هسته در ریخته گری شن چیست؟?

1. مقدمه

هسته در ریخته گری ماسه به عنوان معماران داخلی که ویژگی های پنهان قطعات فلزی را شکل می دهند - حفره های داخلی, زیر انداز, و معابر سیال - که یک قالب واحد به تنهایی نمی تواند به دست آورد.

از نظر تاریخی, صنایع دستی چوب های ساده چوب یا خاک رس را در قالب های روم باستان قرار داده اند;

امروز, ریخته گری ها از فناوری های ماسه ای پیشرفته برای تولید هندسه های پیچیده استفاده می کنند,

مانند کاپشن های خنک کننده موتور, کانال های منیفولد هیدرولیک, و مدارهای خنک کننده تیغه توربین, ماشین به طور مؤثر غیرممکن است.

در عملیات مدرن, هسته ها 25-35 ٪ از کل حجم قالب را تشکیل می دهند, منعکس کننده نقش مهم آنها در باز کردن پیچیدگی طراحی و کاهش ماشینکاری پایین دست.

2. هسته چیست?

در ریخته گری شن و ماسه, الف هسته دقیقاً شکل است, درج مبتنی بر شن و ماسه قرار داده شده در داخل حفره قالب برای ایجاد حفره های داخلی, مانند معابر, زیر انداز, یا بخش های توخالی, که قالب به تنهایی نمی تواند شکل بگیرد.

در حالی که قالب یک ریخته گری را تعریف می کند خارجی هندسه, هسته ها آن را تعیین می کنند داخلی ویژگی ها.

هسته در مقابل. قالب

در حالی که قالب شکل خارجی یک ریخته گری را تعریف می کند, را هسته ویژگی های داخلی را ایجاد می کند:

• قالب: حفره توخالی با بسته بندی ماسه در اطراف بیرونی الگوی تشکیل شده است.
• هسته: مونتاژ شن و ماسه قبل از ریختن در داخل قالب قرار داده شده است تا جریان فلز را مسدود کند, تولید حفره ها یک بار برداشته شد.

هسته ها باید یکپارچه با قالب ادغام شوند, مقاومت در برابر فشارهای فلزی مذاب (تا 0.6 MPa در ریخته گری آلومینیوم) در حالی که بعداً برای لرزش تمیز می شود.

3. انواع هسته در ریخته گری ماسه

هسته در ریخته گری شن و ماسه در چندین طرح آمده است, هر یک برای ایجاد ویژگی های داخلی خاص - از سوراخ های ساده گرفته تا معابر خنک کننده پیچیده.

انتخاب مانده های نوع هسته مناسب استفاده مادی, دقت, قدرت, و تمیز الزام.

هسته های جامد

هسته های جامد اساسی ترین نوع هستند, ایده آل برای تشکیل ویژگی های توخالی ساده در ریخته گری.

آنها به طور معمول از مخلوط ماسه ای همگن ساخته شده در جعبه های هسته ساخته می شوند.

به دلیل هندسه بدون عارضه آنها, آنها مقرون به صرفه و تولید آسان هستند, آنها را برای مؤلفه هایی مانند بخش لوله مناسب می کند, محفظه, یا بلوک های مکانیکی با حفره های مستقیم.

• مزایا: تولید ساده, هزینه کم برای شکل های اساسی.
• محدودیت ها: استفاده زیاد از مواد; حذف دشوار از حفره های عمیق یا باریک به دلیل عدم فروپاشی.

هسته

هسته های پوسته هسته های مهندسی دقیق هستند که با رسوب ماسه های پوشیده از رزین در برابر جعبه های هسته فلزی گرم تشکیل شده اند, ایجاد سفت و سخت, پوسته دیواره نازک با دقت ابعادی بالا.

این روش پایان و قدرت سطح عالی را فراهم می کند, ساخت هسته های پوسته برای کاربردهای با کارایی بالا ایده آل است.

• کاربردهای رایج: بلوک های موتور اتومبیل, سر سیلندر, و قطعاتی که به کانال های خنک کننده یا روغن کاری پیچیده نیاز دارند.
• مزایای کلیدی: تحمل های تنگ (0.1 میلی متر), پرداخت سطح صاف, و کاهش مصرف مواد.

