Центробежная литейная индукционная установка ЦЕНТРОЛИТ-70М предназначена для индукционного плавления и центробежной отливки любых зуботехнических сплавов, за исключением титана.
ЦЕНТРОЛИТ-70М создана с использованием новейших конструкторских и схемотехнических решений. В ней применены комплектующие от таких известных мировых брендов как VISHAY INTERTECHNOLOGY (США), IXYS Corporation (США), Atmel Corporation (США), Analog Device (США), MITSUBISHI ELECTRIC (Япония), Texas Instruments (США).
Индукционная литейная установка ЦЕНТРОЛИТ-70М является глубоко модернизированным вариантом литейной установки ЦЕНТРОЛИТ-70.
Центральным элементом любой индукционной литейной установки, определяющим качественные показатели её работы, является применяемый в ней генератор. Учитывая этот факт, в ходе модернизации литейной установки Центролит-70М, основное внимание было сконцентрировали именно на вопросах его надёжности и эффективности. В результате, одним из основных элементов модернизации литейной установки стало использование в ней нового высокочастотного генератора RPI440T. Это мощный, высокоэффективный и надёжный генератор на базе Роwer MOSFET VISHAY INTERTECHNOLOGY (США).
Для обеспечения эффективного нагрева и плавки всего спектра стоматологических сплавов, отличающихся как химическим составом, так и линейными размерами заготовок, получения максимальной удельной мощности и минимизации времени плавки рабочая частота генератора была выбрана равной 440кГц.
Для получения лучших результатов, предусмотрена возможность проведения плавки в среде защитного газа (аргон). Элементы пневмосистемы канала подачи аргона в тигель выполнены на элементах мирового лидера пневмокомпонентов CAMOZZI (Камоцци).
Параметры индуктора и высокочастотного генератора обеспечивают равномерный нагрев металла во всём объёме тигля с оптимальной величиной силы электродинамического перемешивания металла, препятствующего изменению металлографических свойств используемых сплавов.
Проанализировав отзывы литейщиков, работающих на литейных установках с дискретным заданием уровня мощности генератора, был сделан вывод, что для обеспечения качественного ведения плавки необходим иной подход.
В итоге, в алгоритм управления литейной установки Центролит-70М была введена возможность плавной регулировки мощности генератора во время плавки. Вы можете регулировать уровень мощности генератора в зависимости от типа сплава и его массы, а также от характера проведения плавки с помощью многофункционального регулятора (энкодера).

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИНДУКЦИОННОЙ ЛИТЕЙНОЙ УСТАНОВКИ ЦЕНТРОЛИТ-70М.

* высокоэффективный, надёжный и мощный высокочастотный генератор RPI440T (Рower MOSFET VISHAY INTERTECHNOLOGY) для обеспечения минимального времени плавки;
* плавка в среде атмосферы или в среде защитного газа (аргон);
* плавная регулировка мощности генератора позволяет во время плавки задавать требуемый уровень мощности в зависимости от типа сплава и его массы;
* прецизионная балансировка центрифуги устраняет вибрацию, что положительно сказывается на качестве работы установки;
* электропривод подъёма и опускания индуктора с функцией автоматического центрирования индуктора относительно тигля делает Вашу работу комфортной и более производительной;




* управляемый электропривод центрифуги на базе силовых интеллектуальных модулей MITSUBISHI ELECTRIC (Япония). Широкий диапазон задания скорости вращения центрифуги (300...600 об/мин с шагом 5 об/мин) и 10 ступеней задания её начального ускорения позволяют без труда выбрать нужный режим работы для качественного литья любого вида сплава;
* электронный жидкокристаллический дисплей с подсветкой для комфортной работы;





* индикация состояния датчиков установки (наличие потока охлаждающей жидкости и её температуры, положение индуктора и крышки рабочей зоны, параметры питающего сетевого напряжения), основные параметры процесса плавки и литья (мощность, отдаваемая в нагрузку, время плавки, время вращения центрифуги, начальное ускорение и скорость вращения центрифуги).
* развитая система самодиагностики, оперативно отслеживающая все этапы работы литейной установки с выдачей на дисплей сообщений об ошибках или ошибочных действий оператора.
* установка рассчитана на применение опок типоразмеров 1х…9х и тиглей типа "Форнакс";

