Mitä ovat ytimet hiekkavalussa?

1. Esittely

Hiekkavaluytimet toimivat sisäisinä arkkitehteinä, jotka muokkaavat metalliosien piilotettuja piirteitä - sisäisiä onteloita, alittaa, ja nestekanavat - joita yksittäinen muotti ei voi saavuttaa yksin.

Historiallisesti, käsityöläiset työnsivät muotteihin yksinkertaisia ​​puu- tai savitulppia muinaisessa Roomassa;

Tänään, valimot käyttävät kehittyneitä hiekkaydintekniikoita monimutkaisten geometrioiden tuottamiseksi,

kuten moottorin jäähdytysnestevaipat, hydraulisarjan kanavat, ja turbiinin siipien jäähdytyspiirit, on mahdotonta koneistaa kustannustehokkaasti.

Nykyaikaisessa toiminnassa, ytimet muodostavat 25–35 % muotin kokonaistilavuudesta, kuvastaa niiden kriittistä roolia suunnittelun monimutkaisuuden vapauttamisessa ja loppupään koneistuksen vähentämisessä.

2. Mikä on ydin?

Sisä- hiekkavalu, eräs ydin on tarkasti muotoiltu, hiekkapohjainen sisäosa, joka asetetaan muotin onteloon luomiseksi sisäiset tyhjiöt, kuten kohdat, alittaa, tai onttoja osia, ettei muotti yksinään voi muodostua.

Kun taas muotti määrittelee valukappaleen ulkoinen geometria, ytimet määräävät sen sisäinen ominaisuuksia.

Ydin vs. Muotti

Kun taas hometta määrittää valukappaleen ulkoisen muodon, se ydin luo sisäisiä ominaisuuksia:

• Muotti: Ontto onkalo, joka muodostuu pakkaamalla hiekkaa kuvion ulkopinnan ympärille.
• Ydin: Hiekkakokoonpano asetetaan muotin sisään ennen kaatamista metallin virtauksen estämiseksi, muodostaa tyhjiöitä poistamisen jälkeen.

Sydänten tulee integroitua saumattomasti muottiin, kestää sulan metallin painetta (jopa 0.6 MPA alumiinivalussa) ja murtaa myöhemmin puhtaaksi shakeoutia varten.

3. Sydäntyypit hiekkavalussa

Hiekkavaluytimiä on useita malleja, jokainen räätälöity luomaan erityisiä sisäisiä ominaisuuksia – yksinkertaisista rei'istä monimutkaisiin jäähdytyskanaviin.

Oikean ydintyyppisten saldojen valitseminen materiaalin käyttöä, tarkkuus, vahvuus, ja siivoaminen vaatimukset.

Kiinteät ytimet

Kiinteät ytimet ovat yksinkertaisin tyyppi, ihanteellinen yksinkertaisten onttojen osien muodostamiseen valukappaleisiin.

Ne valmistetaan tyypillisesti homogeenisesta hiekka-sideaineseoksesta, joka on puristettu ydinlaatikoihin.

Yksinkertaisen geometrian ansiosta, ne ovat kustannustehokkaita ja helppoja valmistaa, tekee niistä sopivia komponenteille, kuten putkiosille, venttiilikotelot, tai mekaanisia lohkoja, joissa on suorat ontelot.

• Edut: Yksinkertainen valmistus, alhaiset kustannukset perusmuodoille.
• Rajoitukset: Korkea materiaalin käyttö; vaikea poistaa syvistä tai kapeista onteloista kokoonpuristuvuuden puutteen vuoksi.

Shell-ytimet

Shell-ytimet ovat tarkasti suunniteltuja ytimiä, jotka on muodostettu kerrostamalla hartsipinnoitettua hiekkaa kuumennettuja metallisydänlaatikoita vasten, luomalla jäykän, ohutseinäinen kuori korkealla mittatarkkuudella.

Tämä menetelmä tarjoaa erinomaisen pinnan viimeistelyn ja lujuuden, tekee kuoriytimistä ihanteellisia korkean suorituskyvyn sovelluksiin.

