Vad är kärnor i sandgjutning?

1. Introduktion

Kärnor i sandgjutning fungerar som de inre arkitekterna som formar de dolda egenskaperna hos metalldelar - Internal hålrum, underskott, och flytande passager - att en enda form inte kan uppnå ensam.

Historiskt, Hantverkare satte in enkla trä- eller leraproppar till formar så långt tillbaka som antika Rom;

I dag, gjuterier använder avancerad sandkärnteknik för att producera intrikata geometrier,

som motorkylningsjackor, hydrauliska grenrörskanaler, och turbinkylkretsar, är omöjliga att mäta kostnadseffektivt.

I modern verksamhet, Kärnor står för 25–35% av den totala mögelvolymen, återspeglar deras kritiska roll för att låsa upp designkomplexitet och minska nedströmsbehandling.

2. Vad är en kärna?

I sandgjutning, en kärna är en exakt formad, Sandbaserad insats placerad inuti mögelhålan för att skapa interna tomrum, som passager, underskott, eller ihåliga sektioner, att formen ensam inte kan bildas.

Medan formen definierar en gjutning extern geometri, Kärnor bestämmer dess inre drag.

Kärna vs. Forma

Medan forma definierar en gjutningens yttre form, de kärna skapar interna funktioner:

• Forma: Ihålig hålrum bildad genom att packa sand runt mönsterens yttre.
• Kärna: Sandenhet placerad inuti formen innan du häller för att blockera metallflödet, producerar tomrum som en gång har tagits bort.

Kärnor måste integreras sömlöst med formen, motståndar smält metalltryck (fram till 0.6 MPA i aluminiumgjutning) medan senare spricker rent för skakning.

3. Typer av kärnor i sandgjutning

Kärnor i sandgjutning finns i flera mönster, Varje skräddarsydd för att skapa specifika interna funktioner - från enkla hål till intrikata kylpassager.

Välja rätt kärntypbalanser materialanvändning, precision, styrka, och städ krav.

Fasta kärnor

Fasta kärnor är den mest grundläggande typen, Perfekt för att bilda enkla ihåliga funktioner i gjutningarna.

De är vanligtvis tillverkade av en homogen sand -binder blandning komprimerad till kärnlådor.

På grund av deras okomplicerade geometri, De är kostnadseffektiva och enkla att producera, vilket gör dem lämpliga för komponenter som rörsektioner, ventilhus, eller mekaniska block med raka hålrum.

• Fördelar: Enkel tillverkning, Låga kostnader för grundläggande former.
• Begränsningar: Hög materialanvändning; svårt borttagning från djupa eller smala hålrum på grund av brist på kollapsbarhet.

Skalkärnor

Skalkärnor är precisionskonstruerade kärnor som bildas genom avsättning av hartsbelagda sand mot uppvärmda metallkärnor, Skapa en styv, tunnväggskal med hög dimensionell noggrannhet.

Denna metod ger utmärkt ytfinish och styrka, Att göra skalkärnor idealiska för högpresterande applikationer.

• Gemensamma användningsområden: Bilmotorblock, cylinderhuvuden, och delar som kräver intrikata kylning eller smörjningskanaler.
• Viktiga fördelar: Täta toleranser (± 0,1 mm), slät yta finish, och minskad materialförbrukning.

Hartsbundna kärnor

Som används i utan bakning och kall-låd kärnprocesser, hartsbundna kärnor ger hög styrka och dimensionell konsistens.

I metoden utan bakning, Kemiska katalysatorer botar sandresinblandningen vid rumstemperatur, Medan kallboxmetoden använder gas (vanligtvis aminångor) För att härda hartset inom några minuter.

• Fördelar: Snabbcykeltider, Utmärkt mekanisk styrka, lämplig för högvolymproduktion.
• Bransch: Bil, tunga maskiner, pump- och ventilgjutning.

Co₂ kärnor (Natriumsilikatkärnor)

CO₂ -kärnor tillverkas genom att blanda sand med natriumsilikat och härda blandningen genom att injicera koldioxidgas. Denna process sätter snabbt kärnan, möjliggör snabba vändningstider.

