Quels sont les noyaux dans le coulage de sable?

1. Introduction

Les noyaux dans la coulée de sable servent d'architectes internes qui façonnent les caractéristiques cachées des pièces métalliques - les cavités internes, contre-dépouilles, et les passages fluides - qu'un seul moule ne peut pas atteindre seul.

Historiquement, Les artisans ont inséré du bois simple ou des boucles d'argile sur des moules aussi loin que la Rome ancienne;

Aujourd'hui, Les fonderies utilisent des technologies avancées de sable pour produire des géométries complexes,

comme les vestes de liquide de refroidissement du moteur, canaux de collecteur hydraulique, et circuits de refroidissement de la lame de turbine, sont impossibles à machine de manière rentable.

Dans les opérations modernes, Les noyaux représentent 25 à 35% du volume total de moisissures, refléter leur rôle critique dans le déverrouillage de la complexité de conception et la réduction de l'usinage en aval.

2. Qu'est-ce qu'un noyau?

Dans moulage au sable, un cœur est une forme précisément, insert à base de sable placé à l'intérieur de la cavité du moule pour créer vides internes, comme les passages, contre-dépouilles, ou sections creuses, que le moule seul ne peut pas former.

Tandis que le moule définit un casting externe géométrie, les noyaux déterminent son interne caractéristiques.

Core vs. Moule

Pendant que le moule définit la forme externe d'une moulage, le cœur Crée des fonctionnalités internes:

• Moule: Cavité creuse formée en emballant du sable autour de l'extérieur du motif.
• Cœur: Ensemble de sable placé à l'intérieur du moule avant de verser pour bloquer le débit métallique, Produire des vides une fois supprimés.

Les noyaux doivent s'intégrer de manière transparente avec le moule, Résister aux pressions en fusion en fusion (jusqu'à 0.6 MPa en casting en aluminium) Tout en se fracturant plus tard pour secouer.

3. Types de noyaux dans la coulée de sable

Les noyaux dans la coulée de sable sont disponibles dans plusieurs designs, chacun sur mesure pour créer des caractéristiques internes spécifiques - des trous simples aux passages de refroidissement complexes.

Sélection des soldes de type de noyau droit utilisation des matériaux, précision, force, et nettoyant exigences.

Noyaux solides

Les noyaux solides sont le type le plus élémentaire, Idéal pour former des fonctionnalités creux simples dans les moulages.

Ils sont généralement fabriqués à partir d'un mélange homogène de sable-binder compacté dans des boîtes de noyau.

En raison de leur géométrie simple, Ils sont rentables et faciles à produire, Les rendre adaptés aux composants comme les sections de tuyaux, boîtiers de vanne, ou blocs mécaniques avec des cavités droites.

• Avantages: Fabrication simple, faible coût pour les formes de base.
• Limites: Utilisation élevée des matériaux; Élimination difficile des cavités profondes ou étroites en raison du manque d'effondrement.

Noyaux de coquille

Les noyaux de coquille sont des noyaux conçus de précision formés en déposant du sable recouvert de résine contre les boîtes à noyau métallique chauffées, Créer un rigide, coque à parois minces avec une précision dimensionnelle.

Cette méthode fournit une excellente finition de surface et une résistance, Rendre les noyaux de coquille idéaux pour les applications hautes performances.

• Utilisations courantes: Blocs de moteur automobile, culasses, et pièces nécessitant des canaux de refroidissement ou de lubrification complexes.
• Avantages clés: Tolérances serrées (± 0,1 mm), finition de surface lisse, et réduction de la consommation de matériaux.

Cœurs liés à la résine

Utilisé dans sans cuisson et boîte froide processus de création de noyau, Les noyaux liés à la résine offrent une résistance élevée et une cohérence dimensionnelle.

Dans la méthode sans cuisson, Les catalyseurs chimiques guérissent le mélange de résine sable à température ambiante, tandis que la méthode de la boîte froide utilise le gaz (Typiquement des vapeurs d'amine) Pour durcir la résine en quelques minutes.

• Avantages: Temps de cycle rapide, excellente résistance mécanique, adapté à la production à volume élevé.
• Secteurs: Automobile, machinerie lourde, coulée de pompe et de soupape.

