فرآیند 6 مرحله ای ریخته گری ماسه

اصطلاح "ریخته گری شن و ماسه"می تواند برای توصیف محصول نهایی و فرآیند برای ساختن آن استفاده شود. این یک فرآیند ریخته گری فلزی است که در مکانی به نام" ریخته گری "انجام می شود. به عنوان یکی از قدیمی ترین فرآیندها باقی مانده است. ماسه به عنوان ماده قالب در این روش ریخته گری فلزی استفاده می شود.

ریخته گری شن و ماسه یک فرآیند ریخته گری فلزی به طور گسترده ای است که شامل ایجاد قالب از مخلوطی از ماسه و یک ماده اتصال دهنده مانند خاک رس است. این تکنیک برای تولید قطعات فلزی پیچیده با اندازه ها و شکل های مختلف استفاده می شود.

فرایند ریخته گری ماسه ای برای ایجاد بیش از 60 ٪ از ریخته گری های فلزی که در زندگی روزانه خود می بینیم استفاده می شود. بگذارید تعریف کامل و فرآیند تکنیک را در این مقاله بیاموزیم. ما همچنین باید ویژگی ها ، مزایا و مضرات روند را بیاموزیم.

این وبلاگ مروری بر دنباله کامل مراحل درگیر ارائه می دهد.

ریخته گری شن چیست؟

ریخته گری شن و ماسه یک فرآیند ریخته گری فلزی به طور گسترده است. یک قالب با فشرده سازی ماسه در اطراف الگویی از شیء مورد نظر ایجاد می شود. سپس فلز مذاب در قالب ریخته می شود و به آن اجازه می دهد تا آن را جامد کند. پس از خنک شدن ، ماسه برداشته می شود و شیء فلزی ریخته گری را آشکار می کند. این همه کاره ، مقرون به صرفه و مناسب برای اشکال مختلف است.

در ریخته گری ماسه ای ، فلز مذاب در یک قالب ماسه ای یکبار مصرف حاوی یک محفظه توخالی از شکل مورد نظر ، در یک حفره ریخته می شود ، جایی که برای ایجاد مؤلفه حفره شکل جامد می شود. خاک رس ، اپوکسی ، گچ ، فلزی، و بتن همه نمونه های مواد ریخته گری هستند.

ریخته گری های تولید شده هندسه های بسیار پیچیده ای در طیف گسترده ای از اندازه ها و وزن ها دارند. این فرایند اغلب به عنوان ریخته گری قالب ماسه ای گفته می شود. فلزات با دمای ذوب بالا مانند تیتانیوم ، فولاد و نیکل برای ریخته گری شن و ماسه مناسب هستند.

تنها روش ریخته گری که با این مواد کار می کند این است. در نتیجه ، این تکنیک بهترین گزینه برای تولید قطعات مقرون به صرفه و کوچک در صنایع خودرو و هوافضا است. انیمیشن زیر روند را نشان می دهد.

عناصر در ریخته گری شن و ماسه

قبل از اینکه مراحل مربوط به فرآیند را بیاموزیم، مهم است که قطعات یا عناصر مورد استفاده در فرآیند ریخته گری را درک کنیم. همانطور که در مورد عناصر یاد می گیرید، به نمودار ریخته گری شن و ماسه زیر مراجعه کنید.

شکل 1: نمودار ریخته گری ماسه

• Cope و Drag: قسمت بالا و پایین یک آرایش ریخته گری به ترتیب cope و drag نامیده می شوند. آنها معمولا قاب های چوبی هستند
• Riser: یک بالابر اغلب به عنوان فیدر خوانده می شود. این یک مخزن و گذرگاه در قالب ریخته گری فلزی برای جلوگیری از کوچک شدن فلز است.
• رانر: رانر کانالی با قطر کاهش یافته است که برای جریان فلز مذاب به سمت حفره استفاده می شود.
• قالب: این حفره ای است که از یک الگوی ساخته شده است (کپی از بازیگران نهایی مورد نظر) که بیشتر از ماسه ساخته شده است.
• هسته: هسته در ریخته گری ماسه ای دستگاهی است که در حفره قالب قرار داده شده است تا ویژگی های داخلی در ریخته گری مانند سوراخ ها ایجاد شود.
• دروازه: این نقطه ای است که فلز به حفره قالب می رسد و شروع به جریان به داخل آن می کند.
• ماسه پایه: این ماسه به عنوان ماسه پایه نیز شناخته می شود و خالص ترین شکل ماسه (سیلیکا) است.
• چسباننده: چسبی که دانه های ماسه را در کنار هم نگه می دارد، عامل اتصال است. متداول ترین انواع کلاسورها خاک رس هستند & آب، روغن، رزین و سیلیکات سدیم.