• Styrkor: Snabb produktion, Stark initial hårdhet.
• Hänsyn: Svårt att återkräva; Kärnorna kan vara spröda och benägna att fuktsabsorption.
• Typiska användningar: Kortsiktiga eller brådskande jobb som kräver snabb kärntillgänglighet.

Hopfällbara kärnor

Utformad för att sönderdelas eller försvagas under eller efter stelning, Hoppbara kärnor förenklar borttagning och minskar risken för skador på gjutningen.

Dessa kärnor i sandgjutning inkluderar ofta brännbara eller termiskt känsliga tillsatser som bryts ned under gjutningens kylfas.

• Ansökningar: Stora eller komplexa gjutningar med djup, smala interna funktioner - till exempel marinmotorer eller konstruktionshus.
• Gynn: Minska stress under stelning, Förhindra intern sprickbildning, och underlätta kärnutslaget.

Kapellassisterade kärnor

För tunga eller icke -stödda kärngeometrier, Metallpolar används för att upprätthålla kärnposition under mögelfyllning.

Chaplets fungerar som avstånd mellan kärnan och mögelväggen och är utformade för att smälta in med gjutningen utan att kompromissa med metallurgisk integritet.

• Använda fall: Stora industrigjutningar, som turbinhus eller motorramar, där kärnskiftet annars skulle orsaka dimensionella felaktigheter.
• Fördelar: Förhindrar rörelse under metalltryck; upprätthåller intern precision.

4. Kärnbindemedel och härdningsmetoder

5. Kärnegenskaper och prestandakriterier

Kärnor i sandgjutning måste tillfredsställa en krävande kombination av mekanisk, termisk, och dimensionell krav för att producera defektfria gjutningar.

Nedan, Vi utforskar de fem viktiga egenskaperna - och deras typiska målvärden - som gjuterierna övervakar för att säkerställa kärnprestanda.

Styrka

Kärnor behöver tillräcklig integritet för att motstå smältmätande tryck men bryts ner rent under skakning.

• Grönstyrka (Innan torrt botemedel)

• • Typiskt sortiment: 0.2–0.4 MPa (30–60 psi)
  • Betydelse: Säkerställer att kärnor överlever hantering och mögelmontering utan snedvridning.

• Torrstyrka (Efter bindemedlet botemedel)

• • Typiskt sortiment: 2–6 MPa (300–900 psi) för hartsbundna kärnor
  • Betydelse: Måste tåla hydrostatiska belastningar upp till 1.5 MPA i stålgjutning.

• Het styrka (vid 700–1 200 ° C)

• • Retention: ≥ 50% av torr styrka vid gjutningstemperatur
  • Betydelse: Förhindrar kärndeformation eller erosion vid direktkontakt med smält metall.

Permeabilitet

Gas som genereras under hällningen (ånga, Co₂) måste fly utan att bilda porositet.

• Permeabilitetsnummer (Pn)

• • Gröna kärnor: 150–350 pn
  • Skal & Harts kärnor: 100–250 pn

• För låg (< 100): Fällor, vilket leder till blåshål.
• För hög (> 400): Minskar kärnstyrkan, erosion.

Hopfällbarhet

Kontrollerad kollaps av kärnan lättar skakning och rymmer metallkrympning.

• Kolloplighetsmetrisk: 0.5–2.0 mm deformation under standardbelastning
• Mekanismer:

• • Gröna kärnor: Lita på fukt och lerstruktur för att deformeras.
  • Harts kärnor: Använd flyktiga tillsatser (koldamm) eller svaga lager.

• Förmån: Minskar inre spänningar - förbjuder heta tårar i djupa hålrum.

Dimensionell noggrannhet

Precision av interna funktioner dikterar bearbetningsbidrag efter casting.

Termisk stabilitet

Kärnor måste upprätthålla integritet under snabbt värmeflöde från smält metall.