Технические характеристики

Однако циркуляция металла имеет и серьезный недостаток, заключающийся в образовании на поверхности расплава выпуклого мениска. Особенно сильно отрицательное влияние мениска на процесс плавки проявляется при использовании в литейных установках генераторов с относительно низкой рабочей частотой. Это связано с тем, что при неизменной мощности, передаваемой в расплав, силовое воздействие на него усиливается тем больше, чем меньше частота генератора.
Например, при частоте генератора равной 66кГц высота меникса почти в 3 раза больше, чем при частоте 440кГц.
Рассмотрим влияние мениска на процесс плавки:
Расплавленный сплав покрывается тонкой оксидной плёнкой, которая благодаря поверхостному натяжению расплава удерживается на его поверхности, предохраняя расплав от окисления. В период расплавления взламывание плёнки происходит, главным образом, вследствии циркуляции металла.
Если электродинамическая циркуляция способствует образованию мениска большой высоты, разрушение оксидной плёнки может произойти слишком рано. Зеркало расплава откроется до момента выравнивания температуры по всему объёму тигля. Расплав будет открыт для его окисления остаточными газами, присутствующими в литейно-плавильном блоке.
Для уменьшения вредного влияния мениска на процесс плавки рекомендуется уменьшать мощность на завершающем этапе плавки. Это необходимо для того, чтобы температура расплава выровнялась по всему объёму тигля. При этом важно, чтобы, для предупреждения окисления расплава остаточными газами, оксидная плёнка не была преждевременно разорвана.
Возникает дилемма: для расплавления высокотемпературных компонентов сплава в течение минимального времени необходима максимальная мощность. Но при этом значительные электродинамические силы, воздействующие на расплав приведут к разрыву оксидной плёнки слишком рано. Расплав подвергнется дополнительному окислению. Идеальным вариантом проведения плавки на завершающем этапе является вариант, при котором плавка ведётся при мощности близкой к максимальной при минимальной высоте мениска. Именно такой вариант работы реализован в литейной установке ЦЕНТРОЛИТ-70М.
Вероятность преждевременного разрыва оксидной плёнки при работе на литейной установке ЦЕНТРОЛИТ-70М значительно ниже, вследствие того, что частота её генератора выбрана равной 440кГц и, как следствие, мениск имеет минимальную высоту.
ПЛАВКА В ЛИТЕЙНОЙ ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ ЦЕНТРОЛИТ-70М ПРОВОДИТСЯ В УСЛОВИЯХ, СПОСОБСТВУЮЩИХ СОХРАНЕНИЮ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИСХОДНОГО СПЛАВА.

2) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ С АЛГОРИТМОМ КОМПЕНСАЦИИ КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ 220В, 50Гц”.
Любая индукционная литейная установка является мощной нагрузкой для питающей сети. При наличии "слабой сети" могут возникнуть проблемы с эффективностью работы. В первую очередь, это связано с возможными колебаниями выходной мощности генератора установки. Особенно критичным для литейных установок является пониженное напряжение сети (так называемые "просадки сети").
С целью обеспечения стабильности выходной мощности высокочастотного генератора и получения качественного литья при нестабильном питающем напряжении сети, в систему управления индукционной литейной установки ЦЕНТРОЛИТ-70М введён алгоритм компенсации колебаний сетевого напряжения.
Основой этого алгоритма является введение в систему управления отрицательной обратной связи (ООС) по мгновенному значению величины питающего напряжения сети 220В, 50Гц. В результате уровень мощности , заданный оператором, поддерживается постоянным независимо от величины питающего напряжения сети. На работе устройства не сказывается возможная нестабильность сетевого напряжения (198-242 В).
В индукционных литейных установках, не имеющих функции компенсации колебаний напряжения питающей сети, реальный уровень мощности, передаваемой в нагрузку, будет изменяться в соответствии с изменениями напряжения сети. Для борьбы с этим потребуется дополнительно приобретать сетевой стабилизатор напряжения.

