Zandvormen:definitie en classificatie | Gieten | Metallurgie

In dit artikel zullen we bespreken over:- 1. Definitie van zandvormen 2. Classificatie van zandvormen 3. Aanvoer van metaal.

Definitie van zandvormen:

Een zandvorm kan worden gedefinieerd als een voorgevormde zandcontainer waarin gesmolten metaal wordt gegoten en mag stollen. Na het gieten wordt het uit de zandvorm verwijderd, zandvorm wordt over het algemeen vernietigd. De mallen worden gevuld door het gesmolten metaal in een opening aan de bovenkant van de mal te gieten en er worden geschikte doorgangen gemaakt om het metaal door de zwaartekracht naar alle delen van de mal te laten stromen.

Kleine of middelgrote gietstukken worden over het algemeen gemaakt in een kolf - een rechthoekige doosvormige container, zonder boven- en onderkant. De kolf kan in twee of drie delen worden gemaakt, en delen worden op één lijn gehouden door paspennen. Het is noodzakelijk om de kolf vast te klemmen voordat het gesmolten metaal erin wordt gegoten, om te voorkomen dat het opwaartse effect van het gesmolten metaal het bovenste deel van de kolf optilt.

Classificatie van zandvormen:

Afhankelijk van het gebruikte materiaal, kunnen de vormen worden geclassificeerd als:

1. Groene zandvormen,

2. Huiddroge schimmels,

3. Droge zandvormen,

4. Cementgebonden mallen,

5. Metalen mallen.

1. Groene zandvormen:

Groene zandvormen zijn die zandvormen, waarin tijdens het gieten van het gesmolten metaal vocht in het zand aanwezig is. De korrels worden bij elkaar gehouden door vochtige klei. Het vochtgehalte moet zorgvuldig worden gecontroleerd. Deze worden gebruikt voor het gieten, vrijwel alle ferro legeringen. Groen zand is er in vele soorten en wordt gebruikt voor het egaal maken van kleine, middelgrote en vaak grote mallen.

Groene zandvormen zijn het minst duur om te maken, omdat het basismateriaal hiervan goedkoper is. Een grotere output kan worden verkregen uit een gegeven vloeroppervlak. Deze vereisen geen backing-operaties of apparatuur, maar er moeten droge zandkernen worden gebruikt. Deze zijn zachter dan droge zandvormen en geven meer vrijheid in samentrekking, wanneer de gietstukken stollen en afkoelen.

Bovendien kost het gieten minder tijd. Vormen van groen zand hebben echter enkele nadelen, namelijk dat ze niet zo sterk zijn als andere en dat ze tijdens het hanteren of door metaalerosie kunnen worden beschadigd. Het vocht dat in het zand aanwezig is, kan ook bepaalde defecten in het gietstuk veroorzaken, zoals blaasgaten, gasgaten enz.

Deze mallen kunnen niet lang worden bewaard. De oppervlakteafwerking van het gietstuk verkregen uit groene zandvorm is niet erg glad. Soms worden ook additieven zoals kolengruis of organische materialen toegevoegd en dan wordt het leemgieten genoemd.

Volgende tabel (3.5) toont de samenstelling van groen zand voor verschillende doeleinden:

De drie veelgebruikte methoden voor het vormen van groen zand zijn:

(a) Open Sand-methode:

Het is de eenvoudigste vorm waarbij de gehele mal in de gieterijvloer of in een zandbed boven het vloerniveau wordt gemaakt. Deze methode wordt voornamelijk gebruikt voor eenvoudige massieve gietstukken met platte bovenkanten.

Na een goede egalisatie wordt het patroon in het zandbed geperst om mal te maken. Vormbak is niet nodig en het bovenoppervlak van de mal is open voor lucht. Aan het ene uiteinde van de mal wordt een gietbak gemaakt en het overloopkanaal wordt aan de zijkanten van de holte uitgesneden.

(b) Ingesloten methode:

Bij deze methode is een kap, d.w.z. een zandbedekking, noodzakelijk. Het wordt gebruikt wanneer het bovenoppervlak van het gieten niet vlak is. Het patroon wordt in het zand van de gieterijvloer gehamerd of in een sleep die gedeeltelijk met zand is gevuld om de vormholte te vormen. De bovenkant van de weerstand wordt gladgestreken en het scheidingszand wordt uitgestrooid. Een kap wordt over het patroon geplaatst en omhoog geramd.

Lopers en stootborden worden doorgesneden en de roeiboot wordt opgetild. Het patroon wordt dan teruggetrokken, de oppervlakken van de drag-and-cope-mallen worden afgewerkt en de cope wordt teruggeplaatst in de juiste positie voor het voltooien van de mal.

(c) Omzetmethode:

Deze methode wordt vaak gebruikt voor zowel effen als gespleten patronen. De ene helft van het patroon wordt met de platte kant op een vormplank gelegd, een sleep wordt geramd en omgerold. Vervolgens wordt de kap over de andere helft van het patroon geplaatst en geramd en omgerold. De twee patroonhelften worden geschud en teruggetrokken. Nu wordt de kap op de sleep geplaatst voor het samenstellen van de mal.

2. Huiddroge schimmels:

Deze zijn gemaakt van groen zand met droog zand bakken. In sommige gevallen wordt vocht uit de oppervlaktelaag van aangestampt zand gedroogd tot een diepte van 25 mm door verwarming of gastoortsen. Deze komen vaker voor in grote mallen en kunnen worden gebruikt voor het gieten van vrijwel alle ferro- en non-ferro legeringen.