• Termisk expansionskoefficient: 2.5–4.5 × 10⁻⁶/k (Core Sand vs. metall)
• Eldfasthet:

• • Kiselbaserade kärnor: fram till 1,200 ° C
  • Zirkon- eller kromitförbättrade kärnor: > 1,700 ° C

• Betydelse: Minimerar kärnförskjutning orsakad av ojämn termisk expansion.

6. Hur hålls kärnor på plats?

Att säkerställa att kärnor förblir exakt placerade under häll och stelning är kritiskt: Till och med en liten förskjutning kan snedvrida interna passager eller få metall att invadera kärnhålan.

Gjuterier förlitar sig på en kombination av mekanisk registrering, metallstöd, och bindningshjälpmedel för att låsa kärnor säkert i formen.

Mekanisk registrering med kärntryck

Varje mönster innehåller utskjutande "kärntryck" som skapar matchande urtag i klädningen och drag. Dessa tryck:

• Hitta kärnan i alla tre axlarna, förhindrar lateral eller vertikal rörelse
• Överföringsbelastningar Genom att bära kärnens vikt och smältmätande tryck (fram till 1.5 MPA i stål)
• Standarddimensioner sträcker dig vanligtvis 5–15 mm in i mögelväggen, bearbetas till ± 0.2 mm för pålitliga sittplatser

Genom att stänga formen, kärntryck säten i fickan, levererar en repeterbar, Interferensfit som inte behöver någon extra hårdvara.

Metallstöd: KAPITAR OCH STEKER

När hydrostatiska krafter hotar att flyta eller erodera kärnor, gjuterier distribuerar metallstöd:

• Hinkar är små metallpelare - ofta stämplade från samma legering som gjutningen - placerad med regelbundna intervall (Varje 50–100 mm).
  De överbryggar klyftan mellan kärnan och mögelväggen, bär både kärnvikt och metalltryck.
• Ärm bestå av tunnväggiga metallrör som glider över utsatta kärnavsnitt, Skärmning av sand från höghastighetsmetallimpingement och förstärker kärnens struktur.

Efter stelning, Kepar förblir inbäddade och tas antingen genom bearbetning eller lämnas som minimala inneslutningar; Ärmar extraheras vanligtvis med sanden.

Bindningshjälpmedel: Lim och lertätningar

För lätta eller precisionskärnor, Mekaniska stöd ensam kan vara otillräckliga. I dessa fall:

• Limdabs—Smallprickar av natriumsilikat eller proprietärt hartlim - säkerställa kärnfötter till mögelytan, Erbjuder initial grön styrka utan att hindra permeabiliteten.
• Lera slip tätningar—En tunn beläggning av bentonituppslamning appliceras runt kärntryck - Förbättringsfriktion och tätar alla mikroskopiska luckor, Förhindra fin sand från att migrera in i hålrummet under stängning.

Båda metoderna kräver minimalt material men ändå dramatiskt minskar kärnan "flottör" under mögelhantering och metallfyllning.

7. Kärnmontering och mögelintegration

Sömlös integration av kärnor i formen är avgörande för att uppnå exakta inre geometrier och undvika defekter som felaktigheter, kärnskift, eller metallpenetrering.

Kärnplaceringstekniker

Manuell placering

• Inriktningsstift & Plats: Använd precisionsfagnade stift på drag- och klara halvor för att leda kärnor till position.
• Taktil bekräftelse: Operatörer bör känna kärnan "säte" mot sina utskrifter, Ge sedan en mild kran för att säkerställa fullt engagemang.

Automatiserad hantering

• Robotgrisar: Utrustad med vakuum eller mekaniska fingrar, robotplock, orientera sig, och placera kärnenheter med ± 0.1 mm noggrannhet.
• Programmerbara sekvenser: Integrera synsystem för att verifiera orientering och upptäcka utländska föremål före placering.

Mögelberedskap

Innan du stänger klara och dra, Bekräfta att formen är helt beredd att acceptera både kärnan och smält metall:

• Ventilationskontroll: Se till alla kärnventiler (Ø 0,5–1 mm) och mögelventiler är fria från sanduppbyggnad för att underlätta gasutsläpp.
• Baksida & Förpackning: Stöd yttre kärnytor genom att fylla på med lös sand eller använda ärt -gravel -stöd för skalkärnor, Förhindra kärndeformation under metalltryck.
• Avståndslinje: Kontrollera att inga sandbroar eller skräp upptar avskedslinjen, som kan flytta kärntryck eller orsaka felanpassningar.