НАЛИЧИЕ В ИНДУКЦИОННОЙ ЛИТЕЙНОЙ УСТАНОВКЕ ЦЕНТРОЛИТ-70М МЕХАНИЗМА КОМПЕНСАЦИИ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ВАЖНЫМ ПРИЗНАКОМ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИМ ЕЁ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

РЕКОМЕНДАЦИИ
по работе на индукционной центробежной литейной установке Центролит -70М.
Н. А. Швыргун, главный конструктор проекта, СПАРК-ДОН, Волгодонск, Россия.

Откройте крышку рабочей камеры.
Установите тигель с металлом на пластину держателя тигля и опоку на ложе опоки.
Выставьте положение опоки относительно тигля таким образом, чтобы центр заливочного конуса опоки был совмещён с литьевым
отверстием тигля.
В случае необходимости выставьте положение фиксатора, регулирующего минимальное расстояние между опокой и тиглем для предупреждения их соударения.
Отбалансируйте центрифугу.



Снимите тигель с металлом и опоку и установите их в печь предварительного нагрева (рекомендуется электропечь УниТерм-50).
Установите центрифугу в положение, когда отверстие на держателе тигля встанет на одной оси с индуктором, что подтвердится непрерывным звуковым сигналом.



Нажмите кнопку и, не перемещая центрифуги, дождитесь перехода индуктора в верхнее положение. Остановка индуктора происходит автоматически.



Внимание: Перемещение индуктора вверх происходит только в случае правильного расположения центрифуги, определяемого датчиком. Если центрифуга не находится в нужной позиции индуктор перемещаться не будет.

С помощью ручки многофункционального регулятора задайте установите предварительно заданный уровень мощности равный 100%.
Закройте крышку рабочей камеры.
Дисплей установки примет следующий вид:



В нижней строке индикатора знак "решётка" указывает на то, что крышка рабочей камеры закрыта. Знак стрелки, направленной вверх, указывает на то, что индуктор поднят. "P=100%" - уровень предварительно заданной мощности. "W25" - наличие потока охлаждающей жидкости и её температура.

Стадия №1. Предварительный нагрев.
Установите прогретый в печи предварительного нагрева тигель с металлом в отверстие держателя тигля. Тигель устанавливается таким образом, чтобы его литьевое отверстие было сориентировано по направлению к центру заливочного конуса опоки.
Закройте крышку рабочей камеры.



Нажмите кнопку Включится генератор и начнется процесс нагрева металла. Его можно отслеживать через смотровое окно со светофильтром.
На дисплее установки отображается наименование стадии работы ("НАГРЕВ"), а также величина задания уровня мощности генератора (в процентах), реальная текущая мощность генератора, температура воды в системе охлаждения, состояние датчиков закрытия крышки рабочей камеры, время от начала процесса, положение индуктора.



Начинайте плавку при уровне мощности равном 100%.
Если Вы не прогреваете металл с тиглем в печи предварительного нагрева, начинайте нагрев при уровне мощности 40...50%. Прогрейте таким образом тигель и установите мощность генератора равной 100%.
Когда металл нагреется до состояния яркого свечения нажмите кнопку . Генератор отключится. Нагрев прекратится.

ВНИМАНИЕ! ЭТО ВАЖНО:
На стадии предварительного нагрева металла не доводите сплав до состояния, когда он начнет размягчаться и оплывать. Это ухудшит условия его плавки и литья в дальнейшем.
Признак окончания предварительного нагрева - металл ярко светится, но остаётся твёрдым.

Стадия №2. Плавка металла.
Откройте крышку рабочей камеры и установите предварительно нагретую опоку на ложе опоки, воспользовавшись специальными щипцами. Время для загрузки опоки в литейную камеру не должно превышать 10-15 секунд, чтобы не допустить существенного охлаждения металла и литейной формы.
Чем больше время, в течение которого опока переносится из печи предварительного нагрева в литейную камеру установки, тем больше вероятность неконтролируемой усадки, которая будет тем больше, чем больше времени пройдёт до заливки металла в опоку.



