Технологія відцентрового лиття

Відцентрове лиття – це спеціальна технологія, яка використовує відцентрові сили для формування виливків при вільній заливці розплаву металу в виливниці, що обертаються. З використанням технології відцентрового лиття виготовляють виливки зі сталі, чавуну, а також сплавів на основі алюмінію, міді, титану, магнію, цинку та деяких інших металів.

Оскільки при такому способі формування виливків на метал або сплав, що є вихідною сировиною, впливають відцентрові сили, готові вироби набувають підвищену щільність і поліпшені механічні характеристики.

Горизонтальне відцентрове лиття

Для виготовлення виливків методом відцентрового лиття використовують відцентрові машини, що мають вертикальну та горизонтальну осі обертання. Вони оснащуються формами для лиття за моделями, що виплавляються, і оболонковими формами.

Відцентрове лиття з горизонтальною віссю обертання

Цей спосіб є найбільш поширеним методом відцентрового лиття. Він полягає в тому, що формування виливка з вільною поверхнею відбувається в полі відцентрових сил. При цьому внутрішня поверхня виливниці грає роль формоутворюючої поверхні. Заливка у форму розплаву з ковша проводиться через спеціальний жолоб. У процесі виробництва відбувається розтікання розплаву по внутрішній поверхні форми, і він під впливом відцентрових сил утворює порожнистий циліндр. Після того, як метал або сплав затвердіє, форма зупиняється, і виріб з неї витягується.

Відцентрове лиття з вертикальною віссю обертання

Для того щоб отримати виливок на машинах, які обертають форму навколо осі, розташованої вертикально, заливка розплавленого металу або сплаву проводиться зверху в форму, що обертається через отвір розташований по осі обертання шпинделя.

У процесі обертання метал або сплав під впливом відцентрових сил прагне бічних стінок форми (виливниці). Обертання здійснюється доти, доки форма затвердне повністю. Як тільки це станеться, форма зупиняється і з неї витягується виливок.

Однією з характерних рис тих виливків, які виходять на машинах з вертикальними осями обертання, є те, що товщина їх стінок нерівномірна по висоті: в нижній частині вони виходять більш товстими. Багато в чому саме тому в такий спосіб зазвичай виготовляють виливки з невеликим габаритним значенням за висотою: кільця, фланці, короткі втулки.

Переваги та недоліки відцентрового лиття

За допомогою відцентрового лиття отримати виливок, що має геометрично правильну вільну поверхню, можна тільки в тому випадку, якщо частота обертання є чітко визначеною (вона визначається таким показником, як гравітаційний коефіцієнт). Якщо частота обертання виливка виявляється недостатньою, то внаслідок усадки як при вертикальному, так і при горизонтальному положенні осі неминуче виникають спотворення.

Таким чином, можна констатувати, що однією з переваг відцентрового лиття є те, що воно дозволяє суттєво покращити показник заповнюваності форми розплавом, оскільки на нього діє підвищений тиск, що виникає під впливом відцентрових сил.Крім того, у виливках утворюється менше раковин, пір, різноманітних включень, суттєво зростає їх щільність.

Необхідно також відзначити, що перевагою цього методу лиття є також зменшення витрати металу та підвищення такого показника, як вихід придатного, через відсутність литникової системи. Крім цього, при відцентровому литті деталей та заготовок, що мають форму труб та втулок, не потрібно нести витрати на технологічні стрижні.

Що стосується недоліків, то вони відцентрового лиття теж є. До таких відноситься труднощі виготовлення виливків із тих сплавів, що схильні до ліквації; неточність розмірів порожнини виливків, що мають вільні поверхні; підвищена забрудненість поверхонь виливків лікватами та неметалевими включеннями (через це доводиться суттєво підвищувати припуски на їхню механічну обробку).

Відцентрове лиття

3. Сутність способу. Переваги та недоліки.

Переваги:
• Виливки мають щільну структуру, високу щільність металу.
• Відцентрові виливки меншою мірою забруднені неметалевими включеннями (у
зламі виливки рідко зустрічаються шлаковий або піщаний засмічення та газові раковини).
• Для утворення отворів у циліндричних виливках не потрібний стрижень.
• Відсутність у багатьох випадках літникової системи збільшує вихід придатного до 90…95%
• Можливість отримання тонкостінних виливків.
• Продуктивність праці вища, а умови кращі, ніж при лиття в разові форми.
• Відцентровим литтям можна отримати двошарові (біметалічні) виливки.
• Висока зносостійкість.
• Відсутність раковин.

