모래 주조의 모래 유형: 포괄적 인 개요 - DeZe 기술 공동, 주식회사

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1. 소개

모래는 역할을합니다 백본의 모래 주조, 모든 캐스팅을 직접 형성하는 곰팡이 구멍을 형성합니다.

패턴 주위에 모래를 포장하여, 파운드리는 녹은 금속이 흐르는 부정적인 인상을 만듭니다., 굳어집니다, 최종 기하학을 취합니다.

모래 선택 중추적 인 역할을합니다: 표면 마감에 영향을 미칩니다, 가스 투과성, 치수 정확도, 그리고 궁극적으로, 비용.

다음 섹션에서, 우리는 주요 모래 시스템 인 녹색을 조사합니다, 화학적으로 결합, 나트륨 규산염, 수지 코팅, 그리고 특수 모래 - 작곡을 밝히는 것, 속성, 그리고 이상적인 애플리케이션.

2. 녹색 모래

녹색 모래는 역할을합니다 가스 곰팡이 매체 오버 70% 글로벌 샌드 캐스팅 작업의.

파운드리는 저렴한 비용으로 선호합니다, 재사용의 용이성, 광범위한 부분 크기 및 형상에 대한 적응성.

구성

전형적인 녹색 및 혼합물에는 포함되어 있습니다:

요소	전형적인 비율	기능
실리카 모래	85–90 wt %	내화성 골격 및 정의를 제공합니다
벤토나이트 점토	5–10 wt %	가소성을 부여합니다, “녹색 강도,”그리고 접시
물	2–4 wt %	점토 바인더를 활성화합니다; 곰팡이 가소성을 제어합니다
첨가제 (바다 코일, 1–3 wt %)	1–3 wt %	표면 마감 처리를 향상시키고 광택 탄소를 촉진합니다

주요 속성

수분 함량 (2–4 %)
패턴 각인을위한 우수한 모래 가소성을 보장합니다. 수분이 너무 적 으면 무너질 수 있습니다; 너무 많은 투과성과 가스 결함이 생성됩니다.
녹색 강도 (30–50 psi)
무너진 금속의 붕괴없이 용융 금속을지지하는 능력을 측정합니다..
침투성 (200–400 pn)
곰팡이 구멍을 탈출하는 방법을 나타냅니다. 다공성을 피하기 위해 비판적.
접을 수 있습니다 (0.5–1.5 mm)
고정화시 금형의 제어 변형을 설명합니다, 핫 턴 결함 감소.

장점 및 응용

그린 모래 툴링 비용이 낮습니다 ($50- 곰팡이 당 $ 200) 그리고 5-20 사이클에 걸친 재사용 성 크게 이상적입니다,

엔진 블록과 같은 무거운 주물, 펌프 하우징, 및 농업 기계 구성 요소.

파운드리는 또한 프로토 타입 부품에 녹색 모래를 사용합니다, 빠른 이직률과 최소한의 선행 투자가 문제가되는 곳.

제한 사항 & 완화

치수 공차 (± 0.5–1.5 %)
녹색 및 금형은 수지 결합 공정보다 느슨한 공차를 나타냅니다. 엔지니어는 점토와 수분 수준을 정확하게 제어하여 공차를 조입니다..
얇은 부분으로 세척
용융 금속과의 연장 된 접촉은 미세한 세부 사항을 침식 할 수 있습니다. 점토 함량 증가 또는 곰팡이 벽에 불응 성 코팅을 적용하면 세척을 완화시킵니다..

3. 화학적으로 결합 된 모래

화학적으로 결합 된 모래 시스템.

파운드리는 세 가지 주요 수지 화학 (페놀) 중에서 선택합니다, 푸란, 및 에폭시 - 특정 강도에 맞게 조정된다, 치유법, 및 가스 세대 프로파일.

수지 유형 및 특성

페놀 수지: 우수한 열 안정성을 제공합니다 (최대 300 ℃) 가스 진화가 낮습니다 (≤ 0.2 l/kg 모래).
그들은 200-300 psi의 벤치 강도를 달성합니다 (1.4–2.1 MPa) 5-10 분 안에.
푸란 수지: 빠르게 치료하십시오 (1–3 분) 적당한 가스 진화로 (0.3–0.5 l/kg).
그들의 벤치 강점은 250–350 psi에 도달합니다 (1.7–2.4 MPa), 중형 강철 주물에 이상적입니다.
에폭시 바인더: 최고 강점을 제공하십시오 (300–400 psi / 2.1–2.8 MPa) 최소 가스 출력 (< 0.1 l/kg).
치료 시간은 15-30 분으로 연장되지만, 에폭시 모래는 얇은 벽 알루미늄 부품을위한 매우 깨끗한 표면을 생성합니다..

