Visió general de la fosa centrífuga
La fosa centrífuga és un procés que ofereix components d'alta solidesa del material. Com a resultat, és la tecnologia escollida per a aplicacions com carcassas de compressors de motor a reacció, anells de desgast hidràulics, molts productes militars i altres aplicacions d'alta fiabilitat. També ha demostrat ser un mitjà rendible per proporcionar formes complexes amb requisits de mecanitzat reduïts i costos de fabricació més baixos en comparació amb les peces forjades i les fabricacions.
Els passos del procés de fosa centrífuga comencen amb metall fos que s'aboca en una matriu giratòria preescalfada. La matriu es pot orientar en un eix vertical o horitzontal segons la configuració de la peça desitjada.
En girar un motlle mentre s'hi aboca el metall fos, la força centrífuga actua per distribuir el metall fos al motlle a pressions properes a 100 vegades la força de la gravetat. La combinació d'aquesta pressió aplicada i la mecànica d'enginyeria de solidificació controlada i refinament secundari produeix components de qualitat superior.
A mesura que la matriu comença a omplir-se, el metall fos més dens es veu forçat a la paret de la matriu giratòria. La solidificació direccional del metall so progressa des de l'OD cap al forat, mentre que el material menys dens, incloses les impureses, "flota" cap a l'ID.
Un cop la fosa s'ha solidificat, la peça s'elimina de la matriu i les impureses residuals de l'ID es mecanitzan, donant lloc a una estructura sense defectes sense cavitats ni bosses de gas.
Tipus de fosa centrífuga
Hi ha dos tipus de processos de fosa centrífuga: vertical i horitzontal. A més, alguns fabricants ofereixen una conformació propera a la xarxa que combina els avantatges de la fosa centrífuga amb la conformació OD, potser fins i tot amb el detall acabat d'uncàsting d'inversió.
Colada centrífuga vertical
Alguns fabricants produeixen components centrífugs, inclosos alguns amb conformació OD, en matrius que giren al voltant de l'eix vertical. Aquestes peces de fosa verticals poden aconseguir aquesta conformació OD inserint motlles de grafit, sorra o ceràmica a la matriu, cosa que redueix significativament el postprocessament, com ara el mecanitzat o la fabricació.
Els detalls de la superfície exterior de la fosa es poden modificar des de la veritable forma circular mitjançant la introducció de brides o bocs al diàmetre interior del motlle. La peça acabada no ha de ser simètrica, però, en alguns casos, el motlle de colada ho fa per mantenir l'equilibri mentre gira.
El diàmetre interior i, per tant, el gruix de la paret de la fosa són funcions de la quantitat de metall abocat al motlle giratori i de la quantitat mecanitzada. Quan es col·loca verticalment, l'alçada de la fosa normalment serà inferior al doble de l'amplada.
Colada centrífuga horitzontal
Algunes rodes centrífugues només produeixen peces de fosa horitzontals on la matriu gira al voltant de l'eix horitzontal. Aquest és un mètode rendible per produir components tubulars d'alta qualitat.
Aquest procés és especialment adequat per a peces cilíndriques llargues on la longitud de fosa és significativament més llarga que el seu diàmetre exterior. Això inclou seccions de tub rectes, cilindres llargs amb brides d'extrem o peces curtes com ara anells o brides on es poden mecanitzar múltiples peces de manera eficaç des d'un cilindre recte.
Un motlle de fosa d'acer llarg es gira a gran velocitat mentre es col·loca horitzontalment. La velocitat de rotació del motlle és alta, per compensar les forces gravitatòries. Les cobertes es fixen a cada extrem del motlle per contenir el metall fos i s'utilitza un embut d'abocament per lliurar un pes específic de metall dins del motlle.
Igual que en la fosa vertical, la dimensió interior del motlle determina la mida OD de la peça, mentre que la quantitat de metall abocat al motlle determina la mida de l'ID.
Colada centrífuga al buit
La colada centrífuga al buit s'utilitza quan el detall de la part i el control de l'exposició a l'atmosfera són crítics, ja que alguns aliatges, inclosos els superaliatges de níquel-cobalt, són reactius a l'oxigen. A més dels avantatges de la fosa al buit, s'aconsegueix l'alta integritat metàl·lica inherent proporcionada per la fosa centrífuga, inclosa la solidificació direccional, l'absència de porositat i la conformació de la xarxa.Colada centrífuga al buitofereix productes amb una fiabilitat molt alta, sovint utilitzats en aplicacions aeroespacials i militars.
Solidificació direccional
Una dinàmica clau en el procés centrífug és que la solidificació es gestiona que es produeixi en una direcció. La mida exterior i la forma de la fosa està determinada per la superfície de la matriu (motlle), que actua com un refredament per iniciar la solidificació. Amb l'ajuda de materials exotèrmics que es poden afegir a l'ID després de l'abocament, juntament amb el dissipador de calor del motlle a l'OD, un gradient de temperatura dóna com a resultat una solidificació direccional de OD a ID El metall líquid està disponible contínuament per alimentar la fosa, afavorint sonar metall fins a la identificació si finalment es solidifica.
El mecanitzat exterior es realitza normalment per eliminar la rugositat de la superfície i mantenir la concentricitat amb el forat. Tanmateix, en algunes aplicacions, és acceptable una superfície OD com fosa. Qualsevol contracció que es produeixi en una centrífuga es troba a l'ID, que sempre s'eliminarà per mecanitzat.
Quan triar la fosa centrífuga
Parts simètriques que poden girar sobre un eix.
Les propietats del material de fosa estàtica són inadequades.
La contracció de la línia central és un problema amb altres processos de fosa.
Funcions limitades d'identificació.
Peces grans, fins a 135,000 lliures. / 61.350 kg o més.
Costos de mecanitzat elevats per a la conformació OD.
Quan sigui necessari, l'aliatge no funcionarà o no és factible per a altres processos.
Es requereix una estructura de gra uniforme.
Es requereix integritat dimensional.
