砂鋳造のコアとは何ですか?

1. 導入

砂鋳造のコアは、金属部品の隠された特徴を形作る内部建築家として機能します。, アンダーカット, 流体の通路 - 単一の金型が単独では達成できないということです.

歴史的に, 職人は、古代のローマまで、シンプルな木材または粘土をカビに挿入しました;

今日, ファウンドリは、高度な砂コア技術を採用して、複雑な幾何学を生成します,

エンジンクーラントジャケットなど, 油圧マニホールドチャネル, およびタービンブレード冷却回路, 費用効果的に機械加工することは不可能です.

現代の作戦で, コアは、総カビの体積の25〜35％を占めています, 設計の複雑さのロックを解除し、下流の機械加工を減らす上での重要な役割を反映しています.

2. コアとは何ですか?

で 砂型鋳物, ある コア 正確に形作られています, 砂ベースの挿入物が金型キャビティの内側に配置され、作成されます 内部ボイド, 通路など, アンダーカット, または中空セクション, 型だけが形成できないこと.

一方、モールドはキャスティングを定義します 外部の ジオメトリ, コアはそれを決定します 内部 特徴.

コア対. 型

一方 型 キャスティングの外部形状を定義します, の コア 内部機能を作成します:

• 型: パターンの外側に砂を詰めることによって形成された中空の空洞.
• コア: 金属の流れをブロックするために注ぐ前に金型内に配置された砂集合, 一度削除されるとボイドを生成します.

コアは、シームレスに金型を統合する必要があります, 溶融金属圧力に抵抗します (まで 0.6 MPa アルミニウム鋳造) 後でシェイクアウトのためにきれいに破壊します.

3. 砂鋳造のコアの種類

砂鋳造のコアにはいくつかのデザインがあります, それぞれが特定の内部機能を作成するために調整されました - 単純な穴から複雑な冷却箇所まで.

適切なコアタイプのバランスを選択します 材料の使用, 精度, 強さ, そして クリーンアウト 要件.

固体コア

ソリッドコアは最も基本的なタイプです, 鋳物にシンプルな中空の特徴を形成するのに最適です.

それらは通常、コアボックスに圧縮された均質な砂とバインダーの混合物で作られています.

それらの複雑なジオメトリのため, それらは費用対効果が高く、生産しやすいです, パイプセクションなどのコンポーネントに適したものにします, バルブハウジング, またはストレートスルーキャビティを備えた機械的ブロック.

• 利点: シンプルな製造, 基本的な形状の低コスト.
• 制限事項: 高い材料の使用; 折りたたみの欠如により、深いまたは狭い空洞からの困難な除去.

シェルコア

シェルコアは、加熱された金属コアボックスに樹脂でコーティングされた砂を堆積させることによって形成される精密工学コアです, 剛性を作成します, 高次元精度の薄壁シェル.

この方法は、優れた表面仕上げと強度を提供します, シェルコアの製造高性能アプリケーションに最適です.

• 一般的な用途: 自動車エンジンブロック, シリンダーヘッド, 複雑な冷却または潤滑チャネルが必要な部品.
• 主な利点: 厳しい公差 (±0.1 mm), 滑らかな表面仕上げ, 材料消費量の減少.

樹脂結合コア

で使用されます ベークなし そして コールドボックス コアメイキングプロセス, 樹脂結合コアは、高強度と寸法の一貫性を提供します.

ノーベーク方法で, 化学触媒は、室温で砂樹脂ミックスを治します, コールドボックスメソッドはガスを使用します (通常、アミン蒸気) 数分以内に樹脂を強化します.

• 利点: 速いサイクル時間, 優れた機械的強度, 大量生産に適しています.
• 産業: 自動車, 重機, ポンプとバルブの鋳造.

CO₂コア (ケイ酸ナトリウムコア)

CO₂コアは、砂をケイ酸ナトリウムと混合し、二酸化炭素ガスを注入することで混合物を硬化させることによって作られます。. このプロセスは、迅速にコアを設定します, 迅速なターンアラウンド時間を有効にします.