После загрузки опоки, закройтекрышку рабочей камеры и нажмите кнопку . Включится генератор и начнется процесс плавки металла.
На дисплее установки отображается наименование стадии работы ("НАГРЕВ"), а также величина задания уровня мощности генератора (в процентах), реальная текущая мощность генератора, температура воды в системе охлаждения, состояние датчиков закрытия крышки рабочей камеры, время от начала процесса, положение индуктора.



Начинайте плавку при уровне мощности равном 100%. Вы можете плавно регулировать мощность генератора для получения оптимальных условий плавки. После погружения последней твёрдой части в плавильную ванну уменьшите мощность до 80...85%.
Продолжайте нагрев до полного расплавления металла. На поверхности расплава образуется тонкая оксидная плёнка. После появления в ней разрывов дождитесь момента, когда оксидная плёнка разойдётся по периметру тигля. Зеркало расплава станет гладким и блестящем. Расплав готов к литью.


Наиболее важными характеристиками литейных свойств стоматологических сплавов являются: жидкотекучесть, усадка (линейная и объемная), склонность к образованию трещин, склонность к поглощению газов и образованию газовых раковин и пористости в отливках и др.
Для улучшения жидкотекучести расплава допускается небольшой перегрев металла, но не выше температуры литья сплава на 75-100°С. Дальнейшее повышение температуры расплава отрицательно влияет на структуру металла. Это связано с тем, что растворимость газов в металле резко возрастает при температуре плавления последнего.
Дальнейшее же повышение температуры расплавленного металла увеличивает растворимость в нем газа до максимума. В последующем, это приводит к образованию усадочных и газовых раковин, трещин и пористости.
Если расплав при литье имеет низкую температуру, ухудшаются условия удаления газов из металла и питания отливок во время кристаллизации.
На практике, после того как оксидная плёнка разойдётся по периметру тигля, нагрев продолжают ещё несколько секунд (3-10 секунд в зависимости от типа сплава, рекомендаций фирмы производителя сплава по ведению плавки и параметров плавки) и выполняют литьё.

ВНИМАНИЕ! ЭТО ВАЖНО:
Определение момента заливки зависит от таких факторов как температура плавления сплава, температура литья сплава, жидкотекучесть сплава - способность металлического расплава заполнять полость литейной формы. Используйте рекомендации по ведению плавки, указанные фирмами производителями сплавов.

Стадия №2. Центробежное литьё металла.
Когда металл расплавится и будет готов к литью, нажмите кнопку для запуска центрифуги. При этом автоматически будет отключен генератор, а индуктор опустится вниз. Крышка рабочей камеры автоматически заблокируется, с целью невозможности её открывания при работе установки на стадии центробежного литья. Начнётся вращение центрифуги с заданными ранее параметрами: начальное ускорение, скорость, время вращения.

Моргающая надпись «Центрифуга» на дисплее установки означает, что идёт вращение. Рядом с этой надписью отображается время, оставшееся до конца процесса. В нижней строке дисплея отображаются параметры вращения: "n"- скорость вращения центрифуги, "a" - начальное ускорение, "t" -заданное время вращения.



Расплав под действием центробежной силы заполняет литейную полость опоки.





ВНИМАНИЕ! ЭТО ВАЖНО:
При центробежном способе литья заполнение форм жидким металлом и его кристаллизация происходят под воздействием центробежных сил. Качество литья при этом в значительной степени зависит от умения точно рассчитывать и управлять параметрами начального ускорения и скорости вращения центрифуги установки.
При слишком низкой или высокой скоростях вращения появляются дефекты как в процессе литья, так и в отливках. При заниженной скорости вращения поверхность отливки получается негладкой, возможны непроливы тонкостенных деталей. В случае завышенной скорости вращения значительно возрастает давление жидкого металла, что вызывает образование трещин, ликвацию (расслоение) компонентов сплава по плотности, вибрацию литейной установки и как следствие, более быстрый её износ. Наилучшей скоростью вращения центрифуги является та наименьшая скорость, при которой достигается требуемое качество отливки.
Начальное ускорение центрифуги должно выбираться таким, чтобы обеспечивалась непрерывность истечения расплава металла из тигля (в режиме близком к ламинарному режиму) и равномерного заполнения им литейной полости опоки .
Выбор начального ускорения и скорости вращения центрифуги определяются, в первую очередь, характеристиками используемого сплава. При этом, наиболее важным параметром в данном случае является его плотность. Чем больше плотность сплава, тем, при прочих равных условиях, лучше его проливаемость.