هسته های پیوند شده با رزین

استفاده شده در بدون پخت و با جعبه سرد فرآیندهای ساخت هسته, هسته های پیوند شده با رزین استحکام و قوام ابعادی بالایی دارند.

در روش بدون پخت, کاتالیزورهای شیمیایی مخلوط ماسه ای را در دمای اتاق درمان می کنند, در حالی که روش جعبه سرد از گاز استفاده می کند (به طور معمول بخارات آمین) در عرض چند دقیقه رزین را سخت کنید.

• مزایا: زمان چرخه سریع, قدرت مکانیکی عالی, مناسب برای تولید با حجم بالا.
• صنایع: خودرو, ماشین آلات سنگین, ریخته گری پمپ و شیر.

هسته های (هسته های سیلیکات سدیم)

هسته های Co₂ با مخلوط کردن ماسه با سیلیکات سدیم و سخت شدن مخلوط با تزریق گاز دی اکسید کربن ساخته می شوند. این فرآیند به سرعت هسته را تنظیم می کند, فعال کردن زمان چرخش سریع.

• نقاط قوت: تولید سریع, سختی اولیه قوی.
• ملاحظات: بازپس گیری دشوار است; هسته ها ممکن است شکننده و مستعد جذب رطوبت باشند.
• کاربردهای معمولی: مشاغل کوتاه یا فوری که نیاز به در دسترس بودن سریع هسته دارند.

هسته های قابل جمع شدن

برای تجزیه یا تضعیف در حین یا بعد از جامدات طراحی شده است, هسته های قابل جمع شدن حذف را ساده کرده و خطر آسیب به ریخته گری را کاهش می دهند.

این هسته در ریخته گری ماسه اغلب شامل مواد افزودنی قابل احتراق یا از نظر حرارتی است که در مرحله خنک کننده ریخته گری تجزیه می شوند.

• برنامه های کاربردی: ریخته گری های بزرگ یا پیچیده با عمیق, ویژگی های داخلی باریک - مانند موتورهای دریایی یا محفظه های ساختاری.
• مزایا: استرس را در حین استحکام کاهش دهید, از ترک خوردگی داخلی جلوگیری کنید, و حذفی هسته را راحت کنید.

هسته های با کمک چاپی

برای هندسه های هسته سنگین یا پشتیبانی نشده, از کلیساهای فلزی برای حفظ موقعیت هسته در هنگام پر کردن قالب استفاده می شود.

کلیساها به عنوان فاصله بین دیوار هسته و قالب عمل می کنند و به گونه ای طراحی شده اند که با ریخته گری بدون به خطر انداختن یکپارچگی متالورژیکی ، فیوز شوند.

• موارد استفاده: ریخته گری های بزرگ صنعتی, مانند محفظه های توربین یا قاب موتور, جایی که تغییر هسته در غیر این صورت باعث نادرستی ابعادی می شود.
• مزایا: از حرکت تحت فشار فلزی جلوگیری می کند; دقت داخلی را حفظ می کند.

4. اتصال دهنده های اصلی و روش های پخت

5. خصوصیات اصلی و معیارهای عملکرد

هسته در ریخته گری شن و ماسه باید ترکیبی خواستار را برآورده کند مکانیکی, حرارتی, و ابعادی الزامات برای تولید نقص - عاری از بازیگران.

در زیر, ما پنج ویژگی اصلی - و مقادیر هدف معمولی آنها را کشف می کنیم که برای اطمینان از عملکرد اصلی نظارت می کند.

قدرت

هسته ها برای مقاومت در برابر فشارهای ذوب شده ، اما در هنگام لرزش تمیز به یکپارچگی کافی احتیاج دارند.

• قدرت سبز (قبل از درمان خشک)

• • دامنه معمولی: 0.2-0.4 MPa (30-60 psi)
  • اهمیت: تضمین می کند که هسته ها از کار و مونتاژ قالب و بدون تحریف جان سالم به در می برند.

• استحکام خشک (بعد از درمان اتصال)

• • دامنه معمولی: 2-6 MPa (300-900 psi) برای هسته های دارای رزین
  • اهمیت: باید در برابر بارهای هیدرواستاتیک مقاومت کند 1.5 MPA در بازیگران فولادی.

