Terminas "Smėlio liejimas“ gali būti naudojamas apibūdinti galutiniam produktui ir jo gamybos procesui. Tai metalo liejimo procesas, atliekamas vietoje, vadinamoje „liejykla“. Jis išliko kaip vienas seniausių procesų. Šioje metalo liejimo technikoje kaip formų medžiaga naudojamas smėlis.
Smėlio liejimas yra plačiai naudojamas metalo liejimo procesas, kurio metu iš smėlio ir rišiklio, pavyzdžiui, molio, mišinio sukuriama forma. Ši technika naudojama sudėtingoms įvairių dydžių ir formų metalinėms dalims gaminti.
Smėlio liejimo procesas naudojamas sukurti daugiau nei 60% metalo liejinių, kuriuos matome kasdieniame gyvenime. Išsamų technikos apibrėžimą ir procesą sužinokime šiame straipsnyje. Taip pat sužinosime apie proceso ypatybes, privalumus ir trūkumus.
Šiame tinklaraštyje pateikiama visa susijusių veiksmų seka.
Kas yra smėlio liejimas?
Smėlio liejimas yra plačiai naudojamas metalo liejimo procesas. Forma sukuriama sutankinant smėlį aplink norimo objekto raštą. Tada į formą pilamas išlydytas metalas, leidžiantis jam sukietėti. Atvėsus, smėlis pašalinamas, atidengiant išlietą metalinį daiktą. Tai universalus, ekonomiškas ir tinkamas įvairioms formoms.
Liejant smėlį, išlydytas metalas pilamas į ertmę vienkartinėje smėlio formoje, kurioje yra norimos formos tuščiavidurė kamera, kurioje jis sukietėja ir susidaro ertmės formos komponentas. Molis, epoksidas, tinkas, metalo, o betonas yra liejimo medžiagų pavyzdžiai.
Gaminami liejiniai turi nepaprastai sudėtingą geometriją, įvairių dydžių ir svorių. Šis procesas dažnai vadinamas smėlio liejimu. Metalai, kurių lydymosi temperatūra yra aukšta, pavyzdžiui, titanas, plienas ir nikelis, tinka lieti smėliu.
Vienintelis liejimo būdas, tinkantis šioms medžiagoms, yra šis. Todėl ši technika yra geriausias pasirinkimas įperkamų ir mažų dalių gamybai automobilių ir aviacijos pramonėje. Žemiau esančioje animacijoje parodytas procesas.
Smėlio liejimo elementai
Prieš mokantis proceso žingsnių, svarbu suprasti liejimo procese naudojamas dalis arba elementus. Žr. toliau pateiktą smėlio liejimo schemą, kai sužinosite apie elementus.
1 pav. Smėlio liejimo schema
- Susidoroti ir vilkti: Viršutinė ir apatinė liejimo išdėstymo dalys atitinkamai vadinamos susidorojimu ir vilkimu. Paprastai jie yra mediniai rėmai
- Pakilimas: stovas dažnai vadinamas tiektuvu. Tai rezervuaras ir praėjimas, esantis metalo liejimo formoje, kad būtų išvengta metalo susitraukimo.
- Bėgikas: Bėgikas yra sumažinto skersmens kanalas, naudojamas išlydytam metalui tekėti link ertmės.
- Forma: tai ertmė, sudaryta iš rašto (galutinio pageidaujamo liejimo kopija), kuris dažniausiai yra pagamintas iš smėlio.
- Šerdis: Smėlio liejimo šerdis yra įtaisas, įkištas į formos ertmę, kad būtų sukurtos vidinės liejinio detalės, pvz., skylės.
- Vartai: tai taškas, kuriame metalas pasiekia formos ertmę ir pradeda tekėti į ją.
- Bazinis smėlis: Tai taip pat žinomas kaip pamatinis smėlis ir yra gryniausia smėlio (silicio dioksido) forma.
- Rišikliai: klijai, kurie kartu sulaiko smėlio grūdelius, yra rišamoji medžiaga. Labiausiai paplitusios rišiklių rūšys yra molis & vanduo, aliejus, derva ir natrio silikatas.
1 veiksmas: sukurkite šabloną
Raštas naudojamas smėlyje sukurti liejamos dalies dydžio ir formos ertmę.
Raštai naudojami pakartotinai, skirtingai nei pati smėlio forma. Nebrangūs raštai gali būti pagaminti iš medžio ar plastiko arba, siekiant didesnio patvarumo, iš aliuminio. Raštai dažnai gaminami iš dviejų dalių, kurių kiekviena yra šiek tiek didesnė už liejamą dalį, kad metalas atvėstant galėtų susitraukti. Vertikalios raštų sienos turi nedidelį kampą arba „grimzlę“, todėl raštas gali pakilti nenutraukiant smėlio.
