Kas ir serdeņi smilšu liešanā?

1. Ievads

Smilšu liešanas serdeņi kalpo kā iekšējie arhitekti, kas veido metāla detaļu slēptās iezīmes - iekšējos dobumus, zemūdens, un šķidruma ejas — ko viena veidne nevar sasniegt viena pati.

Vēsturiski, amatnieki veidnēs ievietoja vienkāršus koka vai māla aizbāžņus jau senajā Romā;

Šodien, lietuvēs tiek izmantotas progresīvas smilšu kodolu tehnoloģijas, lai radītu sarežģītas ģeometrijas,

piemēram, dzinēja dzesēšanas šķidruma apvalki, hidraulisko kolektoru kanāli, un turbīnas lāpstiņu dzesēšanas ķēdes, nav iespējams rentabli apstrādāt.

Mūsdienu operācijās, serdeņi veido 25–35% no kopējā veidņu tilpuma, atspoguļojot to izšķirošo lomu dizaina sarežģītības atbloķēšanā un pakārtotās apstrādes samazināšanā.

2. Kas ir kodols?

Iekšā smilšu liešana, izšķirt kodols ir precīzas formas, smilšu bāzes ieliktnis, kas ievietots veidnes dobumā, lai izveidotu iekšējie tukšumi, piemēram, fragmenti, zemūdens, vai dobās sekcijas, ka pelējums vien nevar veidoties.

Tā kā veidne nosaka lējumu ārējā ģeometrija, serdeņi nosaka tā iekšējais funkcijas.

Kodols vs. Pelējums

Kamēr pelējums nosaka lējuma ārējo formu, līdz kodols rada iekšējās iezīmes:

• Pelējums: Dobs dobums, ko veido smilšu iesaiņošana ap raksta ārpusi.
• Kodols: Smilšu komplekts, kas ievietots veidnē pirms ieliešanas, lai bloķētu metāla plūsmu, pēc noņemšanas rodas tukšumi.

Serdeņiem nemanāmi jāintegrējas veidnē, izturīgs pret izkausētu metālu spiedienu (līdz 0.6 MPA alumīnija liešanā) bet vēlāk tīri sašķelts kratīšanai.

3. Serdeņu veidi smilšu liešanā

Smilšu liešanas serdeņi ir pieejami vairākos veidos, katrs ir pielāgots, lai izveidotu īpašas iekšējās funkcijas — no vienkāršiem caurumiem līdz sarežģītām dzesēšanas ejām.

Pareizo serdes tipa atlikumu izvēle materiālu izmantošana, precizitāte, izturība, un tīrīšana prasībām.

Cietie serdeņi

Cietie serdeņi ir visvienkāršākais veids, ideāli piemērots vienkāršu dobu elementu veidošanai lējumos.

Parasti tos izgatavo no viendabīga smilšu un saistvielu maisījuma, kas sablīvēts serdeņu kastēs.

Sarežģītās ģeometrijas dēļ, tie ir rentabli un viegli izgatavojami, padarot tos piemērotus komponentiem, piemēram, cauruļu sekcijām, vārstu korpusi, vai mehāniski bloki ar taisnām dobumiem.

• Priekšrocības: Vienkārša ražošana, zemas izmaksas pamata formām.
• Ierobežojumi: Augsts materiālu patēriņš; apgrūtināta izņemšana no dziļiem vai šauriem dobumiem saliekamības trūkuma dēļ.

Shell serdeņi

Korpusa serdeņi ir precīzi izstrādāti serdeņi, kas izveidoti, uzklājot ar sveķiem pārklātas smiltis pret apsildāmām metāla serdeņu kastēm, radot stingru, plānsienu apvalks ar augstu izmēru precizitāti.

Šī metode nodrošina izcilu virsmas apdari un izturību, padarot apvalka serdeņus ideāli piemērotus augstas veiktspējas lietojumiem.

• Kopējie lietojumi: Automobiļu motoru bloki, cilindru galvas, un daļas, kurām nepieciešami sarežģīti dzesēšanas vai eļļošanas kanāli.
• Galvenās priekšrocības: Stingras pielaides (±0,1 mm), Gluda virsmas apdare, un samazināts materiālu patēriņš.