• قدرت گرم (در 700-1200 درجه سانتیگراد)

• • حفظ: ≥ 50% مقاومت خشک در دمای ریخته گری
  • اهمیت: در هنگام تماس مستقیم با فلز مذاب از تغییر شکل یا فرسایش هسته جلوگیری می کند.

نفوذپذیری

گاز تولید شده در هنگام ریختن (بخار, همکار) باید بدون ایجاد تخلخل فرار کند.

• تعداد نفوذپذیری (PN)

• • هسته: 150–350 pn
  • پوسته & هسته های رزین: 100–250 pn

• خیلی کم (< 100): گازها را به دام می اندازد, منجر به ضربه زدن به سوراخ می شود.
• خیلی بلند (> 400): قدرت هسته را کاهش می دهد, فرسایش خطرناک.

قابلیت فروپاشی

فروپاشی کنترل شده از هسته تسکین می یابد و انقباض فلزی را در خود جای می دهد.

• متریک قابل سقوط: 0.5-2.0 میلی متر تغییر شکل تحت بار استاندارد
• مکانیسم:

• • هسته: برای تغییر شکل به رطوبت و ساختار خاک رس تکیه کنید.
  • هسته های رزین: از مواد افزودنی فراری استفاده کنید (زغال سنگ) یا لایه های ضعیف.

• بهره مند شوند: استرسهای داخلی را کاهش می دهد - پیشگیری از اشکهای داغ در حفره های عمیق.

دقت ابعادی

دقت ویژگی های داخلی ، کمک هزینه های ماشینکاری پس از محاسبه را دیکته می کند.

پایداری حرارتی

هسته ها باید یکپارچگی را در زیر شار گرمای سریع از فلز مذاب حفظ کنند.

• ضریب انبساط حرارتی: 2.5–4.5 × 10 ⁻⁶/k (ماسه اصلی در مقابل. فلزی)
• نسوز:

• • هسته های مبتنی بر سیلیس: تا 1,200 درجه سانتی گراد
  • هسته های زیرکون یا کرومیت: > 1,700 درجه سانتی گراد

• اهمیت: تغییر هسته ناشی از گسترش حرارتی ناهموار را به حداقل می رساند.

6. چگونه هسته ها در محل نگهداری می شوند?

اطمینان از اینکه هسته ها دقیقاً در طول ریختن قرار گرفته اند و استحکام بسیار مهم است: حتی یک تغییر جزئی می تواند معابر داخلی را تحریف کند یا باعث حمله فلز به حفره هسته شود.

ریخته گری ها به ترکیبی از ثبت مکانیکی, تکیه گاه فلزی, و کمکهای پیوند برای قفل کردن هسته ها به طور ایمن در قالب.

ثبت مکانیکی با چاپ های اصلی

هر الگوی شامل "چاپهای اصلی" بیرون زده است که باعث ایجاد شکاف های تطبیق در Cope و Drag می شود. این چاپ ها:

• هسته را پیدا کنید در هر سه محور, جلوگیری از حرکت جانبی یا عمودی
• بارهای انتقال با تحمل وزن هسته و فشار ذوب شده - (تا 1.5 MPA در فولاد)
• ابعاد استاندارد به طور معمول 5-15 میلی متر را در دیوار قالب گسترش دهید, ماشین شده به 0.2 میلی متر برای صندلی قابل اعتماد

با بستن قالب, صندلی های چاپی اصلی در جیب آن, تحویل قابل تکرار, تداخل - این که نیازی به سخت افزار اضافی ندارد.

تکیه گاه فلزی: کلیساها و آستین ها

هنگامی که نیروهای هیدرواستاتیک تهدید به شناور یا فرسایش هسته می کنند, ریخته گری پشتیبانی های فلزی را مستقر می کند:

• سطل ستون های فلزی کوچک هستند - که اغلب از همان آلیاژ به عنوان ریخته گری مهر می شوند - در فواصل منظم قرار می گیرند (هر 50-100 میلی متر).
  آنها شکاف بین دیوار هسته و قالب را پر می کنند, حمل وزن هسته و فشار فلزی.
• آستین از لوله های فلزی با دیوار نازک تشکیل شده است که روی بخش های اصلی آسیب پذیر می لغزد, محافظت از شن و ماسه از فشار فلزی با سرعت بالا و تقویت ساختار هسته.