• 強み: 高速生産, 強い初期硬度.
• 考慮事項: 取り戻すのは難しい; コアは脆く、水分吸収を起こしやすい場合があります.
• 典型的な用途: コアの可用性を迅速に必要とする短期または緊急の仕事.

折りたたみ式コア

凝固中または凝固後に崩壊または弱体化するように設計されています, 折りたたみ式コアは除去を簡素化し、鋳造の損傷のリスクを減らす.

砂鋳造のこれらのコアには、多くの場合、鋳造の冷却段階で分解する可燃性または熱敏感な添加物が含まれます.

• アプリケーション: 深いまたは深い鋳物, 狭い内部機能 - 海洋エンジンや構造ハウジングなど.
• 利点: 固化中のストレスを軽減します, 内部亀裂を防ぎます, コアノックアウトを容易にします.

チャプレット支援コア

重いまたはサポートされていないコア形状の場合, 金属牧師は、カビの充填中にコア位置を維持するために使用されます.

牧師はコアとカビの壁の間のスペーサーとして機能し、冶金の完全性を損なうことなく鋳造と融合するように設計されています.

• ユースケース: 大規模な産業鋳物, タービンハウジングやエンジンフレームなど, それ以外の場合、コアシフトが寸法の不正確さを引き起こします.
• 利点: 金属圧の下での動きを防ぎます; 内部精度を維持します.

4. コアバインダーと硬化方法

5. コアプロパティとパフォーマンス基準

砂鋳造のコアは、厳しい組み合わせを満たす必要があります 機械的, 熱, そして 寸法 欠陥のない鋳物を生成するための要件.

下に, Foundriesがコアパフォーマンスを確保するために監視する5つの重要なプロパティとそれらの典型的な目標値を調査します.

強さ

コアは溶融金属の圧力に抵抗するのに十分な完全性が必要ですが、シェイクアウト中にきれいに壊れます.

• 緑の強さ (乾燥する前に)

• • 典型的な範囲: 0.2–0.4 MPa (30–60 psi)
  • 重要性: コアは、歪みなしにハンドリングと金型アセンブリに耐えることを保証します.

• 乾燥強度 (バインダー治療の後)

• • 典型的な範囲: 2–6 MPa (300–900 psi) 樹脂結合コア用
  • 重要性: 最大の静水圧に耐える必要があります 1.5 スチール鋳物のMPA.

• ホット強度 (700〜1,200°Cで)

• • 保持: ≥ 50% キャスティング温度での乾燥強度の
  • 重要性: 溶融金属と直接接触すると、コアの変形または侵食を防ぎます.

透過性

注入中に発生するガス (スチーム, co₂) 多孔性を形成せずに逃げなければなりません.

• 透過性数 (pn)

• • 緑のコア: 150–350 pn
  • シェル & 樹脂コア: 100–250 pn

• 低すぎる (< 100): ガスをトラップします, ブロー穴につながります.
• 高すぎる (> 400): コア強度を低下させます, 侵食の危険.

折りたたみ性

コアの制御された崩壊はシェイクアウトを緩和し、金属の収縮に対応します.

• 折りたたみ性メトリック: 0.5標準荷重下での–2.0 mm変形
• メカニズム:

• • 緑のコア: 湿気と粘土の構造に依存して変形します.
  • 樹脂コア: 逃亡添加剤を使用します (石炭ダスト) または弱い層.

• 利点: 内部応力を軽減します。深い空洞の熱い涙を抑えます.

寸法精度

内部機能の精度は、キャスティング後の機械加工手当を決定します.

熱安定性

コアは溶融金属からの急速な熱流束の下で完全性を維持する必要があります.

• 熱膨張係数: 2.5–4.5×10⁻⁶/k (コアサンド対. 金属)
• 耐久性:

• • シリカベースのコア: まで 1,200 ℃
  • ジルコンまたはクロマイト強化コア: > 1,700 ℃

• 重要性: 不均一な熱膨張によるコアシフトを最小限に抑えます.

