Центробежното леене под налягане е уникално процес на леене който използва въртящи се форми за създаване на здрави и прецизни метални части. Можете да използвате центробежно леене, за да направите изделия като тръби, пръстени или цилиндрични облицовки с по-малко дефекти и по-добра здравина от други методи.
Ако искате да разберете как работи този процес и защо е надежден за важни промишлени задачи, вие сте на правилното място. Запознаването с центробежното леене под налягане може да ви помогне да решите дали това е най-добрият вариант за следващия ви проект.
Основи на центробежното леене под налягане
Центробежното леене под налягане използва сила на въртене, за да създаде плътни, кръгли метални частиТази техника на леене помага да се контролира как разтопеният метал запълва формата и премахва задържаните газове за по-чист продукт.
Определение и принципи
Процесът на центробежно леене се състои от набор от процедури, при които разтопен метал се излива в кухината на въртяща се форма. Формата се върти с висока скорост в центрофуга. След това центробежната сила избутва метала към вътрешните стени на формата.
Този метод е най-подходящ за изработка на части с ротационна симетрия, като тръби, пръстени и други кухи цилиндрични компоненти. Той разчита на силата от въртенето, а не на гравитацията, за да движи метала и да запълни формата. Леене чрез центрофугиране и ротолеене са други наименования, използвани за подобни методи.
Формата може да се върти хоризонтално или вертикално. Основната идея е, че по-бързото въртене дава повече сила и помага за създаването на плътни, висококачествени отливки с малко въздушни джобове.
Ключови компоненти и материали
Машините за центробежно леене, наричани още центрофуги, имат здрава, кръгла кухина за форма, разположена на вал. Докато формата се върти, в нея се излива разтопен метал или сплави. Въртенето разпределя метала по стените на формата.
Често срещани метали за центробежно леене под налягане включват чугун, стомана, мед, алуминий, неръждаема стомана и сплави на никелова основа. Пластмасови материали като ABS могат да се използват за малки или неметални части, но металите са най-често срещани.
Основните компоненти включват:
- Кухина на плесента (стомана или пясък)
- Ядро (използва се за кухи части)
- Машина за леене с центрофуга
Начинът, по който настройвате машината, се променя в зависимост от размера и формата, които трябва да направите. материал за матрица трябва да издържа на високи температури и сили на въртене.
Предимства и ограничения
Центробежното леене предлага няколко предимства. Въртележката премахва задържаните газове и примеси, което води до по-здрави и по-чисти отливки. Частите, изработени по този начин, са плътни и имат финозърнеста структура. Този метод на леене е идеален за безшевни тръби, втулки и пръстени.
Предимства:
- Малка или никаква нужда от допълнително довършителни работи
- Прави кръгли части без шевове
- Работи добре с много метали и сплави
Ограничения:
- Полезно само за форми с ротационна симетрия
- Не е подходящ за сложни или детайлни части
- Необходими са специални инструменти и машини
- Процесът понякога може да остави леки вариации в дебелината на стената
Тази техника се избира главно, когато имате нужда от здрави, кръгли и издръжливи метални части.
Процес на центробежно леене под налягане
При центробежното леене под налягане се използва въртяща се форма за оформяне на разтопен метал. Всяка стъпка в процеса влияе върху качеството и здравината на готовата част.
Подготовка и настройка на матрицата
Първо, трябва да подготвите формата, обикновено изработена от стомана или чугун. Върху повърхността на формата се нанасят специални покрития, които спомагат за течливостта на метала и улесняват отстраняването му. След това формата се монтира на въртяща се машина.
Ако детайлът има отвор или кухина в центъра, вие вмъкнете ядроЯдрото създава желаната вътрешна форма и трябва да приляга плътно на мястото си. След като настроите ядрото, затваряте формата и я подравнявате, за да се уверите, че кухината е добре центрирана спрямо оста на въртене.
Правилното настройване на матрицата е от съществено значение. Грешките могат да причинят лошо разпределение на материала, неравномерна дебелина на стените или други дефекти. Внимателната проверка на кухината, вентилацията и шлюзовете осигурява по-добри резултати при леенето.
Изливане на разтопен метал
Разтопеният метал се топи в пещ и се прехвърля в леярски кофраж. След това металът се излива внимателно в леярски басейн, свързан с въртящата се форма. Изливането трябва да е бързо, но равномерно, за да се намали окисляването и задържането на въздух.