پس از استحکام, نمازخانه ها تعبیه شده و با ماشینکاری برداشته می شوند یا به عنوان حداقل اجزاء باقی می مانند; آستین ها به طور معمول با ماسه استخراج می شوند.

کمکهای پیوند: چسب ها و مهر و موم های خاک رس

برای هسته های سبک یا دقیق, تکیه گاه های مکانیکی به تنهایی ممکن است کافی نباشد. در این موارد:

• لبه های چسبنده- نقاط مخصوص سیلیکات سدیم یا چسب رزین اختصاصی - پاهای هسته ای حراست به سطح قالب, ارائه قدرت سبز اولیه بدون جلوگیری از نفوذپذیری.
• مهر و موم های لغزش خاک رس- یک پوشش نازک از دوغاب بنتونیت که در اطراف چاپ های اصلی اعمال می شود - اصطکاک را تقویت می کند و هرگونه شکاف میکروسکوپی را مهر می کند, جلوگیری از مهاجرت شن و ماسه ریز در هنگام بسته شدن به حفره.

هر دو روش به حداقل مواد نیاز دارند اما "شناور" هسته را در حین کار با قالب و پر کردن فلز به طور چشمگیری کاهش می دهند.

7. مونتاژ هسته و ادغام قالب

ادغام بدون درز هسته در قالب برای دستیابی به هندسه های داخلی دقیق و جلوگیری از نقص هایی مانند سوء استفاده مهم است, تغییر مسیر, یا نفوذ فلز.

تکنیک های قرار دادن اصلی

قرار دادن دستی

• پین های تراز & یاران: برای هدایت هسته ها به موقعیت ، از پین های با دقت استفاده شده در قسمتهای کشیدن و مقابله استفاده کنید.
• تأیید لمسی: اپراتورها باید "صندلی" اصلی را در برابر چاپ آن احساس کنند, سپس برای اطمینان از درگیری کامل ، یک شیر آب ملایم بدهید.

دست زدن به خودکار

• دستگیرهای روباتیک: مجهز به خلاء یا انگشتان مکانیکی, ربات ها را انتخاب می کنند, مایل, و مجامع اصلی را با 0.1 دقت MM.
• توالی های قابل برنامه ریزی: سیستم های بینایی را برای تأیید جهت گیری و تشخیص اشیاء خارجی قبل از قرار دادن یکپارچه کنید.

آمادگی قالب

قبل از بستن Cope و Drag, تأیید کنید که قالب کاملاً آماده است تا هسته و فلز مذاب را بپذیرد:

• بازرسی: از تمام دریچه های اصلی اطمینان حاصل کنید (Ø 0.5-1 میلی متر) و دریچه های قالب عاری از ساخت ماسه ای برای تسهیل فرار گاز هستند.
• عقب نشینی & بسته بندی: از سطوح هسته خارجی با پشتی با شن و ماسه شل یا استفاده از پشتیبان نخود فرنگی برای هسته های پوسته پشتیبانی کنید, جلوگیری از تغییر شکل هسته تحت فشار فلزی.
• جداسازی خط: تأیید کنید که هیچ پل ماسه ای یا آوار خط فراق را اشغال نمی کند, که می تواند چاپ های اصلی را تغییر دهد یا باعث عدم تطابق شود.

اتصال هسته و آب بندی

• کاربرد DAB چسب: برای هسته های کوچک یا نازک, لکه های سدیم سیلیکات سدیم یا چسب خاک رس اختصاصی در رابط های هسته ای - برای جلوگیری از "شناور" هسته در هنگام بسته شدن قالب.
• فیله های لغزش خاک رس: در قالب های سبز و سبز, یک کت نازک از دوغاب بنتونیت را در اطراف درزهای هسته مسواک بزنید; این شکاف ها را مهر می کند و مقاومت اصطکاک را اضافه می کند.

