Proceso de fundición centrífuga
Fundición centrífuga Introducción
La fundición centrífuga es un proceso de conformado de metales que utiliza la fuerza centrífuga como fuerza motriz principal. El metal fundido se vierte en un molde giratorio de alta velocidad, donde se distribuye uniformemente a lo largo de la pared interior del molde bajo la fuerza centrífuga, se enfría y se solidifica, formando finalmente una pieza de fundición cilíndrica, anular o tubular hueca.
Este proceso se utiliza ampliamente en la fabricación de maquinaria, la ingeniería de tuberías y la industria del automóvil debido a la alta densidad, las excelentes propiedades mecánicas y la alta eficiencia de producción de las piezas fundidas. También es un método de conformado importante para piezas metálicas relacionadas con bolsas de almacenamiento de herramientas (como soportes tubulares, conectores y casquillos resistentes al desgaste).
Proceso de fundición centrífuga
La lógica central de la fundición centrífuga es "rotación del molde → llenado de metal fundido → densificación por fuerza centrífuga → enfriamiento y solidificación → desmoldeo y procesamiento". El marco del proceso es el mismo para los distintos tipos de proceso (horizontal / vertical / inclinado), con diferencias únicamente en detalles como la instalación del molde y el método de colada.
Suijin Machinery proporciona flujos de proceso estándar para la producción industrial a gran escala, al tiempo que ofrece soluciones optimizadas para la personalización de lotes pequeños.
Paso 1: Preparación e inspección del moho
Asegúrese de que la pared interior del molde es lisa, las dimensiones se ajustan a las especificaciones y no hay defectos que afecten a la calidad de la colada; compruebe la seguridad estructural del molde para evitar fallos de funcionamiento durante la rotación a alta velocidad.
Procedimientos operativos :
- Selección del molde:Seleccione el molde según el tipo de fundición (molde tubular para centrifugación horizontal, molde anular para centrifugación vertical). El material suele ser aleaciones de alta resistencia, como acero para moldes H13 y Cr12MoV (los moldes pequeños adecuados para accesorios de bolsas de almacenamiento de herramientas suelen tener un diámetro interior de 5-50 mm y una longitud de 100-500 mm).
- Verificación dimensional:Utilice calibradores y micrómetros para comprobar las tolerancias del diámetro interior del molde, la longitud y el grosor de la pared (error ≤ ±0,05 mm) para garantizar la precisión dimensional de la pieza fundida.
- Inspección de defectos: Inspeccione la pared interior del molde visualmente o con un endoscopio para eliminar rebabas, arañazos, adherencias de arena y otros defectos (la rugosidad de la pared interior debe ser ≤ Ra3,2μm).
- Inspección estructural:Apriete las bridas del molde, los cojinetes, los ejes giratorios y otros componentes de conexión para garantizar que no haya holguras (la fuerza centrífuga es extremadamente alta durante la rotación a alta velocidad; las holguras pueden provocar fácilmente la rotura del molde).
Paso 2: Precalentamiento y recubrimiento del molde
El precalentamiento del molde evita las grietas provocadas por el enfriamiento repentino del metal fundido; la aplicación de un agente desmoldeante reduce la adherencia entre la pieza fundida y el molde, mejorando la calidad de la superficie.
Procedimiento operativo:
- Precalentamiento del molde: Utilice calefacción eléctrica, calefacción de gas o calefacción infrarroja para elevar la temperatura del molde a 150-350℃ (la temperatura varía según el material: 150-200℃ para hierro fundido, 250-350℃ para acero inoxidable); la temperatura debe ser uniforme para evitar sobrecalentamientos o subenfriamientos localizados (se puede utilizar un termómetro para controlar);
- Aplicación del desmoldeante: Después del precalentamiento, rocíe uniformemente un agente desmoldante (tipos comunes: suspensión de polvo de grafito, vidrio de agua + recubrimiento de talco, agente desmoldante de cerámica especial) en la pared interior del molde, controlando el espesor del recubrimiento a 0,1-0,3 mm;
- Secado secundario: Después de la pulverización, siga manteniendo la temperatura durante 10-20 minutos para asegurarse de que el agente desmoldeante está completamente seco (para evitar la evaporación de la humedad que podría causar porosidad en la colada).