Въртенето обикновено е започнало преди началото на изливането. Докато изливате, центробежната сила придвижва разтопения метал към стените на формата, бързо запълвайки кухината.
Добрата техника на леене помага да се избегнат въздушни джобове и дефекти. Температурата и скоростта по време на леенето са от значение, защото влияят върху това как металът тече и се втвърдява.
Предене и втвърдяване
Докато матрицата се върти, центробежната сила изтласква разтопения метал навън. Това създава по-плътен и по-равномерен детайл, особено по външните повърхности. Силата може да достигне няколко пъти силата на гравитацията в зависимост от скоростта и размера на детайла.
Втвърдяването започва от стената на формата и се движи навътре. Това насочено втвърдяване помага за изтласкването на примесите и газовете към вътрешната повърхност, което прави външната структура по-здрава и по-малко пореста.
Скоростта на въртене и скоростта на охлаждане контролират структурата на зърната. Регулирането на тези фактори подобрява качеството и намалява нежеланите дефекти, като свиване или мехурчета близо до външната стена.
Ключови моменти през този етап:
- Високи скорости на въртене = по-плътен метал
- Насоченото втвърдяване премахва примесите от външните слоеве
- Внимателният контрол на температурата подобрява свойствата
Охлаждане и отстраняване
След като целият метал се втвърди, спирате въртенето и оставяте отливката да се охлади допълнително. Можете да ускорите охлаждането с въздух или вода, но контролираното охлаждане е за предпочитане, за да се предотвратят пукнатини. Измервателните инструменти могат да следят процес на охлаждане за да се гарантира, че детайлът остава в рамките на допустимите отклонения.
След като детайлът се охлади напълно, отваряте формата и изваждате отливката. Ако е използвана сърцевина, я изваждате сега; понякога са необходими специални инструменти, ако сърцевината е плътно прилепнала.
След това кастингът преминава през довършителни операцииТова включва изрязване на излишния метал, образуван при фугите на матриците, и премахване на малки несъвършенства, за да се отговори на изискванията за крайната форма и повърхност на вашия продукт. Правилното отстраняване и довършителни работи гарантират, че крайният детайл отговаря на стандартите за качество и размери.
Видове центробежно леене под налягане
Можете да избирате от няколко вида методи за центробежно леене под налягане. Разликите между тези методи влияят върху формите и свойствата на заключителни части.
Хоризонтално центробежно леене под налягане
Хоризонталното центробежно леене използва въртяща се форма, която се върти настрани, като оста ѝ е в хоризонтално положение. Разтопен метал се излива в едната страна на формата, докато тя се върти. Това обикновено се използва за производство на тръби, цилиндри и дълги тръби. Големите производствени линии често използват този метод, защото той може бързо да произвежда части с равномерни стени и висока якост. Готовите повърхности обикновено са гладки, което намалява количеството необходима машинна обработка по-късно.
Хоризонталните системи работят най-добре за обекти, чиято дължина е много по-голяма от диаметъра. Процесът може да бъде автоматизиран за по-висока производителност, което също така намалява разходите за труд.
Вертикално центробежно леене под налягане
Вертикалното центробежно леене използва форма, която се върти изправена, като оста ѝ е във вертикално положение. Металът се излива директно в централната ос на въртящата се форма и се избутва навън, за да се оформи детайлът. Тази техника е идеална за производство на пръстени, втулки и по-малки, дискообразни части. Вертикалното разположение позволява прецизен контрол върху дебелината на стените. Също така улеснява отстраняването на нежелани примеси, тъй като те са склонни да се утаяват по-близо до центъра, далеч от готовия продукт.
Вертикалното леене често се избира за по-малки или симетрични части, където е необходима кръгла форма. То е особено полезно, когато се изискват строги допуски.
Свойства и качество на центробежните отливки под налягане
Центробежното леене под налягане произвежда части с плътни, равномерни свойства, които са полезни за много взискателни приложения. Процесът подобрява вътрешната структура, механичната якост и консистенцията на готовите компоненти.
Здравина и структура на материала
Центробежните отливки под налягане предлагат висока здравина на материала. Докато разтопеният метал се върти срещу стената на формата, примесите и газовите мехурчета се придвижват към вътрешната повърхност. Това често води до детайл с много ниска вътрешна порьозност.
