Žiūrėk, gravitacijos smėlio liejimas. Skamba tiesiai šviesiai, tiesa? Supilkite išlydytą metalą į smėlio formą, leiskite gravitacijai padaryti savo, išardykite dalį. Tą supaprastintą versiją girdėjau tūkstantį kartų, ir tai veda prie pirmo didelio klaidingo supratimo: kad tai tik pigus, mažai technologijų paprastų formų procesas. Realybė, niuansai yra ten, kur yra tikrasis amatas. Tai ne tik formos kūrimas; Tai susiję su kietėjimo toje smėlio ertmėje valdymu, šilumos perdavimo per medžiagą, kuri tiesiogine prasme yra nešvarumai, valdymas ir numatymas, kaip metalas elgsis, kai jį traukia tik jo paties svoris. Tai yra tarpas tarp tinkamo liejinio ir laužo krūvos. Mačiau, kad parduotuvės užliūliavo dėl akivaizdaus paprastumo, o vėliau jas slegia poringumas arba nenuoseklūs matmenys – viskas dėl to, kad jose smėlį laikė tik konteineriu, o ne svarbia šiluminės sistemos dalimi.
Smėlis nėra tik smėlis
Tai turbūt labiausiai nepastebėtas aspektas. Kai kalbame apie gravitacijos smėlio liejimas pelėsis, mes nekalbame apie paplūdimio smėlį. Tai suformuluota sistema. Rišiklis – nesvarbu, ar tai žalias smėlis (surištas moliu), surištas derva, ar dar kas nors – visiškai pakeičia žaidimą. Žalias smėlis turi tą plastiškumą, kuris yra fantastiškas tam tikroms geometrijoms ir leidžia tinkamai išjudinti. Bet drėgmės kiekis? Košmaras, norint išlaikyti pastovumą drėgnu oru. Vieno ar dviejų procentų poslinkis gali sukelti dujų defektų, smeigtukų poringumą tiesiai po liejinio oda, kurį galite rasti tik apdirbdami. Prisimenu, mes padarėme kaliojo ketaus laikiklių partiją; paviršius atrodė nepriekaištingai, bet apdirbimo cechas mums paskambino su nuotraukomis su mažomis duobutėmis visame paviršiuje. Kaltininkas? Drėgmės šuolis tą naktį, kai formavome tą sekciją. Smėlis sugėrė papildomą drėgmę, kuri virto garais, kai tik lygintuvas į jį pataikė.
Tada jūs turite derva surištą smėlį, pavyzdžiui, furaną arba fenolio uretaną. Daug geresnis matmenų stabilumas ir paviršiaus apdaila, todėl jie dažnai naudojami sudėtingesnėms šerdims gravitacijos smėlio liejimas. Tačiau kompromisas yra kvapas, kaina ir tai, kad smėlis tampa atliekomis, kurias sunkiau susigrąžinti. Dažniau perkate naują smėlį. Ir vartų dizainas turi būti tikslus. Žalias smėlis turi tam tikrą pralaidumą, kad dujos galėtų išeiti. Naudodami kai kurias iš šių kietesnių dervos sistemų, jei jūsų ventiliacijos angos nėra tobulos, sulaikote dujas ir sukuriate smūgius. Tai nuolatinė pusiausvyra tarp medžiagų savybių, kainos ir galutinių dalių reikalavimų.
O branduolių kūrimas yra sava visata. Vidiniams vožtuvo korpuso arba variklio bloko kanalams įleidžiate smėlio šerdį į formą. Šerdis turi būti pakankamai tvirta, kad atlaikytų išlydyto metalo slėgį nenuplaudama, bet taip pat pakankamai sulankstoma, kad liejinys susitrauktų nesukeldamas karštų ašarų. Tinkamas šio pagrindinio smėlio receptas – smėlio, rišiklio ir priedų mišinys – yra alchemija. Mačiau, kad per stiprios šerdys tiesiogine prasme plyšo liejinys, kai jis atvėso ir susitraukė aplink šią nepalenkiamą vidinę formą. Kitais atvejais šerdis suminkštėtų per anksti, todėl metalas prasiskverbtų ir susidarytų pelekai tose vietose, kurių niekada negalėtumėte išvalyti. Niekada nesukurkite tik smėlio formos.
Vartymas, šėrimas ir srauto fizika
Vartų sistema yra išlydyto metalo vandentiekis. Atrodo, kad tai antraeilė detalė, bet ji yra pagrindinė. Į gravitacijos smėlio liejimas, jūs neturite didelio spaudimo priverstinai tiekti metalą. Jūs pasikliaujate hidrauline galvute - metalo aukščiu spyruoklėje -, kad būtų užtikrintas slėgis užpildyti ertmę. Jei jūsų sruogos per trumpos, galite neužpildyti plonų dalių. Per aukštas ir atsiranda pernelyg didelė turbulencija, dėl kurios į srovę patenka oksidų intarpai ir oras. Tikslas yra laminarinis srautas. Norisi, kad metalas užpildytų formą tyliai, kaip pilamas sirupas, o ne kaip krioklys.