بررسی های مونتاژ نهایی

قبل از ریختن, برای تأیید یکپارچگی اصلی و تراز قالب ، یک بازرسی منظم انجام دهید:

• Go/No - Goages: برای تأیید عمق صندلی صحیح ، سنجهای لغزنده روی چاپهای اصلی.
• بازرسی بصری با روشنایی: نور زاویه دار را به داخل حفره قالب درخشید تا هسته های نادرست را برجسته کند, کلیساهای سست, یا شکاف ها.
• تست ارتعاش پویا: به آرامی مونتاژ قالب را ارتعاش کنید; هسته های ایمن به درستی بی حرکت خواهند بود, در حالی که هسته های سست خود را نشان می دهند.

8. نقص مربوط به هسته مشترک & راه های درمانی

9. احیای و پایداری ماسه اصلی

• احیای جسمی (سبز): شستشوی و غربالگری جذابیت 70-80 را بازیابی کنید % کیفیت باکره.
• احیای حرارتی (هسته های رزین): 600-800 درجه سانتیگراد از اتصال دهنده ها می سوزد; بازده 60-70 % ماسه قابل استفاده مجدد.
• استراتژی مخلوط کردن: 20-30 را مخلوط کنید % ویرجین با بازپس گیری برای حفظ عملکرد ضمن کاهش دفن زباله توسط 60%.

10. برنامه ها و مطالعات موردی

1. بلوک های موتور اتومبیل: هسته های قابل جمع شدن در کاپشن های آب به دست آمده 0.5 میلی متر بیش از 1.5 m man, کاهش زمان ماشینکاری توسط 25%.
2. منیفولدهای هیدرولیکی: هسته های رزین جعبه سرد حذف شدند 70 % نقص گاز در کانال های تقاطع, بهبود عملکرد.
3. کانال های خنک کننده توربین: 3هسته های شن و ماسه چاپ شده D - یکپارچه با چسب اپوکسی تولید شده 0.1 دقت MM و زمان سرب را از 8 هفته ها به 2 هفته ها.

11. نتیجه گیری

هسته ها زیرساخت های پنهان از اجزای پیچیده ماسه, فعال کردن ویژگی های داخلی پیچیده که باعث عملکرد در خودرو می شود, هوافضا, و بخش های صنعتی.

با انتخاب انواع شن و ماسه مناسب, بنده, و روش های مونتاژ - و با کنترل دقیق خصوصیات اصلی و احیا - فضانوردان به دقت بالایی دست می یابند, نقص - بازیگران عاری از.

نگاه به جلو, ساخت هسته افزودنی, بندهای سازگار با محیط زیست, و وعده نظارت بر املاک در زمان واقعی برای پیشبرد فناوری اصلی, پشتیبانی از طرح های فزاینده پیچیده.

 

سوالات متداول

هسته در ریخته گری شن چیست؟?

الف هسته یک درج مخصوص شکل است که از شن و ماسه و اتصال دهنده ها ساخته شده است, برای ایجاد حفره های داخلی در داخل حفره قالب قرار داده شده است, زیر انداز, یا هندسه های داخلی پیچیده در ریخته گری.

هسته ها تولید اجزای توخالی مانند لوله ها را فعال می کنند, بلوک های موتور, و بدنهای دریچه.

یک هسته با قالب چگونه است?

در حالی که قالب شکل بیرونی ریخته گری را تشکیل می دهد, را هسته ویژگی های داخلی را ایجاد می کند.

قالب ها به طور کلی بزرگتر هستند و کانتورهای بیرونی را تعریف می کنند, در حالی که هسته ها در داخل حفره قالب قرار می گیرند تا حفره ها تشکیل شوند, سوراخ ها, و گذرگاهها.

از چه موادی برای تهیه هسته استفاده می شود?

بیشتر هسته ها از ساخته شده اند ماسه سیلیس با خلوص بالا همراه با سیستم اتصال دهنده,

مانند خاک رس بنتونیت (برای ماسه سبز), رزین های ترموست (برای هسته های پوسته یا جعبه سرد), یا سیلیکات سدیم (برای هسته های Co₂).

از مواد افزودنی ممکن است برای تقویت قدرت استفاده شود, نفوذپذیری, یا قابلیت فروپاشی.