Wat is kerns in sandgiet?

1. Bekendstelling

Kerne in sandgietwerk dien as die interne argitekte wat die verborge kenmerke van metaalonderdele vorm—interne holtes, ondersny, en vloeistofgange - wat 'n enkele vorm nie alleen kan bereik nie.

Histories, vakmanne het eenvoudige hout- of kleiproppe in vorms geplaas so ver terug as antieke Rome;

Vandag, gieterye gebruik gevorderde sandkerntegnologieë om ingewikkelde geometrieë te produseer,

soos enjinverkoelingbaadjies, hidrouliese spruitstuk kanale, en turbine lem verkoeling stroombane, is onmoontlik om kostedoeltreffend te masjineer.

In moderne bedrywighede, kerns maak 25–35% van die totale vormvolume uit, wat hul kritieke rol weerspieël in die ontsluiting van ontwerpkompleksiteit en die vermindering van stroomaf bewerking.

2. Wat is 'n kern?

In sand gietstuk, n kern is 'n presiese vorm, sand-gebaseerde insetsel binne die vormholte geplaas om te skep Interne leemtes, soos gedeeltes, ondersny, of hol snitte, dat die vorm alleen nie kan vorm nie.

Terwyl die vorm 'n gietstuk definieer ekstern meetkunde, kerne bepaal sy intern funksies.

Kern vs. Skimmel

Terwyl die vorm definieer 'n gietstuk se eksterne vorm, die kern skep interne kenmerke:

• Skimmel: Hol holte wat gevorm word deur sand om die patroon se buitekant te pak.
• Kern: Sand samestelling binne-in die vorm geplaas voordat dit gegooi word om metaalvloei te blokkeer, leemtes produseer sodra dit verwyder is.

Kerne moet naatloos met die vorm integreer, weerstaan ​​gesmelte metaal druk (op na 0.6 MPA in aluminium giet) terwyl dit later skoon breek vir uitskud.

3. Tipes kerns in sandgietwerk

Kerne in sandgietwerk kom in verskeie ontwerpe voor, elkeen aangepas om spesifieke interne kenmerke te skep—van eenvoudige gate tot ingewikkelde verkoelingsgange.

Die keuse van die regte kern tipe balanse materiaalgebruik, presiesheid, krag, en skoonmaak vereistes.

Soliede kerns

Soliede kerne is die mees basiese tipe, ideaal vir die vorming van eenvoudige hol kenmerke in gietstukke.

Hulle word tipies gemaak van 'n homogene sand-bindmiddelmengsel wat in kernbokse gekompakteer is.

As gevolg van hul ongekompliseerde geometrie, hulle is koste-effektief en maklik om te vervaardig, maak hulle geskik vir komponente soos pypafdelings, Klepbehuisings, of meganiese blokke met reguit-deur holtes.

• Voordele: Eenvoudige vervaardiging, lae koste vir basiese vorms.
• Beperkings: Hoë materiaalgebruik; moeilike verwydering uit diep of nou holtes as gevolg van 'n gebrek aan opvoubaarheid.

Skulpkerne

Dopkerne is presisie-gemanipuleerde kerns wat gevorm word deur hars-bedekte sand teen verhitte metaalkernkaste neer te sit, die skep van 'n rigiede, dunwandige dop met hoë dimensionele akkuraatheid.

Hierdie metode bied uitstekende oppervlakafwerking en sterkte, maak dopkerne ideaal vir hoëprestasietoepassings.

• Algemene gebruike: Motor-enjinblokke, silinderkoppe, en onderdele wat ingewikkelde verkoelings- of smeerkanale benodig.
• Sleutelvoordele: Stywe toleransies (±0,1 mm), Gladde oppervlakafwerking, en verminderde materiaalverbruik.

Hars-gebonde kerns

Gebruik in nie-gebak en koelboks kern maak prosesse, harsgebonde kerns bied hoë sterkte en dimensionele konsekwentheid.

In die no-bak metode, chemiese katalisators genees die sand-harsmengsel by kamertemperatuur, terwyl die koue-boks-metode gas gebruik (tipies amiendampe) om die hars binne minute hard te maak.

• Voordele: Vinnige siklustye, uitstekende meganiese sterkte, geskik vir hoëvolume produksie.
• Nywerhede: Motorvoertuig, swaar masjinerie, pomp en klepgietwerk.

CO₂ kerns (Natriumsilikaatkerne)

CO₂-kerne word gemaak deur sand met natriumsilikaat te meng en die mengsel te verhard deur koolstofdioksiedgas in te spuit. Hierdie proses stel vinnig die kern, wat vinnige omkeertye moontlik maak.

• Sterkpunte: Vinnige produksie, sterk aanvanklike hardheid.
• Oorwegings: Moeilik om terug te eis; die kerne kan bros wees en geneig tot vogabsorpsie.
• Tipiese gebruike: Korttermyn- of dringende poste wat vinnige kernbeskikbaarheid vereis.

Opvoubare kerns

Ontwerp om te disintegreer of verswak tydens of na stolling, opvoubare kerns vergemaklik verwydering en verminder die risiko van skade aan die gietstuk.

Hierdie kerne in sandgietwerk sluit dikwels brandbare of termies-sensitiewe bymiddels in wat tydens die gietwerk se afkoelfase afbreek.

• Aansoeke: Groot of komplekse gietstukke met diep, smal interne kenmerke—soos mariene enjins of strukturele omhulsels.
• Voordele: Verminder spanning tydens stolling, voorkom interne krake, en vergemaklik kernuitklop.

Chaplet-ondersteunde kerns

Vir swaar of nie-ondersteunde kerngeometrieë, metaalkapelle word gebruik om die kernposisie te behou tydens vormvul.

Kaplets dien as spasieerders tussen die kern en vormmuur en is ontwerp om met die gietstuk te versmelt sonder om metallurgiese integriteit te benadeel.

• Gebruik gevalle: Groot industriële gietstukke, soos turbinehuise of enjinrame, waar kernverskuiwing andersins dimensionele onakkuraathede sou veroorsaak.
• Voordele: Voorkom beweging onder metaaldruk; handhaaf interne akkuraatheid.

4. Kernbinders en uithardingsmetodes

5. Kern eienskappe en prestasiekriteria

Kerne in sandgietwerk moet voldoen aan 'n veeleisende kombinasie van meganies, termiese, en dimensioneel vereistes om foutvrye gietstukke te vervaardig.

Onder, ons ondersoek die vyf sleuteleienskappe—en hul tipiese teikenwaardes—wat gieterye monitor om kernprestasie te verseker.

Krag

Kerne benodig voldoende integriteit om gesmelte metaaldruk te weerstaan, maar breek skoon tydens uitskud.

• Groen krag (voor droë genesing)

• • Tipiese reeks: 0.2–0,4 MPa (30-60 psi)
  • Belangrikheid: Verseker dat kerns hantering en vormsamestelling oorleef sonder vervorming.

• Droë sterkte (na bindmiddel genesing)

• • Tipiese reeks: 2–6 MPa (300-900 psi) vir harsgebonde kerns
  • Belangrikheid: Moet hidrostatiese ladings weerstaan ​​tot 1.5 MPa in staal gietstukke.

• Warm sterkte (by 700–1 200 °C)

• • Retensie: ≥ 50% van droë sterkte by giettemperatuur
  • Belangrikheid: Voorkom kernvervorming of erosie wanneer dit in direkte kontak met gesmelte metaal is.

Deurlaatbaarheid

Gas wat tydens gieting gegenereer word (stoom, Saam) moet ontsnap sonder om poreusheid te vorm.

• Deurlaatbaarheid Getal (Pn)

• • Groen kerne: 150–350 PN
  • Skulp & Hars kerns: 100–250 PN

• Te laag (< 100): Vang gasse vas, lei tot blaasgate.
• Te hoog (> 400): Verminder kernsterkte, gevaar vir erosie.

Opvoubaarheid

Beheerde ineenstorting van die kern vergemaklik uitskud en akkommodeer metaalkrimping.

• Opvoubaarheidsmetriek: 0.5–2.0 mm vervorming onder standaardlading
• Meganismes:

• • Groen kerne: Maak staat op vog en kleistruktuur om te vervorm.
  • Hars kerns: Gebruik voortvlugtige bymiddels (steenkoolstof) of swak lae.

• Voordeel: Verminder interne spanning—voorkom warm skeure in diep holtes.

Dimensionele akkuraatheid

Presisie van interne kenmerke bepaal na-gietbewerking toelaes.

Termiese stabiliteit

Kerne moet integriteit handhaaf onder vinnige hittevloei van gesmelte metaal.

