Leitfaden für Schleuderguss und Kreiselpumpenguss

Was ist ein Schleuderguss?

In der großartigen Landschaft der modernen industriellen Fertigung Schleuderguss hat eine unersetzliche Stellung inne. Einfach ausgedrückt handelt es sich um einen fortschrittlichen Prozess, der Folgendes nutzt: Zentrifugalkraft anstelle der herkömmlichen Schwerkraft, um eine Form zu füllen und Metall zu verfestigen. Im Gegensatz zum herkömmlichen Sandguss, bei dem geschmolzenes Metall auf sein Eigengewicht angewiesen ist, um langsam in den Hohlraum zu fließen, erfolgt beim Schleuderguss die Rotation einer Form mit hoher Geschwindigkeit (normalerweise zwischen 300 und 3.000 U/min). Diese Rotation erzeugt eine enorme Trägheitskraft, die das geschmolzene Metall fest gegen die Innenwände der Form drückt.

Der Kern dieses Prozesses liegt in der Umverteilung der Kräfte. Wenn geschmolzenes Metall in die Spinnform eingespritzt wird, erfährt es aufgrund der Zentrifugalbeschleunigung einen Druck, der das Dutzende oder sogar Hundertfache seines Eigengewichts beträgt. Diese Hochdruckumgebung erhöht die Füllfähigkeit des Metalls erheblich und sorgt dafür, dass auch dünnwandige oder dichte Bauteile perfekte Konturen erreichen.

Noch wichtiger ist, dass Schleuderguss die Qualität des Metalls reinigt. Aufgrund der Zentrifugalkraft wird das dichtere flüssige Metall zur Außenwand gedrückt, während leichtere Verunreinigungen, Schlacke und Gase zum Rotationszentrum (der Oberfläche des Innendurchmessers) gedrückt werden. Während der Erstarrung konzentrieren sich diese Defekte in der Innenschicht des Teils, wo sie durch anschließende Bearbeitung leicht entfernt werden können, was zu einem fertigen Bauteil mit extrem hoher Dichte und nahezu perfekten physikalischen Eigenschaften führt.

Welche drei Arten von Schleuderguss gibt es?

Beim Schleuderguss handelt es sich nicht um einen einzigen festen Modus; Die Branche unterteilt es in drei Haupttypen, basierend auf der Symmetrie des Teils, seiner Komplexität und den Produktionszielen:

Echter Schleuderguss

Dies ist die reinste Form, die hauptsächlich zur Herstellung zylindrischer oder rohrförmiger Langteile verwendet wird. Die Form dreht sich um eine horizontale oder vertikale Achse. Das bemerkenswerteste Merkmal ist, dass es erfordert keinen Kern um das mittlere Loch zu bilden.

Prinzip: Durch die Zentrifugalkraft wird geschmolzenes Metall gleichmäßig entlang der Innenwand der Form verteilt. Die Größe des Innendurchmessers wird durch die Gesamtmenge des eingegossenen Metalls bestimmt.

Anwendungen: Gusseisenrohre, Papiermaschinenwalzen, Lagerbuchsen und Ringkomponenten im Großen und Ganzen Gussteile für Kreiselpumpen .

Halbzentrifugalguss

Dieses Verfahren eignet sich zur Herstellung scheiben- oder radförmiger Teile mit zentraler Symmetrie. Im Gegensatz zum echten Schleuderguss werden normalerweise eine vollständige Form und ein zentraler Kern verwendet.

Prinzip: Die Hauptaufgabe der Zentrifugalkraft besteht hier nicht darin, ein Loch zu bilden, sondern darin, das Metall dabei zu unterstützen, vom mittleren Läufer zu den Kanten zu fließen und so die Dichte von Naben, Speichen und anderen äußeren Abschnitten sicherzustellen.

Anwendungen: Schwungräder, Zahnradrohlinge, Riemenscheiben und bestimmte Pumpenlaufräder.

Zentrifugieren (Zentrifugalformen)

Hierbei handelt es sich um eine Variante, die die Zentrifugalkraft als Druckverstärker nutzt, um unregelmäßige oder komplexe Teile herzustellen.

Prinzip: Mehrere Formhohlräume sind symmetrisch um einen zentralen Angusskanal angeordnet. Während sich die Form dreht, wird das Metall unter dem Antrieb des Zentrifugaldrucks in die verschiedenen Zweighohlräume geschleudert.

Anwendungen: Kleine Präzisionsventilkomponenten, Schmuck und komplexe interne Pumpenhalterungen.

