יציקה צנטריפוגלית, הידוע גם בשם rotocasting, היא טכניקת יציקת מתכת רב-תכליתית המשמשת באופן נרחב לייצור רכיבים גליליים וצינוריים.
הסבר על תהליך היציקה הצנטריפוגלי
הוא מנצל כוחות צנטריפוגליים שנוצרים על ידי סיבוב תבניות כדי להקנות לחץ רדיאלי גבוה, דוחף מתכת מותכת לכיוון קירות התבנית כדי להניב יציקות עדינות עם תכונות מכניות מצוינות (Tschirschwitz et al., 2021).
ביציקה אופקית, מכלול התבנית המכילה את מטען המתכת המותכת מסובב סביב צירו בתוך מעטפת חיצונית נייחת. מהירות הסיבוב עשויה להשתנות בין 300 סל"ד ליותר מ-1000 סל"ד בהתאם לגודל הרכיב ולמטאלורגיה. מטען המתכת חווה שדה כוח צנטריפוגלי כלפי חוץ המאלץ את הנוזל לעבר משטח התבנית הפנימי, ומחליף את האוויר בצפיפות נמוכה יותר (Liu et al., 2018).
כשהמתכת המותכת מתמצקת במגע עם דופן העובש הקריר יחסית, ההקפאה מתקדמת פנימה לכיוון המרכז. הלחץ הרדיאלי הגבוה שומר על מגע אינטימי עם התבנית, וממזער פגמי התכווצות. הגרגירים העדינים השווים המושרים על ידי התמצקות מהירה יחד עם אפקט הלחץ מניבים יציקות עם צפיפות, חוזק וגמישות מעולים.
הוא מתאים לרכיבים ציר סימטריים כמו צינורות, צינורות, טבעות, צילינדרים ושרוולים ממגוון רחב של מתכות המבוססות על צפיפות, צמיגות התכה ומאפייני התמצקות (Tschirschwitz et al., 2021). סגסוגות קלות נוטות להיות בעלות נזילות נמוכה יותר למילוי יעיל.
סוגי תהליכי יציקה צנטריפוגליים
שתי הגרסאות העיקריות כוללות יציקה אמיתית וחצי צנטריפוגלי (Tschirschwitz et al., 2021):
1. יציקה אמיתית כוללת יציקת מטען המתכת המותכת לתוך תבנית מסתובבת. המתכת חייבת להפגין נזילות נאותה כדי למלא את התבנית תחת הכוחות הצנטריפוגליים. סגסוגות קלות עשויות לדרוש מערכות יציקה בלחץ.
2. חצי צנטריפוגלי או צנטריפוגה משתמשת בתבניות נייחות בתחילה הממולאות במתכת, ולאחר מכן האצת ההרכבה לפיזור המטען על הקירות לפני ההתמצקות. זה מאפשר יציקה של סגסוגות נזילות נמוכה יותר.
בנוסף, ישנם תהליכים צנטריפוגליים אנכיים שבהם התבנית מסתובבת סביב ציר אופקי. תהליך Scheibel מאלץ מתכת לתוך תבניות מעטפת מסתובבות אנכית תחת לחץ גז. יציקה אנכית רציפה מאפשרת ייצור ללא הפרעה.
סקירה כללית של שלבי תהליך יציקה צנטריפוגלי
למרות שפרטים ספציפיים משתנים, הרצף הכללי של השלבים כולל (Yang et al., 2020):
1. הכנת התבנית - תבניות השקעה קרמיות גליליות או צינוריות מיוצרות בפרופיל הפנימי הרצוי, במידות ובגימור פני השטח. מכלול התבנית כולל מערכות הדרכה ותמיכה.
2. הרכבה - מכלול התבנית מחובר היטב לאופקייציקה צנטריפוגליתמכונה המסוגלת להאצה מבוקרת וסיבוב יציב.
3. יציקה - במהירות הסיבוב הנדרשת יוצקים/מזרקים את מטען המתכת המותכת לתבנית המסתובב. הדמיות זרימת נוזלים יכולות לייעל את המילוי.
