Oversigt over Centrifugalstøbning
Centrifugalstøbning er en proces, der leverer komponenter af høj materialesundhed. Som et resultat er det den foretrukne teknologi til applikationer som jetmotorkompressorhuse, hydroslidringe, mange militærprodukter og andre højpålidelige applikationer. Det har også vist sig at være et omkostningseffektivt middel til at levere komplekse former med reducerede bearbejdningskrav og lavere produktionsomkostninger sammenlignet med smedning og fremstillinger.
De centrifugale støbeprocestrin begynder med, at smeltet metal hældes i en forvarmet, roterende matrice. Matricen kan være orienteret enten på en lodret eller vandret akse afhængigt af konfigurationen af den ønskede del.
Ved at dreje en form, mens det smeltede metal hældes i den, virker centrifugalkraften til at fordele det smeltede metal i formen ved tryk, der nærmer sig 100 gange tyngdekraften. Kombinationen af dette påførte tryk og den tekniske mekanik af kontrolleret størkning og sekundær raffinering producerer komponenter af overlegen kvalitet.
Når matricen begynder at fylde, tvinges det mere tætte smeltede metal til væggen af den roterende matrice. Retningsbestemt størkning af lydmetal skrider frem fra OD mod boringen, mens det mindre tætte materiale, inklusive urenheder, "flyder" til ID'en
Når støbningen er størknet, fjernes delen fra matricen, og resterende urenheder i ID'et bearbejdes væk, hvilket resulterer i en fejlfri struktur uden hulrum eller gaslommer.
Typer af centrifugalstøbning
Der er to typer centrifugalstøbeprocesser - lodret og vandret. Derudover tilbyder nogle producenter næsten-net-formning, som kombinerer fordelene ved centrifugalstøbning med OD-formning, måske endda med den færdige detalje af eninvesteringsstøbning.
Lodret centrifugalstøbning
Nogle producenter producerer centrifugalkomponenter, herunder nogle med OD-formning, i matricer, der roterer om den lodrette akse. Disse lodrette støbegods kan opnå den OD-formning ved at indsætte grafit-, sand- eller keramiske støbeforme i formen - hvilket resulterer i betydeligt reduceret efterbehandling, såsom bearbejdning eller fremstilling.
Detaljer på ydersiden af støbegodset kan modificeres fra den sande cirkulære form ved at indføre flanger eller fremspring til den indre diameter af formen. Den færdige del behøver ikke at være symmetrisk, men i nogle tilfælde gør støbeformen det for at opretholde balancen, mens den roterer.
Den indvendige diameter og derfor vægtykkelsen af støbningen er funktioner af mængden af metal, der hældes i den roterende form, og mængden, der er bearbejdet. Ved lodret støbning vil højden på støbningen typisk være mindre end det dobbelte af bredden.
Horisontal centrifugalstøbning
Nogle centrifugalstøbemaskiner producerer kun vandrette støbegods, hvor matricen roterer om den vandrette akse. Dette er en omkostningseffektiv metode til fremstilling af rørformede komponenter af høj kvalitet.
Denne proces er især velegnet til lange cylindriske dele, hvor støbelængden er væsentlig længere end dens udvendige diameter. Dette omfatter lige rørsektioner, lange cylindre med endeflanger eller korte dele såsom ringe eller flanger, hvor flere dele kan bearbejdes effektivt fra en lige cylinder.
En lang stålstøbeform drejes ved høj hastighed, mens den er placeret vandret. Rotationshastigheden af formen er høj for at udligne tyngdekraften. Dæksler er fastgjort i hver ende af formen for at indeholde det smeltede metal, og en hældetragt bruges til at levere en specificeret vægt af metal inde i formen.
Ligesom ved lodret støbning bestemmer den indvendige dimension af formen delens OD-størrelse, mens mængden af metal, der hældes i formen, bestemmer ID-størrelsen.
Vakuum centrifugalstøbning
Centrifugalstøbning i et vakuum bruges, når detaljedetaljer og kontrol af eksponering for atmosfæren er kritisk, da nogle legeringer, herunder nikkel-kobolt superlegeringer, er reaktive over for ilt. Ud over fordelene ved at støbe i et vakuum realiseres den iboende høje metalintegritet leveret af centrifugalstøbning, herunder retningsbestemt størkning, fravær af porøsitet og netformning.Vakuum centrifugal støbningleverer produkter med meget høj pålidelighed, ofte brugt i rumfart og militære applikationer.
Retningsbestemt størkning
En nøgledynamik i centrifugalprocessen er, at størkning styres til at ske i én retning. Den ydre størrelse og form af støbegodset bestemmes af formen (formen) overflade, der fungerer som en kulde for at starte størkning. Ved hjælp af eksoterme materialer, der kan tilføjes til ID'en efter hældning, sammen med kølepladen i formen ved OD, resulterer en temperaturgradient i retningsbestemt størkning fra OD til ID Flydende metal er konstant tilgængeligt til at fodre støbegodset, hvilket fremmer lydmetal indtil ID'et er endeligt størknet.
Udvendig bearbejdning udføres typisk for at fjerne overfladeruhed og opretholde koncentricitet med boringen. Men i nogle applikationer er en støbt OD-overflade acceptabel. Ethvert svind, der forekommer i en centrifugal, er ved ID, som altid vil blive fjernet ved bearbejdning.
Hvornår skal man vælge Centrifugalstøbning
Symmetriske dele, der kan rotere om en akse.
Statiske støbematerialeegenskaber er utilstrækkelige.
Midterlinjekrympning er et problem ved brug af andre støbeprocesser.
Begrænsede ID-funktioner.
Store dele, op til 135,000 lbs. / 61.350 kg eller mere.
Høje bearbejdningsomkostninger til OD-formning.
Når det er påkrævet, vil legeringen ikke fungere eller er ikke mulig for andre processer.
Der kræves en ensartet kornstruktur.
Dimensionel integritet er påkrævet.