Gussteile für Kreiselpumpen

Beim Diskutieren Gussteile für Kreiselpumpen Konstrukteure müssen basierend auf den strömungsdynamischen Anforderungen unterschiedliche Gehäusestrukturen auswählen. Das Pumpengehäuse ist nicht nur ein Behälter für die Flüssigkeit; Es ist die entscheidende Komponente, die kinetische Energie in Druckenergie umwandelt.

Die hohe Beanspruchung von Pumpengussteilen

Als Druckbehälter werden an Pumpengehäuse höchste Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit, Druckfestigkeit und Fließwegglätte gestellt.

Warum Schleuderguss wählen?

Bei großen zylindrischen Pumpenkörpern oder Wellenhülsenkomponenten bietet dieses Verfahren gegenüber dem Sandguss erhebliche Qualitätsvorteile, wie z. B. eine erhöhte Strukturintegrität und eine verringerte Porosität.

Materialauswahl

Unterschiede in der Verwendung von Gusseisen, Edelstahl und Duplexstahl bei der Herstellung von Kreiselpumpengehäusen sind von entscheidender Bedeutung. Für Endverbraucher ist die Qualität von Gussteile für Kreiselpumpen bestimmt direkt den Betriebszyklus der Pumpeneinheit. In der Praxis geht es den Anwendern vor allem um Folgendes:

Kavitationswiderstand: Die durch Schleuderguss gebildete dichte Oberfläche widersteht den mikroskopischen Stößen, die durch die Verdampfung von Flüssigkeiten entstehen, besser.

Druckintegrität: Als Druckbehälter dürfen Pumpengehäuse keine geringfügige Schrumpfung oder Porosität aufweisen. Beim Schleuderguss wird die gerichtete Erstarrung von außen nach innen genutzt, wodurch das Risiko struktureller Undichtigkeiten erheblich verringert wird.

Dynamische Balance-Leistung: Insbesondere bei Hochgeschwindigkeitspumpen ist die gleichmäßige Massenverteilung (keine Exzentrizität) im Gussstück von entscheidender Bedeutung.

Was sind die verschiedenen Gehäuse von Kreiselpumpen?

Spiralgehäuse

Dies ist der häufigste Typ mit einem spiralförmigen Querschnitt, der sich allmählich ausdehnt. Der Zweck dieser Konstruktion besteht darin, die Strömungsgeschwindigkeit nach dem Austritt der Flüssigkeit aus dem Laufrad schrittweise zu verringern und so kinetische Energie effizient in statischen Druck umzuwandeln.

Herstellungsmerkmale: Komplexe Form, die in der Regel einen hochpräzisen Guss erfordert, um die Glätte der internen Strömungskanäle sicherzustellen.

Vortex-/Diffusorgehäuse

Um das Laufrad herum ist ein Ring aus festen Leitschaufeln (Diffusoren) angebracht. Die Flüssigkeit gelangt nach Passieren dieser Flügel in den Ringraum.

Anwendbare Szenarien: Wird hauptsächlich in mehrstufigen Hochdruckpumpen verwendet. Es bietet eine höhere Energieumwandlungseffizienz, ist jedoch schwieriger zu gießen und erfordert eine extrem hohe Erosionsbeständigkeit des Materials.

Doppelspiralgehäuse

Um die Radialkräfte bei Pumpen mit großem Durchfluss während des Betriebs auszugleichen, haben die Konstrukteure zwei symmetrische Spiralkanäle im Gehäuse angebracht.

Struktureller Vorteil: Reduziert die Belastung der Lager erheblich und verlängert die Lebensdauer der Pumpe.

Geteiltes Gehäuse

Unterteilt in horizontale und vertikale Teilungstypen. Dieses Gehäusedesign ermöglicht eine interne Wartung, ohne die Rohrleitungen zu trennen.

Casting-Herausforderung: Die Ebenheit der Passflächen ist entscheidend. Der Guss muss über eine hervorragende Dimensionsstabilität verfügen, um Leckagen im Langzeitbetrieb zu verhindern.

Was sind die Nachteile des Schleudergusses?

Obwohl sich Schleuderguss durch die Herstellung von Hochleistungsteilen auszeichnet, z Gussteile für Kreiselpumpen , es gibt mehrere Einschränkungen:

Formbeschränkungen

Es ist schwierig, unregelmäßige Formen oder Teile mit einem hohen Grad an Asymmetrie herzustellen. Der Prozess beruht stark auf der Rotationssymmetrie. Bei asymmetrischen Teilen oder Teilen mit komplexen Innenkammern (z. B. bestimmten unregelmäßigen Pumpengehäusen mit Halterungen) sind die Implementierungsschwierigkeiten und die Kosten des Schleudergusses sprunghaft angestiegen.

