Đúc ly tâm – Nguyên lý hoạt động, các loại và nhiều hơn nữa

Đúc ly tâm là một quy trình đúc riêng biệt sử dụng năng lượng động học từ khuôn quay để định hình kim loại nóng chảy thành các sản phẩm hình trụ. Quy trình này mang lại độ tin cậy và độ chính xác cao, đồng thời tiết kiệm chi phí trong các tình huống sản xuất hàng loạt.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về quy trình đúc ly tâm để hiểu chi tiết về hoạt động, các loại và lợi ích mà nó mang lại.

Đúc ly tâm là gì?

Đúc ly tâm là một quá trình đúc kim loại sử dụng khuôn quay để sản xuất các sản phẩm hình trụ như ống và ống. Trong quá trình này, kim loại nóng chảy được đổ vào khuôn quay. Khi kim loại chảy vào khuôn quay, lực ly tâm phân phối kim loại đồng đều dọc theo đường kính bên trong của khuôn.

Độ dày của vật đúc có thể được kiểm soát chính xác bằng cách điều chỉnh lượng kim loại đổ vào xi lanh. Kim loại lỏng bắt đầu nguội và đông đặc từ bề mặt bên ngoài tiếp xúc với xi lanh.

Mặc dù xi lanh có thể được đúc bằng các phương pháp khác, nhưng chúng sẽ có những hạn chế về kích thước, dung sai, độ bền mối nối và khả năng chống ăn mòn. Việc hình thành các khoang bên trong sẽ yêu cầu lõi và phần cuối cùng có thể gặp các vấn đề như độ xốp khí, oxit và tạp chất phi kim loại.

Ngược lại, đúc ly tâm không có giới hạn về chiều dài của chi tiết thành phẩm. Nó cho phép đúc các chi tiết rất dài với độ chính xác và tính nhất quán đáng kể. Hầu hết các máy có thể sản xuất ống dài tới 15 mét (49 ft) với đường kính lên tới 6 mét (20 ft). Độ dày thành có thể thay đổi từ 2,5 mm (0,1 in) đến 125 mm (~5 in).

Quy trình này hoạt động tốt nhất đối với các xi lanh có thành mỏng nhưng cũng có thể được sử dụng cho các ứng dụng có thành dày như phôi bánh răng, ổ bi, bánh xe toa xe lửa, v.v. Đúc ly tâm cũng có thể sản xuất các hình dạng không tròn với bán kính gần như không đổi.

Đúc nhiều lớp là một tính năng độc đáo khác của đúc ly tâm. Trong kỹ thuật đúc này, hai vật liệu không giống nhau có thể được kết hợp để tạo thành đúc ly tâm nhiều lớp. Điều này có nhiều ứng dụng trong một số ngành công nghiệp. Ví dụ, ống thép có thể được phủ bê tông ở bên trong hoặc bên ngoài để tăng khả năng chống ăn mòn và cường độ nén của chúng.

Các ứng dụng phổ biến của quy trình đúc ly tâm là trong các lĩnh vực đường ống, hàng không vũ trụ, ô tô và quân sự. Một số sản phẩm phổ biến được sản xuất bằng quy trình này bao gồm ống lót xi lanh động cơ, vỏ máy nén phản lực, ống kim loại, bánh xe toa xe lửa, ổ trục và nhiều bộ phận hình ống khác trong các ứng dụng có độ tin cậy cao.

Quy trình đúc ly tâm

Đúc ly tâm là một quy trình khá đơn giản. Thông thường, quy trình này được sử dụng để tạo ra các sản phẩm có kích thước tiêu chuẩn thay vì các sản phẩm cụ thể. Việc chuẩn hóa cho phép quy trình tận dụng lợi thế về quy mô kinh tế và giảm chi phí sản xuất.

Chúng ta hãy cùng khám phá một quy trình đúc ly tâm điển hình, các giai đoạn của quy trình và ý nghĩa của chúng. Bốn giai đoạn như sau:

1. Chuẩn bị khuôn
2. Đổ kim loại nóng chảy
3. Đông đặc theo hướng
4. Các hoạt động loại bỏ và hoàn thiện

Chuẩn bị khuôn

Quá trình chuẩn bị khuôn bắt đầu bằng việc vệ sinh bề mặt bên trong của khuôn để loại bỏ các chất gây ô nhiễm và mảnh vụn từ lần sử dụng trước. Sau khi vệ sinh sạch sẽ, các động cơ chịu trách nhiệm quay khuôn sẽ được khởi động.

Lực tác dụng lên kim loại nóng chảy tỷ lệ thuận với đường kính khuôn và RPM quay. Thông thường, khuôn có tốc độ quay từ 300 đến 3000 RPM. Lực ly tâm tạo ra bởi những tốc độ cao này có thể đạt tới 100 lần lực hấp dẫn.

Sau đó, đến lúc làm nóng trước và phủ bùn gốm lên bề mặt bên trong của khuôn. Nhiệt làm khô và đông cứng bùn gốm, đảm bảo lớp lót chịu nhiệt bám dính vào bề mặt khuôn.

