Литье под давлением

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Spin casting" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (October 2008) (Learn how and when to remove this message)

Литье центрифугированием , также известное как центробежное литье в резиновые формы ( CRMC ), представляет собой метод использования инерции для производства отливок из резиновой формы. Обычно дискообразная форма вращается вдоль своей центральной оси с заданной скоростью. Затем литейный материал, обычно расплавленный металл или жидкий термореактивный пластик , заливается через отверстие в верхней центральной части формы. Заполненная форма затем продолжает вращаться, пока металл (или термореактивный пластик) затвердевает.

Две определяющие характеристики центробежного литья — это полупостоянные (нерасходуемые) резиновые формы и использование инерционной силы. Они делают этот процесс относительно уникальным по сравнению с методами литья с использованием штампов и расходуемых форм. Эти качества позволяют операторам разрабатывать оригинальные модели с использованием таких сред, как полимерная глина , которая легко поддается резьбе, имеет консистенцию, похожую на пластилин , и при нагревании в обычной печи затвердевает достаточно, чтобы выдерживать процесс вулканизации, создавая оригинальную форму, в которой затем отливаются модели для производственной формы. ^{[ необходимо разъяснение ]} Эти качества также побуждают операторов использовать литейные материалы, специально разработанные для низких температур плавления и вязкости . Большая часть центробежного литья выполняется с использованием сплавов олова и цинка или термореактивных пластмасс.

Процесс центробежного литья обычно использует вулканизированный силикон или органическую резину в качестве субстрата для изготовления формы. Вулканизация является неотъемлемым этапом, который происходит на полпути в процессе изготовления формы. До вулканизации резина для форм представляет собой мягкую и податливую твердую жидкость, во многом очень похожую на Silly Putty . Из-за глиноподобной природы на этом этапе форма легко режется или формируется для размещения нестандартных моделей. Вулканизация служит двум целям: создание отрицательного пространства внутри формы, а также затвердевание резины, чтобы она оставалась прочной и жесткой во время литья.

После вулканизации, прежде чем ее можно будет использовать, форма должна пройти литниковую и вентиляционную обработку. Это включает вырезание каналов для обеспечения надлежащего потока воздуха и материала во время процесса литья. Литниковая и вентиляционная обработка обычно выполняется вручную с помощью острого ножа или скальпеля и варьируется по времени в зависимости от сложности формы. Конечный продукт представляет собой вулканизированную резиновую форму, которая может выдержать от сотен до более тысячи циклов литья, прежде чем потребуется ее замена.

Как правило, литейные материалы, используемые для конкурирующих процессов, таких как литье металлов под давлением и литье под давлением, похожи, но не подходят для центробежного литья. Например, типичный цинковый сплав для литья под давлением, такой как Zamak 3, может использоваться, но он слишком быстро затвердевает из расплавленного состояния при литье с центробежной силой. Это обычно приводит к неполному заполнению формы, а также к грубой, пористой отделке, называемой апельсиновой коркой . Zamak 2, немного другого состава, изначально был разработан как сплав для литья под давлением с большей прочностью в готовом виде, но, как было обнаружено, хорошо работает при центробежном литье. Его дополнительное содержание меди способствует эвтектическому поведению и обеспечивает более низкую температуру замерзания. Он стал известен как «Кирксайт» и дал начало ряду специальных сплавов для центробежного литья, некоторые из которых содержат дополнительные компоненты, такие как магний, для контроля отделки поверхности.

Для обеспечения воспроизводимых циклов литья с точным воспроизведением и высококачественной отделкой процесс центробежного литья требует литейных материалов со следующими качествами по следующим причинам:

• Низкотемпературная эксплуатация - центробежное литье - это низкотемпературный процесс, поскольку чрезмерное воздействие высоких температур приводит к деградации резиновой формы. В зависимости от фактического состава форма может стать слишком мягкой или твердой, образуя трещины и сколы.
• Медленное затвердевание и низкая вязкость . Равномерное и беспрепятственное течение литейного материала оказывает существенное влияние на качество и отделку конечных изделий.

Помимо вышеупомянутых металлических сплавов, термореактивные смолы и пластмассы хорошо работают с центробежным литьем, поскольку их можно вводить в виде жидкостей, и они будут застывать или затвердевать во время вращения формы. В целом, центробежное литье поощряет использование литейных материалов, которые являются жидкими при введении в форму и затвердевают с медленной, равномерной скоростью во время цикла вращения.

В процессе литья готовая форма вращается вокруг своей центральной оси в течение от 30 секунд до нескольких минут в зависимости от выбранного литейного материала. Внутри центробежная литейная машина или центробежная литейная машина состоит из двигателя и системы зажима давления, которая удерживает и позиционирует форму должным образом, пока она вращается с постоянной скоростью. Эти компоненты помещены внутрь корпуса машины, который защищает от вспышек расплавленного металла или жидкого пластика, которые непреднамеренно выбрасываются из формы во время процесса вращения. Без надлежащей локализации вспыхивание горячего расплава может представлять серьезную опасность для находящихся поблизости людей.