6. コアはどのように保持されていますか?

コアが注ぎや凝固を通して正確に配置されたままであることが重要であることが重要です: わずかなシフトでさえ、内部の通路を歪めたり、金属にコアキャビティに侵入したりする可能性があります.

Foundriesはの組み合わせに依存しています 機械的登録, 金属サポート, そして ボンディングエイズ 型にしっかりとコアをロックします.

コアプリントによる機械的登録

すべてのパターンには、コープとドラッグに一致する凹部を作成する「コアプリント」の突出した「コアプリント」が含まれます. これらのプリント:

• コアを見つけます 3つの軸すべてに, 横方向または垂直の動きの防止
• 負荷を転送します コアの重量と溶融金属の圧力を負担することにより (まで 1.5 鋼のMPA)
• 標準寸法 通常、金型の壁に5〜15 mmを伸ばします, ±に機械加工 0.2 信頼できる座席のMM

型を閉じることによって, コアプリントシートはポケットに入ります, 繰り返し可能なものを配信します, 追加のハードウェアを必要としないinterference -fit.

金属サポート: 牧師と袖

静水圧が浮かんだり侵食すると脅したりするとき, Foundriesは金属サポートを展開します:

• バケツ 鋳造と同じ合金から刻印された小さな金属柱です - 定期的に配置されています (50〜100 mmごと).
  彼らは、コアとカビの壁の間のギャップを埋めます, コア重量と金属圧の両方を運ぶ.
• 袖 脆弱なコアセクションの上を滑る薄壁の金属チューブで構成されています, 高速の金属衝突から砂を保護し、コアの構造を強化する.

固化後, 牧師は埋め込まれたままであり、機械加工によって除去されるか、最小限の包含物として残されます; 袖は通常、砂で抽出されます.

ボンディングエイズ: 接着剤と粘土シール

軽量または精密コア用, 機械的サポートだけでは不十分であることが判明する場合があります. このような場合には:

• 接着剤ダブ - ケイ酸ナトリウムまたは独自の樹脂接着剤の小型ドット - カビの表面へのセクターコアフィート, 透過性を妨げることなく初期の緑の強度を提供します.
• 粘土スリップシール - コアプリントの周りに適用されるベントナイトスラリーの薄いコーティング - 摩擦を強化し、微視的なギャップを封印します, 閉鎖中に細かい砂が空洞に移動するのを防ぐ.

どちらの方法でも最小限の材料が必要ですが、金型の取り扱いと金属充填中にコアの「フロート」を劇的に減らします.

7. コアアセンブリと金型統合

コアの金型へのシームレスな統合は、正確な内部形状を実現し、誤解などの欠陥を回避するために極めて重要です, コアシフト, または金属浸透.

コア配置技術

手動の配置

• アライメントピン & ロケーター: ドラッグとコープの半分に精密にマキシドしたピンを使用して、コアを所定の位置に導く.
• 触覚の確認: オペレーターは、プリントに対してコア「シート」を感じる必要があります, 次に、完全なエンゲージメントを確保するために穏やかなタップを与えます.

自動処理

• ロボットグリッパー: 真空または機械的指を装備しています, ロボットピック, オリエント, コアアセンブリを±で配置します 0.1 MM精度.
• プログラム可能なシーケンス: ビジョンシステムを統合して、配置を検証し、配置前に異物を検出する.

カビの準備

COPEとドラッグを閉じる前に, 型がコアと溶融金属の両方を受け入れるように完全に準備されていることを確認してください:

• ベント検査: すべてのコアベントを確保します (Ø0.5〜1 mm) そして、カビの通気孔には砂の蓄積がなく、ガスの脱出が促進されます.
• バックフィリング & パッキング: ゆるい砂で埋めるか、シェルコアのエンドウ砂利を使用して外部コアサーフェスをサポートします, 金属圧力下でのコア変形の防止.
• 分割式のクリアランス: 砂の橋や破片が別れのラインを占めることを確認する, コアプリントをシフトしたり、不一致を引き起こす可能性があります.