수지 화학에서 공정 선택으로의 전환, 파운드리는 중에서 선택합니다 없음 그리고 콜드 박스 행동 양식:

없는 과정

기구: 액체 수지 및 촉매와 모래를 혼합하십시오; 곰팡이가 주변 온도에서 경화시킵니다.
장점: 간단한 설정, 에너지 효율 (외부 가열이 없습니다), 큰 금형을 수용합니다 (> 2 길이가 m).
일반적인 메트릭: 압축 강도 > 10 2-5 분 이내에 MPA; 곰팡이 조립의 경우 10-15 분의 벤치 수명.

콜드 박스 프로세스

기구: 플라스크에 모래 - 레신 믹스를 포장하십시오, 그런 다음 모래를 통해 기체 아민 촉매를 전달하여 즉시 치료를 유발하십시오..
장점: 사이클 시간이 낮습니다 30 초, 대량 생산 및 복잡한 코어에 이상적입니다.
일반적인 메트릭: 아래에서 10-15 MPa의 압축 강도 1 분; 낮은 잔류 촉매는 결함을 최소화합니다.

화학적으로 결합 된 모래가 전달되는 동안 벤치 강도 최대 15 MPa 그리고 접을 수 있습니다 복잡한 형상에 적합합니다, 그들은 엄격한 것을 요구합니다 가스 관리.

과도한 가스 진화는 핀홀과 블로우 홀을 유발할 수 있습니다; 따라서, 파운드리는 수지 복용량을 조절합니다,

코어 박스 배출을 최적화합니다, 결함을 완화하기 위해 진공 또는 저압 붓기를 사용합니다.

응용 대형 해양 엔진 블록에서 범위 - 차원 공차가 ± ±로 조여집니다. 0.2 MM— RA ≤ 항공 우주 터빈 하우징 2 µm 마감.

이 시나리오에서, 화학적으로 결합 된 모래는 녹색 모래가 달성 할 수없는 차원 정밀도 및 표면 품질 표준을 모두 충족합니다..

4. 나트륨 규산염 (물 유리) 모래

화학적으로 결합 된 시스템을 기반으로합니다, 나트륨 규산염 모래- 종종 전화 물 유리 모래- 속도의 균형을 맞추는 독특한 공동 메커니즘을 제공합니다, 힘, 표면 품질.

파운드리는 주로 핵심 제작 및 중간 규모의 캐스팅을 위해 고용하고 빠른 처리 및 좋은 마감이 중요합니다..

바인딩 메커니즘 및 COS 경화

혼입: 연산자 블렌드 실리카 모래 액체 나트륨 규산염 용액으로 (8–12 wt %).
금형 어셈블리: 기술자는 패턴이나 코어 박스 주위에 젖은 모래를 포장하거나 촬영합니다..
co₂ 경화: 스트림 100% co₂ (유량 4–8 m³/h) 곰팡이를 통과합니다.
시간 설정: 실리케이트 젤이 형성됩니다 10–30 초, 즉각적인 조립품을 준비 할 수있는 강성 금형을 산출합니다.

이 빠른 경화 덕분에, 나트륨 규산염 코어는 플라스크에 들어가서 내 안에 부을 수 있습니다. 1–2 분 노출의, 수지 시스템에 비해주기 시간이 크게 단축됩니다.

장점

빠른 치료: 아래에 완전한 겔화 30 초는 긴 벤치 시간을 제거합니다, 처리량 향상.
좋은 표면 마감: 경화 된 코어는 주위에 표면 거칠기를 나타냅니다 RA 3-5 µm, 30-50%의 녹색 모래보다 더 미세.
연기와 냄새가 낮습니다: CO₂ 경화는 무시할만한 휘발성 부산물을 생성합니다, 파운드리 작업 조건 개선.
재사용성: 올바르게 되 찾을 때, 나트륨 규산염 모래는 순환 할 수 있습니다 8–12 상당한 강도 손실 전에 사용합니다.