Mes to išmokome sunkiai, naudodami nerūdijančio plieno siurblių korpusus klientui. Pradiniame projekte buvo paprastas nuleidimas į vieną angą. Liejiniai vis išeidavo su tarsi purvo inkliuzais šalia viršaus. Po to, kai juos supjaustėte ir išanalizavote, tai nebuvo nešvarumai – tai buvo šlakas ir oksiduotas metalas, kurie buvo susimaišę pilant. Perprojektavome užtvarus, kad staktos apačioje būtų šulinys, kad būtų galima sulaikyti pirmąjį, nešvaresnį metalą, ir panaudojome laiptuotą bėgelių sistemą su keliais mažesniais įvadais, kad srautas būtų paskirstytas tolygiau. Defektų lygis sumažėjo daugiau nei 70%. Tai yra geros sistemos skirtumas. Tai ne magija; Tai taikoma skysčių dinamika.
Tada yra maitinimas - stovai. Tai yra karšto metalo rezervuarai, kurie maitina liejinį, kai jis kietėja ir traukiasi. Metalas susitraukia, kai iš skysto virsta kietu. Jei to susitraukimo nepamaitinsite, gausite susitraukimo poringumą, kempinę, silpną vietą liejinio viduje. Triukas yra pastatyti stovą tinkamoje vietoje, padaryti jį tinkamo dydžio ir užtikrinti, kad jis išliktų karštas ilgiau nei liejimo dalis, kurią jis tiekia. Kartais jums reikia egzoterminių stovų rankovių, kad metalas išlydytų. Viskas apie kryptingą kietėjimą: liejinys sukietėja nuo galų atgal link stovo, todėl stovas gali nuolat tiekti skystą metalą į susitraukiančias vietas. Prastai pastatytas stovas yra tiesiog svoris, kurį turite nupjauti; gerai suprojektuotas yra patikimo metalo draudimas.
Medžiagų pasirinkimas ir sukietėjimo šokis
Pasirinktas metalas diktuoja viską gravitacijos smėlio liejimas procesas. Pilka ketaus elgiasi taip, kaip kaliojo ketaus, kuris nėra panašus į plieną ar nikelio lydinį. Pilka geležis su grafito dribsniais turi gerą sklandumą ir kietėjimo metu plečiasi dėl grafito kritulių. Tai iš tikrųjų gali padėti sumažinti susitraukimo problemas. Kalusis ketus su sferiniu grafitu pasižymi skirtingomis susitraukimo savybėmis ir yra labiau linkęs susidaryti nuodegų, jei su juo elgiamasi neatsargiai.
Plienas yra žvėris. Pilimo temperatūra yra daug aukštesnė nei geležies, o tai reiškia, kad reikia daugiau šilumos. Smėlio pelėsis patiria stipresnį terminį šoką. Plienas taip pat turi daug didesnį susitraukimo laipsnį – anglinio plieno apie 2% ar daugiau. Jūsų maitinimo sistema (aukštynai) turi būti žymiai didesnė ir tvirtesnė. O naudojant tam tikrus lydinius, pvz., nerūdijantį ar labai legiruotą plieną, sklandumas gali būti mažesnis, todėl norint užpildyti plonas dalis, reikia dar kruopštesnės užtvaros konstrukcijos. Esu dirbusi su tokiomis parduotuvėmis Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY) projektams, kuriuose naudojami specialūs lydiniai. Jų patirtį galite pamatyti jų svetainėje adresu https://www.tsingtaocnc.com. Kai dirbate su lydiniais kobalto arba nikelio pagrindu, paties metalo kaina yra tokia didelė, kad išmestas liejinys yra didžiulis nuostolis. Klaidos riba mažėja. Proceso valdymas – nuo smėlio temperatūros iki metalo liejimo temperatūros iki liejimo greičio – turi būti kruopštus. Jų ilga liejimo ir apdirbimo istorija, kaip pažymėta jų įvade, rodo, kad jie įveikė šiuos konkrečius su medžiaga susijusius iššūkius per apvalkalo, investicijų ir smėlio procesus.
Aliuminio ir vario lydiniai yra visiškai kitas pasaulis. Jie liejasi žemesnėje temperatūroje, bet gali būti dujiniai. Prieš pilant jas dažnai reikia degazuoti krosnyje arba kaušelyje, kad būtų pašalintas vandenilis, dėl kurio susidaro didelis poringumas. Smėlis turi būti visiškai sausas. Bet kokia drėgmė smarkiai reaguos su aliuminiu, ne tik sukurs dujas, bet ir gali sukelti garų sprogimą, kuris sugadina pelėsį. Kiekviena medžiaga turi savo asmenybę, savo reikalavimus procesui.
