Sandformen:Definition und Klassifizierung | Gießen | Metallurgie

In diesem Artikel werden wir diskutieren über:1. Definition von Sandformen 2. Klassifizierung von Sandformen 3. Zufuhr von Metall.

Definition von Sandformen:

Eine Sandform kann definiert werden als ein vorgeformter Sandbehälter, in den geschmolzenes Metall gegossen wird und sich verfestigen lässt. Nach dem Gießen wird es aus der Sandform entnommen, die Sandform wird in der Regel zerstört. Die Formen werden gefüllt, indem das geschmolzene Metall in eine Öffnung an der Oberseite der Form gegossen wird, und es werden geeignete Durchgänge hergestellt, damit das Metall durch die Schwerkraft zu allen Teilen der Form fließen kann.

Kleine oder mittelgroße Abgüsse werden im Allgemeinen in einer Küvette hergestellt – einem rechteckigen kastenförmigen Behälter ohne Oberteil und Boden. Der Kolben kann aus zwei oder drei Teilen bestehen, und die Teile werden durch Passstifte in Ausrichtung gehalten. Es ist notwendig, den Kolben vor dem Eingießen von geschmolzenem Metall festzuklemmen, um zu verhindern, dass die Auftriebswirkung des geschmolzenen Metalls den oberen Teil des Kolbens anhebt.

Klassifizierung von Sandformen:

Je nach verwendetem Material können die Formen wie folgt klassifiziert werden:

1. Grüne Sandformen,

2. Hauttrockene Formen,

3. Trockene Sandformen,

4. Zementgebundene Formen,

5. Metallformen.

1. Grüne Sandformen:

Grünsandformen sind solche Sandformen, in denen zum Zeitpunkt des Gießens der Metallschmelze Feuchtigkeit im Sand vorhanden ist. Die Körner werden durch feuchten Ton zusammengehalten. Der Feuchtigkeitsgehalt muss sorgfältig kontrolliert werden. Diese werden zum Gießen von praktisch allen Eisenlegierungen verwendet. Grüner Sand ist in vielen Formen erhältlich und wird zur Herstellung kleiner, mittlerer und oft sogar großer Formen verwendet.

Grünsandformen sind am günstigsten herzustellen, da das Grundmaterial dafür billiger ist. Aus gegebener Grundfläche kann eine größere Leistung erzielt werden. Diese erfordern keine Backvorgänge oder Ausrüstung, aber es müssen trockene Sandkerne verwendet werden. Diese sind weicher als trockene Sandformen und ermöglichen eine größere Kontraktionsfreiheit, wenn die Gussteile erstarren und abkühlen.

Außerdem ist das Formen weniger zeitaufwendig. Grünsandformen haben jedoch einige Nachteile, nämlich dass sie nicht so stark sind wie andere und dazu neigen, während der Handhabung oder durch Metallerosion beschädigt zu werden. Die im Sand vorhandene Feuchtigkeit kann auch bestimmte Defekte im Gussstück verursachen, wie z. B. Blaslöcher, Gaslöcher usw.

Diese Formen können nicht lange gelagert werden. Die Oberflächenbeschaffenheit des aus Grünsand gewonnenen Gussstücks ist nicht sehr glatt. Manchmal kommen auch noch Zusätze wie Kohlenstaub oder organische Stoffe hinzu und dann spricht man von Lehmformen.

Die folgende Tabelle (3.5) zeigt die Zusammensetzung von grünem Sand für verschiedene Zwecke:

Die drei am häufigsten verwendeten Methoden des Grünsandformens sind:

(a) Offene Sandmethode:

Es ist die einfachste Form, bei der die gesamte Form im Gießereiboden oder in einem Sandbett über dem Bodenniveau hergestellt wird. Dieses Verfahren wird hauptsächlich für einfache massive Gussteile mit flachen Spitzen verwendet.

Nach dem richtigen Nivellieren wird das Modell in das Sandbett gepresst, um Formen zu bilden. Formkasten ist nicht erforderlich und die Oberseite der Form ist offen für die Luft. Das Gießbecken wird an einem Ende der Form hergestellt und die Überlaufrinne an den Seiten der Kavität geschnitten.

