مقدمه

قالب گیری پوسته در مقابل ریخته گری ماسه- دو فرآیند ساخته شده بر روی همان اصل شکل دادن به فلز مذاب با ماسه, با این وجود نتایج بسیار متفاوتی ارائه می دهد.

ریخته گری, اسب کار قدیمی, به دلیل تطبیق پذیری و توانایی تولید اجزای عظیم با هزینه کم ارزش دارد.

ریخته گری قالب, پالایش اواسط قرن بیستم, همان پایه را می گیرد اما دقت را اضافه می کند, صاف تر به پایان می رسد, و ثبات که ریخته گری شن و ماسه اغلب در تلاش برای مطابقت است.

در منظره تولید امروز, انتخاب بین این دو بیش از یک تصمیم فنی است - این یک تعادل دقت است, اقتصاد, و خواسته های درخواست.

این مقاله به بررسی آنها می پردازد مبانی پردازش, دقت ابعادی, کیفیت سطح, ساختارهای هزینه, تأثیرات زیست محیطی, و کاربردهای صنعتی.

1. مبانی پردازش: چگونه قالب بندی پوسته و کار ریخته گری شن و ماسه

برای قدردانی از تفاوت های بین قالب بندی پوسته در مقابل ریخته گری شن و ماسه, ضروری است که چگونه هر فرآیند قالب تشکیل می دهد, فلز مذاب, و عصاره قطعات تمام شده.

در حالی که هر دو به عنوان یک ماده نسوز به ماسه تکیه می کنند, آنها روش های ساخت قالبthin., پوسته های سخت شده رزین در مقابل ماسه های بسته بندی شده فله-نتایج بسیار متفاوتی را در دقت ایجاد می کنند, کارایی, و مقیاس.

ریخته گری قالب چیست؟?

در دهه 1940 اختراع شد, ریخته گری قالب در اصل یک نسخه دقیق از ریخته گری ماسه است.

استفاده می کند ماسه با روکش رزین ریز که به یک نازک پیوند می زند, پوسته قوی هنگام قرار گرفتن در معرض الگوی فلزی گرم. دو نیمه پوسته درمان شده برای تشکیل قالب پیوسته اند.

پوسته نازک دقت بعدی و سطوح نرم تر را ارائه می دهد, در حالی که پس از جامد کردن آسان است.

مراحل اصلی:

1. الگوی آماده سازی: یک الگوی فلزی (به طور معمول آلومینیوم, فولاد, یا چدن) تا 180-250 درجه سانتیگراد گرم می شود.
   برخلاف الگوهای ریخته گری ماسه, الگوهای قالب بندی پوسته اغلب یک طرفه هستند (برای تشکیل نیمی از قالب) و از ماشینکاری دقیق برای اطمینان از تکثیر جزئیات دقیق استفاده کنید.
2. روکش ماسه: الگوی گرم شده فرو رفته است, اسپری شده, یا در یک تختخواب قرار داده شده است ماسه روکش شده با رزین (ماسه سیلیس مخلوط شده با رزین ترموست 2-5 ٪, به عنوان مثال, رزین فنلی, و یک کاتالیزور).
   رزین در تماس با الگوی داغ ذوب می شود, غلات ماسه ای برای تشکیل پوسته نازک.
3. تشکیل پوسته: این الگوی چرخانده یا متزلزل شده است تا ماسه بدون پیوند اضافی را از بین ببرد, ترک یک پوسته یکنواخت (3ضخامت 10 میلی متر) پایبندی به الگوی.
   پوسته به مدت 30-120 ثانیه درمان می شود (از طریق گرمای الگوی) تا زمانی که رزین لینک شود, سخت کردن پوسته.
4. مونتاژ قالب: دو پوسته درمان شده (یکی برای "مقابله" بالا و دیگری برای "کشیدن" پایین) با هم گیره شده اند. حفره های داخلی (به عنوان مثال, سوراخ, بخش) با استفاده از هسته های ماسه ای از رزین از پیش ساخته شده ایجاد می شوند.
5. ریختن: فلز مذاب (به عنوان مثال, آهن, فولاد ضد زنگ) از طریق دروازه در حفره پوسته ریخته می شود.
   پوسته نازک انتقال سریع حرارت را تضمین می کند, استحکام تسریع (1-5 دقیقه برای قطعات کوچک).
6. حذف پوسته: پس از استحکام, پوسته رزین شکننده از هم جدا شده است (از طریق لرزش یا شوک مکانیکی) برای استخراج ریخته گری.
   هیچ لرزش گسترده ای لازم نیست, همانطور که پوسته به قطعات کوچک فرو می رود.