Ar sveķiem savienoti serdeņi

Izmantot bez cepšanas un aukstumkaste kodola veidošanas procesi, Ar sveķiem savienoti serdeņi nodrošina augstu izturību un izmēru konsistenci.

Bez cepšanas metodē, ķīmiskie katalizatori sacietē smilšu-sveķu maisījumu istabas temperatūrā, savukārt aukstās kastes metode izmanto gāzi (parasti amīna tvaiki) lai dažu minūšu laikā sacietētu sveķus.

• Priekšrocības: Ātri cikla laiki, Lielisks mehāniskais spēks, piemērots liela apjoma ražošanai.
• Nozares: Autobūves, smagā mašīna, sūkņu un vārstu liešana.

CO₂ serdeņi (Nātrija silikāta serdeņi)

CO₂ serdes tiek izgatavotas, sajaucot smiltis ar nātrija silikātu un sacietējot maisījumu, injicējot oglekļa dioksīda gāzi. Šis process ātri nosaka kodolu, nodrošina ātru izpildes laiku.

• Stiprās puses: Ātra ražošana, spēcīga sākotnējā cietība.
• Apsvērumi: Grūti atgūt; serdeņi var būt trausli un pakļauti mitruma uzsūkšanai.
• Tipiski lietojumi: Īstermiņa vai steidzami darbi, kuriem nepieciešama ātra pamata pieejamība.

Saliekami serdeņi

Paredzēts sabrukšanai vai vājināšanai sacietēšanas laikā vai pēc tās, saliekamie serdeņi vienkāršo noņemšanu un samazina lējuma bojājumu risku.

Šīs smilšu liešanas serdes bieži ietver degošas vai termiski jutīgas piedevas, kas sadalās lējuma dzesēšanas fāzē..

• Pieteikumi: Lieli vai sarežģīti lējumi ar dziļu, šauras iekšējās iezīmes, piemēram, kuģu dzinēji vai strukturālie korpusi.
• Pabalsti: Samaziniet stresu sacietēšanas laikā, novērstu iekšējo plaisāšanu, un atvieglot kodola nokautēšanu.

Serdeņi ar šapletēm

Smagām vai neatbalstītām serdes ģeometrijām, Metāla špakteles tiek izmantotas, lai saglabātu serdes stāvokli veidņu pildīšanas laikā.

Šķembas darbojas kā starplikas starp serdi un veidnes sienu un ir paredzētas savienošanai ar lējumu, neapdraudot metalurģisko integritāti.

• Lietošanas gadījumi: Lieli rūpnieciskie lējumi, piemēram, turbīnu korpusi vai dzinēja rāmji, kur kodola nobīde citādi izraisītu izmēru neprecizitātes.
• Priekšrocības: Novērš kustību zem metāla spiediena; saglabā iekšējo precizitāti.

4. Serdes saistvielas un konservēšanas metodes

5. Galvenās īpašības un veiktspējas kritēriji

Smilšu liešanas serdeņiem ir jāatbilst prasīgai kombinācijai mehānisks, termisks, un dimensiju prasības bezdefektu lējumu ražošanai.

Zemāk, mēs izpētām piecas galvenās īpašības un to tipiskās mērķa vērtības, ko lietuves uzrauga, lai nodrošinātu galveno veiktspēju.

Izturība

Serdeņiem ir nepieciešama pietiekama viengabalainība, lai tie izturētu izkausēta metāla spiedienu, taču kratīšanas laikā tie tīri sadalās.

• Zaļais spēks (pirms sausās sacietēšanas)

• • Parasti diapazons: 0.2-0,4 MPa (30-60 psi)
  • Nozīme: Nodrošina, lai serdeņi izturētu apstrādi un veidņu montāžu bez izkropļojumiem.

• Sausais spēks (pēc saistvielas sacietēšanas)

• • Parasti diapazons: 2-6 MPa (300-900 psi) serdeņiem, kas savienoti ar sveķiem
  • Nozīme: Jāiztur hidrostatiskās slodzes līdz 1.5 MPa tērauda lējumos.