단점

교정 도전: 높은 탄산나트륨 함량이 필요합니다 습식 또는 열 교정 600–800 ° C에서 결합제를 벗기기 위해 - 에너지 비용.
모래 수명 감소: 재활용 모래는 결국 탄산염과 벌금을 축적합니다, 최대의 힘을 저하시키는 것 15% ~ 후에 10 사이클.
수분 감도: 위의 주변 습도 70% 사전하든 혼합물 또는 느린 COS 침투를 할 수 있습니다, 기후 통제가 필요합니다.

응용

파운드리는 속도와 정확도의 균형이 필요할 때 나트륨 실리케이션 모래를 활용합니다.:

핵심 만들기: 펌프 임펠러를위한 가스 배열 코어, 밸브 몸체, 및 열 교환 통로.
중간 크기의 강철 주물: 매니 폴드 및 기어 박스 하우징 (10–200kg 범위) 중간 정도의 치수 공차가 필요합니다 (± 0.3 mm).

5. 수지로 집게 된 모래

수지로 집게 된 모래 - 공동체로 사용됩니다 쉘 성형—Combine 화학적으로 결합 된 시스템의 정밀도를 고 대량 생산 속도.

얇은 것을 적용하여, 각각의 모래 입자에 사전 촉매 된 수지 층, 파운드리는 미세한 디테일을 포착하고 탁월한 차원 정확도를 유지하는 강력한 "쉘"을 만듭니다..

쉘 성형 공정

수지 코팅: 제조업체는 고급 실리카 모래를 균일하게 코팅합니다 (AFS 50–70) ~와 함께 1–2 wt % 서모 세트 수지 (페놀 또는 에폭시).
쉘 형성: 그들은 코팅 된 모래를 주위에 넘어냅니다 사전 정열 된 패턴 (175–200 ° C); 가열은 수지를 치료합니다, 대략 강성 쉘을 형성합니다 2–5 mm 두꺼운.
핵심 조립: 기술자는 비공개 모래를 제거합니다, 쉘 반쪽을 플라스크에 조립하십시오, 지원을 위해 코팅되지 않은 모래로 백필.
주조: 빠른 쉘 생산은 내부에 쏟아 질 준비가 된 곰팡이를 산출합니다 5 분 패턴 제거.

주요 장점

탁월한 표면 마감: 쉘 콜드 캐스팅은 Ra ≤을 달성합니다 2 µm— 업 80% 녹색과 상대방보다 부드럽습니다.
엄격한 공차: 치수 정확도는 ±에 도달합니다 0.1 mm, 마시 닝 후 감소 30–40%.
얇은 벽 기능: 벽 1 mm 최소한의 뜨거운 눈물이나 세척.
자동화 친화적: 연속 쉘 라인이 생성됩니다 100시간당 –200 껍질, 높은 처리량을 지원합니다.

비용 및주기 시간 고려 사항

미터법	쉘 몰딩	녹색 모래	다이 캐스팅
곰팡이 비용	$500- $ 2,000/쉘	$50- $ 200/mold	$10,000- $ 100,000/다이
사이클 시간	5–10 분/쉘	20–60 분	샷 당 초
부품 볼륨	1,000–50,000/년	100–10,000/년	10,000–1,000,000/년
가공 감소	30–40 %	0–10 %	40–60 %

쉘 성형에는 더 높은 선불 비용이 필요합니다, 그것은 빠른 사이클 그리고 마무리 감소 경제적으로 매력적으로 만듭니다 중간 생산 실행 (1,000–50,000 단위).

대상 산업 및 응용 프로그램

자동차 터보 차저 하우징: 얇은 벽, 고층 구성 요소는 쉘 성형의 정밀도로부터 이익을 얻습니다.
항공 우주 기어 박스 케이스: Tight tolerances (± 0.1 mm) 벌금 마감은 엄격한 인증 표준을 충족합니다.
정밀 의료 기기: RA와의 복잡한 형상 < 2 µm 표면에는 거의 보조 작업이 필요하지 않습니다.
전자식 인클로저: 작은, 복잡한 다이 캐스트 대안은 쉘 곰팡이를 사용하여 다공성을 피하고 EMI 성능을 향상시킵니다..

6. 특수 모래 및 첨가제

표준 실리카 믹스 너머, 파운드리가 배치됩니다 특수 모래 그리고 첨가제 고온 서비스를 다루기 위해, 표면 품질을 향상시킵니다, 그리고 미세 튜닝 곰팡이 거동.

모래 화학 및 곡물 특성을 조정하여, 엔지니어는 까다로운 애플리케이션을 위해 주물을 최적화합니다.

