Вращение формирует полую заготовку
При истинном центробежном литье вращение формы прижимает жидкий металл к наружной стенке. Для труб, втулок и колец внутренняя свободная поверхность образуется без центрального стержня. Это не означает, что процесс подходит любой осесимметричной детали: выступы, переменные сечения и требования к внутреннему контуру могут потребовать другого способа получения заготовки.
Горизонтальная и вертикальная схемы отличаются ориентацией оси и влиянием силы тяжести на распределение металла. При вертикальной оси свободная поверхность не обязана быть цилиндрической. Полуцентробежное литьё сплошных осесимметричных деталей и центрифугирование нескольких отдельных полостей следует отличать от получения полой трубы. У этих схем разные условия распределения металла и последующей обработки.
Ускорение и радиус
Для точки, вращающейся с постоянной угловой скоростью, a = ω²r, где ω = 2πn/60, n выражено в об/мин, r — в м. При условных n = 600 об/мин и r = 0,20 м получаем ω = 62,832 рад/с, a = 789,568 м/с² и отношение G = a/g = 80,486 при g = 9,81 м/с². Это кинематический пример; указанная частота не является рекомендацией для литейной машины.
На меньшем радиусе при той же частоте ускорение меньше: в точке r = 0,10 м оно вдвое ниже. Поэтому фраза «80 g в форме» неполна без указания радиуса. Удвоение частоты увеличивает ускорение в четыре раза, но не даёт права переносить такую зависимость на допустимую скорость оборудования: ограничения задаются прочностью, балансировкой, приводом и документацией изготовителя.
В идеализированном вращающемся слое жидкости радиальный прирост давления между радиусами r₁ и r₂ пропорционален ρω²(r₂² − r₁²)/2. Следовательно, ускорение у наружной стенки и давление в слое — разные величины. Реальные условия отличаются из-за неустановившегося движения, охлаждения и образования твёрдой фазы; кинематика сама по себе не прогнозирует плотность отливки.
Материал и внутренний слой
Распределение включений зависит от их плотности относительно расплава, размера, движения и времени затвердевания. Некоторые менее плотные загрязнения концентрируются ближе к внутренней поверхности, но утверждение, что вращение автоматически удаляет все дефекты, неверно. Внутренний припуск назначают по требованиям изделия и подтверждённой глубине поражения, а не по единому проценту толщины стенки.
| Контроль | Что выясняет |
|---|---|
| Толщина по длине и окружности | Равномерность распределения металла |
| Структура по толщине | Различие условий затвердевания и возможную неоднородность |
| Внутренняя поверхность после обработки | Достаточность припуска для удаления поражённого слоя |
| Химический состав и свойства в заданных местах | Соответствие материала функциональным требованиям |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Выход годного и геометрия
Материальную эффективность оценивают после удаления торцевых и внутренних припусков и с учётом брака. Отсутствие обычной литниковой системы не означает стопроцентного использования металла. При сопоставлении с прокатной трубой учитывают доступный сплав, требуемую толщину, обработку и объём заказа; один показатель выхода не описывает всю экономику.
У отливки проверяют геометрию после предусмотренной термообработки и механической обработки. Высокая концентричность заготовки не заменяет требования к готовой поверхности и оси детали. Историю формы и идентификатор плавки сохраняют вместе с результатами, чтобы отделить устойчивые особенности процесса от случайных отклонений конкретного цикла.
Первичные источники
- Spuncast: Centrifugal Casting — Первичное описание горизонтального литья труб и последующей обработки изготовителем; рекламные проценты улучшения свойств не используются.