2 veiksmas: suformuokite dvi ertmės puses
Viena pusė rašto dedama į dėžutę, kurioje aplink jį supilamas smėlis. Raštas išdėstytas taip, kad vėliau jį būtų galima iškelti, o tai reiškia, kad ertmė atkuria tik pusę rašto ir negali būti jokių pakartotinių savybių.
Šis procesas kartojamas kitai pusei. Pridedami papildomi įdėklai, kurie suteiks kanalus metalui tekėti į ertmę. Šios „vartų sistemos“ matmenys lemia, kaip greitai užpildoma ertmė. Didesnis srautas sumažina neužpildymo riziką, tačiau tai padidina turbulenciją, dėl kurios gali atsirasti liejimo defektų.
Tradiciniame smėlio liejimo procese buvo naudojamas „žaliasis“ smėlis. Tai reiškia, kad jis yra drėgnas, o ne spalva. Žaliame smėlyje yra bentonito molio, kuris suriša grūdelius. Šiandien dauguma smėlio liejimo atliekami derviniu smėliu. Tai smėlis, padengtas dervos rišikliu. Suformuoja tankesnes, tvirtesnes formas ir tikslesnes liejamas dalis.
3 veiksmas: įdėkite šerdis
Šerdys užima vietą formos ertmėje, kuri kitu atveju būtų užpildyta metalu. Paprastai jie gaminami iš smėlio ir įdedami į ertmę prieš sujungiant viršutinę ir apatinę dalis.
4 veiksmas: surinkite „Cope“ ir vilkite
Vilkimas yra apatinė smėlio ertmė, kojelė yra viršutinė dalis, kurioje yra metaliniai padavimo kanalai. Kartu mazgas vadinamas kolba. Smeigtukai užtikrina gerą abiejų pusių išlygiavimą. Ertmės sritis, kurioje susitinka du smėlio paviršiai, suformuos atskyrimo liniją ant liejamos dalies.
5 veiksmas: supilkite išlydytą metalą
Metalas teka į ertmę iš liejimo baseino viršutiniame formos paviršiuje. Kai ertmė prisipildo, metalas pakyla kanalu, vadinamu stovu. Tai sudaro rezervuarą, kuris vėl įtraukiamas į ertmę, kad kompensuotų susitraukimą.
Varis, bronza, žalvaris ir geležis lengvai liejasi ir teka, tačiau kai kurie kiti lydiniai yra mažiau skysti, o kai kurie, pavyzdžiui, aliuminis, gali reaguoti su smėliu. Tai sumažinama sumažinus oro poveikį ir pridedant srautų į išlydytą metalą.
6 veiksmas: išardykite ir išmuškite
Išpylus metalas paliekamas atvėsti ir sustingti. Baigus iš kolbos išimamos smėlio formos ir išmušamos liejamos dalys. Tai taip pat suardo visas šerdis, įtrauktas į formą.
Tada nupjaunama užtvarų sistema ir stovas, paliekant metalo liejinius, kurie yra paruošti apdirbimui.
Smėlio liejimo programos
Kaip žinome, 70% metalo liejinių yra iš smėlio liejimo procesas, kai kurie iš dažniausiai žinomų smėlio liejimo gaminių arba dalių, pagamintų šiuo procesu, yra siurblių korpusai, įvorės, stūmokliai oro kompresoriai, Darbaračiai, variklių karteriai & alyvos bakeliai, krumpliaračiai, smagračiai ir dujos & naftos rezervuarai.
- Kasyba ir statyba: Smėlio liejimas naudojamas kasybos ir statybos pramonėje, gaminant įrangos komponentus, tokius kaip trupintuvo dalys, vilkimo dantys, ekskavatoriaus kaušai ir dilimui atsparios plokštės.
- Jūrų pramonė: Smėlio liejimas naudojamas jūrų sektoriuje, gaminant laivų variklių dalis, sraigtus, valčių priedus ir kitus komponentus, reikalingus jūrų laivams.
- Geležinkeliai: Smėlio liejimas naudojamas geležinkelių pramonėje gaminant tokius komponentus kaip geležinkelio ratai, stabdžių sistemos dalys ir movos.
- Žemės ūkis ir ūkio įranga: Smėlio liejimas naudojamas žemės ūkio mašinų dalims, įskaitant traktorių komponentus, plūgus ir drėkinimo sistemos dalis, gaminti.
Skirtumas tarp liejimo ir liejimo smėliu
Liejimas ant spaudimo apima išlydyto metalo spaudimą į formą esant aukštam slėgiui, sukuriant sudėtingas ir tikslias formas su lygiais paviršiais. Priešingai, liejant smėlį, naudojama forma, pagaminta iš sutankinto smėlio, kad būtų sukurtos sudėtingesnės formos, bet šiek tiek šiurkštesnė apdaila.
| Aspektai | Mirti liejimas | Smėlio liejimas |
| Procesas | Išlydytas metalas priverstas į metalinę formą | Išlydytas metalas pilamas į smėlio formą |
| Pelėsis | Nuolatinė forma iš plieno ar kt | Laikina forma iš žalio smėlio ar kt |
| Sudėtingumas | Tinka sudėtingoms ir sudėtingoms formoms | Labiau tinka paprastesnėms formoms ir didesniems objektams |
| Paviršiaus apdaila | Puikus paviršiaus apdaila ir matmenų tikslumas | Šiurkštesnė paviršiaus apdaila ir mažesnis matmenų tikslumas |
| Greitis | Aukštas gamybos greitis | Mažesnis gamybos greitis |
| Kaina | Didesnės įrankių ir įrangos sąnaudos | Mažesnės įrankių ir įrangos sąnaudos |
| Medžiaga | Platus metalų asortimentas, įskaitant aliuminį, cinką ir vario lydinius | Įvairūs metalai, įskaitant geležį, plieną ir spalvotųjų metalų lydinius |
| Dydis | Tinka mažiems ir vidutinio dydžio objektams | Tinka mažiems ir dideliems objektams |
| Tolerancija | Griežtesnės matmenų tolerancijos | Lankstesnės matmenų tolerancijos |
| Automatika | Labai automatizuotas procesas | Mažiau automatizuotas procesas |
| Taikymas | Dažniausiai naudojamas tokiose pramonės šakose kaip automobilių, kosmoso ir elektronikos | Plačiai naudojamas tokiose pramonės šakose kaip liejyklos, menas ir skulptūra |
Smėlio liejimo privalumai
Dėl savo įvairovės, palyginti su kitais gamybos būdais, smėlio liejimas leidžia inžinieriams sukurti sudėtingas dalis iš neribotos metalų ir lydinių įvairovės. Štai keletas smėlio liejimo pranašumų.
- Liejamos dalys gali būti kelių mililitrų ir gramų arba metrų ir daug tonų dydžio.
- Joks kitas metodas nesuteikia tokių sudėtingų formų formavimo galimybių kaip liejant smėliu
- Įrangos ir įrankių kaina yra maža, palyginti su kitais gamybos procesais.
- Pagamintas laužas gali būti perdirbamas, kad būtų galima pagaminti kitą liejinį.
- Jis pritaikomas ir tinkamas naudoti įvairioms medžiagoms, nuo žemos iki aukštos lydymosi temperatūros metalų.
Tvirtas ir ekonomiškas
Smėlio liejimo procesas pritaikomas įvairiems lydiniams, dalių matmenims ir gamybos kiekiams. Paviršiaus apdailą lemia smėlio dalelių dydis, o tikslumą lemia rašto tikslumas ir išlyginimas tarp susitraukimo ir pasipriešinimo.
Proceso apribojimai yra vertikalių paviršių grimzlės kampų poreikis ir atsiskyrimo linija dviejų formos pusių susitikimo vietoje. Tačiau daugelio metalinių dalių kainos pranašumai nusveria šių savybių apdorojimo išlaidas.
Išvada
Apibendrinant, smėlio liejimas išsiskiria kaip vienas universaliausių ir plačiausiai naudojamų metalo liejimo procesų dėl savo paprastumo, ekonomiškumo, pritaikymo įvairioms formoms ir dydžiams. Šešių etapų procesas – nuo modelio kūrimo ir formų paruošimo iki išpylimo, aušinimo ir apdailos – užtikrina, kad net sudėtingus dizainus būtų galima įgyvendinti tiksliai ir efektyviai. Pramonėms ir toliau tobulėjant medžiagų ir technologijų pažangai, smėlio liejimas išliks pagrindinė technika, siūlanti naujovių ir tobulinimo galimybių. Suprasdami ir įsisavinę šį procesą, gamintojai gali padidinti gamybos pajėgumus ir tiekti aukštos kokybės liejinius, atitinkančius paklausą.
Nuorodos
- H.P.D. Kumaras, “Liejinių gamybos procesų pagrindai,” Gamybos procesų žurnalas, t. 19, Nr. 3, 205-213 p., 2017 m.
- R. H. Perry, “Šiuolaikinis liejimas: metalo liejimo technologijų inžinerija,” Tarptautinis pažangiosios gamybos technologijos žurnalas, t. 94, Nr. 1-4, 123-136 p., 2018 m.
- A. G. T. Rahmanas, “Medžiagos ir procesas gamyboje,” Inžinerinės medžiagos ir procesai, Springer Nature, 2020 m.
- A. B. D. R. Smithas, “Smėlio liejimo apžvalga,” Liejimo technologijos apžvalga, t. 32, Nr. 2, 2021 m., 45-56 p.
- M. J. W. Hensley, “Smėlio liejimo proceso optimizavimas siekiant efektyvumo ir kokybės,” Mechanikos inžinerijos mokslo žurnalas, t. 235, Nr. 5, 1107-1116 p., 2022 m.
