Вакуумные и центробежные индукционные литейные установки. Сравнительные характеристики.
08 Янв   2015   |  Статьи

Н.А.Швыргун.
Главный конструктор проекта ООО «Спарк-Дон, Лтд»

Один из наиболее часто задаваемых вопросов от людей, желающих оснастить свою лабораторию индукционной литейной установкой, звучит всегда одинаково: «Что же лучше — вакуумная или центробежная литейная установка?»


Строго говоря, центробежные литейные установки и литейные установки, работающие по принципу плавки и литья в вакууме с последующим прессованием избыточным давлением (т.е. вакуумные литейные установки) представляют собой две разные системы литья, одинаково пригодные для плавления как благородных так и неблагородных сплавов в составе литейной лаборатории стоматологической клиники, ювелирной мастерской, исследовательского центра.
Отличия в нюансах. Некоторые из них приведены в этой статье. Это наш вклад в Вашу «копилку знаний».

Проведем  сравнение вакуумной индукционной литейной установки и центробежной индукционной литейной установки на основе анализа их характеристик по наиболее важным критериям.

Каждой характеристике будет дана одна из трёх оценок:

Green_4_37— отлично.  yellow_4_37 — хорошо. Red_4_37 — плохо.

Надеемся, что результаты представленного анализа помогут Вам сделать осознанный выбор — «вакуумная или центробежная».

Сохранность свойств исходного сплава.

good_VL_358

 Green_4_37 Отсутствие влияния центробежного ускорения при заливке расплава в литейную форму автоматически обеспечивает:

— однородность структуры и состава сплава;
— сохранение структуры кристаллической решётки сплава;
— неизменность термического коэффициента линейного расширения исходного сплава.

Эти характеристики являются общими для любой вакуумной литейной установки и, как правило, не зависят  от ее стоимости.

 

good_CL_361 Green_4_37 При центробежном способе литья существует вероятность изменения свойств исходного сплава под влиянием приложенных к нему центробежных сил.
Так, в случае завышенной скорости вращения центрифуги, значительно возрастает вероятность ликвации расплава — расслоения компонентов сплава по плотности.
Минимизация таких изменений в первую очередь обеспечивается характеристиками литейной установки и действиями оператора, а именно:
— начальное ускорение и скорость вращения центрифуги должны быть регулируемыми в широких пределах;
— оператору необходимо выбирать минимальную скорость вращения центрифуги, при которой обеспечивается высокое качество литья.

Отсюда следует вывод: всегда, при прочих равных условиях, следует отдавать предпочтение той центробежной литейной установке, которая оснащена управляемым электроприводом центрифуги с широким диапазоном задания начального ускорения и скорости вращения центрифуги для адаптации к работе с различными сплавами.

Напомним, что управляемый электропривод центрифуги литейной установки Центролит-90 с широким диапазоном задания скорости вращения центрифуги (300…600 об/мин с шагом 5 об/мин) и её начального ускорения (10 ступеней задания) позволяют без труда выбрать нужный режим работы для качественного литья любого вида сплава.
 

Проливаемость тонких частей отливки.

good_VL_358 Green_4_37 Хорошая проливаемость тонких частей отливки в вакуумных литейных установках определяется величиной давления прессования, скоростью нарастания избыточного давления в рабочих камерах установки на этапе прессования расплава и строгой синхронизацией подачи избыточного давления в литейную камеру с истечением расплава из тигля (время задержки). Так, для модельного литья из кобальт-хромового (CoCr) сплава требуется, чтобы за время не более 2 секунд избыточное давление в рабочих камерах установки достигло значения 3,5…4 бар. Класс вакуумной литейной установки определяется по тому, как реализованы в ней данные характеристики. Представленные сегодня на рынке вакуумные литейные установки можно разделить на три группы.

  • Вакуумные литейные установки среднего класса

а) Величина избыточного давления в рабочих камерах установки (давление прессования расплава)составляет 2,5…3,0 Бар;
б) Нарастание давления прессования до 3,5 Бар за время не более 2 секунд;
в) Фиксированная задержка подачи избыточного давления (давления прессования расплава) в рабочие камеры.

  • Вакуумные литейные установки высокого класса

а) Величина избыточного давления в рабочих камерах установки (давление прессования расплава)составляет 3,0…3,5 Бар;
б) Нарастание давления прессования до 3,5 Бар за время не более 2 секунд;
в) Ручная регулировка времени задержки подачи избыточного давления (давления прессования расплава) в рабочие камеры.

  • Вакуумные литейные установки класса «Люкс»

а) Величина избыточного давления в рабочих камерах установки (давление прессования расплава)составляет 3,5…4,0 Бар;
б) Нарастание давления прессования до 3,5 Бар за время не более 2 секунд;
в) Наличие функции автоматического определения времени задержки подачи избыточного давления (давления прессования расплава) в рабочие камеры в зависимости от характеристик расплава.

Важно отметить, что на сегодняшний день на рынке существует единственная вакуумная литейная установка с функцией автоматического определения времени задержки подачи избыточного давления и возможностью задания давления прессования расплава равного 4,0 Бар. Это вакуумная литейная установка УЛВК-30А.

 

good_CL_361Green_4_37 Высокая проливаемость тонких частей отливки легко достижима и обеспечивается значительными центробежными силами, прилагаемыми к расплаву при его заливке в литейную форму.

