Mikä on Hiekkavalu
Hiekkavalu on yleisin tekniikka, jota käytetään kaikkialla maailmassa. Hiekkavalu Kiina on erittäin hyvä hinta ja korkea laatu, Tyypillinen hiekkavaluprosessin kulku on esitetty seuraavassa kaaviossa:
Hiekkaa käytetään tulenkestävänä materiaalina hiekkamuottijärjestelmissä. Hiekkavaluprosessi on sideaine, joka säilyttää muotin muodon sulan metallin kaadon aikana. Hiekkavalujärjestelmässä käytetään monenlaisia hiekka/sideainejärjestelmiä. Bentoniittisavea käytetään enintään 4-10% hiekkaseoksessa vihreässä hiekkajärjestelmässä, joka on yleisin hiekkavalujärjestelmä. Vesi, jonka osuus hiekkaseoksesta on noin 2-4%, aktivoi sideaineen. Seokseen lisätään myös hiilipitoisia aineita, kuten puuhiiltä (2-10% kokonaistilavuudesta), pelkistävän ympäristön luomiseksi. Se auttaa estämään metallin hapettumista valun aikana. Loput 85-95% koko seoksesta sisältää hiekkaa.
Muissa hiekkavaluprosesseissa käytetään erilaisia kemiallisia sideaineita: Öljysideaineet ovat eläinöljyjen, petrokemiallisten aineiden ja kasviperäisten aineiden seoksia. Joitakin suosittuja synteettisiä hartsisideaineita ovat: ureaformaldehydi, fenolit, fenoliformaldehydi, ureaformaldehydi/furfuryylialkoholi, alkyyli-isosyanaatti ja fenoli-isosyanaatti. Kemiallisia hartsisideaineita käytetään usein valusydämissä ja vähemmän valumuottien valmistuksessa.
Miten kuviot tehdään
Uuden valukappaleen kehittämisen ensimmäinen vaihe on mallinvalmistus. Malli on vain kopio valmiista tuotteesta. Yleisesti ottaen, Hiekkavaluprosessi on valmistettu puusta, mutta myös metallia, muovia ja kipsiä voidaan käyttää. Nämä mallit ovat pysyviä, joten niitä voidaan käyttää useiden muottien muodostamiseen. Mallinvalmistus on erittäin ammattitaitoinen ja tarkka prosessi, joka on ratkaisevan tärkeä lopputuotteen laadun kannalta. Monet nykyaikaiset mallipajat käyttävät tietokoneavusteista suunnittelua (CAD) mallien suunnittelussa. Nämä järjestelmät voidaan myös integroida automaattisiin leikkaustyökaluihin, joita ohjataan tietokoneavusteisilla valmistustyökaluilla (CAM). Valukappaleen sisäpintojen muodostamiseksi valmistetaan ytimet yhdessä mallin kanssa. Nämä valmistetaan ydinlaatikossa, joka on pohjimmiltaan kehitetty pysyvä muotti.
Miten muotit valmistetaan
Muotti muodostetaan muotilaatikkoon, jossa on kaksi puoliskoa, mikä helpottaa mallin irrottamista. Koska hiekkamuotit ovat luonteeltaan tilapäisiä, uusi muotti on muodostettava joka kerta yksittäistä valua varten. Seuraavassa kuvassa kuvataan tyypillinen kaksiosainen hiekkamuotti:
Kun ydin asetetaan uunin yläosaan, sen poltin käynnistää sulatusprosessin välittömästi.
Muotin alaosa, drag, tehdään muottilaudalle. Ytimet vaativat suurempaa lujuutta pitääkseen muotonsa valun aikana. Myös mittatarkkuuden on oltava suurempi, koska sisäpintoja on vaikeampi työstää, jolloin virheiden korjaaminen on kallista. Ytimien muotoilussa käytetään jotakin kemiallista sidontajärjestelmää. Kun ydin on asetettu, päälle asetetaan muotin yläpuolikas eli kate. Kahden muotin puolikkaan välistä rajapintaa kutsutaan jakolinjaksi. Joskus kanteen asetetaan painoja, jotka auttavat kiinnittämään molemmat puolikkaat toisiinsa.
Muottien suunnittelussa on mukana porttijärjestelmä, joka on suunniteltu kuljettamaan sula metalli tasaisesti muotin kaikkiin osiin. Sulkemisjärjestelmään kuuluu tyypillisesti ruisku, portit, juoksuputket ja nousuputket. Valukappaleessa metalli valetaan. Portit mahdollistavat metallin pääsyn juoksutusjärjestelmään. Juoksuputket kuljettavat sulan metallin kohti valukammiota. Nousuputkilla voi olla useita toimintoja, kuten tuuletusaukot kaasujen poistamiseksi, säiliöt ennen valukammiota asteittaisen jähmettymisen helpottamiseksi ja hukkakammiot, jotka mahdollistavat metallin nousun valukammiosta sen täyttymisen varmistamiseksi ja ensimmäisenä valetun metallin poistamiseksi valukammiosta, jolloin vältytään jähmettymisongelmilta.