مرحله 1: یک الگوی تولید کنید

این الگوی برای ایجاد حفره در ماسه به اندازه و شکل قسمت ریخته گری استفاده می شود.

برخلاف خود قالب ماسه ، الگوهای مورد استفاده مجدد قرار می گیرند. الگوهای ارزان قیمت را می توان در چوب یا پلاستیک یا برای دوام بیشتر آلومینیوم تهیه کرد. الگوهای اغلب در دو قطعه ساخته می شوند که هر کدام کمی بزرگتر از قسمت ریخته گری هستند تا با خنک شدن فلز ، انقباض شود. دیوارهای عمودی از الگوهای دارای زاویه ای جزئی یا "پیش نویس" هستند تا این الگوی بدون بیرون کشیدن ماسه از بین برود.

مرحله 2: دو نیمه حفره را شکل دهید

نیمی از الگوی در جعبه ای قرار می گیرد که شن و ماسه در اطراف آن بسته بندی شده است. این الگوی قرار گرفته است تا بتواند پس از آن از بین برود ، به این معنی که حفره فقط نیمی از الگوی را تولید می کند ، و هیچ ویژگی مجدداً وجود ندارد.

این فرآیند برای الگوی نیمی دیگر تکرار می شود. درج های اضافی اضافه شده است که کانال هایی را برای جریان فلز به داخل حفره فراهم می کند. ابعاد این "سیستم شیروانی" تعیین می کند که حفره چقدر سریع پر می شود. جریان بالاتر خطر ابتلا به غیرقانونی را کاهش می دهد ، اما با هزینه افزایش تلاطم ، که می تواند باعث نقص ریخته گری شود.

فرآیند سنتی ریخته گری ماسه ای از ماسه "سبز" استفاده کرد. این به آن مرطوب است و نه رنگ. ماسه سبز حاوی رس بنتونیت است که دانه ها را به هم متصل می کند. امروزه بیشتر ریخته گری ماسه با ماسه رزین انجام می شود. این ماسه ای است که با اتصال رزین پوشش داده شده است. این شکل متراکم تر ، قالبهای قوی تر و قطعات بازیگران دقیق تر است.

مرحله 3: هسته ها را وارد کنید

هسته ها فضای موجود در حفره قالب را می گیرند که در غیر این صورت پر از فلز می شود. آنها معمولاً از ماسه ساخته می شوند و قبل از پیوستن به نیمه های بالا و پایین در حفره قرار می گیرند.

مرحله 4: COPE را جمع کنید و بکشید

درگ حفره شن و ماسه پایین است ، COPE قطعه فوقانی است که حاوی کانال های تغذیه فلزی است. با هم ، مونتاژ فلاسک نامیده می شود. پین ها از تراز خوب بین دو نیمه اطمینان حاصل می کنند. منطقه ای در حفره ای که دو سطح ماسه ای با آن روبرو می شوند ، یک خط فراق در قسمت بازیگران تشکیل می دهند.

مرحله 5: فلز مذاب را بریزید

فلز از یک حوضه ریختن در سطح بالای قالب به داخل حفره جریان می یابد. با پر شدن حفره ، فلز در کانال به نام Riser بالا می رود. این یک مخزن را تشکیل می دهد که برای جبران انقباض به داخل حفره باز می گردد.