4. התמצקות - כשהמתכת קופאת במגע עם דפנות התבנית, הספינינג ממשיך לשמור על לחץ עד שכל היציקה מתמצקת. חיישני אינפרא אדום עוקבים אחר התהליך.
5. קירור והסרה - לאחר ההתמצקות, הסיבוב מופסק ומקררים את היציקה בתנאים מבוקרים לפני פירוק התבנית וההסרה.
6. חיתוך ואחרי עיבוד - היציקות הגליליות נחתכות לאורכים הנדרשים ונתונות לשלבי גימור כמו טיפול בחום, יישור ועיבוד שבבי.
כך הוא רותם כוחות סיבוביים לייצור יציקות באיכות גבוהה שלא ניתן להשיג באמצעות תהליכי יציקה סטטיים.
היתרונות של תהליך יציקה צנטריפוגלי
תהליך זה משמש לעתים קרובות ליציקת חלקים ורכיבים גליליים ומגיע עם מספר יתרונות:
1. טוהר ואיכות חומרים גבוהים: זיהומים ותכלילים, בהיותם קלים יותר מהמתכת, נוטים לנוע לכיוון מרכז החלק, אותו ניתן לעבד במכונה, וכתוצאה מכך ליציקה עם פחות זיהומים ופגמים ליד פני השטח.
2. מיקרו מבנה צפוף ועדין: הלחצים הגבוהים מובילים למיקרו מבנה דק וליציקה צפופה נקייה מנקבוביות גז. זה מגדיל את התכונות המכניות של המוצר הסופי.
3. מאפיינים מכניים טובים: השילוב של מבנה גרגר עדין ויציקה צפופה מוביל לתכונות מכניות מעולות כמו חוזק מתיחה והתארכות בהשוואה לחלקים דומים שנעשו בתהליכי יציקה אחרים.
4. בזבוז מינימלי: התהליך מייצר יציקות שקרובות לצורה הסופית עם גימור משטח טוב, לעתים קרובות דורש פחות עיבוד וגימור, מה שמפחית את בזבוז החומר ואת העיבוד המשני.
5. צדדיות: הוא יכול להכיל מגוון רחב של מתכות וגדלים, מה שהופך אותו למגוון עבור יישומים ותעשיות שונות.
6. יעילות וחסכונית: עבור ריצות ייצור גדולות, זו יכולה להיות בחירה חסכונית בשל יעילות בשימוש בחומרים, פחות עבודה אינטנסיבית מכמה שיטות מסורתיות, והאפשרות לאוטומציה של התהליך.
7. כבידה בלתי תלויה: מכיוון שהוא אינו מסתמך על כוח הכבידה, התהליך יכול ליצור עובי ומבנה אחידים יותר למרות צורות מורכבות.
8. תקינות פנימית: הכוח הצנטריפוגלי דוחס את המתכת ודוחף זיהומים אל הקדח הניתנים לעיבוד, מה שמביא לצליל ולרכיב מתכת מוצק.
9. שליטה במטלורגיה: הכוח הצנטריפוגלי מסייע בהשגת התמצקות כיוונית, המאפשרת שליטה טובה יותר על התכונות המתכות.
היציקה צנטריפוגליתתהליך, למרות שהוא יתרון ליישומים מסוימים, עשוי שלא להתאים לכל סוגי היציקות או החומרים. הוא יעיל ביותר עבור חלקים בעלי צורה סימטרית סביב ציר אך ניתן להתאים אותו לייצור חלקים ללא סימטריה סיבובית במידה מסוימת עם מומחיות עיצוב וציוד מתאים. אם אתה מעוניין בשירות זה, פנה אל info@welongpost.com!
הפניות:
Liu, J. et al. (2018). חקירה וחיזוי יכולת המילוי של סגסוגת אלומיניום ZL101A בתהליך יציקה צנטריפוגלי אופקית. התקדמות בהנדסת מכונות, 10(6), 1-9.
Tschirschwitz, F. et al. (2021). יציקה צנטריפוגלית. ב-ASM Handbook, Volume 15: Casting (עמ' 784-792). ASM הבינלאומי.
Yang, F. et al. (2020). תהליך יציקה צנטריפוגלי עבור אביזרי צנרת מברזל יצוק נודולרי. מתכות, 10(2), 246.
