Čo je liatie do piesku a ako to funguje v modernej výrobe?- Zhejiang Fantian Foundry & Trading Co., Ltd.

Odlievanie do piesku je široko používaná technika odlievania kovov, ktorá existuje už tisíce rokov. Je to stále kľúčová metóda v modernej výrobe vďaka jej nákladovej efektívnosti, všestrannosti a schopnosti vyrábať zložité diely. Pri procese odlievania do piesku sa roztavený kov naleje do formy vyrobenej z piesku, aby po ochladení a stuhnutí vytvoril pevný predmet. Tento proces sa používa v rôznych priemyselných odvetviach vrátane automobilového priemyslu, letectva, stavebníctva a strojárstva.

1. Vytváranie vzorov: Základ liatia do piesku

Vzor je presnou kópiou konečného produktu, ale zvyčajne je o niečo väčší, aby sa zohľadnilo zmrštenie kovu počas procesu chladenia. Tradične sa vzory vyrábali z materiálov ako vosk, drevo alebo kov. V modernom pieskovom odlievaní sa však 3D tlač stala bežnou technikou na vytváranie vzorov, najmä pre zložité vzory. Možnosť využívať 3D tlač znižuje čas a náklady spojené s tradičnými metódami.

Vzor je vytvorený na základe konštrukčných špecifikácií finálnej časti. Vyžaduje sa vysoký stupeň presnosti, aby sa zabezpečilo, že odliaty výrobok má správne rozmery a vlastnosti. Vzory môžu byť tiež vyrobené z viacerých kusov, ak je časť zložitá, pričom každá časť formy je zostavená tak, aby vytvorila konečný tvar.

2. Príprava formy: Vytvorenie priestoru pre odliatok

Keď je vzor pripravený, vloží sa do škatule alebo banky a začne sa proces výroby formy. Samotná forma je vytvorená zo zmesi piesku a spojiva, zvyčajne hliny a niekedy vody alebo chemikálií, ktoré pomáhajú držať častice piesku pohromade. Táto piesková zmes je zhutnená okolo vzoru, aby sa vytvorila pevná dutina formy.

2.1 Typy použitého piesku

Typ piesku použitý v procese odlievania je rozhodujúci, pretože ovplyvňuje kvalitu odlievania. Kremičitý piesok je najbežnejšie používaným materiálom pri odlievaní piesku kvôli jeho dostupnosti, cenovej efektívnosti a tepelnej odolnosti. V závislosti od požiadaviek na odlievanie sa však používajú rôzne iné typy piesku, ako je olivínový piesok a zirkónový piesok, ktoré ponúkajú lepšiu tepelnú odolnosť a možno ich použiť na špecifickejšie aplikácie.

2.2 Zhutňovanie piesku

Piesková zmes sa zhutňuje okolo vzoru buď ručne alebo mechanickými metódami. Pri zhutňovaní piesku je potrebné dbať na to, aby nevznikli žiadne medzery alebo vzduchové bubliny, pretože tie môžu viesť k defektom odliatkov. Ak forma nie je správne zhutnená, môže to spôsobiť nerovnomerný tok roztaveného kovu, čo môže mať za následok pórovitosť alebo slabé miesta v konečnom odliatku.

3. Tavenie a nalievanie: Srdce procesu

Po vytvorení formy je ďalším krokom roztavenie kovu, ktorý sa naleje do formy. Kov sa typicky zahrieva v peci do svojho roztaveného stavu. Bežné kovy používané pri odlievaní do piesku zahŕňajú hliník, bronz, oceľ a železo.

3.1 Pece a zariadenia

Na tavenie kovu sa používajú rôzne typy pecí v závislosti od konkrétneho kovu a veľkosti odliatku. Elektrické indukčné pece sa bežne používajú na neželezné kovy, ako je hliník, zatiaľ čo pece na olej alebo plyn sa zvyčajne používajú na železné kovy, ako je oceľ a liatina.

Kov sa taví na určitú teplotu v závislosti od jeho typu. Napríklad hliník sa zvyčajne taví pri teplote okolo 660 °C (1220 °F), zatiaľ čo oceľ vyžaduje teploty nad 1370 °C (2500 °F). Roztavený kov sa potom naleje do formy cez odlievaciu misku a do kanálov známych ako brány a žľaby. Tieto kanály smerujú roztavený kov do dutiny, kde bol vzor odstránený.

