Đúc ly tâm, còn được gọi là rotocasting, là một kỹ thuật đúc kim loại linh hoạt được sử dụng rộng rãi để sản xuất các bộ phận hình trụ và hình ống.
Giải thích quá trình đúc ly tâm
Nó sử dụng lực ly tâm được tạo ra bởi các khuôn quay để truyền áp suất hướng tâm cao, đẩy kim loại nóng chảy về phía thành khuôn để tạo ra các vật đúc hạt mịn có đặc tính cơ học tuyệt vời (Tschirschwitz và cộng sự, 2021).
Trong quá trình đúc ngang, cụm khuôn chứa điện tích kim loại nóng chảy được quay quanh trục của nó trong lớp vỏ ngoài cố định. Tốc độ quay có thể thay đổi từ 300 vòng/phút đến hơn 1000 vòng/phút tùy thuộc vào kích thước bộ phận và quá trình luyện kim. Điện tích kim loại chịu một trường lực ly tâm hướng ra ngoài đẩy chất lỏng về phía bề mặt khuôn bên trong, thay thế không khí có mật độ thấp hơn (Liu và cộng sự, 2018).
Khi kim loại nóng chảy đông cứng lại khi tiếp xúc với thành khuôn tương đối nguội, quá trình đóng băng tiến triển vào trong về phía tâm. Áp suất hướng tâm cao duy trì sự tiếp xúc chặt chẽ với khuôn, giảm thiểu các khuyết tật do co ngót. Các hạt mịn được cân bằng được tạo ra bởi quá trình đông đặc nhanh chóng cùng với hiệu ứng áp suất mang lại vật đúc có mật độ, độ bền và độ dẻo vượt trội.
Nó phù hợp cho các thành phần đối xứng trục như ống, ống, vòng, xi lanh và ống bọc từ nhiều loại kim loại dựa trên mật độ, độ nhớt nóng chảy và đặc tính hóa rắn (Tschirschwitz và cộng sự, 2021). Hợp kim nhẹ có xu hướng có tính lưu động thấp hơn để làm đầy hiệu quả.
Các loại quy trình đúc ly tâm
Hai biến thể chính bao gồm đúc thật và bán ly tâm (Tschirschwitz và cộng sự, 2021):
1. Quá trình đúc thực sự bao gồm việc đổ điện tích kim loại nóng chảy vào khuôn quay. Kim loại phải thể hiện đủ tính lưu động để lấp đầy khuôn dưới lực ly tâm. Hợp kim nhẹ có thể yêu cầu hệ thống rót có áp suất.
2. Bán ly tâm hoặc ly tâm sử dụng các khuôn cố định ban đầu được đổ đầy kim loại, sau đó tăng tốc lắp ráp để truyền điện tích vào các bức tường trước khi hóa rắn. Điều này cho phép đúc các hợp kim có độ lưu động thấp hơn.
Ngoài ra, còn có các quá trình ly tâm thẳng đứng trong đó khuôn quay quanh trục nằm ngang. Quá trình Scheibel buộc kim loại vào các khuôn vỏ quay thẳng đứng được nạp từ trên xuống dưới áp suất khí. Đúc dọc liên tục cho phép sản xuất không bị gián đoạn.
Tổng quan về các bước của quy trình đúc ly tâm
Mặc dù các chi tiết cụ thể có thể khác nhau nhưng trình tự chung của các bước bao gồm (Yang và cộng sự, 2020):
1. Chuẩn bị khuôn - Khuôn đầu tư bằng gốm hình trụ hoặc hình ống được chế tạo với hình dạng bên trong, kích thước và độ hoàn thiện bề mặt mong muốn. Việc lắp ráp khuôn bao gồm các hệ thống hướng dẫn và hỗ trợ.
2. Lắp đặt - Cụm khuôn được gắn chắc chắn vào một thanh ngangđúc ly tâmmáy có khả năng kiểm soát gia tốc và quay ổn định.
3. Đổ - Với tốc độ quay yêu cầu, điện tích kim loại nóng chảy được đổ/phun vào khuôn quay. Mô phỏng dòng chất lỏng có thể tối ưu hóa việc đổ đầy.
4. Hóa rắn - Khi kim loại đóng băng khi tiếp xúc với thành khuôn, quá trình quay tiếp tục duy trì áp suất cho đến khi toàn bộ vật đúc đông đặc lại. Cảm biến hồng ngoại theo dõi quá trình.