Cœurs de co₂ (Noyaux de silicate de sodium)

Les noyaux de CO₂ sont fabriqués en mélangeant du sable avec du silicate de sodium et en durcissant le mélange en injectant du dioxyde de dioxyde. Ce processus définit rapidement le noyau, permettant des temps de revirement rapides.

• Points forts: Production rapide, forte dureté initiale.
• Considérations: Difficile à récupérer; Les noyaux peuvent être cassants et sujets à l'absorption d'humidité.
• Utilisations typiques: Travaux à court terme ou urgents nécessitant une disponibilité de noyau rapide.

Noyaux pliables

Conçu pour désintégrer ou s'affaiblir pendant ou après la solidification, Les noyaux pliants simplifient l'élimination et réduisent le risque de dommages à la coulée.

Ces noyaux dans la coulée de sable comprennent souvent des additifs combustibles ou thermiquement sensibles qui se décomposent pendant la phase de refroidissement de la coulée.

• Applications: Castings grandes ou complexes avec profondément, Caractéristiques internes étroites, comme les moteurs marins ou les boîtiers structurels.
• Avantages: Réduire le stress pendant la solidification, Empêcher la fissuration interne, et faciliter le knock-out.

Cœurs assistés par chapelet

Pour les géométries de base lourdes ou non soutenues, Les chapelets métalliques sont utilisés pour maintenir la position du noyau pendant la remplissage des moisissures.

Les chapelets agissent comme des entretoises entre le noyau et la paroi du moule et sont conçues pour fusionner avec la coulée sans compromettre l'intégrité métallurgique.

• Cas d'utilisation: Grandes pièces moulées industrielles, comme les boîtiers de turbine ou les cadres de moteur, où le changement de base provoquerait autrement des inexactitudes dimensionnelles.
• Avantages: Empêche le mouvement sous pression métallique; maintient la précision interne.

4. Liants de base et méthodes de durcissement

5. Propriétés de base et critères de performance

Les noyaux dans la coulée de sable doivent satisfaire une combinaison exigeante de mécanique, thermique, et dimensionnel Exigences pour produire des pièces moulées sans défaut.

Ci-dessous, Nous explorons les cinq propriétés clés - et leurs valeurs cibles typiques - que les fonderies surveillent pour garantir les performances de base.

Force

Les noyaux ont besoin d'une intégrité suffisante pour résister aux pressions fondues en fusion, mais se décomposent proprement pendant le secouer.

• Force verte (Avant la guérison sèche)

• • Gamme typique: 0.2–0,4 MPA (30–60 psi)
  • Importance: Assure que les noyaux survivent à la manipulation et à l'assemblage de moisissures sans distorsion.

• Résistance à sec (Après la guérison)

• • Gamme typique: 2–6 MPA (300–900 psi) pour les noyaux de résine
  • Importance: Doit résister aux charges hydrostatiques jusqu'à 1.5 MPA dans les pièces moulées en acier.

• Force chaude (à 700–1 200 ° C)

• • Rétention: ≥ 50% de résistance sèche à la température de coulée
  • Importance: Empêche la déformation ou l'érosion du noyau lorsqu'elle est en contact direct avec du métal fondu.

Perméabilité

Gaz généré pendant le versement (vapeur, Co₂) doit s'échapper sans former la porosité.

• Numéro de perméabilité (Pn)

• • Noyaux verts: 150–350 PN
  • Coquille & Cœurs de résine: 100–250 PN

• Trop bas (< 100): Piège à gaz, conduisant à des trous de soufflage.
• Trop haut (> 400): Réduit la force du noyau, risquer l'érosion.

Collapsibilité

L'effondrement contrôlé du noyau assouplit le shakeout et accueille le retrait du métal.

• Métrique de la collapsibilité: 0.5–2,0 mm déformation sous charge standard
• Mécanismes:

• • Noyaux verts: S'appuyer sur l'humidité et la structure de l'argile pour se déformer.
  • Cœurs de résine: Utiliser des additifs fugitifs (poussière de charbon) ou couches faibles.

• Avantage: Réduit les stress internes - réventaire les larmes chaudes dans les cavités profondes.

Précision dimensionnelle

La précision des fonctionnalités internes dicte.

Stabilité thermique

Les noyaux doivent maintenir l'intégrité sous un flux de chaleur rapide à partir du métal fondu.