ویژگی تعریف: ریخته گری قالب پوسته تولید می کند سبک وزن, قالب پایدار ابعادی با جزئیات سطح عالی.

به حداقل رساندن شن و ماسه فله ، زباله ها را کاهش داده و از تولید دقیق پشتیبانی می کند.

ریخته گری ماسه چیست?

سنتی ترین و همه کاره ترین روش, ریخته گری, از ترکیبی از ماسه سیلیس استفاده می کند, اتصال دهنده های خشت (مثل بنتونیت), اب, و مواد افزودنی.

شن و ماسه در اطراف یک الگوی قابل استفاده مجدد برای تشکیل قالب فشرده شده است. پس از ریختن فلز مذاب و جامد می شود, قالب برای بازیابی ریخته گری شکسته شده است.

هسته ها را می توان برای بخش های توخالی اضافه کرد. شن و ماسه اغلب بازیافت می شود, اگرچه به احیای انرژی نیاز دارد.

ریخته گری شن و ماسه سبز (ریخته گری شن و ماسه مرطوب)

1. قالب سازی: ماسه سیلیس با خاک رس 3-5 ٪ مخلوط شده است (اتصال), 2-4 ٪ آب, و مواد افزودنی (به عنوان مثال, گرد و غبار ذغال سنگ برای کاهش نفوذ فلز).
   این "ماسه سبز" در اطراف یک الگوی بسته بندی شده است (چوب, فلزی, یا پلاستیک) در یک فلاسک (یک قاب سفت) برای تشکیل Cope و Drag.
2. حذف الگوی: این الگوی از شن خارج می شود, ترک یک حفره. زاویه های پیش نویس (1-3 درجه) برای جلوگیری از آسیب شن و ماسه در هنگام برداشتن مورد نیاز است.
3. محل قرارگیری: هسته های شن و ماسه (ساخته شده از شن و ماسه با رزین برای استحکام) برای ایجاد ویژگی های داخلی در حفره وارد می شوند.
4. ریختن: فلز مذاب (به عنوان مثال, آهن, فولاد) از طریق یک سیستم اسپری و دونده در قالب ریخته می شود.
   قالب های شن و ماسه سبز از نفوذپذیری بالایی برخوردار هستند, اجازه می دهد گازها هنگام ریختن فرار کنند.
5. لرزش: پس از استحکام (10-60 دقیقه برای قطعات کوچک, ساعت برای قطعات بزرگ), فلاسک باز شده است, و ریخته گری با ارتعاش یا انفجار شن و ماسه استخراج می شود.

ریخته گری شن و ماسه (ریخته گری شن و ماسه خشک)

یک نوع دقیق تر که در آن چسب های آب خاک رس ماسه سبز با رزین های مصنوعی جایگزین می شود (به عنوان مثال, رزین).

ماسه رزین با گرما یا کاتالیزورها درمان می شود, ایجاد سخت تر, قالب پایدار بیشتر. این باعث کاهش گسترش شن و افزایش سطح شن و ماسه می شود اما هزینه را افزایش می دهد اما هزینه را افزایش می دهد.

ویژگی تعریف: قالبهای شن و ماسه فله می دهند انعطاف پذیری بی نظیر در اندازه جزئی- از براکت های کوچک برای حمل و نقل پروانه ها به وزن صدها تن.

هر چند, دیواره های قالب نرم تر و انبساط حرارتی باعث می شود ریخته گری ماسه ای کمتر از ریخته گری قالب پوسته.

2. خواص قالب: قدرت, پایان سطح, و نفوذپذیری

مواد و ساختار قالب به طور مستقیم بر کیفیت ریخته گری تأثیر می گذارد. قالب گیری پوسته در مقابل ریخته گری شن و ماسه از نظر قدرت تفاوت چشمگیری دارد, پایان سطح, دقت ابعادی, و نفوذپذیری.

