Centrifugalno lijevanje pod pritiskom je jedinstveno proces lijevanja koji koristi kalupe za predenje za izradu jakih, preciznih metalnih dijelova. Centrifugalno lijevanje možete koristiti za izradu predmeta poput cijevi, prstenova ili košuljica cilindara s manje nedostataka i boljom čvrstoćom od drugih metoda.
Ako želite razumjeti kako ovaj proces funkcionira i zašto mu se vjeruje za važne industrijske poslove, na pravom ste mjestu. Učenje o centrifugalnom lijevanju pod tlakom može vam pomoći da odlučite je li to najbolja opcija za vaš sljedeći projekt.
Osnove centrifugalnog lijevanja pod tlakom
Centrifugalno lijevanje pod tlakom koristi silu vrtnje za stvaranje čvrstih, okruglih metalni dijeloviOva tehnika lijevanja pomaže u kontroli načina na koji rastaljeni metal ispunjava kalup i uklanja zarobljene plinove za čišći proizvod.
Definicija i načela
Proces centrifugalnog lijevanja sastoji se od skupa postupaka u kojima se rastaljeni metal ulijeva u šupljinu kalupa za rotaciju. Kalup se vrti velikom brzinom u centrifugi. Centrifugalna sila zatim gura metal prema unutarnjim stijenkama kalupa.
Ova metoda je najbolja za izradu dijelova s rotacijskom simetrijom, poput cijevi, prstenova i drugih šupljih cilindričnih komponenti. Oslanja se na silu vrtnje, a ne na gravitaciju, za pomicanje metala i ispunjavanje oblika. Lijevanje centrifugiranjem i roto lijevanje su drugi nazivi koji se koriste za slične metode.
Kalup se može okretati vodoravno ili okomito. Osnovna ideja je da brže okretanje daje veću silu i pomaže u stvaranju gustih, visokokvalitetnih odljevaka s malo zračnih džepova.
Ključne komponente i materijali
Centrifugalni strojevi za lijevanje, također nazvani centrifuge, imaju čvrstu, okruglu šupljinu kalupa postavljenu na osovini. Dok se kalup okreće, u njega se ulijeva rastaljeni metal ili legure. Vrtenje širi metal duž stijenki kalupa.
Uobičajeni metali za centrifugalno lijevanje uključuju lijevano željezo, čelik, bakar, aluminij, nehrđajući čelik i legure na bazi nikla. Plastični materijali poput ABS-a mogu se koristiti za male ili nemetalne dijelove, ali metali su najčešći.
Glavne komponente uključuju:
- Šupljina kalupa (čelik ili pijesak)
- Jezgra (koristi se za šuplje dijelove)
- Stroj za lijevanje s centrifugiranjem
Način postavljanja stroja mijenja se ovisno o veličini i obliku koji trebate napraviti. materijal za kalup mora izdržati visoke temperature i sile vrtnje.
Prednosti i ograničenja
Centrifugalno lijevanje nudi nekoliko prednosti. Vrtenjem se uklanjaju zarobljeni plinovi i nečistoće, što rezultira jačim i čišćim odljevcima. Dijelovi izrađeni na ovaj način su gusti i imaju finozrnatu strukturu. Ova metoda lijevanja savršena je za bešavne cijevi, čahure i prstenove.
Prednosti:
- Mala ili nikakva potreba za dodatnom završnom obradom
- Izrađuje okrugle dijelove bez šavova
- Dobro djeluje na mnoge metale i legure
Ograničenja:
- Korisno samo za oblike s rotacijskom simetrijom
- Nije dobro za složene ili detaljne dijelove
- Potrebni su posebni alati i strojevi
- Proces ponekad može ostaviti male varijacije u debljini stijenke
Ova tehnika se uglavnom bira kada su vam potrebni jaki, okrugli i izdržljivi metalni dijelovi.
Proces centrifugalnog lijevanja pod pritiskom
Kod centrifugalnog lijevanja pod tlakom, koristi se rotirajući kalup za oblikovanje rastaljenog metala. Svaki korak u procesu utječe na kvalitetu i čvrstoću gotovog dijela.
Priprema i postavljanje kalupa
Prvo, potrebno je pripremiti kalup, obično izrađen od čelika ili lijevanog željeza. Na površinu kalupa nanose se posebni premazi koji pomažu u protoku metala i olakšavaju uklanjanje. Kalup se zatim montira na stroj za predenje.
Ako dio ima rupu ili šupljinu u središtu, vi umetnite jezgruJezgra stvara željeni unutarnji oblik i mora čvrsto prianjati na mjesto. Nakon postavljanja jezgre, zatvarate kalup i poravnavate ga kako biste bili sigurni da je šupljina dobro centrirana na osi rotacije.
Pravilno postavljanje kalupa je ključno. Pogreške mogu uzrokovati lošu raspodjelu materijala, neravnomjernu debljinu stijenke ili druge nedostatke. Pažljiv pregled šupljine, ventilacije i brava osigurava bolje rezultate lijevanja.
