ریخته گری شن و ماسه

ریخته گری شن و ماسه فرآیندی است که در آن فلز مذاب در قالبی که از مخلوط ماسه ساخته شده است ریخته می شود. در گذشته، این فرآیند فقط برای تولید با حجم کم مقرون به صرفه بود. اما امروزه به لطف تجهیزات خودکار برای ساخت قالب های شنی برای تولید با حجم بالا نیز مناسب است.
ریخته‌گری‌های ماسه‌ای معمولاً دارای سطحی ناهموار هستند که گاهی اوقات با ناخالصی‌های سطحی و تغییرات سطحی همراه است. قطعات متوسط ​​تا بزرگ مانند بدنه سوپاپ ها، میل لنگ و بلوک های موتور معمولاً با این فرآیند ساخته می شوند. دقت ابعادی و پرداخت سطحی ریخته گری به نوع ماسه و فرآیند قالب گیری بستگی دارد.
دو نوع اصلی ماسه برای قالب گیری استفاده می شود: ماسه سبز و ماسه خشک. ماسه سبز از ماسه سیلیس، خاک رس، رطوبت و سایر مواد افزودنی تشکیل شده است. ماسه خشک مخلوطی از ماسه و چسب سریع پخت است. هنگامی که ماسه خشک استفاده می شود، اغلب به عنوان ریخته گری بدون قالب پخت یا ریخته گری شن و ماسه با هوا شناخته می شود. ریخته گری های ساخته شده از ماسه درشت سبز معمولاً دارای سطح ناصافی هستند در حالی که قالب های تنظیم شده با هوا می توانند ریخته گری هایی با سطوح بسیار صاف تر تولید کنند.
الگویی به شکل قسمت مورد نظر ساخته می‌شود، اما بزرگ‌تر می‌شود تا محدودیت‌های انقباض و ماشینکاری در ریخته‌گری نهایی را در نظر بگیرد. این الگو معمولاً از چوب یا پلاستیک ساخته می‌شود و می‌توان از آن برای تولید قالب‌های شنی جدید استفاده کرد. می توان از هسته های شنی برای تشکیل شکل داخلی قسمت های توخالی ریخته گری استفاده کرد.
برای ساخت قالب ماسه از جعبه فلزی (فلاسک) استفاده می شود. معمولاً از دو نیمه تشکیل شده است که قسمت های بالایی و پایینی قالب را تشکیل می دهد که به ترتیب کوپ و کشیدن نامیده می شوند. این الگو در فلاسک قرار می گیرد و سپس با مخلوط ماسه بسته بندی می شود و یک حفره قالب را تشکیل می دهد. در صورت لزوم، یک دوشاخه موقت برای تشکیل کانالی برای ریختن فلز ریخته‌گری شده (به اصطلاح اسپرو) قرار می‌گیرد. پس از آن، الگوی و پلاگین کانال برداشته می شود و از حفره قالب و کانال ریختن خارج می شود. کوپ و درگ به طور جداگانه آماده می شوند و پس از آن مونتاژ می شوند تا یک قالب تشکیل شود.
فلز مذاب از طریق اسپرو به داخل قالب ریخته می شود، که فلز مذاب را از طریق رانرها به داخل حفره قالب منتقل می کند. پس از اینکه فلز ریخته گری جامد و سرد شد، قالب ریخته گری از قالب ماسه خارج می شود. به طور کلی از هیچ عامل رهاسازی قالب استفاده نمی شود و قالب ماسه ای در فرآیند حذف از بین می رود. ماسه سبز پس از تنظیم ترکیب آن با جبران رطوبت از دست رفته و مواد افزودنی قابل استفاده مجدد است.

تخلخل یا نفوذپذیری
این توانایی ماسه است که به وسیله آن گازها به راحتی از آن عبور می کنند.
برخی از گازها در فلز مذاب حل می شوند و زمانی که این فلز مذاب شروع به جامد شدن می کند، این گازهای حل شده از فلز مذاب خارج می شوند و سعی می کنند از ماسه قالب گیری خارج شوند. اگر ماسه به اندازه کافی متخلخل نباشد، این گازها نمی توانند از قالب خارج شوند و در قالب ریخته گری به دام افتاده و سوراخ ها و منافذی در ریخته گری فلز ایجاد می کنند. همچنین اگر فلز مذاب با ماسه مرطوب تماس پیدا کند، بخار یا بخار آب تولید می شود. این بخار یا بخارات نیز در صورتی که نتوانند از قالب خارج شوند منجر به ایجاد سوراخ هایی در قالب می شود. بنابراین توصیه می شود برای از بین بردن نقص تخلخل در ریخته گری فلز از ماسه قالب گیری به اندازه کافی متخلخل استفاده شود.