ماده و قدرت قالب

• ریخته گری قالب: پوسته رزین با استحکام بالا حتی در زیر تزریق فلزی با فشار بالا از سقوط جلوگیری می کند. حداقل انبساط حرارتی ثبات بعدی را تضمین می کند.
• ریخته گری شن و ماسه سبز: قدرت کم نیاز به کار دقیق دارد; انبساط شن و ماسه ممکن است باعث نقصی مانند "زخم" یا بی نظمی سطحی شود.
• ریخته گری شن و ماسه: استحکام و انعطاف پذیری متوسط را با هم ترکیب می کند, بهتر از ماسه سبز, اما ماسه فله دقت نهایی را محدود می کند.

پایان سطح و دقت بعدی

پایان سطح و تحمل برای کاهش هزینه های ماشینکاری پس از ریخته گری بسیار مهم است:

• قالب گیری پوسته ریخته گری: سطح داخلی صاف پوسته رزین (از الگوی فلزی گرم شده تکرار می شود) نیاز به ماشینکاری برای سطوح آرایشی یا غیر بحرانی را از بین می برد.
  تحمل های تنگ (به عنوان مثال, 0.2 میلی متر برای a 50 MM قسمت) آن را برای اجزای دقیق مانند دندانهای دنده ایده آل کنید.
• ریخته گری شن و ماسه سبز: پایان سطح خشن (به دلیل اندازه دانه ماسه, 0.1-0.5 میلی متر) و انعطاف پذیری قالب به 1-3 میلی متر کمک هزینه ماشینکاری در سطوح بحرانی نیاز دارد.
• ریخته گری شن و ماسه: در مورد شن و ماسه سبز بهبود یافته اما هنوز هم نمی تواند با دقت قالب گیری پوسته - ساختار دانه ماسه RSIN (هنوز 0.1 میلی متر پوند) صافی سطح را محدود می کند.

نفوذپذیری و تخلیه گاز

نفوذپذیری (امکان فرار از گازها) از تخلخل در ریخته گری جلوگیری می کند:

• قالب گیری پوسته ریخته گری: نفوذپذیری متوسط (100–200 واحد PERM) به دلیل پیوند رزین, که تا حدی منافذ شن و ماسه را مهر می کند.
  برای کاهش گرفتگی گاز, قالب های پوسته شامل سوراخ های دریچه ای کوچک هستند و اغلب به آرامی ریخته می شوند تا فرار گاز امکان پذیر باشد.
• ریخته گری شن و ماسه سبز: نفوذپذیری بالا (300-500 واحد PERM) از چسب آب خاک رس, که منافذ بهم پیوسته ایجاد می کند.
  این باعث کاهش تخلخل می شود اما می تواند به "اجزاء شن" منجر شود (ذرات ماسه ای تعبیه شده در ریخته گری) اگر قالب به درستی فشرده نشده باشد.
• ریخته گری شن و ماسه: نفوذپذیری کم (50-150 واحد PERM) به دلیل پیوند رزین, افزایش خطر تخلخل گاز مگر اینکه منافذ با دقت طراحی شوند.

3. مواد ریخته گری و مناسب بودن بخشی

قالب گیری پوسته در مقابل ریخته گری شن و ماسه در سازگاری آنها با فلزات تفاوت چشمگیری دارد, آلیاژ, و بخشی از هندسه.

فلزات و آلیاژهای سازگار

هر دو فرآیند را کنترل می کنند آهن خاکستری/انعطاف پذیر, کربن/فولاد کم آلیاژ, فولاد ضد زنگ, الومینیوم, آلیاژهای پایه مس, و بیشتر.
خشک, قالب های سفت و سخت در برابر فرسایش با فولاد/آهن مقاومت می کنند; ماسه سبز به دلیل هزینه و ملاحظات حرارتی برای آلومینیوم محبوب است.

