遠心鋳造の概要
遠心鋳造は、材料の健全性の高い部品を提供するプロセスです。 その結果、ジェット エンジンのコンプレッサー ケース、ハイドロ ウェア リング、多くの軍用製品、およびその他の高信頼性アプリケーションなどのアプリケーションに最適な技術となっています。 また、鍛造や製造と比較して機械加工の要件を減らし、製造コストを抑えて複雑な形状を提供する費用対効果の高い手段であることが証明されています。
遠心鋳造プロセスのステップは、溶融金属が予熱されたスピニングダイに注がれることから始まります。 ダイは、目的の部品の構成に応じて、垂直軸または水平軸のいずれかに向けることができます。
鋳型を回転させながら溶湯を流し込むと、遠心力が働き、鋳型内の溶湯は重力の100倍近い圧力で分散します。 この加えられた圧力と、制御された固化と二次精製の工学的力学の組み合わせにより、優れた品質のコンポーネントが生成されます。
ダイが充填され始めると、より高密度の溶融金属がスピニングダイの壁に押し付けられます。 健全な金属の方向性凝固は、OD からボアに向かって進行しますが、不純物を含む密度の低い材料は ID に「浮遊」します。
鋳物が凝固したら、部品を金型から取り出し、ID に残っている不純物を機械で取り除きます。その結果、キャビティやガス ポケットのない欠陥のない構造が得られます。
遠心鋳造の種類
遠心鋳造法には、縦型と横型の 2 種類があります。 さらに、一部のメーカーは、遠心鋳造の利点と OD 成形を組み合わせたニアネット成形を提供しています。インベストメント鋳造.
垂直遠心鋳造
一部の製造業者は、垂直軸を中心に回転する金型で、OD 形状の一部を含む遠心コンポーネントを製造しています。 これらの垂直鋳造は、グラファイト、砂、またはセラミックの金型を金型に挿入することにより、その OD 成形を達成することができ、その結果、機械加工や製造などの後処理が大幅に削減されます。
鋳物の外側表面の詳細は、金型の内径にフランジまたはボスを導入することによって、真円形状から変更することができます。 完成した部品は対称である必要はありませんが、場合によっては、鋳型が回転中にバランスを維持するために対称になります。
鋳物の内径と肉厚は、回転する金型に流し込まれる金属の量と機械加工される量の関数です。 垂直にキャストする場合、通常、キャストの高さは幅の 2 倍未満になります。
水平遠心鋳造
一部の遠心鋳造機は、ダイが水平軸を中心に回転する水平鋳造のみを行います。 これは、高品質の管状コンポーネントを製造するための費用対効果の高い方法です。
このプロセスは、鋳造長さが外径よりもかなり長い長い円筒形部品に特に適しています。 これには、ストレート チューブ セクション、エンド フランジ付きの長いシリンダー、またはストレート シリンダーから複数の部品を効果的に加工できるリングやフランジなどの短い部品が含まれます。
長い鋼の鋳型を水平に置いたまま高速で回転させます。 金型の回転速度は高く、重力を相殺します。 鋳型の両端にカバーが固定されて溶融金属が入れられ、注湯漏斗を使用して指定された重量の金属が鋳型内に供給されます。
垂直鋳造と同様に、金型の内部寸法によって部品の外径サイズが決まり、金型に流し込まれる金属の量によって内径サイズが決まります。
真空遠心鋳造
真空中での遠心鋳造は、ニッケル-コバルト超合金を含む一部の合金が酸素と反応するため、部品の詳細と大気への露出の制御が重要な場合に使用されます。 真空鋳造の利点に加えて、遠心鋳造によってもたらされる固有の高い金属の完全性が実現されます。これには、方向性凝固、気孔の欠如、およびネットシェーピングが含まれます。真空遠心鋳造航空宇宙および軍事用途でよく使用される、非常に信頼性の高い製品を提供します。
方向性凝固
遠心プロセスにおける重要なダイナミクスは、凝固が一方向に発生するように管理されていることです。 鋳物の外側のサイズと形状は、凝固を開始するためのチルとして機能する金型 (金型) の表面によって決まります。 鋳込み後に ID に追加される発熱材料と、OD での金型のヒートシンクの助けを借りて、温度勾配により、OD から ID への方向性凝固が生じます。最終的に固まればIDまでメタルサウンド。
外側の機械加工は、通常、表面の粗さを取り除き、ボアとの同心度を維持するために実行されます。 ただし、一部のアプリケーションでは、鋳造のままの OD サーフェスが許容されます。 遠心分離機で発生する収縮は ID で発生し、機械加工によって常に除去されます。
遠心鋳造を選択する場合
軸を中心に回転できる対称部品。
静的鋳造材料の特性が不十分です。
中心線の収縮は、他の鋳造プロセスを使用する場合の問題です。
制限付き ID 機能。
大型パーツ、最大 135,000 ポンド。 / 61,350kg以上。
外径成形の加工費が高い。
必要な合金が機能しないか、他のプロセスでは実行できない場合。
均一な粒子構造が必要です。
寸法整合性が必要です。