• Karstais spēks (700–1200 °C temperatūrā)

• • Saglabāšana: ≥ 50% sausuma stiprība liešanas temperatūrā
  • Nozīme: Novērš serdes deformāciju vai eroziju tiešā saskarē ar izkausētu metālu.

Caurlaidība

Gāze, kas rodas liešanas laikā (tvaika, CO₂) jāizplūst, neveidojot porainību.

• Caurlaidības numurs (Pn)

• • Zaļie serdeņi: 150-350 PN
  • Apvalks & Sveķu serdeņi: 100-250 PN

• Pārāk zems (< 100): Aiztur gāzes, kas noved pie caurumiem.
• Pārāk Augsts (> 400): Samazina serdes izturību, riskējot ar eroziju.

Saliekamība

Kontrolēta serdes sabrukšana atvieglo izkustēšanos un nodrošina metāla saraušanos.

• Saliekamības metrika: 0.5–2,0 mm deformācija pie standarta slodzes
• Mehānismi:

• • Zaļie serdeņi: Lai deformētos, paļaujieties uz mitruma un māla struktūru.
  • Sveķu serdeņi: Izmantojiet izkliedējošas piedevas (ogļu putekļi) vai vāji slāņi.

• Labums: Samazina iekšējo spriegumu, novēršot karstas asaras dziļos dobumos.

Izmēra precizitāte

Iekšējo īpašību precizitāte nosaka pēcliešanas apstrādes pielaides.

Termiskā stabilitāte

Serdeņiem jāsaglabā integritāte straujā izkausēta metāla siltuma plūsmā.

• Termiskās izplešanās koeficients: 2.5–4,5 × 10⁻⁶/K (serdes smiltis vs. metāls)
• Ugunsizturība:

• • Kodeļi uz silīcija dioksīda bāzes: līdz 1,200 ° C
  • Cirkona vai hromīta serdeņi: > 1,700 ° C

• Nozīme: Samazina kodola nobīdi, ko izraisa nevienmērīga termiskā izplešanās.

6. Kā serdeņi tiek turēti vietā?

Nodrošinot, ka serdeņi paliek precīzi novietoti visā ieliešanas laikā, un sacietēšana ir ļoti svarīga: pat neliela nobīde var izkropļot iekšējās ejas vai izraisīt metāla iebrukumu serdes dobumā.

Lietuves paļaujas uz kombināciju mehāniskā reģistrācija, metāla balsti, un līmēšanas palīglīdzekļi lai serdeņus droši nofiksētu veidnē.

Mehāniskā reģistrācija ar pamata izdrukām

Katrs raksts ietver izvirzītas “galvenās izdrukas”, kas rada atbilstošus padziļinājumus galā un vilkšanā. Šīs izdrukas:

• Atrodiet kodolu visās trīs asīs, novēršot sānu vai vertikālu kustību
• Pārnest slodzes izturot serdes svaru un izkausētā metāla spiedienu (līdz 1.5 MPa tēraudā)
• Standarta izmēri parasti iestiepjas 5–15 mm veidnes sieniņā, apstrādāts līdz ± 0.2 mm uzticamam sēdeklim

Aizverot veidni, pamatdruka ievietojas kabatā, sniedzot atkārtojamu, traucējumi, kam nav nepieciešama papildu aparatūra.

Metāla balsti: Šapletiņas un piedurknes

Kad hidrostatiskie spēki draud uzpeldēt vai izpostīt serdes, lietuves izvieto metāla balstus:

• Šapletiņas ir mazi metāla balsti — bieži vien apzīmogoti no tā paša sakausējuma kā lējums — novietoti ar regulāriem intervāliem (ik pēc 50-100 mm).
  Tie novērš plaisu starp serdi un veidnes sienu, pārvadā gan serdes svaru, gan metāla spiedienu.
• Piedurknes sastāv no plānsienu metāla caurulēm, kas slīd pāri jutīgām serdes daļām, aizsargā smiltis no liela ātruma metāla triecieniem un pastiprina serdes struktūru.