(b) Eingebettete Methode:

Bei dieser Methode ist ein Oberteil, d. h. eine Sanddecke, erforderlich. Es wird verwendet, wenn die Oberseite des Gussteils nicht eben ist. Das Modell wird in den Sand des Gießereibodens oder in einen teilweise mit Sand gefüllten Schlepper gehämmert, um den Formhohlraum zu bilden. Die Oberkante wird geglättet und der Trennsand verteilt. Ein Cope wird über das Muster gelegt und hochgerammt.

Kufen und Tragegurte werden geschnitten und die Oberkastenkiste angehoben. Das Modell wird dann zurückgezogen, die Oberflächen der Schlepp- und Oberkastenformen fertigbearbeitet und der Oberkasten in seine richtige Position zum Fertigstellen der Form gebracht.

(c) Turn-Over-Methode:

Diese Methode wird häufig sowohl für Vollton- als auch für geteilte Muster verwendet. Eine Hälfte des Musters wird mit der flachen Seite auf eine Leistenplatte gelegt, eine Bremse wird gerammt und überrollt. Als nächstes wird der Cope über die andere Hälfte des Musters gelegt und gerammt und überrollt. Die beiden Musterhälften werden geschüttelt und zurückgezogen. Nun wird der Oberkasten zum Zusammenbauen der Form auf die Bremse gelegt.

2. Hauttrockene Schimmelpilze:

Diese bestehen aus grünem Sand mit Trockensandbacken. In einigen Fällen wird die Feuchtigkeit aus der Oberflächenschicht des Stampfsandes bis zu einer Tiefe von 25 mm durch Heizgeräte oder Gasbrenner getrocknet. Diese sind häufiger in großen Formen zu finden und können zum Gießen praktisch aller Eisen- und Nichteisenlegierungen verwendet werden.

Diese sind kostengünstiger in der Herstellung als Trockensandformen, jedoch teurer als Grünsandformen einer bestimmten Größe. Es hat die Vorteile von weniger Ausrüstung, billigeren Materialien, weniger Zeit für die Vorbereitung und weniger Stellfläche im Vergleich zum Trockensandformen. Diese sind jedoch nicht so stark wie trockene Sandformen und können nicht lange gelagert werden, da Feuchtigkeit durch die trockene Haut wandern kann.

3. Trockene Sandformen:

Diese werden mit diesem Sand hergestellt, der keine Feuchtigkeit benötigt, um Festigkeit zu entwickeln. Die Sandmischung für kleine und mittlere Arbeiten besteht aus 13 Teilen Bodensand, 8 Teilen Neusand und 1 Teil Pferdemist oder Sägemehl. Bei schwerer Arbeit sind diese Proportionen 11:9:1 und bei besonders schwerer Arbeit 10:10:1.

Die Formoberfläche wird mit Melassewasser besprüht. Alle Teile der Form werden im Ofen bei 150-300°C gebrannt (bis die Feuchtigkeit entfernt wird), um die Festigkeit zu erhöhen, Erosion zu widerstehen und die Oberflächenbedingungen zu verbessern. Die Trockensandformen können für viele Legierungen verwendet werden, werden jedoch häufiger für Stahlguss verwendet.

Diese werden hauptsächlich in kleinen und mittleren Betrieben eingesetzt. Für größere Betriebe werden die Trockensandformen in Abschnitten hergestellt und nach dem Backen zusammengebaut. Die Trockensandformen sind stärker und lassen sich leichter mit weniger Beschädigungen handhaben und können auch länger gelagert werden.

Diese widerstehen der Metallerosion und die Neigung zu feuchtigkeitsbedingten Defekten wird eliminiert. Die Nachteile dieser Formen sind, dass sie teureres Formmaterial erfordern, die Arbeitskosten hoch sind und zusätzlicher Betrieb, Ausrüstung und Platz benötigt werden.