• Coefficient de dilatation thermique: 2.5–4,5 × 10⁻⁶ / k (Core Sand VS. métal)
• Résistance:

• • Cœurs à base de silice: jusqu'à 1,200 °C
  • Noyaux améliorés de zircon ou de chromite: > 1,700 °C

• Importance: Minimise le décalage du noyau provoqué par une expansion thermique inégale.

6. Comment les noyaux sont-ils maintenus en place?

S'assurer que les noyaux restent précisément positionnés tout au long de la version et de la solidification est critique: Même un léger décalage peut déformer les passages internes ou provoquer un métal pour envahir la cavité centrale.

Les fonderies reposent sur une combinaison de enregistrement mécanique, supports de métaux, et Aides de liaison Pour verrouiller les noyaux en toute sécurité dans le moule.

Enregistrement mécanique avec des impressions de base

Chaque motif comprend des «impressions de noyau» saillantes qui créent des recoins assortis dans la face et la traînée. Ces impressions:

• Localiser le noyau Dans les trois axes, Prévenir un mouvement latéral ou vertical
• Transfert des charges en supportant le poids du noyau et la pression fusionnée (jusqu'à 1.5 MPA en acier)
• Dimensions standard étendre généralement 5 à 15 mm dans la paroi du moule, usiné à ± 0.2 mm pour des sièges fiables

En fermant le moule, L'imprimé de base se retrouve dans sa poche, offrir un reproductible, Interférence - ajustement qui n'a pas besoin de matériel supplémentaire.

Supports de métaux: Chapeles et manches

Lorsque les forces hydrostatiques menacent de flotter ou d'éroder les noyaux, Foundries déploie des supports de métal:

• Seaux sont de petits piliers métalliques - souvent tampés du même alliage que la coulée - placés à intervalles réguliers (tous les 50 à 100 mm).
  Ils comblent l'écart entre le noyau et la paroi de la moisissure, portant à la fois le poids du cœur et les pressions métalliques.
• Manches se composent de tubes métalliques à parois minces qui glissent sur des sections de noyau vulnérables, Boulangeur du sable de l'impact du métal à grande vitesse et renforçant la structure du noyau.

Après la solidification, les chapelets restent intégrés et sont supprimés par usinage ou laissés comme inclusions minimales; Les manches sont généralement extraites avec le sable.

Aides de liaison: Adhésifs et phoques d'argile

Pour les noyaux légers ou de précision, Les supports mécaniques seuls peuvent s'avérer insuffisants. Dans ces cas:

• Dabs adhésifs—Pottes de la colle de silicate de sodium ou de résine propriétaire - sécurissez les pieds au cœur de la surface du moule, offrant une force verte initiale sans entraver la perméabilité.
• Joints de glissement d'argile—Un mince revêtement de suspension de bentonite appliquée autour des impressions centrales - Enhance la friction et scelle les lacunes microscopiques, Empêcher le sable fin de migrer dans la cavité pendant la fermeture.

Les deux méthodes nécessitent un matériau minimal mais réduisent considérablement le «flotteur» du noyau pendant la manipulation des moisissures et le remplissage métallique.

7. Assemblage de base et intégration de moisissure

L'intégration transparente des noyaux dans le moule est essentiel pour atteindre des géométries internes précises et éviter les défauts tels que les erreurs, changement de noyau, ou pénétration du métal.

Techniques de placement de base

Placement manuel

• Broches d'alignement & Localisateurs: Utilisez des épingles maximales de précision sur la traînée et les moitiés à faire pour guider les noyaux en position.
• Confirmation tactile: Les opérateurs devraient ressentir le «siège» de base contre ses impressions, Ensuite, donnez un coup doux pour assurer un engagement complet.

Manipulation automatisée

• Grippers robotiques: Équipé de vide ou de doigts mécaniques, Pick de robots, Orient, et placer les assemblages de base avec ± 0.1 Précision MM.
• Séquences programmables: Intégrer les systèmes de vision pour vérifier l'orientation et détecter les objets étrangers avant le placement.