جریان پذیری
توانایی ماسه قالب‌گیری برای رفتار مانند سیال در هنگام کوبیده شدن، روان‌پذیری نامیده می‌شود.
با توجه به این خاصیت، ماسه به راحتی می تواند فضای جعبه قالب گیری را اشغال کند و شکل خود را به خود بگیرد. این اجازه می دهد تا شن و ماسه به یک چگالی فشرده فشرده شود و اجازه دهد آن را در اطراف الگو قرار دهد. ماسه باید جریان پذیری بالایی داشته باشد، به طوری که به راحتی بتوان آن را برای چگالی یکنواخت متراکم کرد و جلوه خوبی از الگوی قالب به دست آورد. با افزایش میزان خاک رس و آب در ماسه، جریان پذیری ماسه افزایش می یابد.

قابلیت جمع شدن
توانایی شن و ماسه قالب گیری برای ریزش پس از انجماد فلز مذاب را جمع شوندگی می گویند.
پس از انجماد فلز مذاب، ماسه باید برای انقباض آزاد فلز فرو بریزد. اگر انقباض آزاد فلز اتفاق بیفتد، به طور طبیعی پارگی یا ترک خوردگی فلز منقبض را از بین می برد.

چسبندگی
به توانایی ذرات شن در چسبیدن به بدنه دیگر چسبندگی گفته می شود.
ماسه باید چسبندگی کافی داشته باشد تا بتواند به راحتی به کناره های جعبه های قالب گیری بچسبد و هنگام برداشتن به جعبه نیفتد.

انسجام یا قدرت
قابلیت چسبیدن ذرات ماسه به یکدیگر را چسبندگی می نامند.
استحکام شن بستگی به چسبندگی ذرات ماسه دارد. ماسه باید از استحکام کافی برخوردار باشد تا بتواند به راحتی در هنگام انتقال، چرخاندن یا بسته شدن و ریختن شکل خود را حفظ کند. اگر استحکام مناسبی نداشته باشد، نمی تواند شکل خود را حفظ کند و ممکن است در هنگام ریختن فلز مذاب، قالب آسیب ببیند. ماسه با استحکام کم منجر به عیوب ریخته گری در فلزات می شود. برای جلوگیری از عیوب ریختن، ماسه باید از استحکام کافی برای تولید قالب به شکل دلخواه برخوردار باشد و همچنین این شکل را حتی زمانی که فلز مذاب در حفره قالب ریخته می شود حفظ کند.
مقاومت ماسه می تواند دو نوع باشد
قدرت سبز: استحکام ماسه ای که در حالت سبز یا مرطوب در اختیار دارد، استحکام سبز نامیده می شود. قالب با استحکام سبز کافی شکل خود را حفظ می کند و حتی زمانی که الگو از جعبه قالب برداری برداشته نمی شود، فرو نمی ریزد.
قدرت خشکی:استحکامی که ماسه در حالت خشک یا پخته دارد، استحکام خشک نامیده می شود. استحکام خشک کافی به ماسه اجازه می دهد تا نیروهای فرسایشی ناشی از فلز مذاب را تحمل کند و به حفظ شکل آن کمک می کند.

نسوز
توانایی ماسه قالب گیری برای مقاومت در برابر دمای بالای فلز مذاب بدون ذوب شدن به آن، نسوز نامیده می شود.
شن و ماسه قالب گیری باید دارای خاصیت نسوز بودن کافی برای تولید کیفیت عالی ریخته گری بدون نقص باشد. ماسه با عدم نسوز در ریخته گری ذوب می شود و فیوز می شود و کیفیت فلز ریخته گری را از بین می برد. نسوز بودن معیار نقطه تف جوشی ماسه است نه نقطه ذوب آن.