- Aspectos técnicos: El agente desmoldeante debe aplicarse uniformemente sin que queden puntos sin cubrir ni acumulaciones; los moldes pequeños para accesorios de bolsas de almacenamiento de herramientas pueden recubrirse utilizando equipos de pulverización automática para garantizar un recubrimiento uniforme.
Paso 3: Instalación del molde y ajuste de la velocidad
Fije el molde y ajústelo a la velocidad óptima para garantizar una distribución uniforme del metal fundido bajo la fuerza centrífuga.
Procedimiento operativo:
- Instalación del molde: Fije el molde precalentado en el husillo de la máquina de colada centrífuga. Para centrifugación horizontal, asegúrese de que el eje del molde esté completamente alineado con el husillo (error de verticalidad ≤ 0,02 mm). Para el centrifugado vertical, asegúrese de que el molde está colocado horizontalmente (error de horizontalidad ≤ 0,01 mm).
- Cálculo de la velocidad: Calcula la velocidad óptima en función del diámetro interior de la pieza fundida y la densidad del metal.
- Prueba en vacío: Ponga en marcha la máquina de colada centrífuga y hágala funcionar sin carga durante 5-10 minutos para comprobar la estabilidad rotacional del molde (valor de vibración ≤ 0,1 mm/s). Sólo se puede proceder al vertido tras confirmar que no se detectan anomalías.
- Precauciones de seguridad: Durante las pruebas, la puerta de seguridad debe estar cerrada y los operarios deben mantenerse alejados de la zona de rotación. La velocidad no debe superar el límite nominal del molde (normalmente 1,2 veces el valor calculado).
Paso 4: Fundición de metales y pruebas de composición
El proceso consiste en fundir materias primas metálicas en un metal fundido que cumpla unos requisitos específicos, garantizando una composición uniforme y la ausencia de impurezas.
Procedimientos operativos:
- Preparación de la materia prima: Seleccionar las materias primas en función del material de colada (por ejemplo, arrabio, chatarra de acero e inoculante para la fundición; tochos de acero inoxidable para el acero inoxidable). Las materias primas deben estar limpias y exentas de aceite y óxido (para no afectar a la pureza del metal fundido).
- Fundición de metales: Utilizar equipos como un horno de inducción de frecuencia media o un horno de arco eléctrico para la fundición, controlando la temperatura de fundición (hierro fundido 1300-1380℃, acero inoxidable 1500-1550℃, aleación de aluminio 680-720℃). Añadir desoxidantes (por ejemplo, ferromanganeso, ferrosilicio) durante la fundición para eliminar impurezas.
- Análisis de composición: Analice rápidamente la composición química del metal fundido (por ejemplo, el contenido de carbono, silicio y manganeso) mediante un espectrómetro para garantizar el cumplimiento de las normas industriales (por ejemplo, las piezas de hierro fundido para bolsas de almacenamiento de herramientas deben cumplir la norma GB/T 9439-2010).
- Eliminación de escorias: Tras una fundición satisfactoria, deje reposar el metal fundido entre 5 y 10 minutos para que las impurezas y la escoria floten en la superficie y, a continuación, retírelas con una espumadera (para evitar que las impurezas entren en la fundición y provoquen defectos).
Paso 5: Operación de vertido
Mientras el molde gira a gran velocidad, el metal fundido se vierte suavemente en el molde para garantizar un llenado completo y un grosor uniforme de las paredes.
Procedimientos operativos:
- Preparación del vertido: Confirme que la velocidad de rotación del molde es estable en el valor establecido y que la temperatura del metal fundido cumple los requisitos (temperatura de vertido 20-50℃ inferior a la temperatura de fusión);
- Métodos de colada: Centrífuga horizontal: Utiliza el "vertido final" o "vertido tipo lluvia", inyectando continuamente el metal fundido a lo largo de la compuerta en un extremo del molde (caudal controlado a 0,5-2L/s, ajustado según la longitud de la colada), evitando el impacto en la pared interior del molde;Centrífugo vertical: Utiliza el "vertido central", inyectando metal fundido en el molde a través del canal central, asegurando una distribución uniforme a lo largo de la circunferencia;
- Control de llenado: Observar el llenado del metal fundido durante el vertido (a través de la ventana de observación del molde o termómetro de infrarrojos) para evitar la interrupción del flujo y el desbordamiento; ajustar el tiempo de llenado en función de la longitud de colada (normalmente 5-15 segundos para accesorios tubulares pequeños);
- Tratamiento de la contracción: Después del vertido, si el grosor de la pared de la colada es grande (>20 mm), se puede añadir una pequeña cantidad de metal fundido en la compuerta para evitar cavidades de contracción durante el enfriamiento.
