содержащих давление, такие как трубы и лайнеры.

Превосходные механические свойства

Центробежный кастинг доставляет части с выдающимися предел прочности, Урожайность, пластичность, и устойчивость к усталости.

Эти усиленные механические свойства являются результатом гомогенной микроструктуры и изысканных зерен, разработанных с помощью быстрого и равномерного охлаждения.

• Предел прочности можно улучшить до 30% по сравнению со статическими отливками одного и того же сплава.
• Бенн (Количество жесткости Бринелла) как правило, выше и более последовательным в сечениях.

Размерная стабильность и форма в ближней сети

Процесс включает в себя литье частей близко к окончательным измерениям, минимизация требуемой суммы постобработки. Это уменьшает материальные отходы и время обработки.

• Толщина стенки может быть точно контролирована внутри ± 0,5 мм, даже на частях большого диаметтра.
• Отличный концентричность и прямолинейность- особенно в горизонтальных центробежных отливках.

Эффективность затрат на производство большого объема

Хотя первоначальная затраты на настройку (НАПРИМЕР., изготовление плесени, Машины инвестиции) относительно высокие,
Центробежный кастинг становится чрезвычайно экономичным по сравнению с крупными производственными пробежками или в производстве высокой стоимости, Длинные детали.

• Сниженные показатели отклонения и меньше лома.
• Нижнее обслуживание инструментов по сравнению с кастингом из песка или умира.
• Меньше ремонта сварки или циклы термообработки необходимы.

Высокая скорость производства

Потому что плесени обычно металлические и повторно используются неоднократно, они допускают Быстрое извлечение тепла и охлаждение.

Это не только сокращает время затвердевания, но и позволяет более быстрое время цикла за часть.

• Например, типичный центробежная труба из нержавеющей стали (DN200, L = 1 м) можно бросить и охладить меньше, чем 30 минуты.

Гибкий размер и настройка

Центробежная литья может вместить широкий спектр размеров деталей:

• Из маленьких втулок (50 мм ее) к большим трубкам (>2 метры длиной)
• Толщина стены в диапазоне от 5 мм до конца 150 мм
• Материалы из углеродных сталей, нержавеющие стали, никелевые сплавы, к бронзам

Дизайнеры могут отрегулировать скорость пресс -формы, температура, и состав сплава для удовлетворения пользовательских потребностей применения.

7. Ограничения и проблемы

• Высокие капитальные инвестиции: Центробежные затраты 1–2 миллиона долларов США.
• Геометрические ограничения: Процесс подходит только для осесимметричных форм; Сложные нецилиндрические детали требуют других методов.
• Размер & Вариация стены: Диаметр плесени влияет на максимально возможное обороты; тонкие секции (< 3 мм) коллапс риска, в то время как толстые стены (> 200 мм) круто неравномерно.
• Эрозия плесени: Вращение с высокой скоростью носит металлические формы, требует технического обслуживания каждый 200–300 цикл.

8. Применение центробежного кастинга

Центробежное литье стало процессом изготовления краеугольного камня для производства высокой интеграции, цилиндрический, и ротационно симметричные компоненты в широком спектре отраслей промышленности.

Его способность доставлять плотный, Дефектные детали с превосходными механическими и металлургическими свойствами делают его особенно подходящим для требовательных приложений.

Промышленность	Примеры компонентов	Типичные материалы
Промышленное	Трубы, грудцы, насосные корпусы	Сталь, пластичный железо, бронза
Автомобильная промышленность	Тормозные барабаны, Маховик, сцепления кольца	Чугун, Сплавовые стали
Аэрокосмическая промышленность	Реактивный двигатель кольца, турбинные печати	На основе никеля суперсплавы
Производство электроэнергии	Котлы, турбинные кольца, рукава	Нержавеющая сталь, Insonel, Сплавовые стали
Масло & Газ	Разъемы высокого давления, муфты	Дуплекс, Супер Дуплекс, никелевые сплавы
Морской пехотинец	Рукава вала, Части насоса, втулки с смазкой водой	С нами, бронза, нержавеющая сталь
Архитектура	Бронзовые колонны, декоративные отливки	Латунь, бронза

9. Сравнение с другими методами литья

Центробежная кастинг выделяется среди различных методов литья металлов для его способности производить высокую интеграцию, Компоненты в ближней сети с превосходными механическими свойствами.

Однако, Идеальный метод литья зависит от нескольких факторов - геометрия, объем, расходы, материал, и требования к производительности.

В этом разделе сравнивается центробежная кастинг с другими общими методами литья с разных точек зрения.

Обзор таблица: Методы литья с первого взгляда

Когда выбрать центробежный кастинг

Центробежный кастинг является оптимальным выбором, когда:

• Часть есть симметричный и цилиндрический (НАПРИМЕР., рукава, трубки, кольца).
• Высокая механическая целостность и неверная структура являются обязательными.
• Средние и крупные объемы производства Оправдать инвестиции в оборудование.
• Часть будет работать под коррозийный, Высокое давление, или условия высокой одежды.

10. Центробежный кастинг Глоссарий

Учитывая высокоспециализированный характер центробежного кастинга, Инженеры и операторы полагаются на точный словарный запас для передачи требований, процессы управления, и обеспечить качество.

Ниже приведен куратор глоссарий общих терминов и сокращений, с которыми вы столкнетесь в спецификациях центробежного вещества, Заказы магазинов, и отчеты об инспекциях.

