鋼砂鋳造用の砂型はどのように準備すればよいですか?

鋼砂鋳造用の砂型の準備は、関連する材料、技術、安全プロトコルについての包括的な理解を必要とする細心の注意を要するプロセスです。のサプライヤーとして鋼砂型鋳造, 私はこの工芸における精度と品質の重要性を目の当たりにしました。このブログでは、鋼砂鋳造用の砂型を準備する最初の設計段階から最終的な型の組み立てまでの段階的なプロセスを共有します。

砂型鋳造の基本を理解する

砂型鋳造とは、溶かした鋼を砂型に流し込んで目的の形状を作る製造方法です。砂型は、溶けた金属が固まるまで一時的に保持する容器として機能します。この方法は、その多用途性、費用対効果の高さ、複雑な形状の製造能力により、さまざまな業界で広く使用されています。

パターンのデザイン

砂型を準備する最初のステップは、パターンを設計することです。パターンは最終鋳造品のレプリカであり、砂型に空洞を作成するために使用されます。デザインの複雑さや必要な鋳造数に応じて、木材、プラスチック、金属などのさまざまな材料で作ることができます。

パターンを設計するときは、収縮、抜き勾配、パーティング ラインなどの要素を考慮することが重要です。収縮は溶鋼が冷えて凝固するときに発生するため、これを考慮してパターンは最終鋳造品よりわずかに大きくする必要があります。砂型からの取り外しを容易にするためにパターンに抜き勾配が追加され、型が 2 つに分割される位置がパーティング ラインで示されます。

砂の選択

砂の選択は、砂型鋳造プロセスを成功させるために非常に重要です。砂は、良好な熱特性、高強度、および注入プロセス中にガスを逃がすための優れた透過性を備えている必要があります。鋼の砂型鋳造に一般的に使用される砂には、珪砂、カンラン石砂、クロマイト砂などがあります。

珪砂は、豊富に存在し、安価であるため、最も広く使用されている砂です。熱的特性が優れており、高温に耐えることができるため、鋼の鋳造に適しています。一方、カンラン石砂は熱伝導率が高く、熱割れが起こりにくいため、複雑な形状の鋳造に最適です。クロマイト砂は耐火性が高く、金属貫通に対する耐性が高いことで知られており、高温用途に適しています。

砂混合物の準備

砂を選択したら、砂粒子を結合して型の形状を与えるために、砂をバインダーと混合する必要があります。鋼砂鋳造に最も一般的に使用される結合剤は粘土と樹脂です。

粘土は、水と混合してペーストを形成する天然の結合剤です。安価で加工しやすいですが、強度が弱く割れやすいです。一方、樹脂バインダーは強度が高く、寸法精度も優れています。フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂などさまざまな種類があり、それぞれに特徴や用途が異なります。

砂混合物は、バインダーが均一に分散されるように完全に混合する必要があります。混合物の水分含有量も重要です。水分が多すぎると金型に亀裂が生じる可能性があり、水分が少なすぎると金型の強度が低下する可能性があります。

金型の作成

次のステップは、準備した砂混合物を使用して型を作成することです。これは通常、砂を所定の位置に保持するフレームである成形ボックスを使用して行われます。成形箱は、パーティング ラインによってコープとドラグの 2 つの半分に分割されます。

パターンを成形ボックスのドラッグ半分に配置し、打ち込みツールを使用して砂混合物をその周りに詰め込みます。砂は型の強度を確保するためにしっかりと詰める必要がありますが、パターンの損傷を避けるためにあまり締めすぎないようにしてください。ドラッグ半分が満たされたら、コープ半分をその上に置き、同じ方法で砂を詰めます。

砂を詰めた後、型からパターンを慎重に取り外し、最終的な鋳物の形状の空洞を残します。次に、金型に亀裂やボイドなどの欠陥がないか検査され、必要な修理が行われます。

中子作り

場合によっては、鋳造品の内部に空洞が必要になったり、主型では成形できない複雑な形状が必要になる場合があります。このような場合、これらの機能を作成するためにコアが使用されます。中子は鋳型と同じ砂混合物から作られ、溶鋼が注がれる前に鋳型キャビティ内に配置されます。

コアの作成プロセスは金型の作成プロセスと似ていますが、より高い精度と細部への注意が必要です。最終的な鋳造品の正しい形状と寸法を確保するには、中子を金型内に正確に配置して固定する必要があります。

金型の組み立てと注入

金型と中子が準備されたら、それらを組み立てます。コアは金型キャビティに配置され、コープとドラッグの半分が一緒にクランプされます。次に、金型を特定の温度に予熱して水分を除去し、溶鋼の流れを改善します。

次に、溶けた鋼は、注入槽とゲートシステムを介して鋳型に注入されます。ゲート システムは、溶融金属の流れを制御し、金型キャビティに均一に金属が充填されるように設計されています。注湯プロセスは、鋳物に欠陥を引き起こす可能性がある飛沫や乱流を避けるために慎重に実行する必要があります。

冷却固化

溶けた鋼を流し込んだ後は、型の中で冷却して固める必要があります。冷却速度は、最終鋳造品の微細構造や特性に影響を与える可能性があるため、非常に重要です。冷却が速すぎると鋳物が硬くて脆くなる可能性があり、冷却が遅すぎると結晶粒の成長が発生し、鋳物の強度が低下する可能性があります。

鋼が固まったら、型を開ける前に型をさらに冷却します。その後、鋳物を型から取り外し、グラインダーやサンドブラスターを使用して余分な砂やバリを取り除きます。

仕上げと検査

鋼砂鋳造プロセスの最終ステップは仕上げと検査です。鋳物は機械加工されて、希望の寸法と表面仕上げが得られます。次に、超音波検査や X 線検査などの非破壊検査方法を使用して、亀裂、気孔、介在物などの欠陥がないか検査されます。

欠陥が見つかった場合、鋳造品を修理または廃棄する必要がある場合があります。鋳造品が検査に合格すると、意図した用途に使用できるようになります。

結論

鋼砂鋳造用の砂型の準備は、スキル、知識、経験の組み合わせを必要とする複雑で困難なプロセスです。このブログで概説されている手順に従うことで、高品質の鋼鋳物の製造を確実に成功させることができます。

興味があれば鋼砂型鋳造またはアルミニウム砂鋳物工場サービス、または必要な場合は、砂型鋳造セット、お気軽にお問い合わせください。当社は、あらゆる鋳造ニーズに対応し、プロジェクトに最適なソリューションを提供するためにここにいます。

参考文献

• キャンベル、J. (2003)。鋳物。バターワース＝ハイネマン。
• ミシガン州フレミングス（1974年）。固化処理。マグロウヒル。
• カルパクジャン、S.、シュミット、SR (2014)。製造工学と技術。ピアソン。