12.3 Centrifugalgjutning

Den vanligaste typen av centrifugalgjutning används för gjutning av rotationssymmetriskt gjutgods, speciellt rör, valsar, hylsor, flänsar, cylinderfoder och liknande. Gjutning sker i roterande kokiller eller sandformar.

Rörgjutmaskin är ett exempel. En utvändigt kyld kokill roterar här med i stort sett horisontell axel. Kokillen är stängd i sin ena ände med en muffkärna. Vid gjutningen tillförs en avvägd mängd smälta genom en lång ränna med start i formens inre del. Hela kokillen är axiellt åkbar. Rotationshastighet, åkhastighet och gjuttemperatur måste vara väl anpassade till varandra för att ett gott resultat skall uppnås. Efter att smältan har stelnat trycks godset ut ur kokillen med en stämpel.

Denna metod används främst för tillverkning av grövre rördimensioner i segjärn, så kallade tryckrör.

För klenare dimensioner som exempelvis avloppsrör i gråjärn, finns automatiska anläggningar med ett större antal cirkulerande kokiller. Ett exempel är den anläggningen som visas i nästa bild och som har utvecklats av Åkers Styckebruk.

Vid vertikal rotationsaxel på formen (bilden nedan) kan vissa problem uppstå genom otillåtet stora variationer i godstjocklek mellan gjutstyckets övre och nedre delar. Konturen hos den inre håligheten blir teoretiskt en parabel. Lutningen på kurvan, som bestämmer godstjockleksdifferensen, bestäms av rotationshastigheten. Användningen av vertikal axel lämpar sig därför bäst för hålformade kroppar med relativt liten längd, gärna större diameter än längd.

Vid gjutning av valsar för stålindustrin tillämpas en speciell teknik för att valsarna skall få önskade egenskaper. Trots den stora längden i förhållande till diametern sker gjutning kring vertikal axel. Formen utgörs av en cylinderformad kokill av vermikulärt gjutjärn (kompaktgrafitjärn), ofta med påkrympta stålringar som förstärkning. Kokillen beläggs före gjutning med ett keramiskt skyddsskikt, bestående av exempelvis glasmjöl och bentonit. När tekniken används för gjutning av valsar gjuts tapparna i sandformar eller i keramiska engångsformar.

Ytterligare en variant av centrifugalgjutning är centrifugalpressgjutning. Vid denna metod grupperas formhåligheter runt ett centralt placerat nedlopp (bilden nedan). Från detta slungas smältan under tryck ut i formhåligheterna och utfyller väl dessa konturer genom det ökade hydrostatiska trycket som erhålls genom centrifugalkraften. Rotationshastigheten bestäms dels av önskat tryck på smältan, dels av formens hållfasthet. I allmänhet begränsar den senare varvtalet till 50 – 200 rpm. Centrifugalpressgjutning kombineras ofta med vaxursmältnings-metoden eller med stapelformning. Metoden lämpar sig bäst för tunnväggigt gods, för komplicerat gods och för legeringar som har för hög smältpunkt för att kunna gjutas.

Följande bild är från en simulering av centrifugalpressgjutning där turbinblad har gjutits i keramiskt skal, dvs. vaxursmältningsmetoden i kombination med rotation med hög hastighet.

Utvecklingen går mot att centrifugalgjuta allt mer komplicerade ämnen med hjälp av 3D sand-printade (3DSP) kärnor som följande bild är ett exempel på. Här är det ett större pumphjul med först en översiktsbild och därefter ses hur den 3D-printade sandkärnan är placerad inne i kokillen.