5. Làm mát và loại bỏ - Sau khi hóa rắn, quá trình quay dừng lại và vật đúc được làm mát trong các điều kiện được kiểm soát trước khi tháo khuôn và loại bỏ.
6. Cắt và gia công sau - Các vật đúc hình trụ được cắt theo chiều dài yêu cầu và trải qua các bước hoàn thiện như xử lý nhiệt, làm thẳng và gia công.
Do đó, nó khai thác lực quay để tạo ra vật đúc chất lượng cao mà quy trình đúc tĩnh không thể đạt được.
Ưu điểm của quá trình đúc ly tâm
Quá trình này thường được sử dụng để đúc các bộ phận và bộ phận hình trụ và có một số ưu điểm:
1. Chất lượng và độ tinh khiết của vật liệu cao: Các tạp chất và tạp chất, nhẹ hơn kim loại, có xu hướng di chuyển về phía trung tâm của bộ phận, có thể được gia công đi, dẫn đến vật đúc có ít tạp chất và khuyết tật gần bề mặt hơn.
2. Cấu trúc vi mô dày đặc và mịn: Áp suất cao dẫn đến cấu trúc vi mô hạt mịn và vật đúc dày đặc không có độ xốp khí. Điều này làm tăng tính chất cơ học của sản phẩm cuối cùng.
3. Đặc tính cơ học tốt: Sự kết hợp giữa cấu trúc hạt mịn và vật đúc dày đặc dẫn đến các đặc tính cơ học vượt trội như độ bền kéo và độ giãn dài khi so sánh với các bộ phận tương tự được chế tạo thông qua các quá trình đúc khác.
4. Lãng phí tối thiểu: Quá trình này tạo ra các vật đúc gần giống với hình dạng cuối cùng với bề mặt hoàn thiện tốt, thường yêu cầu ít gia công và hoàn thiện hơn, giúp giảm lãng phí vật liệu và xử lý thứ cấp.
5. Tính linh hoạt: Nó có thể chứa nhiều loại kim loại và kích cỡ, khiến nó trở nên linh hoạt cho các ứng dụng và ngành công nghiệp khác nhau.
6. Hiệu quả và tiết kiệm: Đối với các hoạt động sản xuất lớn, đây có thể là một lựa chọn kinh tế do hiệu quả sử dụng nguyên liệu, ít tốn nhiều công sức hơn so với một số phương pháp truyền thống và khả năng tự động hóa quy trình.
7. Không phụ thuộc vào trọng lực: Vì không phụ thuộc vào trọng lực nên quá trình này có thể tạo ra độ dày và cấu trúc đồng đều hơn mặc dù có hình dạng phức tạp.
8. Độ bền bên trong: Lực ly tâm nén chặt kim loại và đẩy tạp chất vào lỗ khoan để có thể gia công đi, tạo ra âm thanh và thành phần kim loại rắn.
9. Kiểm soát luyện kim: Lực ly tâm giúp đạt được quá trình hóa rắn định hướng, cho phép kiểm soát tốt hơn các đặc tính luyện kim.
Cácđúc ly tâmtuy thuận lợi cho một số ứng dụng nhất định nhưng có thể không phù hợp với tất cả các loại vật đúc hoặc vật liệu. Nó hiệu quả nhất đối với các bộ phận có hình dạng đối xứng quanh một trục nhưng có thể được điều chỉnh để sản xuất các bộ phận không có đối xứng quay ở một mức độ nào đó với chuyên môn và thiết bị thiết kế phù hợp. Nếu bạn quan tâm đến dịch vụ này, vui lòng liên hệ tại info@welongpost.com!
Người giới thiệu:
Lưu, J. và cộng sự. (2018). Nghiên cứu và dự đoán khả năng điền đầy của hợp kim nhôm ZL101A trong quá trình đúc ly tâm ngang. Những tiến bộ trong Kỹ thuật Cơ khí, 10(6), 1-9.
Tschirschwitz, F. và cộng sự. (2021). Đúc ly tâm. Trong Cẩm nang ASM, Tập 15: Truyền (trang 784-792). ASM Quốc tế.
Yang, F. và cộng sự. (2020). Quá trình đúc ly tâm cho phụ kiện đường ống bằng gang nốt. Kim loại, 10(2), 246.