4. Zementgebundene Formen:

Als Formstoff wird bei diesen Formen mit Portlandzement gebundener Quarzsand verwendet, der an der Luft trocknet. Diese Formen werden am häufigsten für sehr große Eisenarbeiten und Grubenformen und in anderen Fällen verwendet, in denen das Backen unmöglich ist. Es hat eine hohe Festigkeit und besitzt alle Vorteile von trockenem Sand.

Für diese Formen muss zusätzlicher Platz für den Lufttrocknungsbetrieb bereitgestellt werden. Die in diesen Formen verwendeten Materialien können nicht wie andere Formen wiederverwendet werden, wodurch der Prozess teuer wird.

5. Metallformen:

Diese werden für Druckguss-, Kokillen- und Schleudergussverfahren eingesetzt.

Zuführung von Metall in Sandformen:

Die Behebung von Zuführproblemen, insbesondere bei Gussteilen mit komplexen Abmessungen und Formen, ist der wichtigste Aspekt, um einen gesunden Guss zu gewährleisten. Aufgrund der langsamen Wärmeableitungsrate von einer großen Metallmasse treten Probleme auf. Dies führt zu einer Minimierung von Temperaturgradienten und zu einer Schwierigkeit, eine gerichtete Verfestigung in Richtung auf den Speiser zu erzielen.

Während es bei Legierungen mit einem kurzen Gefrierbereich leicht eine gerichtete Erstarrung zu erreichen ist, ist dies bei Legierungen mit einem breiten Gefrierbereich ziemlich schwierig. Die Anordnung von Speisern und Steigrohren, um dickeren Abschnitten heiße Flüssigkeit zuzuführen, die während der Erstarrung isoliert werden können, und um anfänglich Temperaturgradienten zu erzeugen, ist sehr wichtig. Manchmal können Temperaturgradienten künstlich hergestellt werden, indem Kühlkörper in den Formen, Isolierkissen und konische Abschnitte verwendet werden.

Es ist zu beachten, dass sich in Abschnitten wie T_s . wahrscheinlich Schrumpfhohlräume bilden und Kreuze usw., deren Erstarrung länger dauert, da in solchen Fällen das Metallvolumen größer ist und die Oberfläche, durch die Wärme entweichen kann, reduziert wird. Die Lösung besteht daher darin, Formen bereitzustellen, bei denen das Metallvolumen verringert und die Oberfläche, durch die Wärme entweichen kann, vergrößert wird.

Bei Kreuzen lassen sich die besten Ergebnisse erzielen, indem man die Rippen versetzt anordnet, ein Kernloch in der Mitte des Kreuzes einführt oder einen kreisförmigen Steg verwendet, dessen Wände dünner sind als gerade Rippen. Es muss sichergestellt werden, dass die letzte zu erstarrende Portion mit Metall aus dem Feeder gespeist wird. Design, Dimensionierung und Anordnung von Zubringern, Toren und Kanälen ist daher am wichtigsten.

Normalerweise lassen sich Fütterungsprobleme am besten durch Erfahrung lösen, jedoch werden einige wissenschaftliche und empirische Regeln, die mit Erfahrung entwickelt wurden, eine gute Anleitung zur Lösung dieses Problems sein.

(i) Wärmeübertragungsansatz (Quadratwurzelzeiteffekt):

(ii) Chvorinovs Regel:

Nach der Chvorinov-Regel, Dicke einer einheitlichen Haut,

Somit ist für jede Form, bei der die gleichen Grenzflächenbedingungen gelten, nach der Chvorinov-Regel die Erstarrungszeit direkt proportional zum Quadrat des Verhältnisses von Volumen zu Oberfläche.

Um sicherzustellen, dass das Metall im Feeder zuletzt erstarrt,

Bei gleichem Volumen erhöht sich die Erstarrungszeit für die folgenden Formen in der Reihenfolge, da ihre Oberflächen bei gleichen Volumen abnehmen:

ich. Teller,

ii. Balken,

iii. Quader,

iv. kurze Zylinder,

v. Kugeln.

Obwohl die Kugel theoretisch am längsten zum Erstarren braucht, ist dies für Feeder nicht machbar. Der kurze Zylinder wird am nächsten genähert und ist verjüngt, um das Formen zu erleichtern.