Что такое центробежное литье?
Центробежное литье вращает расплавленный металл внутри формы. Вращение выбрасывает металл наружу. Сначала он затвердевает у стенки формы, а затем проникает внутрь. В результате получается трубка или цилиндр с плотной внешней оболочкой.
Я занялся этой стороной бизнеса около четырнадцати лет назад, когда в нашем магазине начались преждевременные поломки стреляных гильз. Мы покупали статические литые втулки у поставщика из Огайо. Они работали нормально примерно 35 000 выстрелов, затем идентификатор начинал стираться. Перешли на гильзы центробежного литья из Висконсина. Тот же материал H13. Рукава прошли более 90 000 выстрелов, прежде чем мы их вытащили.
Это привлекло мое внимание.
Физика
Когда вы заливаете сталь во вращающуюся форму, тяжелый материал выходит наружу. Включения, пузырьки газа, шлак-все это мигрирует в сторону канала ствола. Внешняя поверхность оказывается чище, чем все, что можно было бы получить при статической заливке. Зернистая структура также более плотная. Этому способствует более быстрое охлаждение стенок формы.
Отверстие - мусор. В любом случае вы обрабатываете это в большинстве инструментов, так что кого это волнует. Важно то, что рабочая поверхность на ОД.
Скорость вращения варьируется. Наш поставщик гильз работает со скоростью около 900 об/мин для стандартной алюминиевой гильзы для дроби. Однажды я спросил их металлурга о том, чтобы идти быстрее. Он сказал, что после определенного момента возникают проблемы с сегрегацией карбидов. Они группируются на наружном диаметре, и в результате получается хрупкий поверхностный слой. Есть золотая середина.
Где это важно при литье под давлением
Простреленные рукава. Это 90% причин, по которым кто-либо, занимающийся литьем под давлением, заботится о центробежном литье.
Гильза для дроби находится между ковшом и матрицей. Расплавленный алюминий при температуре 1250 градусов по Фаренгейту протекает через него каждый цикл. Наконечник плунжера скользит вперед и назад внутри него под высоким давлением. Эрозия, термический удар, механический износ-все плохое случается с дробовой гильзой.
Гильза, отлитая центробежно, справляется с этой задачей лучше, поскольку поверхность более плотная. Меньшая микропористость означает меньшее количество мест инициирования термопроверки. Первые трещины, образующиеся на любой поверхности втулки, – это начало конца. Более плотный материал задерживает это.
Мы также используем заготовки, отлитые центробежным методом, для изготовления штифтов с сердечниками большего размера. Из всего, что диаметром более 2 дюймов, литейный завод может изготовить заготовку лучшего качества, чем мы можем получить из пруткового проката. Кованый пруток такого размера иногда имеет пористость по центральной линии исходного слитка. Центробежное литье создает пористость там, где вы собираетесь ее удалить.
Что я узнал
Разница в производительности между центробежной и статической заливкой зависит от вашего приложения. Запускаете цинк? Втулки почти не видят тех злоупотреблений, которые создает алюминий. Затраты на центробежное литье могут не окупиться. Обработка алюминия в короткие сроки с большой скоростью металла? Другая история.
Контроль температуры в процессе литья имеет большее значение, чем думает большинство покупателей. Еще в 2019 году я посетил предприятие центробежного литья в Германии. Они контролировали температуру заливки в пределах плюс-минус 15 градусов по Фаренгейту. Предварительный нагрев формы контролировался таким же образом. Магазин, который я посетил в Мексике годом ранее, работал гораздо хуже. Оба продавали продукт, соответствующий одной и той же спецификации твердости. Немецкий материал показал себя лучше в наших штампах. Не критично, но мы это отслеживали.
Биметаллические гильзы получили большее распространение. Концепция представляет собой прочный внутренний материал с твердой внешней оболочкой. Центробежное литье связывает их во время затвердевания. Вы получаете лучшее от обоих. Мы попробовали это около пяти лет назад. Производительность была хорошей, но у поставщика возникли проблемы с доставкой. Вернулся к монолитному H13. Тем не менее используйте их на паре объемных-работ, где экономика работает.
Покупка этого материала
Сроки выполнения долгие. Минимум десять недель, часто дольше. Вы не можете позвонить и заказать гильзы для центробежного литья с доставкой на следующей неделе. Планируйте заранее или держите запасные части на полке.
Характеристики имеют значение. Я видел заказы на поставку, в которых просто говорилось «центробежно-литая гильза H13» с указанием размеров. Этого недостаточно. Вы хотите указать минимальные параметры силы G-или вращения, пределы пористости для зоны OD и ожидаемые испытания. УЗ-контроль площади рабочей поверхности является стандартным. Некоторые поставщики включают его, некоторые взимают дополнительную плату.
Цена на 20–35 % выше стоимости статического литья для сопоставимых гильз. Я повсюду видел расценки в зависимости от поставщика и количества. Одна-скидка стоит дороже за штуку. Если вы покупаете пятьдесят рукавов в год у одного и того же поставщика, вы можете торговаться.
Пределы
Центробежное литье позволяет изготавливать цилиндры и трубки. Вот и все. Если вам нужны внутренние элементы или сложная геометрия, этот процесс вам не поможет.
Существует также практичная минимальная толщина стенки. Ниже примерно полдюйма на инструментальной стали металл замерзает слишком быстро во время вращения. Вы получаете неполное заполнение или пористость в тонких срезах. Это не проблема для гильз, которые и так толстые.
Поверхность отверстия требует механической обработки. Всегда. Некоторые покупатели думают, что смогут сэкономить, используя-литое отверстие. Они учатся другому.
Я до сих пор вижу магазины, продающие статические литые гильзы, и задаюсь вопросом, почему они так часто их меняют. Разница в первоначальных затратах не так уж и велика, если учесть время простоя и трудозатраты на замену втулки. Запустите числа в своем собственном приложении. При годовом объеме производства более 50 000 выстрелов из алюминия обычно выигрывает центробежное литье.