Overzicht van centrifugaal gieten
Centrifugaal gieten is een proces dat componenten levert met een hoge materiële degelijkheid. Als gevolg hiervan is het de technologie bij uitstek voor toepassingen zoals compressorbehuizingen voor straalmotoren, hydro-slijtringen, veel militaire producten en andere zeer betrouwbare toepassingen. Het is ook een kosteneffectieve manier gebleken om complexe vormen te leveren met minder bewerkingsvereisten en lagere productiekosten in vergelijking met smeedstukken en fabricages.
De centrifugale gietprocesstappen beginnen met het gieten van gesmolten metaal in een voorverwarmde, draaiende matrijs. De matrijs kan ofwel op een verticale of horizontale as zijn georiënteerd, afhankelijk van de configuratie van het gewenste onderdeel.
Door een mal rond te draaien terwijl het gesmolten metaal erin wordt gegoten, werkt de centrifugaalkracht om het gesmolten metaal in de mal te verdelen bij een druk die 100 keer de zwaartekracht benadert. De combinatie van deze toegepaste druk en de technische mechanica van gecontroleerde stolling en secundaire raffinage produceert componenten van superieure kwaliteit.
Naarmate de matrijs begint te vullen, wordt het dichtere gesmolten metaal tegen de wand van de draaiende matrijs gedrukt. Directionele stolling van gezond metaal vordert van de OD naar de boring, terwijl het minder dichte materiaal, inclusief onzuiverheden, "drijft" naar de ID
Zodra het gietstuk is gestold, wordt het onderdeel uit de matrijs verwijderd en worden resterende onzuiverheden in de ID weggefreesd, wat resulteert in een defectvrije structuur zonder holtes of gaszakken.
Soorten centrifugaal gieten
Er zijn twee soorten centrifugale gietprocessen: verticaal en horizontaal. Bovendien bieden sommige fabrikanten near-net-shaping aan die de voordelen van centrifugaal gieten combineert met OD-shaping, misschien zelfs met het afgewerkte detail van eeninvesteringscasting.
Verticaal centrifugaal gieten
Sommige fabrikanten produceren centrifugale componenten, waaronder sommige met OD-vormgeving, in matrijzen die rond de verticale as roteren. Deze verticale gietstukken kunnen die OD-vormgeving bereiken door grafiet-, zand- of keramische mallen in de matrijs te plaatsen - wat resulteert in aanzienlijk minder nabewerking, zoals machinale bewerking of fabricage.
Details op het buitenoppervlak van het gietstuk kunnen worden gewijzigd van de echte cirkelvorm door het inbrengen van flenzen of nokken in de binnendiameter van de mal. Het afgewerkte onderdeel hoeft niet symmetrisch te zijn, maar in sommige gevallen doet de gietvorm dat wel om het evenwicht te bewaren tijdens het draaien.
De binnendiameter en dus de wanddikte van het gietstuk zijn functies van de hoeveelheid metaal die in de roterende mal wordt gegoten en de hoeveelheid die wordt weggefreesd. Bij verticaal gieten is de hoogte van het gietstuk doorgaans minder dan tweemaal de breedte.
Horizontaal centrifugaal gieten
Sommige centrifugale zwenkwielen produceren alleen horizontale gietstukken waarbij de matrijs om de horizontale as draait. Dit is een kosteneffectieve methode om hoogwaardige buisvormige componenten te produceren.
Dit proces is vooral geschikt voor lange cilindrische onderdelen waarbij de gietlengte aanzienlijk langer is dan de buitendiameter. Dit omvat rechte buissecties, lange cilinders met eindflenzen, of korte onderdelen zoals ringen of flenzen waarbij meerdere onderdelen effectief uit een rechte cilinder kunnen worden bewerkt.
Een lange stalen gietvorm wordt horizontaal op hoge snelheid rondgedraaid. De rotatiesnelheid van de mal is hoog, om de zwaartekracht te compenseren. Aan elk uiteinde van de mal worden deksels bevestigd om het gesmolten metaal te bevatten en een giettrechter wordt gebruikt om een gespecificeerd gewicht aan metaal in de mal te brengen.
Net als bij verticaal gieten, bepaalt de binnenafmeting van de mal de buitendiameter van het onderdeel, terwijl de hoeveelheid metaal die in de mal wordt gegoten de binnendiameter bepaalt.
Vacuüm centrifugaal gieten
Centrifugaal gieten in vacuüm wordt gebruikt wanneer details van onderdelen en controle van blootstelling aan de atmosfeer van cruciaal belang zijn, aangezien sommige legeringen, waaronder nikkel-kobalt-superlegeringen, reactief zijn voor zuurstof. Naast de voordelen van het gieten in een vacuüm, wordt de inherente hoge metaalintegriteit die wordt geleverd door centrifugaal gieten gerealiseerd, inclusief directionele stolling, afwezigheid van porositeit en netvorming.Vacuüm centrifugaal gietenlevert producten met een zeer hoge betrouwbaarheid, vaak gebruikt in de ruimtevaart en militaire toepassingen.
Directionele stolling
Een belangrijke dynamiek in het centrifugale proces is dat stolling in één richting plaatsvindt. De uitwendige grootte en vorm van het gietstuk wordt bepaald door het matrijsoppervlak, dat fungeert als een koeling om het stollen te initiëren. Met behulp van exotherme materialen die na het gieten aan de ID kunnen worden toegevoegd, samen met het koellichaam van de mal bij de OD, resulteert een temperatuurgradiënt in directionele stolling van OD naar ID. Vloeibaar metaal is continu beschikbaar om het gietstuk te voeden, waardoor klinken metaal tot de ID als het uiteindelijk gestold is.
Exterieurbewerking wordt typisch uitgevoerd om oppervlakteruwheid te verwijderen en concentriciteit met de boring te behouden. In sommige toepassingen is een as-cast OD-oppervlak echter acceptabel. Elke krimp die optreedt in een centrifugaal is bij de ID, die altijd door machinale bewerking zal worden verwijderd.
Wanneer kiezen voor centrifugaal gieten?
Symmetrische delen die om een as kunnen draaien.
De eigenschappen van het statische gietmateriaal zijn onvoldoende.
Middellijnkrimp is een probleem bij het gebruik van andere gietprocessen.
Beperkte ID-functies.
Grote onderdelen, tot 135,000 lbs. / 61.350 kg of meer.
Hoge bewerkingskosten voor OD-vormgeving.
Indien nodig zal een legering niet werken of niet haalbaar zijn voor andere processen.
Een uniforme korrelstructuur is vereist.
Dimensionale integriteit is vereist.