Kärnbindning och tätning

• Limmapplikation: För små eller tunna kärnor, Spot -Apply Sodium Silicate eller Proprietary Clay Adhesive vid kärnavtryckgränssnitt för att förhindra kärn "flottör" under mögelstängning.
• Lera slipfiléer: I grönsandformar, Borsta ett tunt lager av bentonituppslamning runt kärnsömmar; Detta tätar luckor och lägger till friktionsmotstånd.

Slutmonteringskontroller

Före hällningen, Utför en systematisk inspektion för att bekräfta kärnintegritet och mögelinriktning:

• Go/no -go mätare: Slipmätare över kärntryck för att verifiera rätt sittdjup.
• Visuell inspektion med belysning: Glans vinklat ljus i mögelhålan för att markera feljusterade kärnor, lös kapellar, eller luckor.
• Dynamiskt vibrationstest: Vibrera lätt formenheten; Korrekt säkra kärnor kommer att förbli orörliga, Medan lösa kärnor avslöjar sig själva.

8. Vanliga kärnrelaterade defekter & Rättighet

9. Återvinning och hållbarhet i kärnsand

• Fysisk återvinning (Grönsand): Släppskrubbning och screening återhämtar sig 70–80 % jungfrulig kvalitet.
• Termisk återvinning (Harts kärnor): 600–800 ° C förbränner bindemedel; ger 60–70 % återanvändbar sand.
• Blandningsstrategi: Mix 20–30 % jungfru med återvunnet att upprätthålla prestanda samtidigt som deponi minskas med 60%.

10. Applikationer och fallstudier

1. Bilmotorblock: Hollfällbara kärnor i vattenjackor uppnådda ± 0.5 mm 1.5 m spänn, minska bearbetningstiden med 25%.
2. Hydraulisk grenrör: Kylhästskärnor elimineras 70 % av gasfel i korsande kanaler, förbättra avkastningen.
3. Turbinkylkanaler: 3D -tryckta sandkärnor integrerade med epoxibindemedel produceras ± 0.1 mm noggrannhet och skär ledtid från 8 veckor till 2 veckor.

11. Slutsats

Kärnor bildar dold infrastruktur av komplexa sandspändskomponenter, Aktivera intrikata interna funktioner som driver prestanda i fordon, flyg-, och industrisektorer.

Genom att välja lämpliga sandtyper, bindemedel, och monteringsmetoder - och genom att noggrant kontrollera kärnegenskaper och återvinning - uppnår framsteg högprestanda, avgiftsfri gjutning.

Ser framåt, tillsatsskärna, miljövänliga bindemedel, och realtidsövervakning av fastighetsövervakning att främja kärnteknologi, stödja alltmer sofistikerade mönster.

 

Vanliga frågor

Vad är kärnor i sandgjutning?

En kärna är en specialformad insats tillverkad av sand och bindemedel, placerad inuti mögelhålan för att skapa inre tomrum, underskott, eller komplexa inre geometrier i en gjutning.

Kärnor möjliggör produktion av ihåliga komponenter som rör, motorblock, och ventilkroppar.

Hur skiljer sig en kärna från en form?

Medan forma bildar gjutningens yttre form, de kärna skapar de inre funktionerna.

Formar är i allmänhet större och definierar konturerna utanför, Medan kärnor placeras inuti mögelhålan för att bilda hålrum, hål, och passager.

Vilka material används för att tillverka kärnor?

De flesta kärnor är gjorda av kiselsand i hög renhet kombinerad med en bindemedelssystem,

som bentonitlera (för grön sand), termoset hartser (för skal- eller kallboxkärnor), eller natriumsilikat (för co₂ -kärnor).

Tillsatser kan användas för att förbättra styrka, permeabilitet, eller kollapsbarhet.