4. Сутність способу. Переваги та недоліки.

Недоліки:
• неточність розмірів вільних поверхонь виливків,
• підвищена схильність до ліквації компонентів сплаву,
• підвищені вимоги до міцності ливарних форм.
• складність отримання точного розміру отвору у виливку, утвореного
вільною поверхнею.
• чітко виражена лікваційна неоднорідність сплаву за перерізом виливки
• можливість появи дефектів у вигляді поздовжніх та поперечних тріщин,
газових бульбашок.

5. Різновиди методу

6. Обладнання та інструменти

7. Машина з горизонтальною віссю обертання

8. Машина з вертикальною віссю обертання

9. Властивості одержуваних заготовок

• Висока придатність заготовок до 95%
• Можливість отримати двошарові (біметалічні) виливки.
• Висока зносостійкість.
• Відсутність раковин.

10. Властивості одержуваних заготовок

• Можлива неточність розмірів вільних поверхонь виливків,
• Спостерігається підвищена схильність до ліквації компонентів сплаву,
• Складно отримати точний розмір отвору у виливку, утвореного
вільною поверхнею. Це пояснюється тим, що діаметр отвору
залежить від кількості металу, що заливається у форму.
• Можлива наявність дефектів у вигляді поздовжніх та поперечних тріщин,
газових бульбашок.

Відцентрове лиття

При відцентровому литті метал заливають у обертові форми; формування виливка здійснюється під дією відцентрових сил, що забезпечує високу щільність та механічні властивості виливків. Відцентровим литтям виливки виготовляють у металевих, піщаних, оболонкових формах і у формах для лиття за моделями, що виплавляються, на відцентрових машинах з горизонтальною або вертикальною віссю обертання.

Металеві форми виготовляють із чавуну та сталі.Товщина форми зазвичай 1,5. 2 рази більше за товщину виливки. У процесі лиття форми зовні охолоджують водою чи повітрям. На робочу поверхню форми наносять теплозахисні покриття збільшення терміну їхньої служби. Перед роботою форми підігрівають до 200°С.

Застосовують три схеми відцентрового лиття (рис.1)

Перша схема найпоширеніша. За цією схемою отримують порожнисті циліндричні виливки без стрижнів. Машини з горизонтальною віссю обертання застосовують для довгих тіл обертання: dl >3; вільна поверхня виливки є циліндром. На машинах з вертикальною віссю одержують короткі тіла обертання через рознесення по висоті виливки. Вільна поверхня – параболоїд. Різниця тим більше, чим вищий виливок.

Рис.1. Схеми відцентрового лиття.

Схеми II і III на рис.1 застосовують при необхідності суттєвого підвищення щільності виливків або виготовлення тонкостінних виливків зі сплавів з низькою рідиною. Таким чином отримують гребні гвинти, виливки з жароміцних та титанових сплавів.

Техніко-економічні показники процесу

Відцентрове лиття в порівнянні з литтям у нерухомі форми має такі переваги:

1. Виливки мають щільну структуру.
2. Відцентрові виливки меншою мірою забруднені неметалевими включеннями (у зламі виливки рідко зустрічаються шлаковий або піщаний засмічення та газові раковини).
3. Для утворення отворів у циліндричних виливках не потрібний стрижень.
4. Відсутність у багатьох випадках літникової системи збільшує вихід придатного до 90. 95%
5. Можливість отримання тонкостінних виливків.
6. Продуктивність праці вища, а умови кращі, ніж при лиття в разові форми.
7. Відцентровим литтям можна отримати двошарові (біметалічні) виливки.

Відцентрове лиття має недоліки. Один з них - складність отримання точного розміру отвору у виливку, утвореного вільною поверхнею. Це пояснюється тим, що діаметр отвору залежить від кількості металу, що заливається у форму. Другим недоліком є ​​чітко виражена лікваційна неоднорідність сплаву за перерізом виливки. При заливці, наприклад, свинцевої бронзи, розплав якої представляє емульсію, у формі, що обертається, свинець відцентровими силами відкидається до периферії, а мідь, як легша, витісняється до вільної поверхні. Ліквація може таким чином виявитися настільки сильно, що внутрішня частина виливка виявиться мідною.

Точність виливків і шорсткість поверхні виливків, а, отже, і припуски на обробку різанням залежать від того, які форми (нефутеровані або футеровані) виробляється заливка, і відповідає лиття в кокіль або лиття в піщані форми.