مس ، برنز ، برنج و آهن تمایل به ریختن و جریان به راحتی دارند ، اما برخی از آلیاژهای دیگر سیال کمتری دارند و برخی مانند آلومینیوم می توانند با ماسه واکنش نشان دهند. این امر با کاهش قرار گرفتن در معرض هوا و اضافه کردن شار به فلز مذاب به حداقل می رسد.

مرحله ششم: دیمولد و حذفی

پس از ریختن ، این فلز برای خنک شدن و جامد شدن باقی مانده است. پس از اتمام ، قالب های ماسه ای از فلاسک خارج می شوند و قسمت های ریخته گری از آن خارج می شوند. این همچنین هسته های موجود در قالب را تجزیه می کند.

سیستم دروازه بان و روتر از آن جدا می شوند و ریخته گری های فلزی را که برای ماشینکاری آماده هستند ، ترک می کند.

کاربردهای ریخته گری شن و ماسه

همانطور که می دانیم 70 ٪ از ریخته گری های فلزی از فرآیند ریخته گری شن، برخی از محصولات ریخته گری شن و ماسه رایج که از طریق این فرآیند تولید می شوند عبارتند از بدنهای پمپ ، بوته ها ، پیستون کمپرسورهای هوایی، پروانه ، میل لنگ موتور & قابلمه های روغن ، چرخ دنده ها ، چرخ های مگس و گاز & مخازن نفتی

• معدن و ساخت و ساز: ریخته گری ماسه ای در صنایع معدن و ساخت و ساز برای تولید اجزای تجهیزات مانند قطعات شستشو ، دندانهای کشویی ، سطل های بیل مکانیکی و صفحات مقاوم در برابر سایش مورد استفاده قرار می گیرد.
• صنعت دریایی: ریخته گری ماسه ای در بخش دریایی برای تولید قطعات موتور دریایی ، پروانه ها ، اتصالات قایق و سایر اجزای مورد نیاز برای کشتی های دریایی استفاده می شود.
• راه آهن: ریخته گری شن و ماسه در صنعت راه آهن برای تولید قطعاتی مانند چرخ های راه آهن ، قطعات سیستم ترمز و اتصالات به کار می رود.
• کشاورزی و تجهیزات مزرعه: ریخته گری شن و ماسه برای تولید قطعات برای ماشین آلات کشاورزی از جمله قطعات تراکتور ، آبشار و قطعات سیستم آبیاری استفاده می شود.

تفاوت بین ریخته گری و ریخته گری ماسه

ریخته گری شامل مجبور کردن فلز مذاب به داخل قالب تحت فشار زیاد ، ایجاد اشکال پیچیده و دقیق با سطوح صاف است. در مقابل ، ریخته گری ماسه ای از قالب ساخته شده از ماسه های فشرده استفاده می کند تا شکل های پیچیده تری ایجاد کند اما با یک پایان کمی سخت تر.

جنبه	ریخته گری	ریخته گری شن و ماسه
فرآیند	فلز مذاب مجبور شده به قالب فلزی	فلز مذاب در قالب شن و ماسه ریخته شده است
قالب	قالب دائمی ساخته شده از فولاد یا موارد دیگر	قالب موقت ساخته شده از ماسه سبز یا دیگری
پیچیدگی	مناسب برای اشکال پیچیده و پیچیده	مناسب تر برای شکل های ساده تر و اشیاء بزرگتر
پایان سطح	پایان سطح عالی و دقت بعدی	پایان سطح خشن تر و دقت بعدی دقیق تر
سرعت	نرخ تولید بالا	نرخ تولید پایین
هزینه	هزینه ابزار و تجهیزات بالاتر	هزینه ابزار پایین تر و تجهیزات
مادی	طیف گسترده ای از فلزات ، از جمله آلومینیوم ، روی و آلیاژهای مس	فلزات مختلف ، از جمله آلیاژهای آهن ، فولاد و غیر آهنی
اندازه	مناسب برای اشیاء کوچک و متوسط	مناسب برای اشیاء کوچک و بزرگ
تحمل	تحمل های بعدی محکم تر	تحمل بعدی انعطاف پذیر تر
اتهام اتوماسیون	روند بسیار خودکار	فرآیند کمتر خودکار
برنامه	معمولاً در صنایعی مانند خودرو ، هوافضا و الکترونیک استفاده می شود	به طور گسترده در صنایعی مانند ریخته گری ، هنر و مجسمه استفاده می شود

مزایای ریخته گری شن و ماسه

به دلیل تنوع آن در مقایسه با سایر روشهای تولید ، ریخته گری شن و ماسه به مهندسان امکان ساخت قطعات پیچیده را از انواع بی حد و حصر فلزات و آلیاژها می دهد. در اینجا برخی از فواید ریخته گری شن و ماسه آورده شده است.

