Tsentrifugaalvalu, tuntud ka kui rotocasting, on mitmekülgne metallivalutehnika, mida kasutatakse laialdaselt silindriliste ja torukujuliste komponentide tootmiseks.
Tsentrifugaalvalu protsessi selgitamine
See kasutab vormide pöörlemisel tekkivaid tsentrifugaaljõude kõrge radiaalrõhu tekitamiseks, juhtides sulametalli vormi seinte poole, et saada suurepäraste mehaaniliste omadustega peeneteralised valandid (Tschirschwitz et al., 2021).
Horisontaalses valamises pööratakse sulametalli laengut sisaldavat vormikoostu statsionaarse väliskesta sees ümber oma telje. Pöörlemiskiirus võib sõltuvalt komponendi suurusest ja metallurgiast varieeruda vahemikus 300 p/min kuni üle 1000 p/min. Metallalaeng kogeb väljapoole suunatud tsentrifugaaljõuvälja, mis sunnib vedelikku vormi sisepinna poole, asendades madalama tihedusega õhku (Liu et al., 2018).
Kui sulametall tahkub kokkupuutel suhteliselt jaheda vormiseinaga, edeneb külmumine sissepoole keskkoha suunas. Kõrge radiaalrõhk säilitab tiheda kontakti vormiga, minimeerides kokkutõmbumisdefekte. Kiire tahkumise indutseeritud peened ühtlane terad koos surveefektiga annavad valandeid, millel on suurepärane tihedus, tugevus ja elastsus.
See sobib teljesümmeetriliste komponentide jaoks, nagu torud, torud, rõngad, silindrid ja hülsid, mis on valmistatud paljudest metallidest, lähtudes tihedusest, sulamisviskoossusest ja tahkestumise omadustest (Tschirschwitz et al., 2021). Kergsulamitel on tõhusaks täitmiseks tavaliselt madalam voolavus.
Tsentrifugaalvalu protsesside tüübid
Kaks peamist varianti hõlmavad tõelist valamist ja pooltsentrifugaalset (Tschirschwitz et al., 2021):
1. Tõeline valamine hõlmab sulametalli laengu valamist pöörlevasse vormi. Metall peab olema piisava voolavusega, et täita vormi tsentrifugaaljõudude mõjul. Kerged sulamid võivad vajada surve all olevaid valamissüsteeme.
2. Pooltsentrifugaal- või tsentrifuugimisel kasutatakse algselt statsionaarseid vorme, mis täidetakse metalliga, millele järgneb koostu kiirendamine, et laeng enne tahkumist vastu seinu leviks. See võimaldab valada madalama voolavusega sulameid.
Lisaks on olemas vertikaalsed tsentrifugaalprotsessid, mille käigus vorm pöörleb ümber horisontaaltelje. Scheibeli protsess sunnib metalli gaasirõhu all ülevalt toidetud vertikaalselt pöörlevatesse kestavormidesse. Pidev vertikaalne valamine võimaldab katkematut tootmist.
Tsentrifugaalvalu protsessi etappide ülevaade
Kuigi konkreetsed üksikasjad on erinevad, sisaldab üldine etappide jada (Yang et al., 2020):
1. Vormi ettevalmistamine – silindrilised või torukujulised keraamilised investeerimisvormid valmistatakse soovitud siseprofiili, mõõtmete ja pinnaviimistlusega. Vormikoost sisaldab juhtimis- ja tugisüsteeme.
2. Paigaldamine – vormisõlm on kindlalt horisontaalselt kinnitatudtsentrifugaalvalumasin, mis on võimeline kontrollitult kiirendama ja ühtlaselt pöörlema.
3. Valamine – vajaliku pöörlemiskiirusega sulametalli laeng valatakse/süstitakse ketrusvormi. Vedelikuvoolu simulatsioonid võivad täitmist optimeerida.
4. Tahkumine – kuna metall külmub kokkupuutel vormi seintega, jätkub ketramine rõhu säilitamiseks, kuni kogu valandike tahkub. Protsessi jälgivad infrapunaandurid.