• Yleiset käyttötavat: Automotive -moottorilohkot, sylinterinpäät, ja osat, jotka vaativat monimutkaisia ​​jäähdytys- tai voitelukanavia.
• Tärkeimmät edut: Tiukka toleranssit (± 0,1 mm), sileä pinta, ja materiaalin kulutus pienenee.

Hartsisidosytimet

Käytetty ei paistamaton ja kylmälaatikko ydinprosessit, hartsilla sidotut ytimet tarjoavat korkean lujuuden ja mittasuhteen.

Ei-paista-menetelmällä, kemialliset katalyytit kovettavat hiekka-hartsiseoksen huoneenlämpötilassa, kylmälaatikkomenetelmässä käytetään kaasua (tyypillisesti amiinihöyryjä) kovettaa hartsin minuuteissa.

• Edut: Nopeat kiertoajat, Erinomainen mekaaninen lujuus, sopii suurien volyymien tuotantoon.
• Teollisuus: Autoteollisuus, raskaita koneita, pumpun ja venttiilin valu.

CO₂-ytimet (Natriumsilikaattiytimet)

CO₂-ytimet valmistetaan sekoittamalla hiekkaa natriumsilikaattiin ja kovettamalla seos ruiskuttamalla hiilidioksidikaasua. Tämä prosessi asettaa nopeasti ytimen, mahdollistaa nopeat läpimenoajat.

• Vahvuudet: Nopea tuotanto, vahva alkukovuus.
• Näkökulma: Vaikea saada takaisin; ytimet voivat olla hauraita ja alttiita kosteuden imeytymiselle.
• Tyypilliset käyttötavat: Lyhytaikaiset tai kiireelliset työt, jotka edellyttävät nopeaa ydinten saatavuutta.

Kokoontaitettavat ytimet

Suunniteltu hajoamaan tai heikkenemään jähmettymisen aikana tai sen jälkeen, kokoontaitettavat ytimet yksinkertaistavat poistamista ja vähentävät valun vaurioitumisriskiä.

These cores in sand casting often include combustible or thermally sensitive additives that break down during the casting’s cooling phase.

• Sovellukset: Large or complex castings with deep, narrow internal features—such as marine engines or structural housings.
• Hyöty: Reduce stress during solidification, prevent internal cracking, and ease core knockout.

Chaplet-avusteiset ytimet

For heavy or unsupported core geometries, metal chaplets are used to maintain core position during mold filling.

Chaplets act as spacers between the core and mold wall and are designed to fuse with the casting without compromising metallurgical integrity.

• Käyttötapaukset: Suuret teollisuusvalut, such as turbine housings or engine frames, where core shift would otherwise cause dimensional inaccuracies.
• Edut: Prevents movement under metal pressure; maintains internal precision.

4. Ydinsideaineet ja kovetusmenetelmät

5. Ydinominaisuudet ja suorituskykykriteerit

Hiekkavalujen hylsyjen on täytettävä vaativa yhdistelmä mekaaninen, lämpö-, ja ulottuvuus- vaatimukset virheettömien valukappaleiden tuottamiseksi.

Alla, tutkimme viittä keskeistä ominaisuutta – ja niiden tyypillisiä tavoitearvoja – joita valimot valvovat ydinsuorituskyvyn varmistamiseksi.

Vahvuus

Sydämet tarvitsevat riittävän eheyden kestämään sulan metallin paineita, mutta hajoavat puhtaasti ravistelun aikana.

• Vihreä Vahvuus (ennen kuivahoitoa)

• • Tyypillinen alue: 0.2-0,4 MPa (30-60 psi)
  • Merkitys: Varmistaa, että ytimet kestävät käsittelyä ja muottikokoonpanoa ilman vääristymiä.

• Dry Strength (sideaineen kovettamisen jälkeen)

• • Tyypillinen alue: 2–6 MPa (300-900 psi) hartsisidotuille ytimille
  • Merkitys: Sen on kestettävä hydrostaattisia kuormia jopa 1.5 MPa teräsvaluissa.