Срок / Акроним	Определение
I.A.W.. (В соответствии с)	Указывает, что часть или процесс должны соответствовать указанному стандарту или спецификации - т.е., «I.A.W.. Гулд 1213 Спец.
Фм / Фм (Готово обработана)	Обозначает, что кастинг получает окончательный проход обработки для достижения определенных размеров и отделки поверхности.
Rm / Rm (Грубая обработана)	Означает предварительную операцию обработки, оставляя дополнительную стойку для последующей обработки отделки.
Среднеквадратичный (Корень средний квадрат)	Статистическая мера шероховатости поверхности; более низкие значения RMS (НАПРИМЕР., 1.6 мкм) коррелирует с более гладкой отделкой.
Атмосфера / А/с (Как состав)	Описывает литью, оставленную в состоянии, извлеченном из формы, Без какой -либо обработки или шлифования.
TFA / Тфу (Чтобы закончить в / Чтобы закончить)	Определяет целевые размеры или допуски, которые должны быть достигнуты после всех операций обработки и отделки.
RFQ (Запрос на цитату)	Формальный запрос клиента в поисках цены, Времена срока, и возможности для производства определенных отливок.
UOM (Единица измерения)	Стандартная единица, в которой выражаются величины или размеры (НАПРИМЕР., дюймы, миллиметры, килограммы).
Ведущий (Длина)	Аббревиатура за размер длины детали или функции, обычно в указанном UOM.
QTY (Количество)	Количество отдельных произведений или отливок, запрашиваемых или заказанных.
Рефери (Ссылка)	Используется на другой рисунок, документ, или стандарт для получения дополнительной информации (НАПРИМЕР., «Ref Dwg 1234»).
ПК / ПК (Кусок / Куски)	Обозначает дискретные исчисляемые предметы - часто используется взаимозаменяемо с QTY в закатах на покупку или списках упаковки.
После (Заказ на покупку)	Формальный документ от покупателя, разрешающего поставщика предоставлять указанные детали или услуги на согласованных условиях.
Толр (Терпимость)	Допустимые различия в измерении, поверхностная отделка, или недвижимость (НАПРИМЕР., ± 0,25 мм).
Бенн (Количество жесткости Бринелла)	Шкала твердости, полученная путем измерения диаметра отступления, сделанного закаленным шариком под указанной нагрузкой, используется для чугунных сортов.
НАС (Объединенная система нумерации)	Буквенно -цифровой код, который уникально идентифицирует химический состав кованых и литых сплавов (НАПРИМЕР., G10500 для серого железа, C92200 для фосфора бронзы).
Айси (Американский институт железа и стали)	Организация, которая публикует стальные и чугунные обозначения и стандарты.
Астм (Американское общество тестирования и материалов)	Международный орган, который разрабатывает и публикует добровольные консенсусные стандарты для материалов, в том числе центробежные сплавы и методы испытаний.
SFSA (Америка)	Торговая ассоциация, которая устанавливает лучшие практики, Руководящие принципы печи, и металлургические стандарты процессов литья стального листа.
Брызги (Бесплатно на борту)	Термин доставки, указывающий на то, что продавец доставляет товары на борту перевозчика в порте происхождения; Покупатель предполагает расходы на риск и груз с этого момента.
SS (Нержавеющая сталь)	Сплав с резистентным железом, содержащим ≥10,5% хром; часто используется в центробежном литье для химического вещества, еда, и медицинское оборудование.

Langhe Industry® привержен предоставлению как высококачественных отливок, так и четких, действенная информация.

Если вам понадобятся более глубокие объяснения или у вас есть конкретные вопросы, Наша техническая команда готова помочь.

11. Заключение

Центробежная литья обеспечивает беспрецедентную производительность для цилиндрических компонентов, Объединение Механическое превосходство, экономическая эффективность, и скорость производства.

Используя центробежную силу - до 200 глин–Весислователи уплотнения металла, Выбросить примеси, и уменьшить обработку.

Как материалон и автоматизация сходятся, Центробежный кастинг будет продолжать развиваться, Встречать завтрашние требования в энергия, транспорт, и Усовершенствованное производство.

В Langhe Industry, Мы готовы сотрудничать с вами в использовании этих передовых методов для оптимизации ваших компонентных конструкций, Материал выбор, и производственные рабочие процессы.

Обеспечение того, чтобы ваш следующий проект превышал каждый эталон производительности и устойчивости.

Свяжитесь с нами сегодня!

 

Часто задаваемые вопросы

Есть ли ограничения по размеру в центробежном кастинге?

Да. В то время как процесс размещает широкий спектр диаметров (от нескольких сантиметров до конца 3 метры), часть должна быть осезимметричный.

Очень маленькие или чрезвычайно большие детали могут потребовать альтернативных методов из -за ограничений плесени или соображений затрат.

Чем можно достичь допусков с помощью центробежного кастинга?

Типичные допуски:

• Внешний диаметр: ± от 1,5 мм до ± 3,0 мм (Ассоциация)
• Толщина стены: ± 2,0 мм
• Округлая: <0.5% диаметра
  Окончательные допуски могут быть уточнены с помощью обработки, в зависимости от приложения.

Как примеси и пористость контролируются в этом процессе?

Центробежные силы сил примеси, шлак, и газовые пузырьки к отверстию или внутреннему диаметру, который затем может быть обработан.

Этот процесс значительно снижает внутреннюю пористость и повышает структурную целостность.

Можно ли использовать центробежную лить?

Да, особенно для компонентов, где высокая прочность и металлургическая обоснованность имеют решающее значение.

Хотя инструменты и настройка могут быть более сложными, чем литье песка, Для критических частей - даже в низких объемах - выгоды часто перевешивают стоимость.