고온 모래

용융 금속 온도가 초과 될 때 1,300 ° C - 또는 열 충격 저항이 문제가되는 경우, 내화성 모래를 대체하거나 혼합합니다.:

모래 유형	구성	녹는점	이익	일반적인 사용 사례
지르콘 모래	Zarsio ₄	> 2,200 ℃	탁월한 굴절성; 매우 낮은 열 팽창 (4.5 × 10 °/k); 최소 금속 침투	슈퍼 합금 터빈 블레이드; 강철 잉곳 금형
올리 빈 모래	(마그네슘,철)₂SIO₄	~ 1,900 ℃	좋은 열 안정성; 낮은 피식; 적당한 비용 (10실리카보다 20%)	헤비적인 강철 및 철 주물
크로마이트 모래	fecr₂o₄	> 1,700 ℃	높은 열전도율 (≈ 7 W/m·K); 모래계 화학 반응 감소	고온 합금 투자 캐스팅; 유리 금형

표면 품질 첨가제

달성합니다 매끄러운 캐스트 표면 그리고 세척을 최소화하십시오, 파운드리는 미세한 유기농 또는 탄소 질 첨가제를 도입합니다:

석탄 먼지 (바다 코일)

- 복용량: 1–3 wt % 모래 믹스의
- 기능: 캐스팅 온도에서, 석탄 휘발물은 금속 흐름을 개선하고 모래 융합을 감소시키는 얇은 탄소 층을 퇴적합니다., 표면을 생성하면 처리되지 않은 모래보다 20-30%가 더 좋습니다.

광택 탄소 첨가제

- 화학: 콜타르 피치 및 흑연 마이크로 스피어의 혼합
- 혜택: 몰드 캐비티에서 반짝이는 탄소 필름을 생성합니다, 세부 사항을 더욱 강화하고 모래 구멍으로의 금속 침투 방지 - 고전 분야 알루미늄 및 황동 주물의 비판적.

곡물 크기와 미세

그만큼 미국 파운드리 사회 (AFS) 곡물 섬광 번호 모래 선택을 안내합니다:

AFS 번호	평균 입자 직경	곰팡이 거동에 미치는 영향
30–40	0.6–0.8 mm	높은 투과성, 거친 마무리
50–70	0.3–0.6 mm	투과성 및 세부 사항의 균형
80–100	0.2–0.3 mm	좋은 세부 사항 (ra ≤ 3 μm), 낮은 투과성

거친 모래 (AFS 30-40): 가스 탈출이 표면 요구 사항을 능가하는 무거운 섹션에 이상적입니다..
중간 모래 (AFS 50–70): 일반 엔지니어링 캐스팅의 주변, 충전성과 세부 사항 사이의 타협을 제공합니다.
훌륭한 모래 (AFS 80–100): 얇은 벽에 필요합니다, 날카로운 모서리, 그리고 작은 기능, 그러나 가스 흐름을 유지하기 위해 종종 거친 곡물과 혼합.

7. 모래 주조를위한 모래의 주요 특성

재산	중요성	일반적인 범위
수분 함량	가소성 대. 침투성	2–4%
녹색 강도	쏟아지기 전에 곰팡이 안정성	30–50 psi (0.2–0.3 MPa)
침투성	기포하는 동안 가스 탈출	200–400 (투과성 수)
굴절성	용융 금속 온도에 대한 저항	1,200–1,400 ° C
접을 수 있습니다	응고 후 모래 제거의 용이성	0.5–1.5 mm 변형
곡물 미세	표면 마감 대. 침투성	AFS 40–100

8. 특정 캐스팅 응용 분야를위한 모래 선택

금속 유형을 기반으로합니다

다른 금속은 녹는 점과 반응성으로 인해 다른 모래 특성을 필요로합니다.:

철 합금 (철, 강철):
이 금속은 고온에서 붓습니다, 종종 위 1,400 ℃, 우수한 모래를 요구합니다 굴절성, 금속 침투 저항, 그리고 열 안정성.
일반적인 선택에는 포함됩니다:

- 크로마이트 모래 - 우수한 열전도율과 융합에 대한 저항
- 고순도 실리카 모래 - 경제적이고 광범위하게 이용 가능합니다, 적당한 굴절성

비철 합금 (알류미늄, 구리, 아연):
이들은 더 낮은 온도에서 캐스팅됩니다 (600–1,100 ° C) 가스 결함과 표면 거칠기에 더 민감합니다.. 이상적인 모래 시스템에는 포함됩니다:

- 지르콘 모래 - 열 팽창이 낮고 표면 마감이 우수합니다
- 세밀한 실리카 모래 -비용 효율적이고 높은 세부 해상도가 가능합니다

주조 복잡성을 기반으로합니다

간단한 모양: 녹색 모래는 비용이 될 수 있습니다 - 성형의 용이성으로 인해 효과적인 선택.
복잡한 모양: 화학적으로 결합 된 모래 (특히 차가운 - 상자) 또는 수지 - 쉘 성형을위한 코팅 된 모래는 정밀도와 세부 사항을 선호합니다 - 보유 기능.

생산량에 따라

낮은 - 볼륨 생산: Green Sand는 저렴한 비용과 재사용으로 인기가 있습니다..
대량 - 볼륨 생산: 화학적으로 결합 된 모래 (콜드 - 상자) 또는 수지 - 코팅 된 모래는 일관된 품질과 더 빠른 사이클 시간을 제공합니다., 초기 비용이 더 높음에도 불구하고.

9. 모래 캐스팅의 모래 교정 및 재활용

모래 교정의 중요성

환경: 처녀 모래에 대한 수요를 줄입니다, 천연 자원 보존, 매립 폐기물을 최소화합니다.
간결한: 모래 조달 및 폐기 비용을 줄입니다, 파운드리에 상당한 비용을 절약 할 수 있습니다.

교정 기술

육체적 인 교정: 스크리닝과 같은 기계적 프로세스, 마찰, 결합제와 오염 물질을 제거하기 위해 문지르 기. 간단한 바인더가있는 모래에 적합합니다 (예를 들어, 녹색 모래).
열 교정: 열을 사용하여 결합제와 유기 오염 물질을 연소시킵니다. 복잡한 바인더에는 더 효과적이지만 더 많은 에너지가 필요하며 비용이 많이 듭니다..

재생 된 모래 대. 처녀 모래

재생 된 모래는 약간 다른 특성을 가질 수 있습니다, 입자 크기 및 바인더 함량과 같은. 하지만, 적절한 품질 관리로, 많은 캐스팅 응용 프로그램에 대한 요구 사항을 충족 할 수 있습니다.

환경 영향 및 비용 - 혜택 분석

교정에는 환경에 영향을 미칩니다 (예를 들어, 열 교정에서 에너지 사용), 전반적인 환경 혜택은 처녀 모래 만 사용하는 영향보다 중요합니다..

경제적, 교정으로 인한 절감은 일반적으로 장비 및 프로세스에 대한 투자를 초과합니다..

10. 모래 주조를위한 미래의 추세

새로운 모래 재료의 개발

강화 된 특성으로 새로운 유형의 모래를 개발하기위한 연구 노력, 개선 된 굴절성과 같은, 열 팽창이 낮습니다, 더 나은 환경 적 호환성.
전통적인 모래 유형에 대한 대체 재료의 탐색, 폐기물에서 파생 된 합성 모래 또는 모래와 같은.

바인더 기술의 발전

배출량이 낮고 성능이 향상되는보다 환경 친화적 인 바인더 개발.
새로운 바인더 기술이 강도를 향상시킬 수있는 방법, 침투성, 모래 곰팡이와 코어의 다른 특성, 고품질 캐스팅으로 이어집니다.

모래 취급 및 가공의 자동화

모래 주조 공정에서 자동화 사용 증가, 모래 믹싱을 포함하여, 조형, 그리고 교정.
자동화가 모래 취급의 일관성과 효율성을 향상시킬 수있는 방법, 인건비를 절감하다, 주조 과정의 전반적인 품질을 향상시킵니다.

11. 결론

올바른 모래 유형을 선택하면 성공적인 모래 주조의 기초.

다목적 녹색 모래에서 정밀 수지 집게 껍질까지, 각 시스템은 고유 한 장점과 트레이드 오프를 제공합니다.

모래 구성을 이해함으로써, 주요 속성, 교정 전략, 파운드리 엔지니어는 고품질 주물을 보장합니다, 경제적 인 생산, 환경 관리.

샌드 기술이 발전함에 따라 에코 친화적 인 바인더를 강조합니다, 디지털 프로세스 제어, 첨가제 제조 - 캐스팅은 다양한 산업 분야에서 혁신적인 응용 프로그램을 계속 구동 할 것입니다..