Izlijevanje rastaljenog metala
Rastaljeni metal se topi u peći i prenosi u lijevač. Metal se zatim pažljivo ulijeva u lijevač spojen na kalup za predenje. Ulijevanje mora biti brzo, ali ravnomjerno kako bi se smanjila oksidacija i zarobljavanje zraka.
Vrtenje je obično započelo prije početka lijevanja. Dok lijevate, centrifugalna sila pomiče rastaljeni metal prema stijenkama kalupa, brzo ispunjavajući šupljinu.
Dobra tehnika lijevanja pomaže u izbjegavanju zračnih džepova i nedostataka. Temperatura i brzina tijekom lijevanja su važne jer utječu na to kako metal teče i stvrdnjava se.
Predenje i skrućivanje
Dok se kalup okreće, centrifugalna sila potiskuje rastaljeni metal prema van. To stvara gušći i ujednačeniji dio, posebno na vanjskim površinama. Sila može doseći nekoliko puta veću silu gravitacije, ovisno o brzini i veličini dijela.
Skrutnjavanje počinje na stijenci kalupa i kreće se prema unutra. Ovo usmjereno skrućivanje pomaže u potiskivanju nečistoća i plinova prema unutarnjoj površini, čineći vanjsku strukturu jačom i manje poroznom.
Brzina predenja i brzina hlađenja kontroliraju strukturu zrna. Podešavanjem ovih čimbenika poboljšava se kvaliteta i smanjuju neželjeni nedostaci, poput skupljanja ili mjehurića u blizini vanjskog zida.
Ključne točke tijekom ove faze:
- Velike brzine vrtnje = gušći metal
- Usmjereno skrućivanje uklanja nečistoće iz vanjskih slojeva
- Pažljiva kontrola temperature poboljšava svojstva
Hlađenje i uklanjanje
Nakon što se sav metal stvrdne, prestajete s vrtnjom i pustite da se odljevak dodatno ohladi. Hlađenje možete ubrzati zrakom ili vodom, ali kontrolirano hlađenje je poželjnije kako bi se spriječile pukotine. Mjerni alati mogu pratiti proces hlađenja kako bi se osiguralo da dio ostane unutar tolerancija.
Nakon što se dio potpuno ohladi, otvorite kalup i izvadite odljevak. Ako je korištena jezgra, sada je uklonite; ponekad su potrebni posebni alati ako je jezgra čvrsto pričvršćena.
Kasting zatim prolazi kroz završne operacijeTo uključuje obrezivanje viška metala nastalog na spojevima kalupa i uklanjanje malih nesavršenosti kako bi se zadovoljili konačni zahtjevi oblika i površine vašeg proizvoda. Pravilno uklanjanje i završna obrada osiguravaju da konačni dio zadovoljava standarde kvalitete i dimenzija.
Vrste centrifugalnog lijevanja pod tlakom
Možete birati između nekoliko vrsta metoda centrifugalnog lijevanja pod tlakom. Razlike između tih metoda utječu na oblike i svojstva završni dijelovi.
Horizontalno centrifugalno lijevanje pod pritiskom
Horizontalno centrifugalno lijevanje koristi rotirajući kalup koji se okreće bočno, s osi u horizontalnom položaju. Rastaljeni metal se ulijeva u jednu stranu kalupa dok se on okreće. To se obično koristi za izradu cijevi, cilindara i dugih cijevi. Velike proizvodne linije često koriste ovu metodu jer se njome mogu brzo izraditi dijelovi s ujednačenim stijenkama i visokom čvrstoćom. Gotove površine su obično glatke, što smanjuje količinu strojne obrade potrebne kasnije.
Horizontalni sustavi najbolje funkcioniraju za objekte čija je duljina puno veća od promjera. Proces se može automatizirati za veći učinak, što također smanjuje troškove rada.
Vertikalno centrifugalno lijevanje pod pritiskom
Vertikalno centrifugalno lijevanje koristi kalup koji se okreće uspravno, s osi u vertikalnom položaju. Metal se ulijeva izravno u središnju os kalupa za predenje i potiskuje prema van kako bi se oblikovao dio. Ova tehnika je idealna za proizvodnju prstenova, čahura i manjih dijelova nalik disku. Vertikalni položaj omogućuje preciznu kontrolu nad debljinom stijenki. Također olakšava uklanjanje neželjenih nečistoća, jer se one obično talože bliže središtu, dalje od gotovog proizvoda.
Vertikalno lijevanje se često bira za manje ili simetrične dijelove gdje je potreban okrugli oblik. Posebno je korisno kada su potrebne uske tolerancije.
Svojstva i kvaliteta centrifugalnih lijevanih dijelova
Centrifugalno lijevanje pod tlakom proizvodi dijelove s gustim, ujednačenim svojstvima koji su korisni za mnoge zahtjevne primjene. Proces poboljšava unutarnju strukturu, mehaničku čvrstoću i konzistentnost gotovih komponenti.
Materijalna čvrstoća i struktura
Centrifugalni lijevci u kalupu nude visoku čvrstoću materijala. Kako se rastaljeni metal vrti uz stijenku kalupa, nečistoće i mjehurići plina kreću se prema unutarnjoj površini. To često rezultira dijelom s vrlo niskom unutarnjom poroznošću.
