Hvad er Sandstøbning
Sandstøbning er den mest almindelige teknik, der bruges i hele verden. Sandstøbning i Kina vil være meget god pris og høj kvalitet, Et typisk procesflow for sandstøbning er vist i følgende diagram:
Sand bruges som ildfast materiale i sandstøbningssystemer. Sandstøbningsprocessen er et bindemiddel, der opretholder formen på formen, mens der hældes smeltet metal. Der er en bred vifte af sand/binder-systemer, der bruges i sandstøbningssystemer. Bentonitler bruges op til 4-10% af sandblandingen i Green sand-systemer, som er det mest almindelige sandstøbningssystem. Vand, som udgør omkring 2-4% af sandblandingen, aktiverer bindemidlet. Kulstofholdigt materiale som f.eks. trækul (2-10% af det samlede volumen) tilsættes også til blandingen for at skabe et reducerende miljø. Det hjælper med at forhindre metallet i at oxidere, mens det hældes. De resterende 85-95% af den samlede blanding indeholder sand.
En række kemiske bindemidler bruges ved andre sandstøbningsprocesser: Oliebindere er en blanding af animalske olier, petrokemikalier og vegetabilske. Nogle af de populære syntetiske harpiksbindemidler er: ureaformaldehyd, phenoler, phenolformaldehyd, urea-formaldehyd/furfurylalkohol, alkylisocyanat og phenolisocyanat. Bindemidler af kemisk harpiks bruges ofte til støberikerner og i mindre grad til støbeforme.
Hvordan mønstre bliver lavet
Det første trin i udviklingen af en ny støbning er at lave en model. Modellen er bare en kopi af det færdige produkt. Som regel, Sandstøbningsproces er lavet af træ, men metal, plast og gips kan også bruges. Disse mønstre er permanente, så de kan bruges til at danne en række forme. Mønsterfremstilling er en meget dygtig og præcis proces, som er afgørende for kvaliteten af det endelige produkt. Mange moderne mønsterværksteder bruger computerstøttet design (CAD) til at designe mønstre. Disse systemer kan også integreres med automatiserede skæreværktøjer, der styres med CAM-værktøjer (computer-aided manufacturing). Kerner produceres sammen med modellen for at danne de indvendige overflader af støbningen. De produceres i en kernekasse, som i bund og grund er en permanent form, der udvikles.
Sådan fremstilles støbeforme
Formen er formet i en formkasse med to halvdele, som hjælper med at fjerne mønsteret. Da sandforme er midlertidige, skal der dannes en ny form hver gang til den enkelte støbning. Følgende figur beskriver en typisk todelt sandform:
Når kernen sættes på toppen af ovnen, starter dens brænder smelteprocessen med det samme.
Drag, den nederste halvdel af formen, laves på et formbræt. Kerner kræver større styrke for at holde formen under støbningen. Den dimensionelle præcision skal også være større, fordi de indvendige overflader er sværere at bearbejde, hvilket gør det dyrt at rette fejl. Et af de kemiske bindingssystemer bruges til at forme kernerne. Når kernen er indsat, placeres den øverste halvdel af formen eller kappen ovenpå. Grænsefladen mellem de to formhalvdele kaldes en skillelinje. Nogle gange placeres der vægte på kappen, som hjælper med at holde de to halvdele sammen.
Formens design omfatter et gatesystem, som er designet til at føre smeltet metal jævnt til alle dele af formen. Portsystemet omfatter typisk en indføring, porte, løbere og stigrør. Granen er der, hvor metallet hældes. Portene giver metallet mulighed for at komme ind i løbesystemet. Løberne fører det smeltede metal mod støbehulen. Stigrør kan have flere funktioner, bl.a. ventilationsåbninger, så gasser kan slippe ud, reservoirer før støbehulen for at fremme den gradvise størkning og affaldsrum, så metallet kan stige op fra støbehulen for at sikre, at den er fyldt, og for at fjerne det først støbte metal fra støbehulen og dermed undgå problemer med størkning.
Smeltning og hældning
Mange jernholdige støberier bruger en stor del skrot til at lave en ladning. Derfor spiller støberierne en vigtig rolle i metalgenbrugsindustrien. Internt genereret skrot fra løbere og stigrør samt kasserede produkter genanvendes også. Ladningen vejes og føres ind i ovnen. Legeringer og andre materialer tilsættes ladningen for at producere den ønskede smelte. I nogle operationer kan ladningen forvarmes, ofte ved hjælp af spildvarme. De ovne, der almindeligvis bruges i industrien, er beskrevet nedenfor. I traditionelle processer overophedes metallet i ovnen. Det smeltede metal overføres fra ovnen til en øse og opbevares, indtil det når den ønskede hældningstemperatur. Det smeltede metal hældes i formen og får lov til at størkne.
