Спин-литье

Вращающееся литье , также известное как центробежное литье в резиновые формы ( CRMC ), представляет собой метод использования инерции для производства отливок из резиновых форм. Обычно форму диска вращают вдоль центральной оси с заданной скоростью. Литейный материал, обычно расплавленный металл или жидкий термореактивный пластик , затем заливается через отверстие в верхней центральной части формы. Заполненная форма продолжает вращаться по мере затвердевания металла (или термореактивного пластика).

Общее описание

Двумя определяющими характеристиками центробежного литья являются полупостоянные (многоразовые) резиновые формы и использование инерционной силы. Это делает этот процесс относительно уникальным по сравнению с методами литья в штампах и одноразовых формах. Эти качества позволяют операторам создавать оригинальные модели с использованием таких материалов, как полимерная глина легко вырезать , которая имеет консистенцию, подобную пластилину, которую , и при нагревании в обычной печи затвердевает достаточно, чтобы выдержать процесс вулканизации, создавая оригинальную форму, в которой изготавливаются модели. затем отлить в производственную форму. ^{[ нужны разъяснения ]} Эти качества также побуждают операторов использовать литейные материалы, специально разработанные для низких температур плавления и вязкости . В большинстве случаев центробежное литье выполняется из сплавов олова и цинка или термореактивных пластмасс.

Силиконовые формы

В процессе центробежного литья обычно используется вулканизированный силикон или органический каучук в качестве подложки для изготовления форм . Вулканизация — неотъемлемый этап, который происходит в середине процесса изготовления пресс-формы. До вулканизации резина формы представляет собой мягкую и податливую твердую жидкость, во многом очень похожую на Silly Putty . Из-за того, что на этом этапе форма похожа на глину, ее легко разрезать или придать ей форму, подходящую для моделей неправильной формы. Вулканизация преследует две цели: создание отрицательного пространства внутри формы, а также упрочнение резины, чтобы она оставалась прочной и жесткой во время литья.

После вулканизации, прежде чем ее можно будет использовать, форма должна пройти литниковую и вентиляцию. Это включает в себя вырезание каналов для обеспечения надлежащего потока воздуха и материала во время процесса литья. Закрытие и вентиляция обычно выполняются вручную с помощью острого ножа или скальпеля, и время их работы варьируется в зависимости от сложности формы. Конечным продуктом является форма из вулканизированной резины, которая выдерживает от сотен до более тысячи циклов литья, прежде чем потребуется замена.

Литейные материалы

Металл

Как правило, литейные материалы, используемые в конкурирующих процессах, таких как литье под давлением и литье под давлением, аналогичны, но не подходят для центробежного литья. Например, типичный цинковый сплав для литья под давлением, такой как Zamak 3, можно использовать но он слишком быстро затвердевает из расплавленного состояния при литье с центробежной силой. Обычно это приводит к неполному заполнению формы, а также к образованию грубой пористой поверхности, называемой «апельсиновой коркой» . Замак 2 немного другого состава изначально был разработан как сплав, отлитый под действием силы тяжести, с большей конечной прочностью, но было обнаружено, что он хорошо работает при центробежном литье. Дополнительное содержание меди способствует эвтектическому поведению и снижает 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 качества поверхности.

Чтобы обеспечить воспроизводимые циклы литья с точными копиями и высококачественной отделкой, процесс центробежного литья требует отливочных материалов со следующими качествами по следующим причинам:

Работа при низких температурах. Центробежное литье — это низкотемпературный процесс, поскольку чрезмерное воздействие высоких температур приводит к разрушению резиновой формы. В зависимости от конкретного состава форма может стать слишком мягкой или твердой, образуя трещины и сколы.
Медленное затвердевание и низкая вязкость . Равномерное и неограниченное течение отливочного материала существенно влияет на качество и отделку конечных изделий.

Пластик

Помимо вышеупомянутых металлических сплавов, термореактивные смолы и пластмассы хорошо подходят для центробежного литья, поскольку их можно вводить в виде жидкостей и они будут схватываться или затвердевать во время вращения формы. В общем, центробежное литье поощряет использование литейных материалов, которые являются жидкими при введении в форму и затвердевают с медленной и равномерной скоростью во время цикла отжима.

Оборудование

24-дюймовый вращающийся ролик с фронтальной загрузкой.

Спин-кастер

В процессе литья готовая форма вращается вокруг своей центральной оси в течение от 30 секунд до нескольких минут в зависимости от выбранного материала для отливки. Внутри машина центробежного литья или центробежная машина состоит из двигателя и системы зажима под давлением, которая удерживает и позиционирует форму должным образом, пока она вращается с постоянной скоростью. Эти компоненты размещаются внутри корпуса машины, который защищает от вспышки расплавленного металла или жидкого пластика, который случайно выбрасывается из формы во время процесса прядения. Без надлежащей локализации расплавленный оплавленный материал может представлять серьезную опасность для находящихся рядом людей.