С точки зрения обеспечения высокого уровня проливаемости ажурных конструкций, характерных, в частности, для модельного литья, дополнительным преимуществом следует рассматривать возможность регулировать в широких пределах начальное ускорение и скорость вращения центрифуги литейной установки.

 

Качество поверхности отливки.

good_VL_358

Green_4_37 Качество поверхности отливки стабильно высокое.

Это обеспечивается принципом работы вакуумной литейной установки с присущим ей чрезвычайно бережным отношением к расплаву.
 
 
 
 
good_CL_361

yellow_4_37 В случае неправильно выбранной (слишком высокой) скорости разгона и вращения центрифуги возможна повышенная шероховатость отливки. Возможность регулировать в широких пределах начальное ускорение и скорость вращения центрифуги литейной установки следует рассматривать как конкурентное преимущество по сравнению с установками с фиксированной скоростью вращения.

 

Расход металла.

good_VL_358

 Green_4_37 Характер заполнения расплавом литейной полости опоки (под действием силы тяжести в вакууме с последующим прессованием избыточным давлением) обеспечивает  ведение процесса литья с экономией металла до 30%, в зависимости от конкретных условий литья.
 
 
 
 
good_CL_361Red_4_37 Высокий расход металла определяется характером заполнения расплавом литейной полости опоки (под влиянием приложенных к расплаву центробежных сил).

 

Вероятность попадания в литейную полость опоки нерастворимых соединений оксидной пленки.

good_VL_358

 Green_4_37 Для вакуумных литейных установок с донным разливом расплава в литейную форму (УЛВК-30А, Nautilus T, Induret Compact) вероятность попадания в литейную полость опоки нерастворимых соединений оксидной пленки и частичек керамического тигля практически равна нулю.
В начале литья в литейную полость заливается чистый металл. Легкие нерастворимые элементы соединений оксидной пленки и частичек керамического тигля, находящиеся в верхней части тигля могут попасть разве только что в «конус».

 Red_4_37 Для вакуумных литейных установок с заливкой расплава в литейную форму с верхней части тигля вероятность попадания в литейную полость опоки нерастворимых соединений оксидной пленки и частичек керамического тигля сравнительно высока.
good_CL_361yellow_4_37  Для центробежных литейных установок ситуация двоякая. С одной стороны, значительные центробежные силы способствуют «отсеиванию» нерастворимых в расплаве элементов, вследствие их незначительной плотности и, соответственно, малого веса. С другой стороны, существует довольно высокая вероятность попадания в литейную полость опоки нерастворимых соединений оксидной пленки и частичек керамического тигля просто в силу механического «захвата» их с верхней части тигля расплавом в момент литья.

 

Эффективность (при одинаковой мощности установок).

good_VL_358

 Green_4_37 Очень высокая эффективность для вакуумных литейных установок с минимумом ручных операций. Для таких установок характерны высокая оперативность в работе, время подготовительных операций и время литья минимальны. К классу таких установок можно отнести вакуумные литейные установки УЛВК-30А (Спарк-Дон) и Nautilus T (Bego).
yellow_4_37 Более низкая эффективность для вакуумных литейных установок с высокой долей ручных операций. Для таких установок время подготовительных операций увеличено. Время литья увеличено.

good_CL_361

yellow_4_37 Для центробежных литейных установок характерны более высокая доля ручных операций. По этой причине время подготовительных операций увеличено (по сравнению с лучшими образцами вакуумных литейных установок). Время литья увеличено.
Выбирайте центробежные литейные установки с минимумом ручных операций, быстрой настройкой механизмов центрифуги на работу с опоками различного диаметра и веса, минимумом обслуживания.

 

Условия работы литейщика.

good_VL_358

Green_4_37 Вакуумные литейные установки с автоматическим приводом системы заливки расплава в литейную форму:
— ручные операции минимизированы;
— высокая степень комфорта для литейщика.

yellow_4_37 Вакуумные литейные установки с ручным приводом системы заливки расплава в литейную форму:
— доля ручных операций повышена;
— средняя степень комфорта для литейщика.

good_CL_361

yellow_4_37 Центробежные литейные установки (вне зависимости от класса):
— доля ручных операций повышена;
— средняя степень комфорта для литейщика.

 

Цена.

good_VL_358

 Red_4_37 Цена вакуумной литейной установки высокая.
 
 
 
 
good_CL_361

 Green_4_37 Цена центробежной литейной установки значительно ниже цены вакуумной литейной установки.
 
 
 

Конкурентоспособность лаборатории.

good_VL_358

 Green_4_37 Лаборатория, оснащенная вакуумной литейной установкой, имеет самый высокий уровень конкурентоспособности.
 
 
 
 
good_CL_361

yellow_4_37 Лаборатория, оснащенная центробежной литейной лабораторией, имеет достаточно высокий уровень конкурентоспособности.

 

Уважаемый читатель, мы провели сравнение вакуумной и центробежной индукционных литейных установок на основе анализа их характеристик.
Как видим, на вопрос, поставленный в начале статьи — «Что же лучше — вакуумная или центробежная литейная установка?» — не существует однозначного ответа. В каждом отдельном случае, учитывая конкретные технические и организационные требования, личные предпочтения и прошлый опыт, «звонок другу» и, наконец, собственные финансовые возможности, Вы остановите свой выбор на том, что Вам больше подходит.
Надеемся, что эта статья поможет Вам в этом. Желаем удачи.

 

Adobe_32 «Центробежные и вакуумные индукционные литейные установки. Осознанный выбор».