• Kuuma voima (700-1200 °C:ssa)

• • Säilytys: ≥ 50% kuivalujuus valulämpötilassa
  • Merkitys: Estää sydämen muodonmuutoksen tai eroosion ollessaan suorassa kosketuksessa sulan metallin kanssa.

Läpäisevyys

Kaatamisen aikana muodostunut kaasu (höyryä, CO₂) on poistuttava muodostamatta huokoisuutta.

• Läpäisevyyden numero (PN)

• • Vihreät ytimet: 150–350 PN
  • Kuori & Hartsiytimet: 100-250 PN

• Liian matala (< 100): Vangitsee kaasut, joka johtaa puhallusreikiin.
• Liian korkea (> 400): Vähentää ydinvoimaa, eroosion vaara.

Kokoontaittuvuus

Ytimen hallittu luhistuminen helpottaa täristystä ja mukautuu metallin kutistumiseen.

• Kokoontaittuvuusmittari: 0.5–2,0 mm muodonmuutos normaalikuormituksessa
• Mekanismit:

• • Vihreät ytimet: Luota kosteuden ja savirakenteen muodonmuutokseen.
  • Hartsiytimet: Käytä haihtuvia lisäaineita (kivihiilen pölyä) tai heikot kerrokset.

• Hyöty: Vähentää sisäistä rasitusta – ehkäisee kuumia kyyneleitä syvissä onteloissa.

Mitat tarkkuus

Sisäisten ominaisuuksien tarkkuus sanelee valun jälkeiset työstövarat.

Lämmönvakaus

Sydämien on säilytettävä eheys sulan metallin nopean lämpövuon alla.

• Lämpölaajenemiskerroin: 2.5–4,5 × 10⁻⁶/K (ydinhiekka vs. metalli)
• Tulenkestävyys:

• • Piidioksidipohjaiset ytimet: jopa 1,200 ° C
  • Zirkonilla tai kromilla vahvistetut ytimet: > 1,700 ° C

• Merkitys: Minimoi epätasaisen lämpölaajenemisen aiheuttaman sydämen siirtymisen.

6. Kuinka ytimet pidetään paikoillaan?

Sen varmistaminen, että ytimet pysyvät tarkasti paikoillaan koko kaatamisen ajan, ja jähmettyminen on kriittistä: pienikin siirtymä voi vääristää sisäisiä kanavia tai saada metallin tunkeutumaan sydämen onteloon.

Valimot luottavat yhdistelmään mekaaninen rekisteröinti, metalliset tuet, ja kiinnitysapuaineet lukita ytimet turvallisesti muottiin.

Mekaaninen rekisteröinti ydintulosteilla

Jokaisessa kuviossa on ulkonevia "ydinprinttejä", jotka luovat yhteensopivia syvennyksiä kahvaan ja veteen. Nämä printit:

• Paikanna ydin kaikilla kolmella akselilla, estää sivuttais- tai pystysuuntaisen liikkeen
• Siirrä kuormia kantamalla sydämen painon ja sulan metallin paineen (jopa 1.5 MPa teräksestä)
• Vakiomitat ulottuvat tyypillisesti 5–15 mm muotin seinämään, koneistettu ± 0.2 mm luotettavaa istuvuutta varten

Sulkemalla muotin, ydinprintti istuu taskuunsa, toimittaa toistettavan, häiriösovitus, joka ei vaadi lisälaitteita.

Metalliset tuet: Chaplets ja hihat

Kun hydrostaattiset voimat uhkaavat kellua tai syövyttää ytimiä, valimot käyttävät metallitukia:

• Chaplets ovat pieniä metallipylväitä - usein meistetty samasta seoksesta kuin valu - sijoitetaan säännöllisin väliajoin (50-100 mm välein).
  Ne täyttävät ytimen ja muotin seinämän välisen raon, kantavat sekä ydinpainoa että metallipaineita.
• Hihat koostuvat ohutseinäisistä metalliputkista, jotka liukuvat herkkien sydänosien yli, suojaa hiekkaa nopealta metallin törmäykseltä ja vahvistaa sydämen rakennetta.

Jähmettymisen jälkeen, kapselit pysyvät upotettuina ja ne joko poistetaan koneistamalla tai jätetään pieniksi sulkeumiksi; hihat irrotetaan yleensä hiekalla.

Kiinnitysapuaineet: Liimat ja savitiivisteet

Kevyille tai tarkkuusytimille, Pelkät mekaaniset tuet voivat osoittautua riittämättömiksi. Näissä tapauksissa:

• Liimatyynyt— pieniä natriumsilikaatti- tai patentoitua hartsiliimaa täpliä — kiinnitä ydinjalat muotin pintaan, tarjoaa alkuperäisen vihreän lujuuden estämättä läpäisevyyttä.
• Saviliukutiivisteet-ohut bentoniittilietteen pinnoite levitettynä ydintulosteiden ympärille - lisää kitkaa ja tiivistää kaikki mikroskooppiset raot, estää hienoa hiekkaa kulkeutumasta onteloon sulkemisen aikana.

Molemmat menetelmät vaativat vain vähän materiaalia, mutta vähentävät dramaattisesti ytimen "kelluvuutta" muotin käsittelyn ja metallin täytön aikana.

7. Ytimen kokoonpano ja muotin integrointi

Sydänten saumaton integrointi muottiin on avainasemassa tarkkojen sisäisten geometrioiden saavuttamisessa ja virheiden, kuten väärinkäytösten, välttämisessä, ydinmuutos, tai metallin tunkeutuminen.

Perussijoittelutekniikat

Manuaalinen sijoitus

• Kohdistusnastat & Etsijät: Ohjaa ytimet paikoilleen tarkkuuskoneistettujen tappien avulla veto- ja kahvapuoliskoissa.
• Kosketusvahvistus: Käyttäjien tulisi tuntea ytimen "istuin" sen tulosteita vasten, napauta sitten kevyesti varmistaaksesi täyden kiinnittymisen.

Automaattinen käsittely

• Robottitarttujat: Varustettu tyhjiö- tai mekaanisilla sormilla, robotit valitsevat, orientoida, ja aseta ydinkokoonpanot ±:llä 0.1 mm tarkkuudella.
• Ohjelmoitavat sekvenssit: Integroi näköjärjestelmät suuntauksen tarkistamiseksi ja vieraiden esineiden havaitsemiseksi ennen sijoittamista.

Muottivalmius

Ennen kuin suljet ja vedä, varmista, että muotti on täysin valmis vastaanottamaan sekä ytimen että sulan metallin:

• Tuuletusaukon tarkastus: Varmista, että kaikki ytimen tuuletusaukot (Ø 0,5-1 mm) ja muotin tuuletusaukoissa ei ole hiekan kertymistä kaasun poistumisen helpottamiseksi.
• Takaosan täyttö & Pakkaus: Tue ytimen ulkopintoja täyttämällä irtonaisella hiekalla tai käyttämällä herne-sora-taustaa kuoren ytimille, estää sydämen muodonmuutoksia metallin paineessa.
• Jakolinjan välys: Varmista, ettei erotusviivalla ole hiekkasiltoja tai roskia, jotka voivat siirtää ydintulosteita tai aiheuttaa yhteensopimattomuutta.

Sydämen sidonta ja tiivistys

• Adhesive Tab -sovellus: Pienille tai ohuille ytimille, levitä natriumsilikaattia tai patentoitua saviliimaa ytimien painatusrajapinnoille estääksesi ydintä "kellusta" muotin sulkemisen aikana.
• Clay Slip fileet: Vihreähiekkamuoteissa, harjaa ohut kerros bentoniittilietettä ydinsaumojen ympärille; tämä tiivistää rakoja ja lisää kitkavastusta.