Bùn gốm là cần thiết để bảo vệ khuôn và tạo điều kiện tháo khuôn đúc khi đông đặc. Bùn lý tưởng cũng tạo ra bề mặt nhẵn hơn cho chi tiết.

Đổ kim loại nóng chảy

Kim loại được nấu chảy trong lò nung ngoài và đổ vào bồn rót của máy đúc bằng một cái muôi. Bồn rót sau đó chuyển kim loại đến tâm khuôn thông qua một vòi. Lực ly tâm cao đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng không có lỗ rỗng hoặc túi khí.

Lực ly tâm cũng tách các thành phần có mật độ thấp và cao trong kim loại nóng chảy. Tất cả các tạp chất nổi về phía đường kính trong của kim loại nóng chảy do mật độ của chúng thấp hơn. Điều này dẫn đến mật độ của kim loại nóng chảy tăng lên ở đường kính ngoài so với đường kính trong.

Đông đặc theo hướng

Đúc kim loại quay liên tục trong giai đoạn làm nguội nhanh cho đến khi nhiệt độ của nó thấp hơn phạm vi chuyển tiếp. Làm nguội trong đúc ly tâm bắt đầu từ đường kính ngoài vào đường kính trong. Loại đông đặc có kiểm soát này trong đúc cũng được gọi là đông đặc theo hướng.

Đông đặc theo hướng mang lại những lợi thế như cải thiện cấu trúc hạt, nồng độ tạp chất thấp hơn và phát triển các cấu trúc vi mô có lợi. Co ngót đông đặc luôn xảy ra ở thành trong của sản phẩm hoàn thiện trong đúc ly tâm.

Các hoạt động loại bỏ và hoàn thiện

Sau khi quá trình đông đặc hoàn tất, vật đúc được lấy ra khỏi khuôn bằng thiết bị chiết xuất nếu không cần xử lý nhiệt. Trong một số trường hợp, vật đúc được ủ trước khi khuôn thép được tháo ra.

Sau đó, vật đúc được đưa đi hoàn thiện. Các tạp chất và vật liệu nhẹ hơn nổi vào trong trong giai đoạn thứ hai hiện được gia công, tạo ra một bộ phận chắc chắn, không có khuyết tật với các đặc tính cơ học tuyệt vời. Bên ngoài được phun bi để loại bỏ mọi dấu vết của vật liệu chịu lửa.

Các cuộc kiểm tra trực quan và kích thước cũng được thực hiện ở giai đoạn này.

Các loại đúc ly tâm

Các quy trình đúc ly tâm có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau. Một phương pháp dựa trên bản chất của quy trình đúc, trong đó chúng được chia thành đúc ly tâm thực sự, đúc bán ly tâm và quy trình ly tâm. Phương pháp thứ hai phổ biến hơn là phân loại chúng dựa trên hướng của khuôn, tức là quy trình đúc ly tâm theo chiều ngang và chiều dọc.

Các quy trình giữa hai phương pháp phân loại này có thể chồng chéo lên nhau. Ví dụ, đúc ly tâm thực sự có thể bao gồm quy trình đúc ly tâm theo chiều ngang hoặc chiều dọc.

Phân loại dựa trên bản chất của quá trình

Đúc ly tâm thực sự

Quy trình đúc ly tâm thực sự là loại quy trình đúc ly tâm phổ biến nhất. Đây là quy trình tương tự được mô tả trong phần trước. Không giống như các quy trình khác, phương pháp này không liên quan đến hệ thống gating. Vật liệu được đổ trực tiếp vào khuôn hình trụ, tại đó vật liệu tiếp xúc với bề mặt bên trong của khuôn và trải đều.

Phương pháp đúc bán ly tâm

Phương pháp đúc bán ly tâm tương tự như quy trình đúc ly tâm thực sự, ngoại trừ việc phương pháp trước tạo ra các vật đúc rắn, không giống như quy trình sau chỉ tạo ra các hình dạng ống. Phương pháp này xử lý việc sản xuất các thành phần rắn như nan hoa, phôi bánh răng và ròng rọc.

Vật liệu cách xa trục quay dày đặc hơn so với vật liệu xung quanh trục. Các tạp chất, do có mật độ thấp, cũng tích tụ xung quanh trục. Sau khi đông đặc, vật liệu xung quanh trục được gia công để tạo chỗ cho trục mà thành phần được sản xuất sẽ quay.

Đúc bán ly tâm cung cấp cho chúng ta sản phẩm có tính chất cơ học tuyệt vời và không có tạp chất.

Đúc ly tâm

Ly tâm là một dạng phương pháp đúc ly tâm độc đáo sử dụng lực ly tâm để lấp đầy khuôn thông thường thay vì áp suất tác dụng. Trong quy trình này, chúng tôi sử dụng khuôn quay với một ống phun trung tâm ở trục. Ống phun dẫn vật liệu nóng chảy vào khuôn quay khi nó quay.