Можете да очаквате равномерна зърнеста структура или дори финозърнест ефект.дъждовна структура близо до външната повърхност. Тези характеристики правят отливката по-малко вероятно да има скрити дефекти.
Строгият контрол върху скоростта на охлаждане увеличава плътността и създава детайл с по-надеждни свойства. Повърхностното покритие по стената на формата обикновено е по-гладко и изисква по-малко довършителни работи.
Механични свойства и издръжливост
Частите, изработени чрез центробежно леене под налягане, обикновено имат подобрени механични свойства в сравнение със стандартните отливки. Високата плътност и намалената порьозност спомагат за повишаване както на якостта, така и на устойчивостта на умора.
Тези отливки могат да издържат на многократно натоварване и е по-малко вероятно да се напукат или повредят с течение на времето. Ето защо често ги виждате използвани в приложения с висока надеждност като например аерокосмическата индустрия, помпите и съдовете под налягане.
Тъй като структурата е униформа и финозърнест, частите са склонни да имат добра износоустойчивост. Това допринася за тяхната издръжливост и ги прави по-дълготрайни, дори в тежки условия.
Концентричност и дебелина на стената
Центробежното леене под налягане е известно с отлична концентричностНачинът, по който металът се притиска към въртящата се форма, означава, че дебелината на стената е равномерно и последователно навсякъде около частта.
Можете да очаквате по-строг толеранс на дебелината на стената, отколкото при много други методи. Една проста диаграма показва типичните предимства:
| Функция | Центробежно леене под налягане | Други отливки |
|---|---|---|
| Концентричност | високо | Умерено/Ниско |
| Дебелина на стената | Дори | Може да варира |
| Плътност | високо | Долна (променлива) |
Гладките и правилни вътрешни и външни повърхности намаляват необходимостта от допълнителна машинна обработка. Това не само спестява време, но и запазва крайната част по-вярна на желаната форма.
Приложения на центробежното леене под налягане
Центробежното леене под налягане се използва в много индустрии. Често се използва за направата на цилиндрови втулки за двигатели, особено в автомобили и камиони. Този метод помага за създаването на здрави и гладки части, които издържат по-дълго.
Можете да откриете този процес, използван и за производство на метални тръби и чугунени тръби. Той е полезен за изработка на дълги тръбни части като тръби и тънкостенни цилиндриТези части имат равни стени и малко дефекти.
Ето някои често срещани продукти, приготвени по този начин:
| Продукт | Индустрия |
|---|---|
| Цилиндрови втулки | Автомобилна, Военна |
| Метални тръби | Строителство, нефт и газ |
| Лагери | Машини, Транспорт |
| Колела на железопътен вагон | Железопътни линии |
| Маховиците | Автомобилна индустрия, промишленост |
| Хидро износващи се пръстени | Енергия |
| Корпуси на компресори за реактивни двигатели | Аерокосмическа и военна индустрия |
| Огледала за телескопи | Астрономия |
В космическото пространство поле, можете да намерите части като корпуси на компресори за реактивни двигатели изработени чрез центробежно леене под налягане. Тези части трябва да бъдат много прецизни и здрави.
Този метод също така поддържа военни приложенияЕлементи като лагери и специфични части на двигателя често се изработват по този начин заради тяхната издръжливост.
Центробежно леене работи добре за прототипиране на тръбни продукти, особено когато имате нужда от сложни форми.
Често задавани въпроси
По какво се различава полуцентробежното леене от истинското центробежно леене?
При полуцентробежното леене формата се запълва само частично с разтопен метал и процесът се използва главно за части с централно ядро, като колела. Металът се изтласква навън чрез въртене, но някои части могат да бъдат оформени с помощта на ядро.
При истинското центробежно леене, формата се върти около собствената си ос и се запълва напълно. Това образува кухи, кръгли части, като тръби или тръбички, без да се използва централно ядро.
Какви фактори определят избора на центробежно леене пред други техники за леене?
Ако имате нужда от продукти с висока якост и по-малко дефекти, често се избира центробежно леене. Този метод е идеален при изработка на кръгли, кухи части като тръби, втулки или пръстени.
Можете да изберете центробежно леене за по-добър контрол върху вътрешната и външната структура на метала. То може също така да намали примесите и газовите джобове в готовия продукт.