Коммерческие центробежные литейные машины доступны в двух различных типах: с фронтальной загрузкой и с верхней загрузкой. Из-за веса и громоздкости форм центробежного литья машины с фронтальной загрузкой, как правило, предлагают несколько преимуществ относительно простоты использования и экономии времени. Резиновые формы могут быть довольно тяжелыми, особенно при больших диаметрах и при литье металла. Поскольку загрузка и выгрузка литейной машины выполняется вручную, проще и менее утомительно манипулировать формой на уровне талии одним плавным движением, что позволяет центробежная литейная машина с фронтальной загрузкой. Это важно при производстве центробежного литья, чтобы максимизировать количество циклов литья в час.

Машины с верхней загрузкой, как правило, дешевле и теоретически имеют меньше ограничений по максимальной толщине формы.

Вулканизация является необходимым этапом для подготовки неотвержденной силиконовой формы для центробежного литья. Под контролируемым нагревом и давлением силикон медленно затвердевает в термостойкую, гибкую, постоянную форму. Вулканизационный пресс или вулканизатор равномерно сжимает форму, подвергая ее воздействию тепла в течение нескольких часов. Вулканизатор состоит из пары параллельных нагретых плит, установленных на гидравлическом прессе . Меньшие или самодельные вулканизаторы могут сжимать форму с помощью винтов или мощного зажима вместо гидравлического давления. Некоторые операции центробежного литья предпочитают отказаться от использования собственного вулканизатора и закупать формы у поставщика.

Плавильная печь необходима только при центробежном литье металла. Металл должен быть расплавлен до введения в форму. Для центробежной литьевой печи необходимо иметь регулятор температуры, так как для каждого металла существует оптимальный диапазон. Например, определенный цинковый сплав обычно отливается при температуре от 413 до 427 °C (от 775 до 801 °F), тогда как на самом деле он плавится гораздо ниже, около 260 °C (500 °F). Если металл вводится в форму при более высокой температуре (в данном случае выше 427 °C или 801 °F), он преждевременно изнашивает силикон, сокращая срок службы формы. Если металл вводится при значительно более низких температурах (ниже 413 °C или 775 °F), время его затвердевания также сократится, что приведет к неполному или низкому качеству литья. Для центробежного литья металла требуется печь с точным контролем температуры и знанием правильной температуры литья.

Литье методом центробежного литья является предпочтительным методом изготовления изделий из указанных материалов – низкотемпературных металлов и термореактивных пластмасс. По сравнению с двумя основными конкурирующими процессами, литьем под давлением и литьем под давлением (цинка), литье методом центробежного литья имеет значительные преимущества с точки зрения начальной стоимости и простоты использования. В некоторых случаях литье методом центробежного литья также может быть альтернативой литью в песчаные формы , литью в гипсовые формы или литью по выплавляемым моделям . Эти три метода (песок, гипс и выплавляемый воск) напрямую не сопоставимы, поскольку каждый из них использует одноразовую форму.

Значительное несоответствие в стоимости оснастки и времени выполнения заказа является результатом дорогостоящей и трудоемкой обработки, необходимой для производства точных металлических форм (штампов), используемых при литье под давлением и литье пластмасс под давлением. Точная оснастка и упругая природа обработанной металлической формы обеспечивают чрезвычайно долговечную форму и небольшое улучшение допусков литья. Термопластики и литые под давлением металлические сплавы используются шире, чем их специализированные аналоги центробежного литья, и, как правило, дешевле.

Центробежное литье обычно применяется для изготовления следующих видов изделий:

• Игровые миниатюры и фигурки – как из металла, так и из пластика.
• Рыболовные приманки и компоненты рыболовных снастей, включая джиг-головки и свинцовые грузила.
• Декоративные и сувенирные изделия – пряжки для ремней, значки, эмблемы, медальоны, кубки, различные сувениры и т. д.
• Промышленное производство и производство запасных частей .
• Быстрое прототипирование / быстрое производство – центробежное литье является прекрасным вспомогательным процессом, поскольку позволяет быстро и эффективно изготавливать полностью функциональные копии из хрупких моделей быстрых прототипов.

Благодаря низким первоначальным затратам и простоте использования центробежное литье доступно частным лицам и предприятиям, которые не могут сделать большие инвестиции, необходимые для литья под давлением, литья под давлением или аналогичных процессов. К таким пользователям относятся небольшие предприятия и дизайнерские дома, которые обычно передают свою работу на подряд в производственные мастерские, а также любители, производящие уникальные предметы для личного удовольствия. Таким образом, центробежное литье доступно для более широкого спектра применений, чем конкурирующие технологии.

• Центробежное литье (промышленное)  – технология литья, которая обычно используется для литья тонкостенных цилиндров в промышленных масштабах.
• Центробежное литье (серебряное дело)  — техника литья, при которой отливается небольшая форма, а затем вращается на конце рычага для получения изделия меньшего размера.
• Покрытие методом центрифугирования
• Вращающаяся печь  – Устройство для изготовления аксиально-симметричных параболоидов