اندازه جزئی, پیچیدگی, و وزن

• ریخته گری قالب: در تولید پیچیده برتری دارد, قطعات دیواره نازک مانند گیربکس های اتومبیل, بدنهای, اجزای توربین, و ماشین آلات صنعتی کوچک.
  قالب های پوسته نازک آن باعث کاهش استفاده از مواد و تکثیر دقیق ویژگی های ریز می شود.
• ریخته گری: مناسب برای بزرگ, سنگین, یا اجزای دیواره ضخیم مانند فریم کامیون معدن, بلوک موتور, و خانه های صنعتی.
  توانایی محدود برای تولید مثل جزئیات خوب یا دیوارهای نازک به دلیل محدودیت های جریان ماسه و نگه داشتن گرما.

4. بهره وری, هزینه, و اقتصاد

انتخاب بین قالب گیری پوسته در مقابل ریخته گری ماسه به شدت تحت تأثیر حجم تولید است, اندازه جزئی, و محدودیت هزینه.
هر دو فرآیند بسته به اینکه آیا اولویت است ، مزایای مشخصی دارند, دقت, یا اقتصاد.

بهره وری و زمان چرخه

تجزیه:

• ریخته گری قالب: فرآیندهای خودکار - غوطه وری ربوتیک, تصفیه پوسته, و مونتاژ-تولید سریع قطعات کوچک به متوسط.
  جامد سازی سریع پوسته نازک باعث کاهش بیشتر زمان چرخه می شود, آن را برای اجرای با حجم بالا ایده آل می کند (10,000+ قطعات/سال).
• ریخته گری شن و ماسه سبز: تهیه قالب دستی, حذف الگوی, و عملکرد محدودیت لرزش. مناسب برای حجم تولید کم به متوسط (صدها تا چند هزار قسمت در سال).
• ریخته گری شن و ماسه: ثبات بعدی را نسبت به شن و ماسه سبز بهبود می بخشد, اما پخت و کار کندتر سرعت را کاهش می دهد. مناسب برای تولید با حجم متوسط (5,000-10،000 قسمت/سال).

هزینه: ابزار و اقتصاد هر بخشی

تجزیه:

• ریخته گری قالب: سرمایه گذاری مقدم به دلیل الگوهای گران قیمت فلزی بیشتر است, اما دوام (>100,000 چرخه) و اتوماسیون به طور قابل توجهی هزینه های هر بخشی را برای حجم تولید بزرگ کاهش می دهد.
  حداقل زباله های ماسه ای و تکرار بالا باعث افزایش بهره وری اقتصادی می شود.
• ریخته گری شن و ماسه سبز: الگوهای کم هزینه و تنظیمات تولید کوچک. هر چند, تقاضای زیاد کار, زباله های مادی, و زمان چرخه طولانی تر هزینه را در هر قسمت در اجراهای متوسط تا بزرگ افزایش می دهد.
• ریخته گری شن و ماسه: تعادل بین هزینه ابزار و راندمان هر بخشی را ارائه می دهد.
  شن و ماسه پیوند شده با رزین سطح و کنترل بعدی را نسبت به ماسه سبز فراهم می کند, اما هزینه های بالاتر مواد مزایای هزینه برای تولید بسیار با حجم را محدود می کند.

5. نرخ کیفیت و نقص

کیفیت ریخته گری به این بستگی دارد تخلخل داخلی, یکپارچگی سطح, و قوام خاصیت مکانیکی.
قالب گیری پوسته در مقابل ریخته گری شن و ماسه تفاوتهای قابل توجهی به دلیل استحکام قالب, میزان خنک کننده, و تعامل مادی.

تخلخل و نقص داخلی

تجزیه:

• ریخته گری قالب: نازک, پوسته های پیوند شده با رزین به سرعت خنک می شوند, به حداقل رساندن حفره های انقباض.
  استحکام قالب از گرفتاری شن و ماسه جلوگیری می کند, و طراحی تهویه تخلخل گاز را کنترل می کند. ایده آل برای قطعات دقیق که در آن حداقل نقص داخلی بسیار مهم است.
• ریخته گری شن و ماسه سبز: شن و ماسه فله در حین خنک کننده به طور غیرقابل پیش بینی گسترش می یابد.
  شن و ماسه شل در حفره قالب ، خطر اجزاء را افزایش می دهد, و بخش های ضخیم مستعد ابتلا به نقص های کوچک شدن هستند. ماشینکاری یا بازرسی اضافی اغلب مورد نیاز است.
• ریخته گری شن و ماسه: شن و ماسه رزین منسجم ثبات بعدی را بهبود می بخشد و اجزاء شن و ماسه را در مقایسه با شن و ماسه سبز کاهش می دهد, اما تخلخل گاز هنوز هم می تواند در بخش های بزرگ یا پیچیده رخ دهد.