3.2 Proces nalievania

Správne nalievanie kovu je kľúčové, aby sa predišlo chybám. Kov sa musí liať pri správnej teplote a kontrolovanou rýchlosťou, aby sa zabránilo turbulenciám, ktoré môžu vytvárať vzduchové bubliny alebo spôsobiť predčasné stuhnutie kovu.

4. Chladenie a tuhnutie: Od kvapaliny po tuhú látku

Akonáhle roztavený kov vyplní dutinu, nechá sa vychladnúť a stuhnúť. Doba chladenia sa líši v závislosti od veľkosti a materiálu odliatku. Keď sa kov ochladzuje, mierne sa zmršťuje. Aby sa to prispôsobilo, vzor je vyrobený o niečo väčší ako požadovaná konečná časť a v dizajne sú urobené úpravy, aby sa zabránilo prasknutiu alebo deformácii odliatku.

Chladenie a tuhnutie sú rozhodujúce fázy. Ak sa kov ochladí príliš rýchlo, môže spôsobiť praskliny alebo slabé miesta v odliatku. Ak sa ochladzuje príliš pomaly, kov môže vytvárať nežiaduce kryštalizačné vzory alebo inklúzie. Riadenie rýchlosti chladenia je nevyhnutné pre výrobu vysoko kvalitných odliatkov.

4.1 Ovládanie rýchlosti chladenia

Chladenie sa niekedy riadi pomocou špeciálnych chladiacich techník, ako je pridávanie chladenia (kovové kúsky strategicky umiestnené vo forme, aby absorbovali teplo a riadili rýchlosť chladenia). Pri modernom odlievaní do piesku sa simulácie často používajú na predpovedanie toho, ako sa bude roztavený kov správať, keď sa ochladzuje a tuhne, čo umožňuje lepšiu kontrolu nad procesom.

5. Konečná úprava: Zušľachťovanie odliatku

Keď kov vychladne a stuhne, forma sa rozbije, aby sa odhalil surový odliatok. Odlievanie zvyčajne vyžaduje ďalšie kroky na jeho zušľachťovanie na hotový výrobok. Tieto kroky môžu zahŕňať:

5.1 Čistenie a odstraňovanie piesku

Prvým krokom je odstránenie zvyškov piesku z povrchu odliatku. To sa dá dosiahnuť rôznymi metódami, ako je pieskovanie, vibračná úprava alebo vodný lúč. Čistiacim procesom sa odstráni všetok materiál formy, ktorý mohol priľnúť na povrch odliatku počas fázy chladenia.

5.2 Obrábanie

Opracovanie slúži na odstránenie prebytočného materiálu a na dosiahnutie finálnych rozmerov a povrchovej úpravy dielu. Procesy frézovania, sústruženia a brúsenia sa bežne používajú pri odlievaní do piesku na dosiahnutie požadovaných tolerancií a kvality povrchu.

5.3 Tepelné spracovanie

Niektoré odliatky môžu vyžadovať tepelné spracovanie na zlepšenie ich mechanických vlastností, ako je pevnosť a tvrdosť. To môže zahŕňať procesy ako žíhanie, kalenie alebo temperovanie, v závislosti od materiálu a požadovaných vlastností finálnej časti.

Výhody pieskového odlievania

Odlievanie do piesku má niekoľko významných výhod, vďaka ktorým je preferovanou voľbou pre mnohé výrobné aplikácie:

Výhoda	Vysvetlenie
Nákladová efektívnosť	Odlievanie do piesku is inexpensive compared to other casting methods. The materials, such as sand and clay, are low-cost, and the process is highly adaptable for both small and large quantities of parts.
Všestrannosť	Dá sa použiť na odlievanie širokej škály kovov a zliatin, vrátane hliníka, bronzu, ocele a železa. Vďaka tomu je použiteľný v mnohých priemyselných odvetviach, od automobilového až po letecký priemysel.
Zložitosť	Odlievanie do piesku can create parts with complex geometries, such as intricate internal passages, which would be difficult to produce with other methods.
Nízkonákladové prototypovanie	Odlievanie do piesku is ideal for prototyping and low-volume production runs because the molds can be made quickly and at a lower cost compared to other methods like investment casting.
Rozsah veľkostí	Môže byť použitý na odlievanie dielov rôznych veľkostí, od malých komponentov až po veľké priemyselné diely, čo ponúka flexibilitu vo výrobe.