Afkøling og oprystning
Formen transporteres til et køleområde, umiddelbart efter at det smeltede metal er hældt i. Støbningen skal køle i lang tid, ofte natten over, før den kan tages ud af formen. Støbegods kan fjernes manuelt eller ved hjælp af vibrationsborde, der ryster det ildfaste materiale væk fra støbegodset. Til hurtig afkøling af støbegods bruger mange støberier også slukkebade. Det fremskynder processen og hjælper også med at opnå visse metallurgiske egenskaber. For at forhindre oxidering kan slukkebadet indeholde kemiske tilsætningsstoffer.
Genvinding af sand
Støberier genvinder en betydelig del af affaldssandet til internt brug. Det reducerer mængden af sand, der skal købes og bortskaffes, betydeligt. Generelt genvindes støbesand mekanisk. Kerner og store metalklumper fjernes ved hjælp af vibrationssigter, og bindemidlerne fjernes ved slid, hvor sandpartiklerne gnides mod hinanden.
Fin sandstøbning og bindemidler fjernes ved ekstraktion og opsamles i et posehus. I nogle systemer fjernes metaller ved hjælp af magneter eller andre separationsteknikker. For virksomheder, der bruger mekanisk genvinding, er genvindingsgraden ofte begrænset til omkring 70%.
This is due to the need to maintain a minimum sand casting quality. For large iron foundries, where sand casting quality requirements are less stringent, over 90% reclamation can be achieved by mechanical means . For many processes, mechanically reclaimed sand is not of sufficiently high quality to be used for core production. Thermal reclamation is becoming more widely used in Queensland. Sand Casting Process heats the sand to the point where organic materials, including the binders, are driven off. Sand Casting Process process can return the sand to an ‘as new’ state, allowing it to be used for core making. Thermal reclamation is more expensive than mechanical systems.
Sandstøbningsprocessen kan også genvindes ved hjælp af vådvask og skrubbeteknikker. Disse metoder producerer sand af høj kvalitet, men er ikke almindeligt anvendt, fordi de genererer en betydelig flydende affaldsstrøm og kræver ekstra energi til tørring af sandet. Mængden af internt genbrug afhænger af, hvilken type teknologi der anvendes, og hvilke kvalitetskrav der stilles til støbeprocessen. Genvindingsprocesser, især mekaniske, nedbryder sandpartiklerne, og det kan påvirke kvaliteten af nogle metaller. Ved mekaniske genindvindingsteknikker kan der desuden opbygges urenheder i sandet over tid, hvilket betyder, at en del af materialet går til spilde. Store jernstøberier kræver ikke en høj sandkvalitet, så de opnår typisk den højeste genbrugsprocent i branchen. Ofte cirkulerer sandet gennem virksomheden, indtil det er malet ned til fint støv og fjernet af posehuse.
Pudsning, rengøring og efterbehandling
The gating system is removed, after the casting has cooled, using abrasive cut-off wheels, bandsaws, or electrical cut-off devices. A ‘parting line flash’ is typically formed on the casting and must be removed by grinding or with chipping hammers. Castings may also need to be repaired by welding, brazing or soldering to eliminate defects.
Støbningen kan undergå yderligere slibning og polering for at opnå den ønskede overfladekvalitet. Støbningen kan derefter overtrækkes med enten en maling eller en metalbehandling som f.eks. galvanisering, pulverlakering eller galvanisering.
Fordele ved sandstøbning
Lave omkostninger til vejafgifter.
Største opnåelige støbestørrelser.
Langt billigere end andre teknikker.
Kan holde på detaljer og modstå deformation, når de opvarmes.
Processen er velegnet til både jernholdige og ikke-jernholdige metalstøbninger.
Håndterer et mere varieret udvalg af produkter end nogen anden støbemetode.
Producerer både små præcisionsstøbninger og store støbninger på op til 1 ton.
Kan opnå meget tætte tolerancer, hvis der opnås en ensartet komprimering.
Formforberedelsestiden er relativt kort i forhold til mange andre processer.
Processens relative enkelhed gør den ideel til mekanisering.
Det er muligt at opnå en høj grad af genbrug af sand.
Den producerer mindre affald end andre teknikker.