Lực ly tâm từ các vòng quay đẩy kim loại nóng chảy ra ngoài và vào các khoang trải dọc theo chu vi. Quy trình này bao gồm tất cả các thành phần của hệ thống cổng, chẳng hạn như ống phun, ống dẫn, cổng và ống đứng.

Chuyển động quay của khuôn đẩy vật liệu vào khuôn cho đến khi phân phối hoàn toàn và đông đặc. Quy trình ly tâm được sử dụng cho các sản phẩm có kích thước nhỏ như đồ trang sức, ống lót và ống lót.

Phân loại dựa trên hướng khuôn

Khi thiết kế khuôn đúc ly tâm, chúng ta có thể chọn căn chỉnh theo chiều dọc hoặc chiều ngang. Mỗi hướng đều có lợi ích và hạn chế riêng:

Đúc ly tâm ngang

Đúc ly tâm ngang là quá trình đúc trong đó trục quay của khuôn song song với mặt đất. Bố trí trục ngang cho phép sản xuất các sản phẩm đúc có tỷ lệ chiều dài trên đường kính rất cao. Đúc ly tâm ngang là phương pháp tiết kiệm chi phí mang lại kết quả chất lượng cao.

Một số sản phẩm phổ biến được sản xuất bằng quy trình ly tâm ngang bao gồm ống gang dẻo, ống cải cách, trục lò, ống lót và vỏ con lăn.

Đúc ly tâm dọc

Trong quá trình đúc ly tâm dọc, khuôn quay dọc theo trục thẳng đứng, vuông góc với mặt đất. Kỹ thuật này phù hợp hơn với các sản phẩm có tỷ lệ chiều dài trên đường kính ngắn. Thông thường, chiều dài phải nhỏ hơn gấp đôi chiều rộng của sản phẩm để có kết quả tối ưu trong quá trình đúc ly tâm dọc.

Cần tính đến tác động của trọng lực trong quá trình đúc ly tâm dọc vì lực này có thể dẫn đến biến dạng nếu không có đủ lực ly tâm.

Một số ví dụ về sản phẩm được sản xuất theo quy trình sản xuất này bao gồm vòng bi, phôi bánh răng và ròng rọc.

Ưu điểm của đúc ly tâm

Đúc ly tâm là một loại quy trình đúc đặc biệt mang lại những lợi thế độc đáo so với các quy trình đúc khác:

• Tính đối xứng quay vô song trong các bộ phận
• Cấu trúc hạt mịn
• Khả năng tích hợp liền mạch hai vật liệu
• Có thể làm việc với nhiều loại vật liệu khác ngoài kim loại, chẳng hạn như kính và bê tông
• Loại bỏ lõi và hệ thống gating
• Chi phí sản xuất thấp hơn và yêu cầu gia công giảm

Hạn chế của đúc ly tâm

Mỗi quy trình sản xuất đều có những hạn chế riêng, đúc ly tâm cũng không ngoại lệ:

• Hạn chế về hình dạng phức tạp: Đúc ly tâm chỉ giới hạn ở việc sản xuất đúc hình trụ và ở một mức độ nào đó là các hình dạng khác. Ngay cả trong đúc hình trụ, độ phức tạp có thể đạt được thông qua quy trình này cũng bị hạn chế. Đối với các ứng dụng cần linh hoạt hơn về hình dạng hoặc kích thước, các phương pháp khác, chẳng hạn như đúc cát thường được lựa chọn, mang lại khả năng thích ứng trên nhiều hình dạng và kích thước sản phẩm.
• Độ không chính xác về đường kính bề mặt bên trong khá phổ biến. Tuy nhiên, có thể tạo ra các hình dạng thuần hoặc gần thuần với các điều khiển phù hợp.
• Quy trình này đòi hỏi khoản đầu tư ban đầu lớn. Tuy nhiên, tương tự như đúc khuôn, quy trình này có chi phí cho mỗi bộ phận thấp, giúp tiết kiệm chi phí trong các tình huống sản xuất hàng loạt.
• Các bộ phận có đường kính bên trong nhỏ rất khó đúc.
• An toàn vận hành có thể là mối quan tâm đối với quy trình này vì khuôn hoạt động ở tốc độ quay cao cùng với các bộ phận quay và chuyển động khác.
• Quá trình ly tâm không thực sự hiệu quả đối với các sản phẩm có kích thước nhỏ.

Tìm thiết bị, vật tư đánh bóng ở đâu uy tín, chất lượng

Hiện nay thiết bị, vật tư đánh bóng được phân phối với nhiều nhà sản xuất và giá cả khác nhau. Nếu bạn cần tìm mua cho mình thiết bị, vật tư đánh bóng hãy liên hệ với chúng tôi theo thông tin bên dưới để nhận được ưu đãi tốt nhất cũng như được tư vấn bởi những kỹ sư đánh bóng của chúng tôi:

Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống

Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam

Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797

Di động: 0906 988 447

Email: sales@lidinco.com

Xem thêm: Đúc cát – Quy trình, Tính chất của cát, Ưu và nhược điểm