Kerner og støbning af metaller

Efter at have læst denne artikel vil du lære om: - 1. Betydning af kerner 2. Typer 3. Materialer 4. Udskriver 5. Shifting 6. Chaplets 7. Chills.

Betydning af kerner:

Kerne er en forbehandling af formen. Det bruges til at tilvejebringe indre hulrum, fordybninger eller fremspring i støbningen. Det er normalt placeret i en form efter fjernelsen af mønsteret.

En kerne fremstilles sædvanligvis af det bedste kvalitetssand og placeres i ønsket position i formhulrummet. Kerneudskrivninger tilføjes på begge sider af mønsteret for at skabe visninger, der gør det muligt at understøtte kernen og holdes i begge ender.

Når det smeltede metal hældes, strømmer det rundt om kernen og fylder resten af støbeformen. Kerne udsættes for yderst svære forhold, og de skal derfor have meget høj modstandsdygtighed mod erosion, usædvanlig høj styrke, god permeabilitet, god refraktoritet og tilstrækkelig sammenklappelighed.

Særlige udluftningshuller er tilvejebragt på kernen for at tillade gasser at flygte let. Nogle gange forstærkes kerner med stålstål med lavt kulstof eller endda støbejernsgitter (i tilfælde af store kerner) for at sikre stabilitet og modstandsdygtighed mod krympning.

Typer af kerner:

Generelt er kerner af to typer:

1. Grøn Sandkern:

En kerne dannet af selve mønsteret, i samme sand, der anvendes til støbeformen, er kendt som grøn sandkerne. Mønsteret er så designet, at det giver kernen i grønt sand. Den hellige del i mønsteret producerer den grønne sandkerne. Det er vist i figur 3.11 (a).

2. Tørr sandkerne:

En kerne fremstilles separat i kernekasser og tørres, kaldes tør sandkerne. De tørkerner er også kendt som proceskerner. De fås i forskellige størrelser, former og mønstre i per til krav. Tør sandkern er vist i figur 3.11. (B).

Nogle almindelige typer af tør-sand kerner er:

(i) Horisontal kerne:

Den vandrette kerne er den mest almindelige form for kerne og er placeret vandret på skillefladen af støbeformen. Kernens ender hviler i sæderne, der er forsynet med kerneudskrifterne på mønsteret. Denne type kerne kan modstå turbulensvirkningen af det smeltede metal udhældt. En vandret kerne for tandhjulsform er vist i figur 3.11 (c).

(ii) Lodret kerne:

Den vertikale kerne placeres lodret med nogle af deres del ligger i sandet. Normalt er top og bund af kernen holdt koniske men koniske på toppen ID større dem nederst. En vertikal kerne er vist i figur 3.11 (d).

(iii) Balance Core:

Balancekernen strækker sig kun på den ene side af formen. Kun ét kerneudskrift er tilgængeligt på mønsteret for balancekernen. Dette er bedst egnet til støbning har kun en sideåbning. Dette bruges til fremstilling af blinde huller eller fordybninger i støbningen. En balancekerne er vist i figur 3.12 (e).

(iv) Hanging Core:

Den hængende kerne fjernes lodret i formen. Dette opnås enten ved at hænge ledninger eller kernehalsstøttene i kravehulrummet, der er skabt i formens overdel. Denne type kerne har ikke bundstøtte. En hængende kerne er vist i figur 3.11 (h).

(v) Drop Core:

Dropkernen bruges, når kernen skal placeres enten over eller under skillevæggen. En dropkerne er vist i figur 3.11 (J). Denne kerne er også kendt som vinge kerne, hale kerne, stol kerne mv.

(vi) Kiss Core:

Kystkernen bruges, når der kræves et antal huller med mindre dimensionel nøjagtighed. I dette tilfælde er der ikke tilvejebragt kerneudskrifter, og følgelig er der ikke plads til kerne. Kernen holdes på plads ca. mellem kæben og træk og dermed henvist til kissekernen.

Et kyss kerne er vist i figur 3.11 (g):

Kernematerialer:

Sammensætningerne af kernemateriale er blandingen af sand, bindemidler og additiver. Core sands er silica, zircon, Olivine mv. Og kernebindemidler er kerneolier, harpikser, melasse, dextrin mv., Anvendes generelt til fremstilling af kernematerialer.

Sand indeholder mere end 5% ler reducerer ikke kun permeabilitet men også sammenklappelighed og dermed ikke egnet til kernefremstilling.

Det almindeligt anvendte kernesand er en blanding af følgende elementer:

(i) Kerne Sand:

Sandet kan være grønt sand til mindre støbeform og blanding af ild ler, grønt sand og betonier til tyngre støbning. Kernerne er ovne understøttet for at tørre væk fugt. De tørkerner er stærke end grøn og kerner. Også sandet med afrundede kerner er bedst egnet til kernefremstilling, da de har bedre permeabilitet end vinkelsanden.

ii) oliesand:

Oliesand kan bruges til næsten enhver sandstøbning.

En typisk sammensætning af oliesand er:

Sand 95 - 96%

Kornmel 1 - 1, 05%

Kerneolie 1 - 1, 5%

Vand 1 - 2%

Bentonit 0, 1-0, 3%

Oliesand er meget populært i kernefremstilling, fordi:

(a) De får god styrke.