コアバインディングとシーリング

• 接着剤DABアプリケーション: 小型または薄いコア用, コアプリントインターフェイスでケイ酸ナトリウムまたは独自の粘土接着剤を塗りつぶして、カビの閉鎖中にコアの「フロート」を防ぐ.
• 粘土滑り木: 緑の型で, コアの縫い目の周りにベントナイトスラリーの薄いコートを磨く; これにより、隙間が密閉され、摩擦抵抗が追加されます.

最終的なアセンブリチェック

注ぐ前, コアの完全性とカビのアライメントを確認するために体系的な検査を実行する:

• Go/No -Goゲージ: 正しい座席の深さを確認するために、コアプリントの上にゲージを滑らせる.
• 照明付きの目視検査: 角をつけた光をカビの空洞に輝かせて、不一致のコアを強調する, ゆるい牧師, またはギャップ.
• 動的振動テスト: 金型アセンブリを軽く振動させます; 適切に固定されたコアは、動かないままになります, ゆるいコアが自分自身を明らかにしますが.

8. 一般的なコア関連の欠陥 & 救済策

9. コアサンドの再生と持続可能性

• 物理的な埋め立て (緑の砂): 消耗のスクラビングとスクリーニングは70〜80回回復します % バージン品質.
• 熱再生 (樹脂コア): 600–800°Cはバインダーを燃やします; 60〜70を生み出します % 再利用可能な砂.
• ブレンド戦略: ミックス20–30 % 埋め立てを減らしながらパフォーマンスを維持するために再生されたバージン 60%.

10. アプリケーションとケーススタディ

1. 自動車エンジンブロック: ウォータージャケットの折りたたみ式コアは±を達成しました 0.5 mm over 1.5 mスパン, 機械加工時間を短縮します 25%.
2. 油圧マニホールド: コールドボックス樹脂コアは排除されました 70 % 交差するチャネルのガス欠陥の, 収穫量の改善.
3. タービン冷却チャネル: 3エポキシバインダーと統合されたD印刷された砂コアは±を生成しました 0.1 MM精度と削減リードタイム 8 数週間 2 週.

11. 結論

コアはを形成します 隠されたインフラストラクチャ 複雑なサンドキャストコンポーネントの, 自動車のパフォーマンスを駆動する複雑な内部機能を有効にします, 航空宇宙, および産業部門.

適切な砂タイプを選択します, バインダー, アセンブリの方法、およびコアプロパティと再生を厳密に制御することにより、高度を達成します。, 欠陥のない鋳物.

将来を見据えて, アディティブコアメイキング, 環境に優しいバインダー, リアルタイムのプロパティ監視は、コアテクノロジーを前進させることを約束します, ますます洗練されたデザインをサポートします.

 

よくある質問

砂鋳造のコアとは何ですか?

あ コア 砂とバインダーから作られた特別な形の挿入物です, カビの空洞の内側に配置して、内部ボイドを作成します, アンダーカット, またはキャスト内の複雑な内部ジオメトリ.

コアは、パイプなどの中空コンポーネントの生産を可能にします, エンジンブロック, およびバルブボディ.

コアは金型とどのように違いますか?

一方 型 キャスティングの外部形状を形成します, の コア インテリア機能を作成します.

型は一般的に大きく、外側の輪郭を定義します, 一方、コアはカビの空洞内に配置されて空洞を形成します, 穴, と通路.

コアを作成するために使用される材料?

ほとんどのコアはから作られています 高純度のシリカ砂 と組み合わせる バインダーシステム,

ベントナイト粘土など (緑の砂の場合), サーモセット樹脂 (シェルまたはコールドボックスコア用), またはケイ酸ナトリウム (CO₂コアの場合).

添加物を使用して強度を高めることができます, 透過性, または折りたたみ性.