• قطعات ریخته شده ممکن است به اندازه چند میلی لیتر و گرم یا به اندازه متر و بسیاری از تن ها کوچک باشد.
• هیچ روش دیگری گزینه های مشابهی را برای ایجاد اشکال پیچیده مانند ریخته گری شن و ماسه ارائه نمی دهد
• هزینه تجهیزات و ابزار در مقایسه با سایر فرآیندهای تولید کم است.
• قراضه تولید شده را می توان بازیافت کرد تا بازیگران دیگری را بسازد.
• این ماده برای طیف گسترده ای از مواد ، از فلزات کم و ذوب شده با سطح ، سازگار و قابل استفاده است.

قوی و اقتصادی

فرآیند ریخته گری شن و ماسه با طیف گسترده ای از آلیاژها ، ابعاد جزئی و مقادیر تولید سازگار است. سطح سطح با اندازه ذرات شن و ماسه دیکته می شود و دقت با دقت الگوی و تراز بین مقابله و کشیدن تعیین می شود.

محدودیت های این فرآیند نیاز به زاویه های پیش نویس روی سطوح عمودی و خط فراق در نقطه ملاقات بین دو نیمه قالب است. با این حال ، برای بسیاری از قطعات فلزی ، مزایای هزینه از هزینه ماشینکاری این ویژگی ها بیشتر است.

نتیجه گیری

به طور خلاصه، ریخته گری شن و ماسه به دلیل سادگی ، مقرون به صرفه بودن و سازگاری با اشکال و اندازه های مختلف ، به عنوان یکی از متنوع ترین و گسترده ترین فرآیندهای ریخته گری فلزی شناخته می شود. فرآیند شش مرحله ای-که از ساخت الگوی و تهیه قالب گرفته تا ریختن ، خنک کننده و اتمام-حسابرسی هایی که حتی طرح های پیچیده ای نیز با دقت و کارآیی تحقق می یابند. از آنجا که صنایع همچنان پیشرفت های مواد و فناوری را در آغوش می گیرند ، ریخته گری شن و ماسه یک تکنیک اساسی خواهد بود و فرصت هایی را برای نوآوری و بهبود ارائه می دهد. با درک و تسلط بر این فرآیند ، تولید کنندگان می توانند قابلیت های تولید را ارتقا دهند و بازیگران با کیفیت بالا را که تقاضا را برآورده می کنند ، ارائه دهند.

منابع

1. H. P. D. Kumar ، “مبانی فرآیندهای تولید ریخته گری ،” مجله فرآیندهای تولید، جلد 19 ، نه. 3 ، صص 205-213 ، 2017.
2. R. H. Perry ، “ریخته گری مدرن: مهندسی فن آوری های ریخته گری فلزی ،” مجله بین المللی فناوری تولید پیشرفته، جلد 94 ، نه. 1-4 ، صص 123-136 ، 2018.
3. A. G. T. Rahman ، “مواد و فرآیند تولید ،” مواد و فرآیندهای مهندسی، Springer Nature ، 2020.
4. A. B. D. R. Smith ، “مروری بر ریخته گری شن و ماسه ،” بررسی فناوری ریخته گری، جلد 32 ، نه. 2 ، صص 45-56 ، 2021.
5. M. J. W. Hensley ، “بهینه سازی فرآیند ریخته گری ماسه برای کارآیی و کیفیت ،” مجله علوم مهندسی مکانیک، جلد 235 ، نه. 5 ، صص 1107-1116 ، 2022.