Paso 6: Control del enfriamiento y la solidificación
Controlar la velocidad de enfriamiento para garantizar una solidificación uniforme del metal fundido desde el exterior hacia el interior, reduciendo las tensiones internas y los defectos.
Procedimientos operativos:
- Métodos de enfriamiento: Enfriamiento natural: Las piezas de fundición pequeñas (como los casquillos para bolsas de almacenamiento de herramientas) pueden enfriarse de forma natural con el molde durante 5-15 minutos.
Enfriamiento forzado: Las piezas de fundición de gran tamaño o las piezas metálicas de alto punto de fusión (como las tuberías de acero inoxidable) utilizan refrigeración por agua (pulverización de agua sobre la pared exterior del molde) o refrigeración por aire (soplado de aire comprimido), durante 15-60 minutos. - Control del enfriamiento: La velocidad de enfriamiento debe ajustarse al material (5-10℃/min para hierro fundido, 3-8℃/min para acero) para evitar agrietamiento por velocidad excesiva o estructura suelta por velocidad insuficiente.
- Etapa de calentamiento: Cuando la temperatura de la superficie de la pieza fundida desciende a 300-400℃, se puede detener el enfriamiento forzado, y la pieza fundida debe mantenerse en el molde durante 5-10 minutos para liberar la tensión interna.
- Puntos técnicos: El molde debe girarse durante el proceso de enfriamiento (hasta que la pieza fundida esté completamente solidificada) para evitar un grosor desigual de las paredes causado por la gravedad.
Etapa 7: Desmoldeo y limpieza preliminar
Desmoldeo seguro, eliminando contrahuellas, rebabas y otras estructuras sobrantes.
Procedimientos operativos:
- Tiempo de desmoldeo: Cuando la colada se haya solidificado completamente y la temperatura haya descendido a 200-300℃ (tocable con la mano), detenga la rotación del molde y active el dispositivo de desmoldeo (barra eyectora para colada centrífuga horizontal, plataforma de elevación hidráulica para colada centrífuga vertical);
- Desmoldeo seguro: Las piezas de fundición pequeñas pueden desmoldearse manualmente con ayuda; las piezas de fundición grandes requieren una grúa para evitar deformaciones por colisión;
- Limpieza preliminar: Utilice una amoladora angular y una lijadora para eliminar bandas, rebabas y otras imperfecciones (las bandas de las bolsas de almacenamiento de herramientas suelen ser pequeñas y pueden eliminarse de una sola vez); utilice un cepillo de alambre para limpiar la superficie de la pieza fundida y eliminar cualquier resto de agente desmoldeante y cascarilla de óxido.
Etapa 8: Tratamiento posterior e inspección de calidad
El mecanizado mejora la precisión, y la inspección identifica los defectos para garantizar que las piezas fundidas cumplen los requisitos de uso.
Procedimientos operativos:
- Mecanizado
- Inspección de calidad
- Tratamiento antioxidante
Solución de fundición Suijin
El núcleo de la fundición centrífuga reside en tres etapas principales: control preciso de la rotación del molde, llenado de metal fundido, y enfriamiento y solidificación. Cada paso requiere adecuar las propiedades del material y la estructura de la fundición (por ejemplo, para piezas pequeñas, hay que hacer hincapié en la precisión del molde, la uniformidad del recubrimiento y el vertido automatizado para garantizar la consistencia en la producción en masa). Mediante un funcionamiento estandarizado del proceso, se pueden producir de forma estable piezas de fundición huecas de metal densas y dimensionalmente precisas, proporcionando una solución de moldeo muy duradera y rentable para piezas metálicas en bolsas de almacenamiento de herramientas.