Kur tinka ir kada ieškoti kitur
Gravitacinis smėlio liejimas puikiai tinka vidutinėms ir didelėms dalims, kurių geometrija yra gana paprasta arba vidutiniškai sudėtinga. Pagalvokite apie variklių blokus, pavarų dėžių korpusus, didelius vožtuvų korpusus, staklių pagrindus, siurblių korpusus. Tai ekonomiškai naudinga mažiems ir vidutiniams tūriams, nes įrankiai (schema) yra palyginti nebrangūs, palyginti su nuolatinėmis formomis arba liejimo štampais. Naujos dalies pagaminimo laikas gali būti trumpas, jei naudojate medinį arba plastikinį raštą. Dydžių diapazonas praktiškai neribotas – galite išlieti dalis, sveriančias tonas.
Bet tai turi savo ribas. Paviršiaus apdaila ir matmenų tikslumas, nors ir geri, nėra tokie griežti, kaip tai pasiekiama liejant investiciniu būdu arba liejant aukštu slėgiu. Jei jums reikia detalės su itin plonomis sienelėmis (dauguma metalų gali būti mažesnė nei 1/8 colio), sudėtingomis vidinėmis detalėmis arba veidrodiniu liejiniu paviršiumi, tikriausiai ieškote investicinio liejimo. Štai kodėl pilno aptarnavimo liejykla mėgsta QSY kartu su savo galimybėmis pasiūlytų ir apvalkalo formas, ir investicinį liejimą. Korpuso liejimo forma suteikia jums didesnį tikslumą ir užbaigimą nuo paprasto smėlio liejimo, o investicinis liejimas yra dar didesnis. Tai susiję su proceso suderinimu su dalies reikalavimais.
Kitas svarbus aspektas yra gamybos greitis. Kiekvienos smėlio formos gamyba rankomis yra lėta. Didelės apimties mažesnių dalių gamybai yra automatizuotos žalio smėlio liejimo linijos, tačiau tai yra didelė kapitalo investicija. Darbo parduotuvei arba prototipų kūrimui, rankinis arba pusiau automatinis gravitacijos smėlio liejimas yra neįtikėtinai lankstus. Galite pagaminti vienkartinius arba mažas partijas, nepažeisdami įrankių. Tai darbo arklio procesas ne be priežasties – jis pritaikomas, tam tikrais atžvilgiais yra atlaidus (visada galite pataisyti modelį) ir gali pagaminti neįtikėtinai tvirtus, patvarius komponentus.
Neišvengiami kintamieji ir žmogiškasis faktorius
Kad ir kiek standartizuotumėt, liejyklų darbai yra kupini kintamųjų. Smėlio temperatūra pilant. Metalo temperatūra kaušelyje – pilant jis atvėsta, todėl paskutinėje formoje metalas gali būti šiek tiek vėsesnis nei pirmoji. Pilėjo įgūdžiai. Geras pylimo įrenginys kontroliuoja greitį, palaiko pilną staklę, kad išlaikytų slėgį galvutėje ir sumažintų turbulenciją. Naujokas gali sugriauti tobulą formos dizainą.
Tada yra purtymas ir valymas. Nulaužti smėlį atrodo paprasta, tačiau galite sugadinti trapią liejinį, jei esate per grubus. Vartelius ir stovus reikia nupjauti, dažniausiai juostiniu pjūklu arba abrazyviniu pjaustytuvu. Tada reikia šlifuoti, kad išlygintų pjovimo vietas, šlifavimo srove, kad būtų nuvalytas paviršius, ir dažnai terminis apdorojimas siekiant galutinių savybių. Kiekvienas žingsnis gali sukelti klaidą ar žalą. Mačiau, kaip gražus, garsus liejinys iš per daug uolaus šlifuoklio įsmeigė gilų įdubimą ir paverčia jį remonto darbu arba laužu.
Dienos pabaigoje gravitacijos smėlio liejimas yra pamatinis procesas. Tai nėra žavinga. Jis dažnai nešvarus ir karštas. Tačiau labai malonu paimti smėlio krūvą, metalo luitą ir paversti jį tiksliu, funkcionaliu, laikančiu komponentu, suvokus šiuos pagrindinius principus. Tai senovės amatų ir šiuolaikinio metalurgijos mokslo mišinys. Parduotuvėms, kurios tai daro gerai, toms, kurios turi dešimtmečius, patinka QSY, įtraukė visus šiuos niuansus – smėlio receptus, fiksavimo taisykles, kiekvieno lydinio ypatybes. Jie ne tik gamina liejinius; jie valdo kontroliuojamą kietėjimo įvykį. Ir tai yra tikroji gudrybė.