Pēc sacietēšanas, šapletiņas paliek iegultas un tiek vai nu noņemtas, apstrādājot, vai atstātas kā minimāli ieslēgumi; piedurknes parasti tiek izvilktas ar smiltīm.

Līmēšanas palīglīdzekļi: Līmes un māla blīves

Viegliem vai precīziem serdeņiem, ar mehāniskiem balstiem vien var izrādīties nepietiekami. Šajos gadījumos:

• Līmes Dabs— mazi nātrija silikāta vai patentētas sveķu līmes punktiņi — piestipriniet serdes pēdas pie veidnes virsmas, piedāvā sākotnējo zaļo stiprumu, netraucējot caurlaidību.
• Māla slīdēšanas blīves— plāns bentonīta suspensijas pārklājums, kas uzklāts ap serdes nospiedumiem — uzlabo berzi un noblīvē visas mikroskopiskās spraugas, novēršot smalku smilšu migrāciju dobumā aizvēršanas laikā.

Abām metodēm ir nepieciešams minimāls materiāls, taču tās ievērojami samazina serdes “peldēšanu” veidņu apstrādes un metāla pildīšanas laikā.

7. Serdes montāža un veidņu integrācija

Nevainojama serdeņu integrācija veidnē ir ļoti svarīga, lai panāktu precīzu iekšējo ģeometriju un izvairītos no tādiem defektiem kā nepareizas darbības., kodola maiņa, vai metāla iespiešanās.

Galvenās izvietošanas metodes

Manuāla izvietošana

• Izlīdzināšanas tapas & Lokatori: Izmantojiet precīzi apstrādātas tapas uz vilcējspēka pusēm, lai virzītu serdes pozīcijā.
• Taustāmais apstiprinājums: Operatoriem vajadzētu sajust kodola “sēdekli” pret tā nospiedumiem, pēc tam viegli piesitiet, lai nodrošinātu pilnīgu iesaistīšanos.

Automatizēta apstrāde

• Robotiskie satvērēji: Aprīkots ar vakuuma vai mehāniskiem pirkstiem, roboti izvēlas, orientēties, un novietojiet serdes mezglus ar ± 0.1 mm precizitāte.
• Programmējamās secības: Integrējiet redzes sistēmas, lai pārbaudītu orientāciju un atklātu svešķermeņus pirms ievietošanas.

Pelējuma gatavība

Pirms copes aizvēršanas un velciet, apstipriniet, ka veidne ir pilnībā sagatavota, lai pieņemtu gan serdi, gan izkausētu metālu:

• Ventilācijas pārbaude: Nodrošiniet visas serdes ventilācijas atveres (Ø 0,5–1 mm) un pelējuma ventilācijas atverēs nav smilšu uzkrāšanās, lai atvieglotu gāzes aizplūšanu.
• Aizmugures aizpildīšana & Iesaiņošana: Atbalstiet ārējās serdes virsmas, aizpildot ar vaļēju smiltīm vai izmantojot zirņu-grants pamatni čaumalu serdeņiem, novērš serdes deformāciju zem metāla spiediena.
• Atdalīšanas līnijas klīrenss: Pārbaudiet, vai atdalīšanas līnijā nav smilšu tiltu vai gružu, kas var novirzīt pamatdrukas vai izraisīt neatbilstības.

Serdes iesiešana un blīvēšana

• Adhesive Dab pielietojums: Maziem vai plāniem serdeņiem, uzklājiet nātrija silikāta vai patentētu māla līmi uz serdes apdrukas saskarnēm, lai novērstu serdes "peldēšanu" veidnes aizvēršanas laikā.
• Māla slīdēšanas filejas: Zaļās smilšu veidnēs, ap serdes šuvēm notīriet plānu bentonīta masas kārtu; tas noblīvē spraugas un palielina berzes pretestību.