Deze zijn minder duur om te bouwen dan mallen van droog zand, maar duurder dan mallen van groen zand van een bepaalde grootte. Het heeft de voordelen van minder apparatuur, goedkopere materialen, minder voorbereidingstijd en minder vloeroppervlak in vergelijking met droog zandvormen. Deze zijn echter niet zo sterk als droge zandvormen en kunnen niet lang worden bewaard, omdat vocht door de droge huid kan migreren.

3. Droge zandvormen:

Deze zijn gemaakt met dat zand dat geen vocht nodig heeft om kracht te ontwikkelen. Het zandmengsel voor kleine en middelgrote werken bestaat uit 13 delen vloerzand, 8 delen nieuw zand en 1 deel paardenmest of zaagsel. Voor zwaar werk zijn deze verhoudingen 11:9:1 en voor extra zwaar werk—10:10:1.

Het schimmeloppervlak wordt besproeid met melassewater. Alle delen van de mal worden gebakken in een oven bij 150-300°C (totdat het vocht is verdreven) om de sterkte te vergroten, erosie tegen te gaan en de oppervlaktecondities te verbeteren. De droogzandvormen kunnen voor veel legeringen worden gebruikt, maar worden vaker gebruikt voor stalen gietstukken.

Deze worden meestal gebruikt in kleine en middelgrote operaties. Voor grotere bewerkingen worden de droge zandvormen in secties gemaakt en na het bakken geassembleerd. De droge zandvormen zijn sterker en kunnen gemakkelijker worden gehanteerd met minder schade en kunnen ook voor langere tijd worden bewaard.

Deze zijn bestand tegen metaalerosie en de neiging tot vochtgerelateerde defecten wordt geëlimineerd. De nadelen van deze matrijzen zijn:deze vereisen duurder vormmateriaal, de arbeidskosten zijn hoog en er is extra bediening, apparatuur en ruimte nodig.

4. Cementgebonden mallen:

In deze mallen wordt met Portlandcement gebonden kwartszand als vormmateriaal gebruikt, dat aan de lucht opdroogt. Deze vormen worden het meest gebruikt voor zeer groot ijzerhoudend werk en putvormen en in andere gevallen waar bakken onmogelijk is. Het heeft een hoge sterkte en beschikt over alle voordelen van droog zand.

Voor deze mallen moet extra ruimte voor luchtdroging worden voorzien. De materialen die in deze mallen worden gebruikt, kunnen niet opnieuw worden gebruikt zoals andere mallen, waardoor het proces duur wordt.

5. Metalen mallen:

Deze worden gebruikt voor spuitgiet-, permanent- en centrifugaalgietprocessen.

Aanvoer van metaal in zandvormen:

Het oplossen van voedingsproblemen, met name wanneer het gieten complex is in grootte en vorm, is het belangrijkste aspect om goede gietstukken te garanderen. Er doen zich problemen voor vanwege de lage snelheid van warmteonttrekking uit een grote massa metaal. Dit resulteert in het minimaliseren van temperatuurgradiënten en moeilijkheden bij het verkrijgen van stolling op een directionele manier naar de feeder.

Hoewel het gemakkelijk is om gerichte stolling te verkrijgen met legeringen die een kort vriestraject hebben, is het vrij moeilijk met legeringen met een breed vriestraject. Locatie van feeders en risers, om hete vloeistof te leveren aan dikkere secties, die tijdens het stollen geïsoleerd kunnen raken, en om aanvankelijk temperatuurgradiënten tot stand te brengen, is erg belangrijk. Soms kunnen temperatuurgradiënten kunstmatig worden vastgesteld door gebruik te maken van rillingen in de mallen, isolatiekussens en taps toelopende delen.

Opgemerkt kan worden dat krimpholten zich waarschijnlijk zullen vormen in secties zoals T_s en kruisen enz. die meer tijd nodig hebben om te stollen, omdat in dergelijke gevallen het metaalvolume groter is en het oppervlak waardoor warmte kan ontsnappen kleiner wordt. De oplossing ligt daarom in het verschaffen van vormen waarin het volume van metaal wordt verkleind en het oppervlak waardoor warmte kan ontsnappen wordt vergroot.

In het geval van kruisen kunnen de beste resultaten worden verkregen door ofwel de locatie van de ribben te verspringen, ofwel een geboord gat in het midden van het kruis aan te brengen, ofwel een cirkelvormige baan te gebruiken waarvan de wanden dunner zijn dan rechte ribben. Er moet voor worden gezorgd dat het laatste deel dat moet stollen wordt gevoed met metaal uit de feeder. Ontwerp, maatvoering en locatie van feeders, poorten en kanalen is daarom het belangrijkst.

Gewoonlijk kunnen voedingsproblemen het beste worden opgelost door ervaring, maar toch zullen enkele wetenschappelijke en empirische regels die met ervaring zijn ontwikkeld, een goede leidraad zijn om dit probleem aan te pakken.

(i) Warmteoverdrachtbenadering (kwadraatworteltijdeffect):

(ii) Regel van Chvorinov:

Volgens de regel van Chvorinov, dikte van een uniforme huid,

Dus, voor elke vorm waar dezelfde grensvoorwaarden gelden, volgens de regel van Chvorinov, is de stollingstijd recht evenredig met het kwadraat van de verhouding van volume tot oppervlakte.

Om ervoor te zorgen dat het metaal in de feeder het laatst stolt,

Voor hetzelfde volume neemt de stollingstijd geleidelijk toe voor de volgende vormen, omdat hun oppervlakte voor hetzelfde volume afneemt:

I. Borden,

ii. balken,

iii. blokken,

iv. korte cilinders,

v. sferen.

Hoewel, theoretisch duurt de bol het langst om te stollen, maar is niet haalbaar voor feeders. De korte cilinder wordt het dichtst benaderd en loopt taps toe om het vormen te vergemakkelijken.