Turnarea centrifugă sub presiune este unică procesul de turnare care folosește matrițe de filare pentru a crea piese metalice rezistente și precise. Puteți utiliza turnarea centrifugă pentru a realiza articole precum țevi, inele sau căptușeli de cilindri cu mai puține defecte și o rezistență mai bună decât alte metode.
Dacă vrei să înțelegi cum funcționează acest proces și de ce este folosit cu încredere pentru lucrări industriale importante, ești în locul potrivit. Învățarea despre turnarea centrifugă sub presiune te poate ajuta să decizi dacă este cea mai bună opțiune pentru următorul tău proiect.
Fundamentele turnării centrifuge sub presiune
Turnarea centrifugă sub presiune folosește forța de rotație pentru a crea materiale solide, rotunde piese metaliceAceastă tehnică de turnare ajută la controlul modului în care metalul topit umple matrița și elimină gazele prinse pentru un produs mai curat.
Definiție și principii
Procesul de turnare centrifugă este alcătuit dintr-un set de proceduri în care metalul topit este turnat într-o cavitate a unei matrițe de filare. Matrița se rotește la viteză mare într-o centrifugă. Forța centrifugă împinge apoi metalul împotriva pereților interiori ai matriței.
Această metodă este cea mai bună pentru realizarea de piese cu simetrie rotațională, cum ar fi țevi, inele și alte componente cilindrice goale. Se bazează pe forța de rotație, nu pe gravitație, pentru a mișca metalul și a umple forma. Turnarea prin rotație și rototurnarea sunt alte denumiri folosite pentru metode similare.
Matrița se poate roti fie pe orizontală, fie pe verticală. Ideea de bază este că o rotire mai rapidă oferă mai multă forță și ajută la crearea de piese turnate dense, de înaltă calitate, cu puține bule de aer.
Componente și materiale cheie
Mașinile de turnare centrifugă, numite și centrifuge, au o cavitate rotundă, rezistentă, fixată pe un ax. Pe măsură ce matrița se rotește, se toarnă metal topit sau aliaje în ea. Filarea răspândește metalul de-a lungul pereților matriței.
Printre metalele comune pentru turnarea centrifugală sub presiune se numără fonta, oțelul, cuprul, aluminiul, oțelul inoxidabil și aliajele pe bază de nichel. Materialele plastice precum ABS pot fi utilizate pentru piese mici sau nemetalice, dar metalele sunt cele mai comune.
Componentele principale includ:
- Cavitatea mucegaiului (oțel sau nisip)
- Nucleu (folosit pentru piese goale)
- Mașină de turnare prin rotație
Modul în care configurați mașina se schimbă în funcție de dimensiunea și forma pe care trebuie să o realizați. materialul matriței trebuie să reziste la temperaturi ridicate și forțe de rotație.
Avantaje și limitări
Turnarea centrifugală oferă mai multe avantaje. Acțiunea de rotație elimină gazele și impuritățile prinse, rezultând piese turnate mai rezistente și mai curate. Piesele realizate în acest fel sunt dense și au o structură cu granulație fină. Această metodă de turnare este perfectă pentru țevi fără sudură, bucșe și inele.
Avantaje:
- Puțină sau deloc nevoie de finisaje suplimentare
- Realizează piese rotunde fără cusături
- Funcționează bine pentru multe metale și aliaje
Limitări:
- Util doar pentru forme cu simetrie rotațională
- Nu este potrivit pentru piese complexe sau detaliate
- Sunt necesare unelte și mașini speciale
- Procesul poate lăsa uneori mici variații în grosimea peretelui
Această tehnică este aleasă în principal atunci când aveți nevoie de piese metalice rezistente, rotunde și durabile.
Procesul de turnare centrifugă sub presiune
În turnarea centrifugă sub presiune, se folosește o matriță de filare pentru a modela metalul topit. Fiecare etapă a procesului afectează calitatea și rezistența piesei finite.
Pregătirea și configurarea matriței
Mai întâi, trebuie să pregătiți matrița, de obicei fabricată din oțel sau fontă. Pe suprafața matriței se aplică acoperiri speciale pentru a ajuta la curgerea metalului și a facilita scoaterea. Matrița este apoi montată pe o mașină de filat.
Dacă piesa are o gaură sau un centru gol, dumneavoastră introduceți un miezMiezul creează forma internă dorită și trebuie să se potrivească strâns în poziție. După montarea miezului, închideți matrița și o aliniați pentru a vă asigura că cavitatea este bine centrată pe axa de rotație.
Configurarea corectă a matriței este esențială. Erorile pot cauza o distribuție deficitară a materialului, o grosime neuniformă a pereților sau alte defecte. Inspecția atentă a cavității, a orificiilor de ventilație și a încuietorilor asigură rezultate mai bune la turnare.
Turnarea metalului topit
Metalul topit este topit într-un cuptor și transferat într-o oală de turnare. Metalul este apoi turnat cu grijă într-un bazin de turnare conectat la matrița de filare. Turnarea trebuie să fie rapidă, dar constantă, pentru a reduce oxidarea și încadrarea aerului.
