termins "Smilšu liešana” var izmantot, lai aprakstītu galaproduktu un tā izgatavošanas procesu. Tas ir metāla liešanas process, ko veic vietā, ko sauc par „liešanu”. Tas ir palicis kā viens no senākajiem procesiem. Šajā metāla liešanas tehnikā kā veidnes materiāls tiek izmantots smiltis.
Smilšu liešana ir plaši izmantots metāla liešanas process, kas ietver veidnes izveidi no smilšu un saistvielas, piemēram, māla, maisījuma. Šo paņēmienu izmanto dažādu izmēru un formu sarežģītu metāla detaļu ražošanai.
Smilšu liešanas process tiek izmantots, lai izveidotu vairāk nekā 60% no metāla lējumiem, ko mēs redzam mūsu ikdienas dzīvē. Šajā rakstā mēs uzzināsim pilnīgu tehnikas definīciju un procesu. Mēs arī uzzināsim procesa īpašības, priekšrocības un trūkumus.
Šajā emuārā ir sniegts pārskats par visu iesaistīto darbību secību.
Kas ir smilšu liešana?
Smilšu liešana ir plaši izmantots metāla liešanas process. Veidni izveido, sablīvējot smiltis ap vajadzīgā objekta rakstu. Pēc tam veidnē ielej izkausētu metālu, ļaujot tam sastingt. Pēc atdzesēšanas smiltis tiek noņemtas, atklājot atlieto metāla priekšmetu. Tas ir daudzpusīgs, rentabls un piemērots dažādām formām.
Smilšu liešanā izkausētu metālu ielej dobumā vienreizējās lietošanas smilšu veidnē, kurā ir vajadzīgās formas doba kamera, kur tas sacietē, veidojot dobuma formas sastāvdaļu. Māls, epoksīds, ģipsis, metāls, un betons ir visi liešanas materiālu piemēri.
Izgatavotajiem lējumiem ir ārkārtīgi sarežģīta ģeometrija plašā izmēru un svara diapazonā. Šo procesu bieži sauc par smilšu liešanu. Smilšu liešanai ir piemēroti metāli ar augstu kušanas temperatūru, piemēram, titāns, tērauds un niķelis.
Vienīgā liešanas metode, kas darbojas ar šiem materiāliem, ir šī. Rezultātā šī tehnika ir labākā izvēle pieejamu un mazu detaļu ražošanai automobiļu un kosmosa nozarē. Tālāk redzamajā animācijā parādīts process.
Smilšu liešanas elementi
Pirms apgūstam procesā iesaistītās darbības, ir svarīgi saprast liešanas procesā izmantotās daļas vai elementus. Apgūstot elementus, skatiet tālāk redzamo smilšu liešanas diagrammu.
1. attēls. Smilšu liešanas diagramma
- Pārvarēšana un vilkšana: liešanas izkārtojuma augšējo un apakšējo daļu sauc attiecīgi par cope un drag. Parasti tie ir koka rāmji
- Stāvvads: stāvvadu bieži sauc par padevēju. Tas ir rezervuārs un eja, kas iekļauta metāla liešanas veidnē, lai izvairītos no metāla saraušanās.
- Skrejs: skrējējs ir kanāls ar samazinātu diametru, ko izmanto, lai ļautu izkausētam metālam plūst uz dobumu.
- Veidne: tā ir dobums, kas veidots no raksta (galīgā vēlamā lējuma kopija), kas galvenokārt ir izgatavots no smiltīm.
- Kodols: Smilšu liešanas serde ir ierīce, kas ievietota veidnes dobumā, lai izveidotu lējuma iekšējos elementus, piemēram, caurumus.
- Vārti: tas ir punkts, kurā metāls sasniedz veidnes dobumu un sāk tajā ieplūst.
- Bāzes smiltis: tās sauc arī par pamatu smiltīm un ir tīrākā smilšu (silīcija dioksīda) forma.
- Saistvielas: līme, kas satur kopā smilšu graudus, ir saistviela. Visizplatītākie saistvielu veidi ir māls & ūdens, eļļa, sveķi un nātrija silikāts.
1. darbība: izveidojiet paraugu
Rakstu izmanto, lai smiltīs izveidotu dobumu, kura izmērs un forma ir liešanai.
Raksti tiek izmantoti atkārtoti, atšķirībā no pašas smilšu veidnes. Lēti raksti var būt izgatavoti no koka vai plastmasas, vai, lai nodrošinātu lielāku izturību, no alumīnija. Raksti bieži tiek izgatavoti divos gabalos, katrs ir nedaudz lielāks par daļu, kas tiek izliets, lai metālam atdziestot varētu sarauties. Rakstu vertikālajām sienām ir neliels leņķis vai “iegrime”, lai raksts varētu pacelties, nevelkot prom smiltis.
2. solis: izveidojiet divas dobuma puses
Vienu pusrakstu ievieto kastē, kur ap to ir iepakotas smiltis. Raksts ir novietots tā, lai pēc tam to varētu izcelt, kas nozīmē, ka dobums atveido tikai pusi no raksta, un tajā nevar būt atkārtoti iekļuvuši elementi.
Šo procesu atkārto otrajai pusei. Ir pievienoti papildu ieliktņi, kas nodrošinās kanālus metāla ieplūšanai dobumā. Šīs “vārtu sistēmas” izmēri nosaka, cik ātri dobums piepildās. Lielāka plūsma samazina nepildīšanas risku, bet uz palielinātas turbulences rēķina, kas var izraisīt lējuma defektus.
Tradicionālajā smilšu liešanas procesā tika izmantotas “zaļās” smiltis. Tas nozīmē, ka tas ir mitrs, nevis krāsa. Zaļās smiltis satur bentonīta mālu, kas graudus saista kopā. Mūsdienās lielākā daļa smilšu liešanas tiek veikta ar sveķu smiltīm. Tās ir smiltis, kas ir pārklātas ar sveķu saistvielu. Tas veido blīvākas, stiprākas veidnes un precīzākas liešanas detaļas.
3. darbība: ievietojiet serdeņus
Serdeņi aizņem vietu veidnes dobumā, kas citādi būtu piepildīta ar metālu. Tie parasti ir izgatavoti no smiltīm un tiek ievietoti dobumā, pirms tiek savienotas augšējās un apakšējās puses.
4. darbība: salieciet cope un velciet
Vilcējs ir apakšējais smilšu dobums, cope ir augšējais gabals, kurā atrodas metāla padeves kanāli. Kopā montāžu sauc par kolbu. Tapas nodrošina labu izlīdzināšanu starp abām pusēm. Reģions dobumā, kur saskaras abas smilšu virsmas, veidos atdalīšanas līniju uz atlietās daļas.
5. solis: ielejiet izkausēto metālu
Metāls ieplūst dobumā no izliešanas baseina uz veidnes augšējās virsmas. Dobumam piepildoties, metāls paceļas uz augšu kanālā, ko sauc par stāvvadītāju. Tas veido rezervuāru, kas tiek ievilkts atpakaļ dobumā, lai kompensētu saraušanos.
Varš, bronza, misiņš un dzelzs mēdz viegli izliet un plūst, bet daži citi sakausējumi ir mazāk šķidri, un daži, piemēram, alumīnijs, var reaģēt ar smiltīm. Tas tiek samazināts, samazinot gaisa iedarbību un pievienojot izkausētajam metālam plūsmas.
6. darbība: izjaukt un izsist
Pēc ieliešanas metālu atstāj atdzist un sacietēt. Pabeidzot, smilšu veidnes tiek izņemtas no kolbas un izmestas daļas. Tas arī izjauc visus veidnē iekļautos serdes.
Pēc tam tiek nogriezta vārtu sistēma un stāvvads, atstājot metāla lējumus, kas ir gatavi apstrādei.
Smilšu liešanas lietojumprogrammas
Kā zināms, 70% metāla lējumu ir no smilšu liešanas process, daži no plaši pazīstamiem smilšu liešanas izstrādājumiem vai daļām, kas tiek ražoti, izmantojot šo procesu, ir sūkņu korpusi, bukses, virzuļi gaisa kompresori, Darbrati, dzinēju karteri & eļļas pannas, zobrati, spararati un gāze & eļļas tvertnes.
- Ieguves rūpniecība un būvniecība: Smilšu liešana tiek izmantota kalnrūpniecības un būvniecības nozarēs, lai ražotu aprīkojuma sastāvdaļas, piemēram, drupinātāju daļas, vilkšanas līnijas zobus, ekskavatoru kausus un nodilumizturīgas plāksnes.
- Jūras rūpniecība: Smilšu liešanu jūras nozarē izmanto, lai ražotu kuģu dzinēju daļas, dzenskrūves, laivu piederumus un citus komponentus, kas nepieciešami jūras kuģiem.
- Dzelzceļi: Smilšu liešanu izmanto dzelzceļa nozarē, lai ražotu tādus komponentus kā dzelzceļa riteņi, bremžu sistēmas daļas un savienojumi.
- Lauksaimniecība un lauksaimniecības aprīkojums: Smilšu liešanu izmanto, lai ražotu lauksaimniecības tehnikas daļas, tostarp traktoru sastāvdaļas, lemekļus un apūdeņošanas sistēmas daļas.
Atšķirība starp liešanu un smilšu liešanu
Liešana spiedienā ietver kausēta metāla piespiešanu veidnē zem augsta spiediena, radot sarežģītas un precīzas formas ar gludām virsmām. Turpretim smilšu liešanā tiek izmantota veidne, kas izgatavota no sablīvētām smiltīm, lai izveidotu sarežģītākas formas, bet ar nedaudz raupjāku apdari.
| Aspekti | Liešana | Smilšu liešana |
| Process | Izkausēts metāls iespiests metāla veidnē | Izkausēts metāls ielej smilšu veidnē |
| Pelējums | Pastāvīgā veidne no tērauda vai cita | Pagaidu veidne no zaļām smiltīm vai cita |
| Sarežģītība | Piemērots sarežģītām un sarežģītām formām | Labāk piemērots vienkāršākām formām un lielākiem objektiem |
| Virsmas apdare | Lieliska virsmas apdare un izmēru precizitāte | Rupjāka virsmas apdare un mazāk precīza izmēru precizitāte |
| Ātrums | Augsts ražošanas ātrums | Zemāks ražošanas ātrums |
| Izmaksas | Augstākas instrumentu un aprīkojuma izmaksas | Zemākas instrumentu un aprīkojuma izmaksas |
| Materiāls | Plašs metālu klāsts, ieskaitot alumīniju, cinku un vara sakausējumus | Dažādi metāli, tostarp dzelzs, tērauds un krāsainie sakausējumi |
| Izmērs | Piemērots maziem un vidējiem objektiem | Piemērots maziem līdz lieliem objektiem |
| Tolerance | Stingrākas izmēru pielaides | Elastīgākas izmēru pielaides |
| Automatizācija | Augsti automatizēts process | Mazāk automatizēts process |
| Pieteikums | Parasti izmanto tādās nozarēs kā automobiļu rūpniecība, kosmosa rūpniecība un elektronika | Plaši izmanto tādās nozarēs kā lietuves, māksla un tēlniecība |
Smilšu liešanas priekšrocības
Pateicoties tās daudzveidībai salīdzinājumā ar citām ražošanas metodēm, smilšu liešana ļauj inženieriem izveidot sarežģītas detaļas no neierobežota dažādu metālu un sakausējumu dažādības. Šeit ir dažas no smilšu liešanas priekšrocībām.
- Lietās daļas var būt tik mazas kā daži mililitri un grami vai tik lielas kā metri un daudzas tonnas.
- Neviena cita metode nenodrošina tādas pašas iespējas sarežģītu formu veidošanai kā smilšu liešana
- Iekārtu un instrumentu izmaksas ir zemas salīdzinājumā ar citiem ražošanas procesiem.
- Saražotos lūžņus var pārstrādāt atpakaļ, lai izgatavotu citu lējumu.
- Tas ir pielāgojams un izmantojams plašam materiālu klāstam, sākot no metāliem ar zemu līdz augstu kušanas temperatūru.
Izturīgs un ekonomisks
Smilšu liešanas process ir pielāgojams plašam sakausējumu klāstam, detaļu izmēriem un ražošanas daudzumiem. Virsmas apdari nosaka smilšu daļiņu lielums, un precizitāti nosaka raksta precizitāte un izlīdzināšana starp saķeri un pretestību.
Procesa ierobežojumi ir nepieciešamība pēc iegrimes leņķiem uz vertikālām virsmām un atdalīšanas līnijas saskares vietā starp abām veidnes pusēm. Tomēr daudzām metāla detaļām izmaksu priekšrocības atsver izmaksas, kas saistītas ar šo elementu apstrādi.
Secinājums
Rezumējot, smilšu liešana izceļas kā viens no daudzpusīgākajiem un visplašāk izmantotajiem metāla liešanas procesiem, pateicoties tā vienkāršībai, rentabilitātei un pielāgojamībai dažādām formām un izmēriem. Sešu pakāpju process — sākot no raksta veidošanas un veidņu sagatavošanas līdz ieliešanai, dzesēšanai un apdarei — nodrošina, ka pat sarežģītus dizainus var realizēt precīzi un efektīvi. Tā kā nozares turpina izmantot materiālu un tehnoloģiju sasniegumus, smilšu liešana joprojām būs būtiska tehnika, kas piedāvā jauninājumu un uzlabojumu iespējas. Izprotot un apgūstot šo procesu, ražotāji var uzlabot ražošanas iespējas un piegādāt augstas kvalitātes lējumus, kas atbilst pieprasījumam.
Atsauces
- H.P.D. Kumars, “Lējumu ražošanas procesu pamati,” Ražošanas procesu žurnāls, sēj. 19, Nr. 3, 205.-213.lpp., 2017. gads.
- R. H. Perijs, “Modernā liešana: metāla liešanas tehnoloģiju inženierija,” International Journal of Advanced Manufacturing Technology, sēj. 94, Nr. 1.–4., 123.–136. lpp., 2018. gads.
- A. G. T. Rahmans, “Materiāli un process ražošanā,” Inženiertehniskie materiāli un procesi, Springer Nature, 2020.
- A. B. D. R. Smits, “Smilšu liešanas pārskats,” Liešanas tehnoloģiju apskats, sēj. 32, Nr. 2, 2021. gada 45.–56. lpp.
- M. J. V. Henslijs, “Smilšu liešanas procesa optimizācija efektivitātes un kvalitātes nodrošināšanai,” Mašīnbūves zinātnes žurnāls, sēj. 235, Nr. 5, 1107.–1116. lpp., 2022. gads.