(b) De giver fremragende overfladefinish.

(iii) Harpiks Sand:

Disse er termohærdende eller termoplastiske bindemidler såsom kolofonium, phenol, urinstof, furan, formaldehyd etc. anvendes til opnåelse af gode bindinger til sand. De bliver almindelige i brug på grund af deres højstyrke, lave gasdannelser, fremragende sammenklappelighed, modstandsdygtighed over for fugtabsorption, bedre dimensionsnøjagtighed til støbning osv.

(iv) CO ₂ - Natriumsilicat Sand:

Silikasand og natriumsilicat (3-4%) rammes i kernen, og derefter køres CO ₂ gas gennem sand for at gøre kernen hård. Sådanne typer kerner anvendes til meget store støbeforme. De behøver ikke at tørre og er derfor meget hurtig metode til kernefremstilling,

(v) kernebindere:

Naturligt sand har ikke tilstrækkelige bindingsegenskaber, og derfor anvendes nogle bindemidler til at forbedre bindingsstyrken af kernesand. Funktionerne af bindemidler er at holde sandkornene sammen og for at give bedre styrke til kernen.

Der er to typer bindemidler, der anvendes:

en. Uorganiske bindemidler:

De omfatter brand ler, bentonit, limonit, silica pulver, jernoxid, aluminiumoxid, etc. De er meget fint pulver og populært anvendt.

b. Økologiske bindemidler:

De omfatter kerneolier som olieolie, vegetabilsk olie, linolie, majsolie, malasses og dextrin. Organiske bindemidler bliver hårdere hurtigt og giver god styrke.

(vi) Kerneadditiver:

Foruden kernesand og kernebindemiddel bruges nogle additiver til at forbedre kerneens særlige egenskaber.

Tilsætningsstoffer er:

(a) Kaolin eller ild ler for at forbedre stabiliteten.

(b) jernoxid (Fe ₂ O ₃ ) og aluminiumoxid (Al ₂ O ₃ ) for at forbedre varm styrke.

(d) Molasser til forbedring af bindingsegenskaber.

(e) Økologiske tilsætningsstoffer til forbedring af sammenfoldelighed som råstøv.

(f) Silikapulver, maling og grafit bundet af harpiks bruges til at forbedre overfladen.

Egenskaber for gode kernematerialer:

En god tør sandkerne skal have følgende egenskaber for at kunne anvendes i støbeprocessen:

1. stærk:

Det skal være stærkt nok til at modstå turbulensstyrken af smeltet metal. Det skal være erosionsbestandigt.

2. hårdhed:

Det skal være i stand til at blive bagt for at opnå god hårdhedsstyrke.

3. Permeabilitet:

Det skal være permeabelt for at tillade let dannelse af de dannede gasser.

4. Refraktoritet:

Det skal være yderst ildfast i naturen for at modstå høj temperatur af det smeltede metal.

5. Dimensionel stabilitet:

Den skal være stabil i dimensionens nøjagtighed, form og størrelse under hælde og størkning.

6. Minimumsgasdannelse:

Kernemateriale skal generere mindste gasser, samtidig med at det udsættes for smeltet metal i støbeprocessen.

7. God overfladefinish:

Kernoverfladen skal være glat nok til at give en god overfladefinish af støbningen.

8. Tilstrækkeligt sammenklappeligt:

Kerne skal være tilstrækkeligt sammenklappelige, dvs. let fjernelse af kernen fra støbningen efter størkning.

Core Prints:

Kerneudskrifterne er ekstra fremspring på mønsteret, der danner en fordybning i formen for at holde og placere kernen i deres rigtige position. Der er flere typer kerneudskrivninger, fx vertikale, vandrette, balancere, hænge og slippe kerneudskrifter.

Core Shifting:

Kernerne, mens de indeholder et metal, skifter deres position på grund af den turbulente virkning af det smeltede metal. På grund af opadgående tryk på det smeltede metal har tynde kerner også en tendens til at flyde let og forskydes fra deres højre position.

For at undgå forskydning øges kernens vægt ved at indlejre stålstænger, ståltråde, tynde rør osv. Under kernefremstilling. Dette kaldes forstærkning af kernen.

Core Chaplets:

Hvis kernelængden er lang, og endestøtterne ligger på højere afstande til hinanden, vil kernen falde under hældning af varmt smeltet metal.

I sådanne tilfælde bruges kapsler til at overvinde disse defekter. Chaplets er så designet til at yde støtte til kernen og begrænse dem fra sagging.

Kapslerne er fremstillet af samme materiale som støbemetallet for at blive en integreret del af støbningen. Nogle almindeligt anvendte kapsler er vist n Fig. 3.14.

Core Chills:

Kernefrysninger er metalstykkerne, enten indsat eller placeret for at røre overfladen af støbningen for at fremskynde størkningsprocessen ved den pågældende del, hvor den er langsom. Det tyndere område størkner hurtigere, hvilket skaber belastninger og forvrængning af støbningen.

Derfor er det nødvendigt at tilvejebringe et middel, som vil ensartede størkningsmassen (afkøling) på alle dele af støbningen.

Chills er af følgende to typer:

(i) Intern chill:

En intern chill er placeret i en form på plads, hvor området er forholdsvis stort til at hjælpe ensartet størkning gennem støbeformen.

Dette er vist i figur 3.15: