Тыпы пяску ў пясчаным ліцці: Усёабдымны агляд

Змест паказваць

1. Уводзіны

Пясок служыць аснова пясчанае ліццё, утвараючы паражніну цвілі, якая непасрэдна фармуе кожнае ліццё.

Упакоўваючы пясок вакол малюнка, ліцейныя вырабы ствараюць негатыўнае ўражанне, у якое расплаўленыя металічныя цячэнні, застывае, і бярэ на сябе канчатковую геаметрыю.

Выбар пяску гуляе галоўную ролю: гэта ўплывае на аздабленне паверхні, Пранікальнасць газу, dimensional accuracy, і ў канчатковым выніку, каштаваць.

У наступных раздзелах, Мы вывучаем асноўныя пясчаныя сістэмы - зялёны, хімічна звязаны, сілікат натрыю, пакрыццё з смалой, і спецыяльныя пяскі - высокаамерыканскі іх кампазіцыі, ўласцівасці, і ідэальныя прыкладанні.

2. Зялёны пясок

Зялёны пясок служыць Сярэдняя форма працоўнай коні у больш за 70% сусветных аперацый па кастынгу пяску.

Ліцеражы аддаюць перавагу яго нізкай коштам, Прастата паўторнага выкарыстання, і прыстасаванасць да шырокага спектру памераў часткі і геаметрыі.

Склад

Тыповая сумесь зялёнага колеру змяшчае:

Кампанент	Тыповая прапорцыя	Функцыя
Крэмневы пясок	85–90 мас. %	Забяспечвае вогнетрывалы шкілет і вызначэнне
Гліна бентаніта	5–10 мас. %	Надае пластычнасць, «Зялёная сіла,”І разборлівасць
Вада	2–4 мас. %	Актывуе глінянае злучэнне; Кіруе пластычнасцю цвілі
Дадаткі (марскі вугаль, 1–3 мас. %)	1–3 мас. %	Палепшае аздабленне паверхні і спрыяе пышнаму вугляроду

Ключавыя ўласцівасці

Утрыманне вільгаці (2–4 %)
Забяспечвае добрую пластычнасць пяску для адбітка малюнка. Занадта мала вільгаці выклікае разбурэнне; Занадта шмат дае дрэнную пранікальнасць і дэфекты газу.
Зялёная сіла (30–50 фунтаў на кв.дюйм)
Вымярае здольнасць небаковай формы падтрымліваць расплаўлены метал без калапсу.
Пранікальнасць (200–400 PN)
Паказвае, як лёгка газы ўцякаюць паражніны цвілі - крытычна, каб пазбегнуць сітаватасці.
Зборнасць (0.5–1,5 мм)
Апісвае кантраляваную дэфармацыю цвілі пры зацвярдзенні, Зніжэнне гарачых дэфектаў.

Перавагі і прыкладанні

Зялёны пясок Нізкі кошт інструментаў ($50- 200 долараў за форму) і паўторнасць за 5–20 цыклаў зрабіць яго ідэальным для вялікіх,

цяжкія лізы, такія як блокі рухавіка, корпусы помпы, і кампаненты сельскагаспадарчай тэхнікі.

Ліцейныя вырабы таксама выкарыстоўваюць зялёны пясок для прататыпавых частак, Там, дзе хуткі абарот і мінімальны авансавы інвестыцыю маюць значэнне.

Абмежаванні & Змякчэнні

Памерная талерантнасць (± 0,5–1,5 %)
Зялёныя сеткі цвілі выяўляюць больш свабодныя допускі, чым працэсы, закладзеныя на смалу. Інжынеры зацягваюць допускі, дакладна кантралюючы ўзровень гліны і вільгаці.
Вымыванне ў тонкіх секцыях
Пашыраны кантакт з расплаўленым металам можа размыць дробныя дэталі. Павелічэнне ўтрымання з гліны альбо нанясенне вогнетрывалых пакрыцця.

3. Хімічна звязаны пясок

Хімічна звязаныя пясчаныя сістэмы пераўтвараюць простыя крэмневыя збожжа ў высокапрадукцыйныя формы і ядра, выкарыстоўваючы сінтэтычныя смалы ў якасці злучных.

Ліцейныя вырабы выбіраюць з трох вядучых хімічных смал - феноліка, фуран, і эпаксідны - з улікам пэўнай сілы, лячыць, і профілі газавага пакалення.

Тыпы смалы і ўласцівасці

Фенольныя смалы: Прапануйце выдатную цеплавую стабільнасць (да 300 ° С) і нізкая эвалюцыя газу (≤ 0.2 L/кг пясок).
Яны дасягаюць моцных бакоў 200–300 фунтаў на кв.дюйм (1.4–2.1 МПа) На працягу 5–10 хвілін.
Фуран смалы: Вылечыць хутка (1–3 хвіліны) з умеранай эвалюцыяй газу (0.3–0,5 л/кг).
Іх сілы лаўкі дасягаюць 250–350 фунтаў на кв.дюйм (1.7–2.4 МПа), што робіць іх ідэальнымі для сталёвых адлівак сярэдняй.
Эпаксідныя злучныя: Даставіць самыя высокія моцныя бакі (300–400 psi / 2.1–2,8 МПа) і мінімальны газ (< 0.1 L/кг).
Хоць час лячэння працягваецца да 15–30 хвілін, Эпаксідныя пяскі вырабляюць выключна чыстыя паверхні для алюмініевых дэталяў з тонкай сценкамі.

Пераход ад хіміі смалы да выбару працэсу, ліцейныя вырабы выбіраюць паміж Няма дзею і Халодная скрыня метады:

Працэс без бакавога

Механізм: Змяшайце пясок з вадкай смалой і каталізатарам; Дазвольце цвілі вылечыць пры тэмпературы навакольнага асяроддзя.
Перавагі: Простая ўстаноўка, энергаэфектыўны (Няма знешняга ацяплення), змяшчае вялікія формы (> 2 м у даўжыню).
Тыповыя паказчыкі: Сціскныя моцныя бакі > 10 МПА на працягу 2–5 хвілін; Тэрмін службы 10–15 хвілін для зборкі цвілі.

Працэс халоднага скрыні

Механізм: Спакуйце пяшчана -рэзінавую сумесь у колбе, Затым перадайце газападобны амін каталізатар праз пясок, каб выклікаць імгненнае лячэнне.
Перавагі: Цыкл часоў больш нізкі, чым 30 секунды, Ідэальна падыходзіць для вытворчасці з высокім аб'ёмам і мудрагелістых ядраў.
Тыповыя паказчыкі: Трываласць сціску 10–15 МПа ў пад 1 хвіліна; Нізкі рэшткавы каталізатар мінімізуе дэфекты.

У той час як хімічна звязаныя пяскі дастаўляюць Лаўка сіла да 15 МПА і зборнасць адэкватны для складаных геаметрый, Яны патрабуюць строгіх газавае кіраванне.

Празмерная эвалюцыя газу можа прывесці; так, ліцейныя рэгульваюць дазоўку смалы,

Аптымізаваць вентыляцыю асноўнай скрынкі, і выкарыстоўвайце вакуумныя або нізкае ціск, каб змякчыць дэфекты.

Прыкладанне вар'іруецца ад вялікіх блокаў марскіх рухавікоў - дзе вымяральныя допускі зацягваюцца да ± 0.2 мм - да аэракасмічных турбінных корпусаў, якія патрабуюць ra ≤ 2 choins аздабляе.

У гэтых сцэнарыях, Хімічна звязаныя пяскі адпавядаюць як вымяральнай дакладнасці, так і стандартам якасці паверхні, якія зялёны пясок не можа дасягнуць.

4. Сілікат натрыю (Вадзяное шкло) Пясок

Пабудова на хімічна звязаных сістэмах, Сілікатны пясок натрыю—Аст называецца Шкляны пясок для вады—Пасуецца характэрны механізм, які ўраўнаважвае хуткасць, які ўраўнаважвае хуткасць, моц, і якасць паверхні.

Ліцейныя вырабы выкарыстоўваюць яго ў першую чаргу для вырабу асноўных і сярэдняга аб'ёму, дзе хуткі паварот і добрае аздабленне маюць значэнне.

Механізм прывязкі і зацвярдзенне

Змешванне: Аператары спалучаюцца крэмневы пясок з вадкім сілікатным растворам натрыю (8–12 мас. %).
Збор цвілі: Тэхнікі пакуюць альбо страляюць па вільготным пяску вакол малюнка альбо асноўнай скрынкі.
Co₂ лячэнне: Паток 100% Co₂ (Хуткасць патоку 4–8 м³/гадзіну) праходзіць праз цвіль.
Усталюйце час: Сілікатны гель утвараецца ў 10–30 секунд, даючы цвёрдую форму, гатовую да неадкладнага зборкі.

Дзякуючы гэтаму хуткаму загартоўку, Сілікатныя ядра натрыю могуць увайсці ў колбу і наліць унутры 1–2 хвіліны Co₂ экспазіцыі, Рэзка скарачаючы час цыкла ў параўнанні з смалавымі сістэмамі.

Перавагі

Хутка вылечыць: Поўнае гелеобранне ў пад 30 секунды ліквідуюць працяглыя часы лаўкі, Павышэнне прапускной здольнасці.
Добрая аздабленне паверхні: Вылечаныя ядра праяўляюць шурпатасць паверхні вакол RA 3-5 мкм, больш тонкі, чым зялёны пясок на 30–50%.
Нізкі дым і пах: Co₂ Curing стварае нязначныя лятучыя пабочныя прадукты, Паляпшэнне ўмоў працы ліцейных вырабаў.
Паўторнасць: Пры правільным адноўленым, Сілікатны пясок натрыю можа пераадолець 8–12 Выкарыстоўвае да значнай страты сілы.

Недахопы

Праблемы меліярацыі: Высокае ўтрыманне карбанату натрыю патрабуецца вільготная або цеплавая меліярацыя пры 600–800 ° C, каб пазбавіць злучных - павышэнне выдаткаў на энергію.
Зніжанае пясчанае жыццё: Перапрацаваны пясок у рэшце рэшт назапашвае карбанат і штрафы, прыніжае сілу да 15% пасля 10 цыклы.
Адчувальнасць вільгаці: Навакольная вільготнасць вышэй 70% могуць папярэдне растаць сумесі альбо павольнае пранікненне, патрабуючы кліматычнага кантролю.

Прыкладанне

Ліцейныя вырабы з дапамогай сілікатнага пяску натрыю, калі ім патрэбны баланс хуткасці і дакладнасці:

Стварэнне ядра: Ядры з газамі для працоўных помпаў, Целы клапана, і цеплаабменныя ўрыўкі.
Сталёвыя адлівакі сярэдняга памеру: Калектары і корпусы перадач (10–200 кг дыяпазону) якія патрабуюць ўмераных мергенных допуску (± 0.3 мм).

5. Пяскі з пакрыццём смалы

Пяскі з пакрыццём смало снарад ліцця—Падрукуйце дакладнасць хімічна звязаных сістэм са хуткасцю вытворчасці высокага аб'ёму.

Прымяняючы тонкую, загадзя каталізаваны пласт смалы да кожнага пясчанага збожжа, ліцейныя вырабы ствараюць надзейныя "ракавіны", якія фіксуюць дробныя дэталі і падтрымліваюць выключную дакладную дакладнасць.

Працэс ліцця абалонкі

Смальнае пакрыццё: Вытворцы раўнамерна пакрываюць пясок з высокай асобай (AFS 50–70) з 1–2 мас. % Тэрморицкая смала (фенольны альбо эпаксідны).
Скарачэнне фарміравання: Яны павалілі пясок з пакрыццём вакол загадзя апрацаваны ўзор (175–200 ° С); Нагрэе смалу, утвараючы прыблізна цвёрдую абалонку 2–5 мм тоўсты.
Асноўная зборка: Тэхнікі выдаляюць непахісны пясок, Збярыце палоўкі абалонкі ў колбу, і засыпанне з пяском без пакрыцця для падтрымкі.
Ліццё: Хуткая вытворчасць ракавіны дае формы, гатовыя да залівання - часта ўнутры 5 хвіліны выдаленне малюнка.

Асноўныя перавагі

Выключная аздабленне паверхні: Кастынг, закінутыя ракавінай, дасягае ra ≤ 2 ch -up 80% больш гладкія, чым зялёныя і калегі.
Шчыльныя допускі: Дакладнасць вымярэння дасягае ± 0.1 мм, зніжэнне пасля выніжэння 30–40%.
Здольнасць тонкай сценкі: Сцены, як тонкія, як 1 мм з мінімальнымі гарачымі слядамі альбо вымываннем.
Аўтаматызацыя: Суцэльныя ракавіны вырабляюць 100–200 снарадаў у гадзіну, Падтрымка высокай прапускной здольнасці.

Выдаткі і размовы пра цыкл часу

Метрыка	Снарад ліцця	Зялёны пясок	Памерці кастынг
Кошт цвілі	$500- 2000 долараў/абалонка	$50- $ 200/цвіль	$10,000- 100 000 долараў/памерці
Час цыкла	5–10 мін/абалонка	20–60 мін	Секунды за стрэл
Частка аб'ём	1,000–50 000/год	100–10 000/год	10,000–1000 000/год
Зніжэнне апрацоўкі	30–40 %	0–10 %	40–60 %

У той час як ліццё абалонак патрабуе больш высокіх авансавых выдаткаў, яго Хуткія цыклы і Зніжаная аздабленне зрабіць гэта эканамічна пераканаўчым для сярэдні Вытворчасць праходзіць (1,000–50 000 адзінак).

Мэтавыя галіны і прыкладанні

Аўтамабільныя корпусы турбонагнутасці: Тонкая сценка, Высокатэхматычныя кампаненты карыстаюцца дакладнасцю ліцця абалонкі.
Аэракасмічныя скрынкі перадач: Шчыльныя допускі (± 0.1 мм) і выдатныя аздабленні адпавядаюць жорсткім стандартам сертыфікацыі.
Дакладныя медыцынскія прылады: Складаныя геаметрыі з РА < 2 µM паверхні патрабуюць практычна ніякіх другасных аперацый.
Электроніка: Маленькі, Маблэстныя альтэрнатывы Die -Cast Выкарыстоўвайце формы абалонкі, каб пазбегнуць сітаватасці і павышэння прадукцыйнасці EMI.

6. Спецыяльныя пяскі і дабаўкі

За межамі стандартных сілікацыйных сумесяў, Ліцейны разгортванне Спецыяльныя пяскі і дадаткі Для барацьбы з высокатэмпературнай паслугай, Палепшыць якасць паверхні, і паводзіны дробнай формы цвілі.

Шляхам пашыву хіміі пяску і збожжавых характарыстык, Інжынеры аптымізуюць кастынг для патрабавальных прыкладанняў.

Пяскі з высокай тэмпературай

Пры расплаўленай тэмпературы металу перавышаюць 1,300 ":

Тып пяску	Склад	Тэмпература раставання	Выгод	Тыповыя выпадкі выкарыстання
Цырконавы пясок	Zarsio₄	> 2,200 ° С	Выключная вогнетрыватасць; Вельмі нізкае цеплавое пашырэнне (4.5 × 10⁻⁶/k); Мінімальнае пранікненне металу	Нажавыя турбіны Superalloy; сталёвыя зліткі формы
Пясок алівіна	(Мг,F)₂sio₄	~ 1,900 ° С	Добрая цеплавая стабільнасць; нізкая прыдатнасць; Умераны кошт (10–20% вышэй крэмнія)	Сталь і жалез
Хроміт пясок	Fecr₂o₄	> 1,700 ° С	Высокая цеплаправоднасць (≈ 7 W/m · k); Зніжэнне хімічнай рэакцыі пяску -металі	Інвестыцыйныя сплавы з высокім утрыманнем тэмы; шкляныя формы

Дабаўкі па паверхні

Дасягнуць больш гладкія адлітыя паверхні і мінімізаваць вымыванне, Ліцейныя вырабы ўводзяць дробныя арганічныя або вугляродныя дабаўкі:

Вугальны пыл (Марскі вугаль)

- Доза: 1–3 мас. % пяшчанага міксу
- Функцыя: Пры тэмпературы ліцця, Лятучыя рэчы, Падаючы аздабленне паверхні на 20–30% лепш, чым неачышчаны пясок.

Пышныя дабаўкі вугляроду

- Хімія: Спалучэнне набору вугалю і графітавых мікрасферы
- Выгада: Вырабляе бліскучую вугляродную плёнку ў паражніны цвілі, Далейшае ўдасканаленне дэталяў і прадухіленне пранікнення металу ў пясчаныя пары - крытычны для высокадакладнага алюмініевага і латуннага адлівання.

Памер збожжа і тонкасць

А Амерыканскае ліцейнае таварыства (АФ) Нумар тонкасці збожжа Кіраўнікі выбару пяску:

Нумар AFS	Сярэдні дыяметр збожжа	Уплыў на паводзіны цвілі
30–40	0.6–0,8 мм	Высокая пранікальнасць, грубая аздабленне
50–70	0.3–0,6 мм	Баланс пранікальнасці і дэталяў
80–100	0.2–0,3 мм	Дробная дэталь (Ra ≤ 3 µm), Нізкая пранікальнасць

Больш грубыя пяскі (AFS 30–40): Ідэальна.
Сярэднія пяскі (AFS 50–70): Працоўны конь для агульных інжынерных кастынгаў, Прапаноўваючы кампраміс паміж непераможнасцю і дэталямі.
Дробныя пяскі (AFS 80–100): Патрабуецца для тонкіх сцен, Вострыя краю, і дробныя рысы, але часта змешваецца з больш грубымі зернямі для падтрымання патоку газу.

7. Ключавыя ўласцівасці пяску для ліцця пяску

Маёмасць	Значнасць	Тыповы дыяпазон
Утрыманне вільгаці	Пластычнасць супраць. пранікальнасць	2–4%
Зялёная сіла	Стабільнасць цвілі перад наліваннем	30–50 фунтаў на кв.дюйм (0.2–0,3 МПа)
Пранікальнасць	Газавы ўцёкі падчас пура	200–400 (Нумар пранікальнасці)
Рэферантнасць	Устойлівасць да расплаўленай тэмпературы металу	1,200–1,400 ° С
Зборнасць	Прастата выдалення пяску пасля застывання	0.5–1,5 мм дэфармацыя
Тонкасць збожжа	Аздабленне паверхні супраць. пранікальнасць	AFS 40–100

8. Выбар пяску для канкрэтных прыкладанняў для ліцця

На аснове металу тыпу

Розныя металы патрабуюць розных характарыстык пяску з -за іх плаўлення і рэактыўнасці:

Феруры (Жалеза, Сталь):
Гэтыя металы наліваюць пры высокіх тэмпературах, часта зверху 1,400 ° С, патрабавальныя пяскі з выдатнымі Рэферантнасць, Устойлівасць да пранікнення металу, і цеплавая ўстойлівасць.
Агульны выбар ўключае:

- Хроміт пясок - Вышэйшая цеплаправоднасць і ўстойлівасць да зліцця
- Пясок высокай чысціні крэмнія - Эканамічны і шырока даступны, з умеранай вогнетраднасці

Несерскія сплавы (Алюміній, Copper, Цынк):
Яны адліваюцца пры больш нізкіх тэмпературах (600–1,100 ° С) і больш адчувальныя да дэфектаў газу і шурпатасці паверхні. Ідэальныя пясчаныя сістэмы ўключаюць:

- Цырконавы пясок - Нізкае цеплавое пашырэнне і выдатная аздабленне паверхні
- Дробназярністы крэмнійны пясок -Эканамічна эфектыўная і здольная да дазволу з высокімі дэталямі

На аснове складанасці ліцця

Простыя формы: Зялёны пясок можа стаць выдаткай - эфектыўны выбар з -за лёгкасці ў фарміраванні.
Складаныя формы: Хімічна звязаныя пяскі (Асабліва халодна - скрынка) Ці смала - Пяскі з пакрыццём для ліцця абалонкі аддаюць перавагу іх дакладнасці і дэталі - магчымасці ўтрымання.

На падставе аб'ёму вытворчасці

Нізкая - аб'ём вытворчасці: Зялёны пясок папулярны дзякуючы нізкай кошту і паўторнасці.
Высокая - аб'ём вытворчасці: Хімічна звязаныя пяскі (Холадна - скрынка) альбо смала - Пяскі з пакрыццём прапануюць паслядоўную якасць і больш хуткі час цыкла, Нягледзячы на больш высокія першапачатковыя выдаткі.

9. Пясчаная меліярацыя і ўтылізацыя ў пясчаным ліцці

Важнасць меліярацыі пяску

Навакольны экалагічны: Зніжае попыт на нявінны пясок, Захаванне прыродных рэсурсаў, і мінімізацыя адходаў на палігоне.
Эканамічны: Скарачаецца на закупкі пяску і выдаткі на ўтылізацыю, забяспечваючы значную эканомію для ліцейных вырабаў.

Метады меліярацыі

Фізічная меліярацыя: Механічныя працэсы, такія як скрынінг, паглыбленне, і вычышчанне для выдалення злучных і забруджванняў. Падыходзіць для пяскоў з простымі злучнымі (e.g., Зялёны пясок).
Цеплавая меліярацыя: Выкарыстоўвае цяпло, каб спаліць злучныя і арганічныя забруджванні. Больш эфектыўна для складаных злучных, але патрабуе больш энергіі і даражэй.

Меліяраваны пясок супраць. Дзева пясок

Меліяраваны пясок можа мець некалькі розныя ўласцівасці, напрыклад, памер збожжа і змест злучнага. Аднак, з належным кантролем якасці, ён можа адпавядаць патрабаванням для многіх прыкладанняў для кастынгу.

Уплыў і выдаткі на навакольнае асяроддзе - аналіз выгады

У той час як меліярацыя аказвае пэўнае ўздзеянне на навакольнае асяроддзе (e.g., Выкарыстанне энергіі ў цеплавой меліярацыі), Агульная экалагічная выгада перавышае ўплыў выкарыстання толькі нявінны пясок.

Эканамічна, Эканомія ад меліярацыі звычайна перавышае інвестыцыі ў абсталяванне і працэсы.

10. Будучыя тэндэнцыі пяску для пясчанага ліцця

Распрацоўка новых пясчаных матэрыялаў

Навукова -даследчыя намаганні па распрацоўцы новых тыпаў пяску з узмоцненымі ўласцівасцямі, напрыклад, палепшаная вогнетрыватасць, ніжняе цеплавое пашырэнне, і лепшая экалагічная сумяшчальнасць.
Даследаванне альтэрнатыўных матэрыялаў для традыцыйных тыпаў пяску, напрыклад, сінтэтычныя пяскі або пяскі, атрыманыя з адходаў.

Прагрэс у тэхналогіі злучнага

Развіццё больш экалагічна чыстых злучных з меншымі выкідамі і лепшай працаздольнасцю.
Як новыя тэхналогіі злучнага могуць палепшыць сілу, пранікальнасць, і іншыя ўласцівасці пясчаных формаў і стрыжняў, што прыводзіць да больш высокіх - якасных ліццяў.

Аўтаматызацыя ў апрацоўцы пяску і апрацоўцы

Усё большае выкарыстанне аўтаматызацыі ў працэсах ліцця пяску, у тым ліку змешванне пяску, ліццё, і меліярацыя.
Як аўтаматызацыя можа палепшыць паслядоўнасць і эфектыўнасць апрацоўкі пяску, Паменшыце выдаткі на працу, і павысіць агульную якасць працэсу ліцця.

11. Conclusion

Выбар правільнага тыпу пяску ўтварае Фонд паспяховага пясчанага ліцця.

Ад універсальнага зялёнага пяску да дакладных снарадаў з пакрыццём смалы, Кожная сістэма дае унікальныя перавагі і кампрамісы.

Разумеючы пясчаную кампазіцыю, Ключавыя ўласцівасці, і стратэгіі меліярацыі, Ліцейныя інжынеры забяспечваюць высакаякасныя кастынг, Эканамічная вытворчасць, і экалагічнае кіраўніцтва.

Па меры прасоўвання тэхналогій пяску - выміраючы экалагічна чыстыя злучныя, Лічбавы кантроль працэсу, і вытворчасць дабавак - і кастынг будзе працягваць харчаванне інавацыйных прыкладанняў у розных галінах прамысловасці.