• Termiese uitbreidingskoëffisiënt: 2.5–4,5 × 10⁻⁶/K (kernsand vs. metaal)
• Refrakteurigheid:

• • Silika-gebaseerde kerns: op na 1,200 ° C
  • Sirkoon of Chromiet Verbeterde Cores: > 1,700 ° C

• Belangrikheid: Minimaliseer kernverskuiwing wat veroorsaak word deur ongelyke termiese uitsetting.

6. Hoe word kerns in plek gehou?

Om te verseker dat kerns presies geposisioneer bly regdeur giet en stolling is van kritieke belang: selfs 'n effense verskuiwing kan interne gange verdraai of veroorsaak dat metaal die kernholte binnedring.

Gieterye staatmaak op 'n kombinasie van meganiese registrasie, metaal steune, en bindmiddels om kerne veilig in die vorm te sluit.

Meganiese registrasie met kernafdrukke

Elke patroon sluit uitstaande "kernafdrukke" in wat bypassende uitsparings in die kop en sleep skep. Hierdie afdrukke:

• Vind die kern in al drie asse, sywaartse of vertikale beweging te voorkom
• Dra vragte oor deur die kern se gewig en gesmelte metaaldruk te dra (op na 1.5 MPa in staal)
• Standaard afmetings strek gewoonlik 5–15 mm in die vormmuur in, gemasjineer tot ± 0.2 mm vir betroubare sitplekke

Deur die vorm toe te maak, die kerndruk sitplekke in sy sak, die lewering van 'n herhaalbare, interferensiepassing wat geen bykomende hardeware benodig nie.

Metaalsteune: Kapelletjies en moue

Wanneer hidrostatiese kragte dreig om te dryf of kerns te erodeer, gieterye ontplooi metaalstutte:

• Kapelletjies is klein metaalpilare—dikwels gestempel uit dieselfde legering as die gietstuk—wat met gereelde tussenposes geplaas word (elke 50-100 mm).
  Hulle oorbrug die gaping tussen kern en vormwand, dra beide kerngewig en metaaldruk.
• Moue bestaan ​​uit dunwandige metaalbuise wat oor kwesbare kerngedeeltes gly, beskerm sand teen hoë-snelheid metaalbotsing en versterk die kern se struktuur.

Na stoling, kapelle bly ingebed en word óf deur bewerking verwyder óf as minimale insluitings gelaat; moue word tipies met die sand uitgetrek.

Bindingshulpmiddels: Kleefmiddels en klei-seëls

Vir liggewig- of presisiekerne, meganiese ondersteunings alleen kan onvoldoende wees. In hierdie gevalle:

• Kleefmiddels- klein kolletjies natriumsilikaat of eie harsgom - maak kernvoete vas aan die vormoppervlak, wat aanvanklike groensterkte bied sonder om deurlaatbaarheid te belemmer.
• Kleislipseëls— ’n dun laag bentoniet-mis wat om kernafdrukke toegepas word—versterk wrywing en verseël enige mikroskopiese gapings, voorkom dat fyn sand in die holte migreer tydens toemaak.

Albei metodes vereis minimale materiaal, maar verminder die kern "sweef" dramaties tydens vormhantering en metaalvul.

7. Kernsamestelling en vormintegrasie

Naatlose integrasie van kerns in die vorm is deurslaggewend vir die bereiking van akkurate interne geometrieë en om defekte soos foute te vermy, kernverskuiwing, of metaalpenetrasie.

Kernplasingstegnieke

Handmatige plasing

• Belyningspelde & Opspoorders: Gebruik presisie-gemasjineerde penne op die sleep- en cope-helftes om kerns in posisie te lei.
• Tasbare bevestiging: Operateurs moet die kern "sitplek" teen sy afdrukke voel, gee dan 'n sagte tik om volle betrokkenheid te verseker.

Outomatiese hantering

• Robotiese Grippers: Toegerus met vakuum of meganiese vingers, robotte kies, oriënteer, en plaas kernsamestellings met ± 0.1 mm akkuraatheid.
• Programmeerbare reekse: Integreer visiestelsels om oriëntasie te verifieer en vreemde voorwerpe voor plasing op te spoor.