Коммерческие машины центробежного литья доступны в двух типах: с фронтальной загрузкой и с верхней загрузкой. Из-за веса и громоздкости форм для центробежного литья машины с фронтальной загрузкой имеют ряд преимуществ, касающихся простоты использования и экономии времени. Резиновые формы могут стать довольно тяжелыми, особенно при больших диаметрах и при литье металла. Поскольку загрузка и разгрузка литейной машины выполняется вручную, проще и менее утомительно манипулировать формой на уровне талии одним плавным движением, как это позволяет вращающаяся литейная машина с фронтальной загрузкой. Это важно при производстве центробежного литья, чтобы максимально увеличить количество циклов литья в час.

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

Вулканизатор

Вулканизация — необходимый этап подготовки неотвержденной силиконовой формы к центробежному литью. Под контролируемым нагревом и давлением силикон медленно затвердевает, образуя термостойкую, гибкую, долговечную форму. Вулканизирующий пресс или вулканизатор равномерно сжимает форму, подвергая ее нагреву в течение нескольких часов. Вулканизатор состоит из пары параллельных нагретых плит, установленных на гидравлическом прессе . Вулканизаторы меньшего размера или самодельные вулканизаторы могут сжимать форму с помощью винтов или мощного зажима вместо гидравлического давления. Некоторые предприятия центробежного литья предпочитают отказаться от использования собственного вулканизатора и закупать формы у поставщика.

Плавильная печь

Плавильная печь необходима только при центробежном литье металла. Перед заливкой в форму металл должен быть расплавлен. Печь центробежного литья обязательно должна иметь регулятор температуры, так как для каждого металла существует оптимальный диапазон. Например, конкретный 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), силикон преждевременно изнашивается, что сокращает срок службы формы. Если металл вводится при значительно более низких температурах (ниже 413 °C или 775 °F), время его затвердевания аналогичным образом сокращается, что приводит к получению неполных отливок или отливок низкого качества. Для центробежного литья металла требуется печь с точным контролем температуры и знание правильной температуры литья.

Приложения

Центрифугирование 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 грузила.
Декоративные и новаторские изделия – пряжки для ремней, значки, эмблемы, медальоны, трофеи, различные сувениры и т. д.
Промышленное производство и производство запасных частей .
Быстрое прототипирование / быстрое производство – центробежное литье является отличным вспомогательным процессом, поскольку позволяет быстро и эффективно производить полнофункциональные копии хрупких моделей быстрых прототипов.

Из-за низких начальных затрат и простоты использования центробежное литье доступно частным лицам и предприятиям, которые не могут сделать значительные инвестиции, необходимые для литья под давлением, литья под давлением или аналогичных процессов. В число этих пользователей входят небольшие коммерческие и дизайнерские дома, которые обычно поручают свою работу производственным «мастерским», а также любители, создающие уникальные предметы для личного удовольствия. Таким образом, спин-литье доступно для более широкого спектра применений, чем конкурирующие технологии.

См. также

Центробежное литье (промышленное) - метод литья, который обычно используется для отливки тонкостенных цилиндров в промышленных масштабах.
Центробежное литье (обработка серебра) - техника литья, при которой заливается небольшая форма, а затем вращается на конце рычага для меньшего масштаба.
Спиновое покрытие
Вращающаяся печь

Ссылки

^ Сравните процессы , получено 25 сентября 2014 г.

[1] Сравните процессы , получено 25 сентября 2014 г.

[1]

	Спин-литье	Литье под давлением	Литье под давлением
Материал пресс-формы	Вулканизированная резина	Обработанная инструментальная сталь	Механически обработанный алюминий, латунь или инструментальная сталь
Литейный материал	Цинк, олово, свинец, олово, термореактивные пластмассы, воск для моделей.	Цинк, алюминий, магний	Большинство термопластов
Средняя стоимость оснастки (долл. США)	$7,500–20,000	$50,000–2,500,000	$25,000–150,000
Возможность внесения изменений в дизайн	Самый простой	Очень сложно	Очень сложно
Типичное начальное время выполнения заказа	от 4 часов до 2 дней	от 12 до 24 недель	от 12 до 24 недель
Допуски на литье	Очень близко	Ближайший	Ближайший
Цена за штуку	Очень низкий	Самый низкий	Самый низкий
Диапазон размеров	0,5–12 дюймов (13–305 мм)	0,5–24 дюйма (13–610 мм)	0,5–24 дюйма (13–610 мм)