Центробежное литьё

Металл отбрасывается на стенку вращающейся формы

При центробежном литье расплавленный металл заливают в быстро вращающуюся форму, поэтому металл отбрасывается на стенку и застывает в виде трубы или кольца. Так делают водопроводные и канализационные трубы, гильзы цилиндров двигателей и кольца подшипников. Вращение плотно утрамбовывает металл, поэтому стенки получаются плотными и прочными.

Фото: Anna Frodesiak, CC0, через Wikimedia Commons

Центробежное литьё · продольный разрез и вид с торцаЛевый вид — продольный разрез вращающейся формы, правый — вид на её торец; цифры в кружках соответствуют шагам ниже.

Как это работает

Раскрутить форму. Стальная или чугунная форма, часто с тонким покрытием внутри, стоит на приводных роликах и вращается обычно со скоростью от нескольких сотен до нескольких тысяч оборотов в минуту.
Залить. Расплавленный металл течёт из ковша по жёлобу. Для отверстия стержень не нужен: полость образуется сама.
Дать вращению сформировать деталь. Центробежная сила (толчок наружу, который чувствуешь на карусели) прижимает металл к стенке, где он растекается ровным слоем. Количество залитого металла задаёт толщину стенки.
Затвердевание снаружи внутрь. Металл сначала застывает у холодной формы. Более лёгкие примеси и пузырьки газа смещаются внутрь, к полости, которую позже снимают механической обработкой.
Остановить и извлечь. Форма останавливается, и горячую трубу вытаскивают. Затем её очищают, обрабатывают резанием или футеруют, как водопроводную трубу с цементной облицовкой.

Ключевые факты

Материалы: Серый и высокопрочный чугун, стали и нержавеющие стали, бронза и латунь, никелевые сплавы
Типичные детали: Трубы, гильзы цилиндров, втулки, кольца подшипников, валки для сталепрокатных станов, фланцы
Размер детали: От небольших втулок шириной несколько сантиметров до труб диаметром более 1 м и длиной около 6 м
Точность: Наружный диаметр около ±0,5–±2 мм; отверстие обычно обрабатывают резанием
Качество поверхности: Наружная поверхность довольно гладкая (Ra около 3–12 мкм); отверстие до обработки грубее
Подходящая партия: От единичных крупных валков до миллионов труб в год
Стоимость оснастки и оборудования: Формы простые; машины — от десятков тысяч до миллионов долларов для трубных заводов
Скорость: Несколько минут на отливку; трубная линия может выдавать трубу каждую минуту-две

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Плотные прочные стенки с малым числом газовых раковин
Для отверстия стержень не нужен
Мало отходов: нет литников и прибылей
Можно отливать два металла слоями, например твёрдая наружная оболочка на вязкой сердцевине

Ограничения

Только круглые полые формы вокруг оси вращения
Отверстие шероховатое и грязное, обычно требует механической обработки
Толщина стенки и длина ограничены машиной
Некоторые сплавы расслаиваются по весу при вращении

Где применяется

Водоснабжение и канализацияВодопроводные магистрали и канализационные трубы из высокопрочного чугуна
АвтомобилестроениеГильзы цилиндров, тормозные барабаны
Нефть, газ и химияЖаропрочные трубы для печей, втулки насосов
Сталелитейная промышленностьВалки для прокатных станов
МашиностроениеБронзовые втулки, кольца подшипников, заготовки шестерён

Как узнать процесс

Идеально круглая полая деталь с ровной стенкой по всей окружности.
Наружная поверхность копирует форму, часто с тонкой равномерной текстурой.
Обработанное резанием отверстие, поскольку необработанная внутренняя поверхность шероховатая.
Нет линии разъёма и нет остатков срезанных литников или прибылей.