Možete očekivati ujednačenu strukturu zrna ili čak finu gkišom pokrivena struktura blizu vanjske površine. Zbog ovih značajki manja je vjerojatnost da će odljevak imati skrivene nedostatke.
Stroga kontrola brzine hlađenja povećava gustoću i stvara dio s pouzdanijim svojstvima. Površinska obrada duž stijenke kalupa obično je glatkija i zahtijeva manje završne obrade.
Mehanička svojstva i trajnost
Dijelovi izrađeni centrifugalnim lijevanjem pod tlakom obično imaju poboljšana mehanička svojstva u usporedbi sa standardnim odljevcima. Visoka gustoća i smanjena poroznost pomažu u povećanju čvrstoće i otpornosti na umor.
Ovi odljevci mogu podnijeti ponovljena naprezanja i manja je vjerojatnost da će pucati ili se s vremenom pokvariti. Zato ih često vidite korištene u visokopouzdane aplikacije kao što su zrakoplovstvo, pumpe i tlačne posude.
Budući da je struktura uniforma i sitnozrnast, dijelovi obično imaju dobru otpornost na habanje. To doprinosi njihovoj izdržljivost i omogućuje im dulji vijek trajanja, čak i u teškim uvjetima.
Koncentričnost i debljina stijenke
Centrifugalno lijevanje pod pritiskom je poznato po izvrsna koncentričnostNačin na koji se metal pritišće uz kalup za predenje znači da je debljina stijenke ravnomjerno i dosljedno posvuda po dijelu.
Možete očekivati užu toleranciju debljine stijenke nego kod mnogih drugih metoda. Jednostavan grafikon prikazuje tipične prednosti:
| Značajka | Centrifugalno lijevanje pod tlakom | Ostali odljevci |
|---|---|---|
| Koncentričnost | visoko | Umjereno/Nisko |
| Debljina stijenke | Čak | Može varirati |
| Gustoća | visoko | Donja (varijabilna) |
Glatke i pravilne unutarnje i vanjske površine smanjuju potrebu za dodatnom strojnom obradom. To ne samo da štedi vrijeme, već i održava konačni dio vjernijim željenom obliku.
Primjena centrifugalnog lijevanja pod tlakom
Centrifugalno lijevanje pod pritiskom koristi se u mnogim industrijama. Često se koristi za izradu košuljica cilindara za motore, posebno u automobilima i kamionima. Ova metoda pomaže u stvaranju jakih i glatkih dijelova koji dulje traju.
Ovaj postupak možete pronaći i za izradu metalnih cijevi i cijevi od lijevanog željeza. Koristan je za izradu dugih cjevasti dijelovi poput cijevi i tankostijenih cilindaraOvi dijelovi imaju ravne stijenke i malo nedostataka.
Evo nekih uobičajenih proizvoda napravljenih na ovaj način:
| Proizvod | Industrija |
|---|---|
| Košuljice cilindara | Automobilska, Vojna |
| Metalne cijevi | Građevinarstvo, nafta i plin |
| Ležajevi | Strojevi, prijevoz |
| Kotači željezničkih vagona | Željeznice |
| Zamašnjaci | Automobilska industrija, Industrija |
| Hidro prstenovi za habanje | Energija |
| Kućišta kompresora mlaznog motora | Zrakoplovstvo, Vojska |
| Teleskopska ogledala | Astronomija |
u zrakoplovstvo polje, možete pronaći dijelove poput kućišta kompresora mlaznog motora izrađeni centrifugalnim lijevanjem pod tlakom. Ovi dijelovi moraju biti vrlo precizni i čvrsti.
Ova metoda također podržava vojne primjenePredmeti poput ležajevi a specifični dijelovi motora često su izrađeni na ovaj način zbog svoje trajnosti.
Centrifugalno lijevanje Dobro funkcionira za izradu prototipova cjevastih proizvoda, posebno kada su vam potrebni složeni oblici.
Često postavljana pitanja
Po čemu se polucentrifugalno lijevanje razlikuje od pravog centrifugalnog lijevanja?
Kod polucentrifugalnog lijevanja, kalup se samo djelomično puni rastaljenim metalom, a postupak se uglavnom koristi za dijelove sa središnjom jezgrom, poput kotača. Metal se istiskuje prema van vrtnjom, ali neki dijelovi mogu se oblikovati pomoću jezgre.
Kod pravog centrifugalnog lijevanja, kalup se okreće oko vlastite osi i potpuno se ispunjava. Time se formiraju šuplji, okrugli dijelovi poput cijevi bez upotrebe središnje jezgre.
Koji čimbenici određuju izbor centrifugalnog lijevanja u odnosu na druge tehnike lijevanja?
Ako su vam potrebni proizvodi visoke čvrstoće i manje nedostataka, često se bira centrifugalno lijevanje. Ova metoda je idealna za izradu okruglih, šupljih dijelova poput cijevi, čahura ili prstenova.
Možete odabrati centrifugalno lijevanje za bolju kontrolu nad unutarnjom i vanjskom strukturom metala. Također može smanjiti nečistoće i plinske džepove u gotovom predmetu.