خصوصیات مکانیکی

تجزیه:

• ریخته گری قالب: خنک کننده سریع از طریق پوسته نازک ریز ایجاد می کند, ریزساختار یکنواخت, تقویت مقاومت کششی, سختی, و انعطاف پذیری.
  قوام در خواص مکانیکی باعث می شود آن را برای اجزای مهم ایمنی مانند تعلیق خودرو یا قطعات هوافضا.
• ریخته گری: کندتر, خنک کننده فله باعث ترویج دانه های درشت تر و جامد سازی ناهموار می شود, منجر به تغییرپذیری در قدرت و کشیدگی می شود.
  قطعات اغلب نیاز دارند بازرسی پس از بازی و ماشینکاری انتخابی برای رعایت مشخصات.
• ریخته گری شن و ماسه: خواص مکانیکی یکنواخت تر از ریخته گری شن و ماسه سبز است, اما اتلاف گرما کندتر در بخش های بزرگتر هنوز هم می تواند در اندازه دانه و تخلخل موضعی تغییر یابد.

غذای اصلی

• ریخته گری قالب: بهینه برای دقت, با استحش, و اجزای کم اختلال. خنک کننده سریع و قالب های سفت و سخت حداقل تخلخل و خصوصیات مکانیکی سازگار را تضمین می کنند.
• ریخته گری شن و ماسه سبز: بهترین برای بزرگ, قطعات ساده جایی که دقت مطلق کمتر مهم است. نرخ نقص بالاتر و خصوصیات متغیر نیاز به بازرسی و ماشینکاری دارد.
• ریخته گری شن و ماسه: یک زمین میانه, ارائه دهنده بهبود سطح سطح و کاهش نقص در مقایسه با ماسه سبز, مناسب برای قطعات ترکیب متوسط.

6. برنامه: قالب گیری پوسته در مقابل. ریخته گری

ریخته گری قالب

ریخته گری قالب گیری پوسته به طور معمول در صنایعی که نیاز به دقت بالایی دارند استفاده می شود, هندسه های پیچیده, و اجزای دیواری نازک. برنامه های اصلی آن شامل می شود:

• خودرو اجزای: چرخ دنده, جعبه دنده, و قطعات موتور کوچک با اشکال پیچیده.
• ماشین آلات و ابزار دقیق: حیات, جیغ, و قطعات مکانیکی با دقت بالا.
• تجهیزات هوافضا و با کارایی بالا: تیغه های توربین کوچک, براکت, و اجزای ساختاری.
• سیستم های هیدرولیک و سیال: بدنهای, محفظه پمپاژ, و معابر پیچیده کوچک.

ویژگی های کلیدی: دیوارهای نازک را فعال می کند (2-3 میلی متر), پایان سطح خوب, تحمل ابعادی محکم, و توانایی ریختن معابر داخلی پیچیده در یک عملیات واحد.

ریخته گری

ریخته گری شن و ماسه برای بزرگتر مورد علاقه است, قطعات دیواره ضخیم تر که در آن قدرت و حجم از دقت شدید برخوردار است. برنامه های معمولی شامل:

• ماشین آلات سنگین و تجهیزات معدن: قاب های بزرگ, محوطه, و اجزای ساختاری.
• اجزای موتور و ماشین آلات: بلوک موتور, سرهای سیلندر, و تختخواب ماشین.
• پمپ ها و دریچه های صنعتی: پمپ, بدنهای, و فلنج.
• ریخته گری های سازه آهن و فولاد: اجزای ساختمانی, دست زدن به مواد, و سیستم های صنعتی در مقیاس بزرگ.

