Введение

Способ использования центробежной силы для производства отливок из резиновой формы, рыболовная катушка, процесс изготовления твердых параболоидов из вращающихся жидкостей.

Спин-кастинг, также известный как центробежное литье в резиновой форме (CRMC), – это метод использования инерции для получения отливок из резиновой формы. Как правило, форма дискообразной формы вращается вокруг своей центральной оси с определенной скоростью. Затем литейный материал, обычно расплавленный металл или жидкий термореактивный пластик, заливается через отверстие в верхней центральной части формы. Заполненная форма продолжает вращаться по мере затвердевания металла (или термореактивного пластика).

Общее описание

Две определяющие характеристики спин-кастинга – это полупостоянные (неиспользуемые однократно) резиновые формы и использование инерционной силы. Это делает процесс относительно уникальным по сравнению с литьем в машинных формах и литьем в одноразовых формах. Эти свойства позволяют операторам создавать оригинальные модели из материалов, таких как полимерная глина, обладающая пластичной консистенцией, похожей на пластилин, которая при нагревании в обычной печи затвердевает настолько, чтобы выдержать процесс вулканизации, создавая оригинальную форму, в которой затем отливаются модели для производственной формы. Эти свойства также стимулируют операторов использовать литейные материалы, специально разработанные для низких температур плавления и вязкости. Чаще всего для спин-кастинга используют олово и цинковые сплавы или термореактивные пластмассы.

Силиконовые формы

В процессе спин-кастинга обычно используется вулканизированный силикон или органическая резина в качестве материала для изготовления формы. Вулканизация – это важный этап, происходящий примерно на середине процесса изготовления формы. До вулканизации резина для формы представляет собой мягкое и пластичное твердое вещество, по консистенции напоминающее жидкость и во многом схожее с Silly Putty. Благодаря такой пластичной структуре на этом этапе форму легко разрезать или придать ей нужную форму для соответствия неровным моделям. Вулканизация выполняет две функции: создание отрицательного пространства внутри формы и затвердевание резины, чтобы она оставалась прочной и жесткой в процессе литья. После вулканизации, прежде чем форму можно будет использовать, необходимо выполнить литники и вентиляционные каналы. Это включает в себя прорезание каналов для обеспечения надлежащего движения воздуха и материала во время процесса литья. Создание литников и вентиляционных каналов обычно выполняется вручную острым ножом или скальпелем, и время, необходимое для этого, зависит от сложности формы. В результате получается отвержденная резиновая форма, которая может выдержать от сотен до более тысячи циклов литья, прежде чем потребуется ее замена.

Пластик

Помимо вышеупомянутых металлических сплавов, термореактивные смолы и пластики также хорошо подходят для литья с центробежным вращением, так как их можно вводить в форму в жидком состоянии, где они затвердевают по мере вращения. В целом, литье с центробежным вращением благоприятствует использованию материалов, которые находятся в жидком состоянии при заливке в форму и затвердевают медленно и равномерно в течение цикла вращения.

Кольцо

Во время процесса литья готовая форма вращается вокруг своей центральной оси от 30 секунд до нескольких минут, в зависимости от выбранного литейного материала. Внутри машина для центробежного литья (или центробежный литейный аппарат) состоит из двигателя и системы прижимного зажима, которая удерживает и правильно позиционирует форму во время вращения с постоянной скоростью. Эти компоненты размещены внутри корпуса машины, который обеспечивает защиту от выплесков расплавленного металла или жидкого пластика, случайно выбрасываемых из формы в процессе вращения. Отсутствие надлежащей защиты может представлять серьезную опасность для находящихся рядом людей из-за горячих расплавленных выплесков. Коммерческие центробежные литейные машины доступны двух типов: с фронтальной и верхней загрузкой. Ввиду веса и громоздкости форм для центробежного литья, машины с фронтальной загрузкой обычно обладают рядом преимуществ с точки зрения удобства использования и экономии времени. Резиновые формы могут быть довольно тяжелыми, особенно больших диаметров и при литье металла. Поскольку загрузка и выгрузка формы производится вручную, легче и менее утомительно манипулировать ею на уровне пояса одним плавным движением, что обеспечивается машиной с фронтальной загрузкой. Это особенно важно в серийном производстве, для максимизации количества циклов литья в час. Машины с верхней загрузкой, как правило, дешевле и теоретически имеют меньше ограничений на максимальную толщину формы.

Вулканизатор

Вулканизация – необходимый этап подготовки невулканизированной силиконовой формы для спин-кастинга. Под воздействием контролируемого нагрева и давления силикон медленно вулканизируется, превращаясь в термостойкую, гибкую и долговечную форму. Вулканизационный пресс или вулканизатор равномерно сжимает форму, одновременно подвергая её воздействию тепла в течение нескольких часов. Вулканизатор состоит из пары параллельных нагреваемых плит, установленных на гидравлическом прессе. В более компактных или самодельных вулканизаторах для сжатия формы могут использоваться винты или мощные зажимы вместо гидравлического давления. Некоторые предприятия, занимающиеся спин-кастингом, предпочитают не использовать собственное оборудование для вулканизации и закупать готовые формы у поставщиков.

Тоннельная печь

Плавильная печь необходима только при литье металла методом центробежного литья. Металл должен быть расплавлен перед заливкой в форму. Для печи, используемой при центробежном литье, необходим контроллер температуры, поскольку для каждого металла существует оптимальный диапазон. Например, определенный цинковый сплав обычно отливается при температуре от 413 до 427 °C (775-800 °F), хотя его температура плавления значительно ниже – около 260 °C (500 °F). Если металл заливается в форму при более высокой температуре (в данном случае выше 427 °C или 800 °F), это приведет к преждевременному износу силикона и сокращению срока службы формы. Если металл заливается при значительно более низкой температуре (ниже 775 °F), время его затвердевания также сократится, что приведет к получению неполных или некачественных отливок. Литье металла методом центробежного литья требует печи с точным контролем температуры и знания оптимальной температуры заливки.