Вакуумные и центробежные индукционные литейные установки. Сравнительные характеристики.
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:
— отлично. 
— хорошо. 
— плохо.
Надеемся, что результаты представленного анализа помогут Вам сделать осознанный выбор — «вакуумная или центробежная».
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.
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.
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.
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 стабильно высокое.
Это обеспечивается принципом работы вакуумной литейной установки с присущим ей чрезвычайно бережным отношением к расплаву.
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.
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.
Высокий расход металла определяется характером заполнения расплавом литейной полости опоки (под влиянием приложенных к расплаву центробежных сил).
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».
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.
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.
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).
Более низкая эффективность для вакуумных литейных установок с высокой долей ручных операций. Для таких установок время подготовительных операций увеличено. Время литья увеличено.
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.
Вакуумные литейные установки с автоматическим приводом системы заливки расплава в литейную форму:
— ручные операции минимизированы;
— высокая степень комфорта для литейщика.
Вакуумные литейные установки с ручным приводом системы заливки расплава в литейную форму:
— доля ручных операций повышена;
— средняя степень комфорта для литейщика.
Центробежные литейные установки (вне зависимости от класса):
— доля ручных операций повышена;
— средняя степень комфорта для литейщика.
Цена вакуумной литейной установки высокая.
Цена центробежной литейной установки значительно ниже цены вакуумной литейной установки.
Лаборатория, оснащенная вакуумной литейной установкой, имеет самый высокий уровень конкурентоспособности.
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.
«Центробежные и вакуумные индукционные литейные установки. Осознанный выбор».
— отлично. — хорошо. — плохо.
Надеемся, что результаты представленного анализа помогут Вам сделать осознанный выбор — «вакуумная или центробежная».
Сохранность свойств исходного сплава.
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.
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.
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
- Вакуумные литейные установки высокого класса
- Вакуумные литейные установки класса «Люкс»
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.
Качество поверхности отливки стабильно высокое.
Это обеспечивается принципом работы вакуумной литейной установки с присущим ей чрезвычайно бережным отношением к расплаву.
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.
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.
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.
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».
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.
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).
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).
Более низкая эффективность для вакуумных литейных установок с высокой долей ручных операций. Для таких установок время подготовительных операций увеличено. Время литья увеличено.
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.
Вакуумные литейные установки с автоматическим приводом системы заливки расплава в литейную форму:
— ручные операции минимизированы;
— высокая степень комфорта для литейщика.
Вакуумные литейные установки с ручным приводом системы заливки расплава в литейную форму:
— доля ручных операций повышена;
— средняя степень комфорта для литейщика.
Центробежные литейные установки (вне зависимости от класса):
— доля ручных операций повышена;
— средняя степень комфорта для литейщика.
Цена.
Цена вакуумной литейной установки высокая.
Цена центробежной литейной установки значительно ниже цены вакуумной литейной установки.
Конкурентоспособность лаборатории.
Лаборатория, оснащенная вакуумной литейной установкой, имеет самый высокий уровень конкурентоспособности.
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.
«Центробежные и вакуумные индукционные литейные установки. Осознанный выбор».