Acțiunea de filare a început de obicei înainte de începerea turnării. Pe măsură ce turnați, forța centrifugă deplasează metalul topit spre pereții matriței, umplând rapid cavitatea.
O bună tehnică de turnare ajută la evitarea bulelor de aer și a defectelor. Temperatura și viteza în timpul turnării contează deoarece afectează modul în care metalul curge și se solidifică.
Filare și solidificare
Pe măsură ce matrița se rotește, forța centrifugă împinge metalul topit spre exterior. Aceasta creează o piesă mai densă și mai uniformă, în special la suprafețele exterioare. Forța poate ajunge la o forță de câteva ori mai mare decât forța gravitațională, în funcție de viteză și dimensiunea piesei.
Solidificarea începe de la peretele matriței și se deplasează spre interior. Această solidificare direcțională ajută la împingerea impurităților și a gazelor spre suprafața interioară, făcând structura exterioară mai puternică și mai puțin poroasă.
Viteza de filare și rata de răcire controlează structura granulelor. Ajustarea acestor factori îmbunătățește calitatea și reduce defectele nedorite, cum ar fi contracția sau bulele în apropierea peretelui exterior.
Puncte cheie în această etapă:
- Viteze mari de rotație = metal mai dens
- Solidificarea direcțională îndepărtează impuritățile din straturile exterioare
- Controlul atent al temperaturii îmbunătățește proprietățile
Răcire și îndepărtare
După ce tot metalul s-a solidificat, opriți rotirea și lăsați piesa turnată să se răcească și mai mult. Puteți accelera răcirea cu aer sau apă, dar răcirea controlată este preferată pentru a preveni fisurile. Instrumentele de măsurare pot monitoriza procesul de răcire pentru a asigura că piesa se încadrează în toleranțe.
După ce piesa s-a răcit complet, deschideți matrița și scoateți piesa turnată. Dacă a fost folosit un miez, îl scoateți acum; uneori, sunt necesare unelte speciale dacă miezul este fixat strâns.
Apoi se desfășoară castingul operațiuni de finisareAceasta include tăierea excesului de metal format la îmbinările matriței și îndepărtarea micilor imperfecțiuni pentru a îndeplini cerințele de formă și suprafață finale ale produsului dumneavoastră. Îndepărtarea și finisarea corespunzătoare asigură că piesa finală îndeplinește standardele de calitate și dimensionale.
Tipuri de turnare centrifugă sub presiune
Puteți alege dintre mai multe tipuri de metode de turnare centrifugă sub presiune. Diferențele dintre aceste metode afectează formele și proprietățile pieselor. părți finale.
Turnare centrifugă orizontală sub presiune
Turnarea centrifugală orizontală utilizează o matriță rotativă care se rotește lateral, cu axa sa în poziție orizontală. Metalul topit este turnat într-o parte a matriței în timp ce aceasta se rotește. Aceasta este utilizată în mod obișnuit pentru a realiza tuburi, cilindri și țevi lungi. Liniile de producție la scară largă folosesc adesea această metodă deoarece poate realiza rapid piese cu pereți uniformi și rezistență ridicată. Suprafețele finisate sunt de obicei netede, ceea ce reduce cantitatea de prelucrare necesară ulterior.
Sistemele orizontale funcționează cel mai bine pentru obiectele a căror lungime este mult mai mare decât diametrul. Procesul poate fi automatizat pentru un randament mai mare, ceea ce reduce și costurile cu forța de muncă.
Turnare centrifugă verticală sub presiune
Turnarea centrifugală verticală folosește o matriță care se rotește în poziție verticală, cu axa sa în poziție verticală. Metalul este turnat direct în axa centrală a matriței de filare și împins spre exterior pentru a forma piesa. Această tehnică este ideală pentru producerea de inele, bucșe și piese mai mici, de formă disc. Configurația verticală permite un control precis asupra grosimii pereților. De asemenea, facilitează îndepărtarea impurităților nedorite, deoarece acestea tind să se așeze mai aproape de centru, departe de produsul finit.
Turnarea verticală este adesea aleasă pentru piese mai mici sau simetrice unde este necesară o formă rotundă. Este utilă în special atunci când sunt necesare toleranțe strânse.
Proprietățile și calitatea pieselor turnate centrifuge
Turnarea centrifugă sub presiune produce piese cu proprietăți dense și uniforme, utile pentru multe aplicații solicitante. Procesul îmbunătățește structura internă, rezistența mecanică și consistența componentelor finite.
Soliditatea și structura materialelor
Piesele turnate centrifuge oferă o rezistență ridicată a materialului. Pe măsură ce metalul topit este centrifugat pe peretele matriței, impuritățile și bulele de gaz se deplasează spre suprafața interioară. Acest lucru duce adesea la o piesă cu porozitate internă foarte scăzută.