Lopulliset kokoonpanotarkastukset

Ennen kaatamista, Suorita järjestelmällinen tarkastus sydämen eheyden ja muotin kohdistuksen varmistamiseksi:

• Go/No-Go -mittarit: Liu'uta mittarit ydintulosteiden päälle varmistaaksesi oikean istuinsyvyyden.
• Silmämääräinen tarkastus valaistuksen kanssa: Loistaa kulmassa oleva valo muotin onteloon korostaaksesi väärin kohdistettuja ytimiä, löysät sipulit, tai aukkoja.
• Dynaaminen tärinätesti: Värinä muottikokoonpanoa kevyesti; oikein kiinnitetyt ytimet pysyvät liikkumattomina, kun taas löysät ytimet paljastavat itsensä.

8. Yleiset ytimeen liittyvät viat & Korjauskeinot

9. Ydinhiekan talteenotto ja kestävyys

• Fyysinen talteenotto (Vihreä hiekka): Hankaushankaus ja seulonta palautuvat 70–80 % neitsyt laatu.
• Terminen talteenotto (Hartsiytimet): 600–800 °C polttaa sideaineet pois; tuotto 60-70 % uudelleenkäytettävä hiekka.
• Sekoitusstrategia: Sekoita 20-30 % neitsyt ja regeneroitu, jotta suorituskyky säilyy ja kaatopaikkojen määrä vähenee 60%.

10. Sovellukset ja tapaustutkimukset

1. Autojen moottorilohkot: Kokoontaitettavat ytimet vesivaippaissa saavutettu ± 0.5 mm yli 1.5 m jänneväli, vähentää koneistusaikaa 25%.
2. Hydraulisarjat: Cold-Box-hartsiytimet eliminoitu 70 % risteävien kanavien kaasuvioista, parantaa satoa.
3. Turbiinin jäähdytyskanavat: 3D-painetut hiekkaytimet, jotka on integroitu epoksisideaineella tuotettu ± 0.1 mm tarkkuudella ja lyhentää toimitusaikaa 8 viikkoja 2 viikkoa.

11. Johtopäätös

Ytimet muodostavat piilotettu infrastruktuuri monimutkaisista hiekkavalukomponenteista, mahdollistaa monimutkaiset sisäiset ominaisuudet, jotka lisäävät suorituskykyä autoissa, ilmailu-, ja teollisuuden aloilla.

Valitsemalla sopivat hiekkatyypit, sideaineet, ja kokoonpanomenetelmät – ja valvomalla tiukasti ydinominaisuuksia ja regenerointia – valimot saavuttavat korkean tarkkuuden, virheettömiä valukappaleita.

Katse eteenpäin, lisäaineytimen valmistus, ympäristöystävällisiä sideaineita, ja reaaliaikainen kiinteistövalvonta lupaavat edistää ydinteknologiaa, tukee yhä kehittyneempiä malleja.

 

Faqit

Mitä ovat ytimet hiekkavalussa?

Eräs ydin on hiekasta ja sideaineista valmistettu erikoismuotoiltu sisäosa, sijoitetaan muottipesän sisään sisäisten tyhjien luomiseksi, alittaa, tai monimutkaiset sisäiset geometriat valussa.

Sydämet mahdollistavat onttojen komponenttien, kuten putkien, valmistuksen, moottorilohkot, ja venttiilirungot.

Miten ydin eroaa muotista?

Kun taas hometta muodostaa valukappaleen ulkomuodon, se ydin luo sisustuselementtejä.

Muotit ovat yleensä suurempia ja määrittävät ulkopinnat, kun taas ytimet asetetaan muotin ontelon sisään muodostamaan onteloita, reikiä, ja käytävät.

Mitä materiaaleja käytetään ytimien valmistukseen?

Suurin osa ytimistä on valmistettu voimakas piidioksidihiekka yhdistettynä a sideainejärjestelmä,

kuten bentoniittisavi (vihreää hiekkaa varten), lämpökovettuvia hartseja (shell- tai cold-box-ytimille), tai natriumsilikaattia (CO₂-ytimille).

Lisäaineita voidaan käyttää lujuuden lisäämiseen, läpäisevyys, tai kokoontaitettavuus.