5. Jahutamine ja eemaldamine – pärast tahkumist peatatakse pöörlemine ja valandit jahutatakse kontrollitud tingimustes enne vormist lahtivõtmist ja eemaldamist.
6. Lõikamine ja järeltöötlemine – silindrilised valandid lõigatakse vajaliku pikkusega ja läbivad viimistlusetapid, nagu kuumtöötlus, sirgendamine ja mehaaniline töötlemine.
Seega kasutab see pöörlevaid jõude kvaliteetsete valandite tootmiseks, mis pole staatiliste valuprotsesside kaudu saavutatavad.
Tsentrifugaalvaluprotsessi eelised
Seda protsessi kasutatakse sageli silindriliste osade ja komponentide valamiseks ning sellel on mitmeid eeliseid:
1. Materjali kõrge puhtus ja kvaliteet: metallist kergemad lisandid ja lisandid kalduvad liikuma detaili keskpunkti poole, mida saab ära töödelda, mille tulemuseks on vähem lisandeid ja defekte pinna lähedal.
2. Tihe ja peen mikrostruktuur: kõrge rõhu tõttu tekib peeneteraline mikrostruktuur ja tihe valu, mis ei sisalda gaasipoorsust. See suurendab lõpptoote mehaanilisi omadusi.
3. Head mehaanilised omadused: peeneteralise struktuuri ja tiheda valu kombinatsioon annab paremad mehaanilised omadused, nagu tõmbetugevus ja pikenemine, võrreldes muude valuprotsesside käigus valmistatud sarnaste osadega.
4. Minimaalne raiskamine: Protsessi käigus saadakse valandid, mis on lähedased lõplikule kujule ja hea pinnaviimistlusega, mis nõuavad sageli vähem töötlemist ja viimistlemist, mis vähendab materjali raiskamist ja sekundaarset töötlemist.
5. Mitmekülgsus: see mahutab laias valikus metalle ja suurusi, muutes selle mitmekülgseks erinevate rakenduste ja tööstusharude jaoks.
6. Tõhusus ja ökonoomne: suurte tootmissarjade puhul võib see olla ökonoomne valik tänu materjalikasutuse tõhususele, vähem töömahukale kui mõned traditsioonilised meetodid ja protsessi automatiseerimise võimalus.
7. Gravitatsioonist sõltumatu: kuna see ei sõltu gravitatsioonist, võib protsess luua ühtlasema paksuse ja struktuuri hoolimata keerukatest kujunditest.
8. Sisemine tugevus: tsentrifugaaljõud tihendab metalli ja surub lisandid avasse, mida saab töödelda, mille tulemuseks on heli ja tahke metallkomponent.
9. Metallurgia kontroll: tsentrifugaaljõud aitab saavutada suunatud tahkumist, mis võimaldab paremini kontrollida metallurgilisi omadusi.
ThetsentrifugaalvaluKuigi protsess on teatud rakenduste jaoks kasulik, ei pruugi see sobida igat tüüpi valandite või materjalide jaoks. See on kõige tõhusam telje ümber sümmeetrilise kujuga osade puhul, kuid seda saab kohandada teatud määral ilma pöörlemissümmeetriata detailide tootmiseks, kasutades asjakohast projekteerimisteadmist ja seadmeid. Kui olete sellest teenusest huvitatud, võtke ühendust aadressil info@welongpost.com!
Viited:
Liu, J. et al. (2018). ZL101A alumiiniumisulami täitevõime uurimine ja prognoosimine horisontaalses tsentrifugaalvaluprotsessis. Advances in Mechanical Engineering, 10(6), 1-9.
Tschirschwitz, F. et al. (2021). Tsentrifugaalvalu. ASM-i käsiraamatus, 15. köide: Casting (lk 784-792). ASM International.
Yang, F. et al. (2020). Noodulmalmist toruliitmike tsentrifugaalvaluprotsess. Metals, 10(2), 246.
