Qu’est-ce que la coulée centrifuge ?
La coulée centrifuge fait tourner le métal en fusion dans un moule. La rotation projette le métal vers l'extérieur. Il se solidifie d’abord contre la paroi du moule, puis se fraye un chemin vers l’intérieur. Le résultat est un tube ou un cylindre avec une peau extérieure dense.
Je me suis lancé dans ce secteur il y a environ quatorze ans, lorsque notre atelier a commencé à connaître des pannes prématurées sur les manchons à grenaille. Nous achetions des manchons moulés statiques auprès d'un fournisseur de l'Ohio. Ils fonctionnaient bien pour peut-être 35 000 tirs, puis la pièce d'identité commençait à s'effacer. Passé aux manchons coulés par centrifugation depuis un endroit du Wisconsin. Même matériau H13. Les pochettes ont duré plus de 90 000 tirs avant que nous les retirions.
Cela a attiré mon attention.
La physique
Lorsque vous versez de l’acier dans un moule en rotation, les matières lourdes s’échappent vers l’extérieur. Inclusions, bulles de gaz, scories-tout cela migre vers le forage. La surface extérieure finit par être plus propre que tout ce que vous pourriez obtenir avec une coulée statique. La structure du grain est également plus serrée. C'est ce que permet un refroidissement plus rapide au niveau de la paroi du moule.
L'ennui est une poubelle. Vous l'usinez de toute façon sur la plupart des applications d'outillage, alors peu importe. Ce qui compte, c'est la surface de travail sur l'OD.
La vitesse de rotation varie. Notre fournisseur de manchons tourne autour de 900 tr/min pour un manchon en aluminium standard. J'ai demandé une fois à leur métallurgiste s'il pouvait aller plus vite. Il a dit qu'au-delà d'un certain point, il y avait des problèmes de ségrégation avec les carbures. Ils se regroupent au niveau du diamètre extérieur et vous vous retrouvez avec une couche superficielle fragile. Il y a un endroit idéal.
Là où cela est important dans le moulage sous pression
Manches shot. C'est 90 % de la raison pour laquelle tous les acteurs du moulage sous pression se soucient de la coulée centrifuge.
Le manchon de tir se trouve entre votre louche et le dé. L'aluminium fondu à 1250 degrés F le traverse à chaque cycle. La pointe du piston glisse d’avant en arrière à l’intérieur sous haute pression. Érosion, choc thermique, usure mécanique-tout ce qui arrive mal à un manchon de grenaille.
Un manchon coulé par centrifugation gère mieux cela car la surface est plus dense. Moins de microporosité signifie moins de sites d’initiation pour le contrôle thermique. Les premières fissures qui se forment sur n’importe quelle surface de manchon marquent le début de la fin. Un matériau plus dense retarde cela.
Nous utilisons également des ébauches coulées par centrifugation pour certaines broches à noyau plus grandes. Tout ce qui dépasse environ 2 pouces de diamètre, la fonderie peut fabriquer un meilleur flan que celui que nous pouvons obtenir à partir de barres. Les barres forgées dans cette gamme de tailles présentent parfois une porosité centrale par rapport au lingot d'origine. La coulée centrifuge élimine la porosité là où vous allez l'usiner.
Ce que j'ai appris
L'écart de performances entre la coulée centrifuge et statique dépend de votre application. Faire couler du zinc ? Les manchons ne voient pas les abus créés par l'aluminium. Le coût élevé de la fonte centrifuge pourrait ne pas être rentable. Utiliser de l'aluminium à des temps de cycle rapides avec une grande vitesse du métal ? Une histoire différente.
Le contrôle de la température lors du processus de coulée est plus important que la plupart des acheteurs ne le pensent. J'ai visité une installation de coulée centrifuge en Allemagne en 2019. Ils ont surveillé la température de coulée à plus ou moins 15 degrés F. Le préchauffage de leur moule a été contrôlé de la même manière. Le magasin que j’ai visité au Mexique l’année précédente était beaucoup plus lâche. Les deux ont vendu des produits répondant aux mêmes spécifications de dureté. Le matériau allemand s'est mieux comporté dans nos matrices. Pas dramatiquement, mais nous l'avons suivi.
Les manchons bimétalliques sont devenus plus courants. Le concept est un matériau intérieur résistant avec une coque extérieure dure. La coulée centrifuge les lie lors de la solidification. Vous obtenez le meilleur des deux. Nous les avons essayés il y a environ cinq ans. La performance était bonne mais le fournisseur a eu des problèmes de livraison. Je suis retourné au H13 monolithique. Utilisez-les toujours sur quelques-travaux à volume élevé où les aspects économiques fonctionnent.
Acheter ce truc
Les délais sont longs. Dix semaines minimum, souvent plus. Vous ne pouvez pas appeler et commander des manchons coulés par centrifugation pour une livraison la semaine prochaine. Planifiez à l’avance ou gardez les pièces de rechange sur les étagères.
Les spécifications comptent. J'ai vu des bons de commande qui disent simplement "manchon de tir H13 coulé par centrifugation" avec des dimensions. Cela ne suffit pas. Vous souhaitez spécifier les paramètres minimum de force G-ou de rotation, les limites de porosité pour la zone OD et les tests que vous attendez. L’inspection UT de la surface de travail est standard. Certains fournisseurs l’incluent, d’autres facturent un supplément.
Le prix varie de 20 à 35 % par rapport au moulage statique pour des manchons comparables. J'ai vu des devis partout en fonction du fournisseur et de la quantité. Les exemplaires uniques- coûtent plus cher par pièce. Si vous achetez cinquante pochettes par an chez le même fournisseur, vous pouvez négocier.
Les limites
La coulée centrifuge fabrique des cylindres et des tubes. C'est ça. Si vous avez besoin de fonctionnalités internes ou d'une géométrie complexe, ce processus ne vous aidera pas.
Il existe également une épaisseur de paroi minimale pratique. En dessous d'environ un demi-pouce sur l'acier à outils, le métal gèle trop vite lors de la rotation. Vous obtenez un remplissage incomplet ou une porosité dans les sections minces. Pas de problème pour les manchons de tir qui sont de toute façon épais.
La surface de l'alésage doit être usinée. Toujours. Certains acheteurs pensent qu'ils peuvent économiser de l'argent en utilisant l'alésage tel que coulé-. Ils apprennent autrement.
Je vois encore des magasins qui utilisent des manchons statiques et je me demande pourquoi ils les changent si souvent. La différence de coût initial n’est pas si grande si l’on prend en compte les temps d’arrêt et la main-d’œuvre nécessaire au changement des manchons. Exécutez les numéros sur votre propre application. Sur tout ce qui dépasse environ 50 000 clichés annuels en aluminium, la coulée centrifuge l'emporte généralement.