Vă puteți aștepta la o structură uniformă a fibrei sau chiar la o granulație fină.structură afectată de ploaie lângă suprafața exterioară. Aceste caracteristici fac ca piesa turnată să fie mai puțin predispusă la defecte ascunse.
Controlul atent al vitezei de răcire crește densitatea și creează o piesă cu proprietăți mai fiabile. Finisajul suprafeței de-a lungul peretelui matriței este de obicei mai neted și necesită mai puține lucrări de finisare.
Proprietăți mecanice și durabilitate
Piesele realizate prin turnare centrifugă sub presiune au de obicei proprietăți mecanice îmbunătățite în comparație cu piesele turnate standard. Densitatea ridicată și porozitatea redusă ajută la creșterea atât a rezistenței, cât și a rezistenței la oboseală.
Aceste piese turnate pot face față solicitărilor repetate și sunt mai puțin susceptibile de a crăpa sau de a se deteriora în timp. De aceea le vedeți adesea folosite în aplicații de înaltă fiabilitate cum ar fi industria aerospațială, pompele și recipientele sub presiune.
Întrucât structura este uniformă şi granulație fină, piesele tind să aibă o bună rezistență la uzură. Acest lucru contribuie la durabilitate și le face să reziste mai mult, chiar și în medii dificile.
Concentricitate și grosime a peretelui
Turnarea centrifugă sub presiune este cunoscută pentru concentricitate excelentăModul în care metalul este forțat împotriva matriței de filare înseamnă că grosimea peretelui este uniform și consistent peste tot în jurul piesei.
Vă puteți aștepta la o toleranță mai strictă la grosimea peretelui decât în cazul multor alte metode. Un tabel simplu prezintă beneficiile tipice:
| Caracteristică | Turnare centrifugă sub presiune | Alte piese turnate |
|---|---|---|
| Concentricitate | Ridicat | Moderat/Scăzut |
| Grosimea peretelui | Chiar | Poate varia |
| Densitate | Ridicat | Inferior (Variabil) |
Suprafețele interioare și exterioare netede și regulate reduc necesitatea prelucrărilor suplimentare. Acest lucru nu numai că economisește timp, dar menține și piesa finală mai fidelă formei dorite.
Aplicații ale turnării centrifuge sub presiune
Turnarea centrifugă sub presiune este utilizată în multe industrii. O vedeți adesea folosită pentru fabricarea cămășilor de cilindru pentru motoare, în special la mașini și camioane. Această metodă ajută la crearea unor piese rezistente și netede, care durează mai mult.
Acest proces poate fi folosit și pentru fabricarea țevilor metalice și a țevilor din fontă. Este util pentru fabricarea de țevi lungi piese tubulare ca țevile și cilindri cu pereți subțiriAceste părți au pereți drepți și puține defecte.
Iată câteva produse comune fabricate în acest fel:
| Produs | Industrie |
|---|---|
| Cămăși de cilindru | Auto, Militar |
| Țevi metalice | Construcții, Petrol și Gaze |
| Rulmenți | Utilaje, Transport |
| Roți de vagon de cale ferată | Căi ferate |
| Volante | Auto, Industrie |
| Inele de uzură hidrostatice | Energie |
| Carcase de compresor pentru motoare cu reacție | Aerospațial, Militar |
| Oglinzi de telescop | Astronomie |
În aerospațială câmp, puteți găsi piese precum carcase de compresor pentru motoare cu reacție fabricate prin turnare centrifugă sub presiune. Aceste piese trebuie să fie foarte precise și rezistente.
Această metodă susține, de asemenea, aplicații militareArticole precum rulmenti și anumite piese ale motorului sunt adesea fabricate în acest fel pentru durabilitatea lor.
Turnare centrifugă funcționează bine pentru prototiparea produselor tubulare, în special atunci când aveți nevoie de forme complexe.
Întrebări frecvente
Cum diferă turnarea semicentrifugă de turnarea centrifugă adevărată?
În turnarea semicentrifugă, matrița este umplută doar parțial cu metal topit, iar procesul este utilizat în principal pentru piese cu miez central, cum ar fi roțile. Metalul este forțat spre exterior prin rotire, dar unele piese pot fi modelate folosind un miez.
În turnarea centrifugă autentică, matrița se rotește în jurul propriei axe și este umplută complet. Aceasta formează piese rotunde, goale, cum ar fi țevi sau tuburi, fără a utiliza un miez central.
Ce factori determină alegerea turnării centrifuge față de alte tehnici de turnare?
Dacă aveți nevoie de produse cu rezistență ridicată și mai puține defecte, se alege adesea turnarea centrifugală. Această metodă este ideală atunci când se fabrică piese rotunde, goale, cum ar fi țevi, bucșe sau inele.
Ați putea alege turnarea centrifugală pentru un control mai bun asupra structurii interioare și exterioare a metalului. De asemenea, poate reduce impuritățile și buzunarele de gaz din produsul finit.