Galīgās montāžas pārbaudes

Pirms ieliešanas, veiciet sistemātisku pārbaudi, lai apstiprinātu serdes integritāti un veidņu izlīdzināšanu:

• Go/No-Go mērinstrumenti: Pārbīdiet mērinstrumentus pāri serdes nospiedumiem, lai pārbaudītu pareizo sēdekļa dziļumu.
• Vizuāla apskate ar apgaismojumu: Spīdiet leņķisko gaismu veidnes dobumā, lai izceltu nepareizi izlīdzinātos serdes, vaļīgas čalas, vai nepilnības.
• Dinamiskās vibrācijas tests: Viegli vibrējiet veidnes komplektu; pareizi nostiprināti serdeņi paliks nekustīgi, kamēr vaļīgie serdeņi atklāj sevi.

8. Bieži sastopami ar kodolu saistīti defekti & Līdzekļi

9. Smilšu reģenerācija un ilgtspējība

• Fiziskā meliorācija (Zaļās smiltis): Nodiluma beršana un skrīnings atgūst 70–80 % neapstrādāta kvalitāte.
• Termiskā rekultivācija (Sveķu serdeņi): 600–800 °C sadedzina saistvielas; raža 60-70 % atkārtoti lietojamas smiltis.
• Sajaukšanas stratēģija: Sajauc 20-30 % neapstrādāta ar reģenerētu, lai saglabātu veiktspēju, vienlaikus samazinot atkritumu poligonu par 60%.

10. Lietojumprogrammas un gadījumu izpēte

1. Automobiļu dzinēju bloki: Saliekamie serdeņi ūdens apvalkos sasniegti ± 0.5 mm virs 1.5 m laidums, samazinot apstrādes laiku par 25%.
2. Hidrauliskie kolektori: Cold-Box sveķu serdeņi ir likvidēti 70 % gāzes defekti krustojošos kanālos, ražas uzlabošana.
3. Turbīnas dzesēšanas kanāli: 3D-printed smilšu serdeņi, kas integrēti ar epoksīda saistvielu ražoti ± 0.1 mm precizitāte un samazināt izpildes laiku no 8 nedēļas līdz 2 nedēļas.

11. Secinājums

Serdes veido slēptā infrastruktūra sarežģītu smilšu liešanas sastāvdaļu, ļauj izmantot sarežģītas iekšējās funkcijas, kas veicina automobiļu veiktspēju, avi kosmosa, un rūpniecības nozarēs.

Izvēloties piemērotus smilšu veidus, saistvielas, un montāžas metodes un stingri kontrolējot galvenās īpašības un reģenerāciju, lietuves panāk augstu precizitāti, bez defektiem lējumi.

Raugoties uz priekšu, piedevu serdeņu izgatavošana, videi draudzīgas saistvielas, un reāllaika īpašuma uzraudzība sola uzlabot galveno tehnoloģiju, atbalstot arvien sarežģītākus dizainus.

 

FAQ

Kas ir serdes smilšu liešanā?

Izšķirt kodols ir īpašas formas ieliktnis, kas izgatavots no smiltīm un saistvielām, ievieto veidnes dobumā, lai izveidotu iekšējos tukšumus, zemūdens, vai sarežģītas iekšējās ģeometrijas lējumos.

Serdeņi ļauj ražot dobus komponentus, piemēram, caurules, motora bloki, un vārstu korpusi.

Kā serde atšķiras no veidnes?

Kamēr pelējums veido lējuma ārējo formu, līdz kodols rada interjera iezīmes.

Veidnes parasti ir lielākas un nosaka ārējās kontūras, turpretī serdeņi tiek ievietoti veidnes dobumā, lai veidotu dobumus, caurumiem, un ejas.

Kādi materiāli tiek izmantoti serdeņu izgatavošanai?

Lielākā daļa serdeņu ir izgatavotas no augstas tīrības pakāpes silīcija smiltis apvienojumā ar a saistvielu sistēma,

piemēram, bentonīta māls (zaļajām smiltīm), termoreaktīvie sveķi (shell vai cold-box serdeņiem), vai nātrija silikāts (CO₂ serdeņiem).

Stiprības uzlabošanai var izmantot piedevas, caurlaidība, vai saliekamība.