Vormgereedheid

Voor die sluiting van die cope en sleep, bevestig dat die vorm volledig voorberei is om beide die kern en gesmelte metaal te aanvaar:

• Vent inspeksie: Verseker alle kern vents (Ø 0,5–1 mm) en vormopenings is vry van sandopbou om gas ontsnap te vergemaklik.
• Terugvulling & Verpakking: Ondersteun eksterne kernoppervlaktes deur terug te vul met los sand of gebruik ertjie-gruis rug vir dopkerne, voorkoming van kernvervorming onder metaaldruk.
• Skeilynvrystelling: Verifieer dat geen sandbrûe of puin die skeidslyn beset nie, wat kernafdrukke kan verskuif of wanverhoudings kan veroorsaak.

Kernbinding en verseëling

• Adhesive Dab Toepassing: Vir klein of dun kerne, Wend vlekkeloos natriumsilikaat of eie klei-kleefmiddel aan by kern-afdruk-koppelvlakke om te verhoed dat die kern “dryf” tydens die sluiting van die vorm.
• Kleislipfilette: In groen-sand vorms, borsel 'n dun lagie bentoniet-mis om kernnate; dit verseël gapings en voeg wrywingsweerstand by.

Finale Vergadering Tjeks

Voor giet, voer 'n sistematiese inspeksie uit om kernintegriteit en vormbelyning te bevestig:

• Go/No-Go meters: Glip meters oor kernafdrukke om korrekte sitdiepte te verifieer.
• Visuele inspeksie met beligting: Skyn hoekige lig in die vormholte om wanbelynde kerns uit te lig, los kapelle, of gapings.
• Dinamiese vibrasie toets: Vibreer die vormsamestelling liggies; behoorlik beveiligde kerne sal onbeweeglik bly, terwyl los kerne hulself openbaar.

8. Algemene kernverwante defekte & Middels

9. Herwinning en volhoubaarheid van kernsand

• Fisiese herwinning (Groen-sand): Slytskrop en sifting herstel 70–80 % maagdelike kwaliteit.
• Termiese herwinning (Hars kerns): 600–800 °C brand bindmiddels af; opbrengste 60–70 % herbruikbare sand.
• Vermengingstrategie: Meng 20-30 % maagd met herwin om prestasie te handhaaf terwyl stortingsterrein verminder word deur 60%.

10. Toepassings en gevallestudies

1. Motor-enjinblokke: Opvoubare kerne in waterbaadjies behaal ± 0.5 mm oor 1.5 m span, die vermindering van bewerkingstyd deur 25%.
2. Hidrouliese Manifolds: Cold-Box harskerne uitgeskakel 70 % van gasdefekte in kruisende kanale, opbrengs te verbeter.
3. Turbine Verkoelingskanale: 3D-gedrukte sandkerne geïntegreer met epoksiebindmiddel vervaardig ± 0.1 mm akkuraatheid en sny leityd vanaf 8 weke na 2 weke.

11. Konklusie

Kerns vorm die verborge infrastruktuur van komplekse sandgegote komponente, wat ingewikkelde interne kenmerke moontlik maak wat prestasie in motorvoertuie aandryf, lugvaart, en nywerheidsektore.

Deur toepaslike sandtipes te kies, bindmiddels, en monteermetodes - en deur kerneienskappe en herwinning streng te beheer - bereik gieterye hoë akkuraatheid, defekvrye gietstukke.

Vooruitkyk, bykomende kern maak, eko-vriendelike bindmiddels, en intydse eiendomsmonitering beloof om kerntegnologie te bevorder, toenemend gesofistikeerde ontwerpe te ondersteun.

 

Vrae

Wat is kerns in sand giet?

N kern is 'n spesiaal gevormde insetsel gemaak van sand en bindmiddels, binne die vormholte geplaas om interne leemtes te skep, ondersny, of komplekse interne geometrieë in 'n gietstuk.

Kerne maak die vervaardiging van hol komponente soos pype moontlik, enjinblokke, en klepliggame.

Hoe verskil 'n kern van 'n vorm?

Terwyl die vorm vorm die buitevorm van die gietstuk, die kern skep die interieurkenmerke.

Vorms is oor die algemeen groter en definieer die buitekante, terwyl kerns binne-in die vormholte geplaas word om holtes te vorm, gate, en gange.

Watter materiale word gebruik om kerne te maak?

Die meeste kerne word gemaak van hoë-suiwer silika sand gekombineer met a bindmiddel stelsel,

soos bentoniet klei (vir groen sand), termohardende harse (vir dop- of kouebokskerne), of natriumsilikaat (vir CO₂-kerne).

Bymiddels kan gebruik word om sterkte te verbeter, deurlaatbaarheid, of opvoubaarheid.