Préparation des moisissures

Avant de fermer la face et de traîner, Confirmez que le moule est entièrement prêt à accepter à la fois le noyau et le métal fondu:

• Inspection de l'évent: Assurer tous les évents de base (Ø 0,5–1 mm) et les évents de moisissure sont exempts d'accumulation de sable pour faciliter l'évasion du gaz.
• Violant & Emballage: Prise en charge des surfaces du noyau externe par un remplissage en rétrofacturation avec du sable en vrac ou en utilisant un support de gravier de pois pour les noyaux de coquille, Empêcher la déformation du noyau sous pression métallique.
• Déclai de séparation: Vérifiez qu'aucun ponts de sable ou débris n'occupent la ligne de séparation, ce qui pourrait déplacer des impressions de noyau ou provoquer des décalages.

Reliure et scellage de base

• Application de DAB adhésive: Pour les noyaux petits ou minces, Adhésive en argile sodique ou propriétaire en sodium Apply.
• Filets de glissement d'argile: Dans les moules verts-sands, Brossez une fine couche de suspension de bentonite autour des coutures centrales; Cela scelle les lacunes et ajoute une résistance à la friction.

Vérification de l'assemblage final

Avant de verser, effectuer une inspection systématique pour confirmer l'intégrité du cœur et l'alignement des moisissures:

• GO / No-Go Gauges: Glissades sur les impressions centrales pour vérifier la profondeur des sièges corrects.
• Inspection visuelle avec éclairage: Briller la lumière inclinée dans la cavité du moule pour mettre en évidence les noyaux mal alignés, chapeles lâches, ou des lacunes.
• Test de vibration dynamique: Vibrer légèrement l'ensemble de moule; Les noyaux correctement sécurisés resteront immobiles, Alors que les noyaux lâches se révèlent.

8. Défauts liés au noyau commun & Remèdes

9. Reclamation et durabilité du sable central

• Remise en état (Sable vert): Le nettoyage et le dépistage de l'attrition se rétablissent 70–80 % qualité vierge.
• Remise en état thermique (Cœurs de résine): 600–800 ° C brûle les liants; donne 60–70 % sable réutilisable.
• Stratégie de mélange: Mélanger 20–30 % vierge avec récupéré pour maintenir les performances tout en réduisant la décharge par 60%.

10. Applications et études de cas

1. Blocs de moteur automobile: Les noyaux pliables dans les vestes d'eau ont atteint ± 0.5 mm 1.5 M, réduisant le temps d'usinage de 25%.
2. Collecteurs hydrauliques: Cœurs de résine à la boîte froide éliminés 70 % des défauts de gaz dans les canaux d'intersection, Améliorer le rendement.
3. Canaux de refroidissement de la turbine: 3Les noyaux de sable imprimés en D intégrés au liant époxy produit ± 0.1 Précision mm et délai de réduction de 8 des semaines pour 2 semaines.

11. Conclusion

Les noyaux forment le infrastructure cachée de composants de sable complexes, activer des fonctionnalités internes complexes qui entraînent des performances en automobile, aérospatial, et secteurs industriels.

En sélectionnant les types de sable appropriés, classeurs, et les méthodes d'assemblage - et en contrôlant rigoureusement les propriétés et la remise, Castings sans défaut.

Regarder vers l'avenir, Fabrication du noyau additif, classeurs respectueux de l'environnement, et la surveillance des propriétés en temps réel promet de faire progresser la technologie de base, soutenir des designs de plus en plus sophistiqués.

 

FAQ

Quels sont les noyaux dans le coulage de sable?

UN cœur est un insert de forme spéciale à base de sable et de liants, placé à l'intérieur de la cavité du moule pour créer des vides internes, contre-dépouilles, ou des géométries internes complexes dans un moulage.

Les noyaux permettent la production de composants creux comme les tuyaux, blocs moteurs, et corps de valve.

En quoi un noyau est-il différent d'un moule?

Pendant que le moule Forme la forme extérieure de la coulée, le cœur Crée les caractéristiques intérieures.

Les moules sont généralement plus grands et définissent les contours extérieurs, tandis que les noyaux sont placés à l'intérieur de la cavité du moule pour former des cavités, trous, et les passages.

Quels matériaux sont utilisés pour fabriquer des cœurs?

La plupart des noyaux sont fabriqués à partir de sable de silice de haute pureté combiné avec un système de liant,

comme l'argile bentonite (pour le sable vert), résines thermodurcissables (pour les noyaux de coquille ou de boîte froide), ou silicate de sodium (pour les noyaux de co₂).

Les additifs peuvent être utilisés pour améliorer la force, perméabilité, ou collapsibilité.