Sulattaminen ja valaminen
Monet rautavalimot käyttävät panoksen muodostamiseen runsaasti metalliromua. Näin ollen valimoilla on tärkeä rooli metallin kierrätysteollisuudessa. Kierrätetään myös valukoneissa syntyvää romua, joka on peräisin juoksuputkista ja nousuputkista, sekä hylkytavaraa. Panos punnitaan ja syötetään uuniin. Panokseen lisätään seoksia ja muita materiaaleja halutun sulan aikaansaamiseksi. Joissakin toiminnoissa panos voidaan esilämmittää, usein hukkalämmön avulla. Teollisuudessa yleisesti käytettyjä uuneja kuvataan jäljempänä. Perinteisissä prosesseissa metalli kuumennetaan uunissa. Sula metalli siirretään uunista kauhaan ja pidetään siellä, kunnes se saavuttaa halutun valulämpötilan. Sula metalli kaadetaan muottiin ja sen annetaan jähmettyä.
Jäähdytys ja ravistelu
Muotti siirretään jäähdytysalueelle välittömästi sen jälkeen, kun sula metalli on valettu sisään. Valukappaleen on jäähdytettävä pitkään, usein yön yli, ennen kuin se voidaan irrottaa muotista. Valukappaleet voidaan irrottaa käsin tai käyttämällä tärypöytiä, jotka ravistelevat tulenkestävää materiaalia pois valukappaleesta. Valukappaleiden nopeaan jäähdyttämiseen monet valimot käyttävät myös sammutuskylpyjä. Tämä nopeuttaa prosessia ja auttaa myös saavuttamaan tiettyjä metallurgisia ominaisuuksia. Hapettumisen estämiseksi sammutuskylpy voi sisältää kemiallisia lisäaineita.
Hiekan talteenotto
Valimot ottavat merkittävän osan jätehiekasta talteen sisäiseen uudelleenkäyttöön. Se vähentää merkittävästi hiekan ostoa ja hävittämistä. Yleensä hiekkavalu otetaan talteen mekaanisesti. Ytimet ja suuret metallikappaleet poistetaan täryseuloilla, ja sideaineet poistetaan hankaamalla hiekkahiukkasia toisiinsa.
Hienohiekkavalu ja sideaineet poistetaan uuttamalla ja kerätään säkkitaloon. Joissakin järjestelmissä metallit poistetaan magneettien tai muiden erottelutekniikoiden avulla. Mekaanista talteenottoa käyttävissä toiminnoissa kierrätysaste on usein rajoitettu noin 70%:iin.
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.
Hiekkavaluprosessi voidaan myös ottaa talteen käyttämällä märkäpesu- ja pesutekniikoita. Näillä menetelmillä tuotetaan korkealaatuista hiekkaa, mutta niitä ei käytetä yleisesti, koska ne tuottavat merkittävän nestemäisen jätevirran ja vaativat lisää energiaa hiekan kuivaamiseen. Sisäisen uudelleenkäytön määrä riippuu käytetystä tekniikasta ja valuprosessin laatuvaatimuksista. Uudelleenkäsittelyprosessit, erityisesti mekaaniset prosessit, hajottavat hiekkahiukkasia, mikä voi vaikuttaa joidenkin metallien laatuun. Mekaanisissa talteenottotekniikoissa hiekkaan voi myös ajan myötä kertyä epäpuhtauksia, jolloin osa materiaalista joudutaan hävittämään. Suuret rautavalimot eivät vaadi korkeaa hiekan laatua, joten niiden uudelleenkäyttöaste on yleensä alan korkein. Hiekka kiertää usein toiminnan läpi, kunnes se jauhetaan hienoksi pölyksi ja poistetaan pussituskammioilla.
Hienontaminen, puhdistus ja viimeistely
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.
Valukappale voidaan vielä hioa ja kiillottaa halutun pinnanlaadun saavuttamiseksi. Tämän jälkeen valukappale voidaan pinnoittaa joko maalilla tai metallin viimeistelyllä, kuten galvanoinnilla, jauhemaalilla tai galvanoinnilla.
Hiekkavalun edut
Alhaiset tietullien kustannukset.
Suurimmat saavutettavissa olevat valukoot.
Paljon edullisempi kuin muut tekniikat.
Pystyvät pitämään kiinni yksityiskohdista ja kestävät muodonmuutoksia kuumennettaessa.
Prosessi soveltuu sekä rauta- että värimetallivaluille.
Käsittelee monipuolisempaa tuotevalikoimaa kuin mikään muu valumenetelmä.
Tuottaa sekä pieniä tarkkuusvaluja että suuria, jopa 1 tonnin painoisia valuja.
Voidaan saavuttaa hyvin tarkkoja toleransseja, jos tiivistäminen on tasaista.
Muotin valmistusaika on suhteellisen lyhyt verrattuna moniin muihin prosesseihin.
Prosessin suhteellisen yksinkertaisuuden vuoksi se soveltuu erinomaisesti koneellistamiseen.
Hiekan uudelleenkäytön korkea taso on saavutettavissa.
Se tuottaa vähemmän jätettä kuin muut tekniikat.