Segregation

Bei Legierungen, die mehrere Elemente enthalten, kann es aufgrund der unterschiedlichen Atomgewichte der Elemente unter einem starken Zentrifugalfeld zu Schichtbildung kommen. Dichtere Legierungen können eine ungleichmäßige Komponentenverteilung aufweisen, bei der schwerere Elemente nach außen geschleudert werden, was zu chemischen Inkonsistenzen zwischen den Innen- und Außenwänden führt.

Bearbeitungskosten

Die Steuerung der Innendurchmessergröße ist ungenau und erfordert in der Regel eine erhebliche zusätzliche Bearbeitungszugabe. Beim echten Schleuderguss wird die innere Lochoberfläche auf natürliche Weise durch Zentrifugalkraft geformt; Es ist oft rau und schwankt in der Abmessung, sodass zusätzliche Dicke bearbeitet werden muss.

Ausrüstungsinvestitionen

Ein Faktor sind die hohen Kosten für das Auswuchten und Warten von schnell rotierenden Geräten und hochfesten Formen. Zentrifugaleinheiten und dynamische Auswuchtformen, die hohen Geschwindigkeiten, hohen Temperaturen und massiven dynamischen Belastungen standhalten können, sind teuer in der Herstellung und Wartung.

Vergleich der Gießprozessparameter

Funktion	Schleuderguss	Schwerkraftsandguss	Druckguss
Gewebedichte	Extrem hoch (komprimiert)	Allgemein (anfällig für Poren)	Hoch (mechanischer Druck)
Schrumpfungsrate	Niedrig (kontinuierliche Fütterung)	Höher	Extrem niedrig
Oberflächenbeschaffenheit	Mittel bis ausgezeichnet	Arm	Ausgezeichnet
Mechanische Festigkeit	Um 20 % bis 30 % erhöht	Basisniveau	Höher
Materialnutzung	Höher (No risers)	Niedriger	Extrem hoch
Anwendbarer Maßstab	Mittlere bis große Zylinder/Pumpengussteile	Fast keine Grenze	Nur kleine bis mittelgroße Teile

FAQ: Produktwissen und häufige Fragen

Ist ein Pumpengehäuse aus Schleuderguss immer besser als ein Gehäuse aus Sandguss?

Unter hohem Druck, hoher Geschwindigkeit und korrosiven Umgebungen haben Schleudergussteile aufgrund der Kornverfeinerung und der hohen Dichte normalerweise eine längere Ermüdungslebensdauer. Bei extrem komplexen Einzelpumpenformen hat Sandguss aufgrund seiner Designflexibilität jedoch immer noch seine Bedeutung.

Warum ist die Bearbeitungszugabe an der Innenseite des Pumpengehäuses in der Regel größer als an der Außenseite?

Dies wird durch die Art des Zentrifugalprozesses bestimmt. Verunreinigungen und Luftblasen in der Metallflüssigkeit wandern unter der Zentrifugalkraft zur Mitte. Die Qualität der Oberfläche des Innendurchmessers ist relativ schlechter, daher muss mehr Dicke für den Abtrag durch maschinelle Bearbeitung reserviert werden.

Ist dieses Verfahren für Edelstahlmaterialien geeignet?

Besonders gern. Besonders bei der Fertigung Gussteile für Kreiselpumpen Durch Schleuderguss aus Duplex-Edelstahl kann eine ungleichmäßige Verteilung von Austenit und Ferrit wirksam vermieden werden, wodurch die Beständigkeit gegen Chloridionenkorrosion erhöht wird.

Wie wirkt sich die Zentrifugalkraft auf die Dimensionsstabilität des Gussstücks aus?

Da es unter hohem Druck erstarrt, ist die Eigenspannungsverteilung relativ gleichmäßig. Im Vergleich zum Schwerkraftguss weisen Schleudergussteile nach der Wärmebehandlung eine geringere Verformung auf, wodurch sie besser für Präzisionspassungen geeignet sind.

Zerstört Reparaturschweißen an einem verschlissenen Kreiselpumpengehäuse die Integrität der ursprünglichen Gussstruktur?

Beim Reparaturschweißen entsteht eine lokale Wärmeeinflusszone (HAZ), die die ursprüngliche gleichmäßige gleichachsige Kornstruktur des Schleudergusses verändern kann. Bei Hochleistungspumpengehäusen empfiehlt sich in der Regel nach dem Schweißen ein Spannungsarmglühen, um die mechanische Stabilität wiederherzustellen.