Управляемый электропривод центрифуги литейной установки Центролит-70М 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.

При работе на нашей установке мы рекомендуем использовать следующие значения скорости вращения и ускорения в зависимости от типа используемого сплава:

Рекомендованые нами значения начального ускорения и скорости вращения центрифуги литейной установки Центролит-70М являются ориентировочными и должны быть уточнены с учётом характера проведения плавки, выбора момента заливки металла (его температура), особенностей построения литниковой системы.

По завершении вращения центрифуги в течение 5 секунд крышка продолжает быть заблокированной. По истечение этого времени крышка рабочей камеры разблокируется, раздастся звуковой сигнал и на дисплей будет выведено сообщение "Программа литья выполнена".
По окончанию плавки откройте крышку рабочей камеры и выньте тигель.
Если литьевое отверстие тигля загрязнено шлаками и остатками металла, его необходимо очистить либо заменить тигель новым.
Воспользовавшись специальными щипцами выньте опоку. Осмотрите внутреннее пространство рабочей камеры и в случае необходимости очистите её.
Установка готова к следующему литью.

Плавка металла в среде аргона.
Для плавки металла в среде аргона необходимо дополнительно выполнить следующие операции:
подайте на установку аргон от внешнего источника (давление аргона 1 бар);
установите в выбранной программе параметр Ar равным "1";
после установки тигля с металлом на держатель тигля поверните трубку подачи аргона по часовой стрелке в рабочее положение.

Для получения качественной отливки при работе на литейной установке с центробежной заливкой металла необходимо учитывать то, каким образом расплав попадает в литейную полость опоки и полностью её заполняет. При литье стоматологических сплавов это важно учитывать и для устранения нарушения микроструктуры сплава.

В литейных центробежных установках на расплав, заполняющий литейную полость опоки, действует сила, состоящая из трёх составляющих: центробежная сила Fцентр, сила инерции Fи и силы тяжести Ft. Центробежная сила Fцентр направлена по радиусу от центра вращения. Сила инерции Fи направлена противоположно скорости вращения. Сила тяжести Ft направлена вниз. Результирующая сила F, воздействующая на расплав, равна векторной сумме сил Fцентр, Fи и Ft.
Центробежная сила Fцентр пропорциональна массе расплава и скорости вращения центрифуги. Сила инерции Fи пропорциональна массе расплава и приложенному к нему ускорению. Сила тяжести Ft пропорциональна массе расплава.

Направление результирующей силы F, воздействующей на расплав, зависит от направления вращения центрифуги литейной установки. При вращении центрифуги по часовой стрелке (именно так происходит вращение центрифуги в литейной установке Центролит-70М) результирующая сила F будет направлена левее вектора центробежной силы Fцентр.
Влияние силы тяжести приводит к тому, что вектор результирующей силы F будет изогнут вниз.

Точное пространственное положение и величина вектора результирующей силы F в каждый момент времени определяется массой загруженного сплава (определяется количеством сплава и его плотности), скоростью вращения центрифуги и ускорением, приложенным к расплаву.

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

Рассмотрение сил, воздействующих на расплав, позволяет выявить в литейной полости опоки область, заполнение которой происходит при наиболее благоприятных условиях - "зона комфортного заполнения".
Эту особенность необходимо учитывать при проектировании литниковой системы и размещении опоки на ложе опоки центрифуги.

Рассматривая приведённые ниже рисунки, можно сделать вывод, что при работе на литейной установке Центролит-70М, лучшим следует признать построение литниковой системы согласно Варианта №1.