ویژگی های کلیدی: قطعات بزرگ و سنگین را در خود جای می دهد (1 کیلوگرم -100+ کیلوگرم), پیچیدگی متوسط, ابزار مقرون به صرفه, و تطبیق پذیری در سراسر آلیاژهای آهنی و غیر آهنی.

7. معیارهای انتخابی: انتخاب بین قالب گیری پوسته در مقابل ریخته گری شن و ماسه

انتخاب بین قالب گیری پوسته در مقابل ریخته گری بستگی به چندین عامل مرتبط با هم دارد از جمله هندسه قسمت, مادی, تحمل ها, حجم تولید, و هزینه.

انتخاب باید تعادل برقرار کند الزامات فنی با امکان سنجی اقتصادی.

عوامل اصلی تصمیم گیری

8. پایان

قالب گیری پوسته و ریخته گری شن و ماسه فرآیندهای مکمل است, هر یک برای نیازهای تولید مجزا بهینه شده است.

ریخته گری قالب گیری پوسته انتخاب روشنی برای حجم بالا است, قطعات دقیق که نیاز به تحمل محکم دارند, سطوح صاف, و خصوصیات مکانیکی سازگار-کاهش هزینه های ابزار بالاتر برای هزینه های پایین تر در هر بخشی و کاهش ماشینکاری.

ریخته گری, در مقابل, بر حجم کم به متوسط حاکم است, بزرگ, اجزای دیواره ضخیم که در آن هزینه و اندازه از دقت بیشتری برخوردار است-انعطاف پذیری و سرمایه گذاری پایین.

تصمیم بین این دو موضوع "بهتر" نیست بلکه "مناسب تر" است.

با تراز کردن قابلیت های فرآیند با الزامات جزئی (حجم, اندازه, پیچیدگی, و ماده), تولید کنندگان می توانند کیفیت را بهینه کنند, هزینه, و بهره وری.

به عنوان پیشرفت فن آوری ریخته گری-با قالب بندی پوسته که الگوهای چاپی سه بعدی و ریخته گری شن و ماسه را برای پیش بینی نقص تصویب می کند-هر دو فرآیند همچنان به نقش های اساسی در تولید صنعتی بازی می کنند.

متداول

آیا می توان قالبهای قالب را قطعات بزرگی تولید کرد (به عنوان مثال, 50 کلوت)?

بوها: نه - قالب های شل نازک هستند (3-10 میلی متر) و فاقد استحکام برای حمایت از بزرگ است, حجم فلزات سنگین. قسمتهای 20 کیلوگرم سقوط پوسته در هنگام ریختن.

آیا ریخته گری شن و ماسه ارزان تر از ریخته گری قالب پوسته برای قطعات کوچک است?

بوها: بله - برای حجم کم (<15,000 قسمت). هزینه های کم ابزار ریخته گری شن و ماسه ($500- 10،000 دلار) از هزینه های بالاتر از هر بخشی بالاتر است, در حالی که ابزار گران قیمت قالب پوسته است ($10,000+) فقط در حجم بالا توجیه می شود.

کدام فرآیند برای ریخته گری از جنس استنلس استیل بهتر است?

بوها: ریخته گری قالب پوسته-پوسته رزین آن از واکنش های فلزی ماسه جلوگیری می کند (به عنوان مثال, کاهش کروم, که مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهد) و ریزساختار یکنواخت را تضمین می کند.

ریخته گری شن و ماسه سبز آلودگی و تخلخل را در فولاد ضد زنگ خطر دارد.

آیا می توان از ریخته گری قالب استفاده کرد از شن و ماسه سبز استفاده کنید?

بوها: نه-ریخته گری قالب ریزینگ نیاز به شن و ماسه با روکش رزین برای تشکیل پوسته های سفت و سخت دارد. ماسه (چسب) فاقد قدرت برای ایجاد نازک است, پوسته های پشتیبانی خود.

طول عمر معمولی الگوهای برای هر فرآیند چیست؟?

بوها: الگوهای قالب بندی پوسته (فلزی) آخرین 100,000+ چرخه; الگوهای شن و ماسه سبز (چوب) آخرین <1,000 چرخه; الگوهای شن و ماسه رزین (فلز/چوب) 10،000-50،000 چرخه آخر.