Χύτευση άμμου

Η χύτευση με άμμο είναι μια διαδικασία κατά την οποία το λιωμένο μέταλλο χυτεύεται σε ένα καλούπι κατασκευασμένο από μίγμα άμμου. Στο παρελθόν, η διαδικασία ήταν οικονομικά αποδοτική μόνο για παραγωγή μικρού όγκου. Αλλά στις μέρες μας είναι επίσης κατάλληλο για παραγωγή μεγάλου όγκου χάρη στον αυτοματοποιημένο εξοπλισμό για την κατασκευή καλουπιών άμμου.
Τα χυτά άμμου έχουν γενικά μια τραχιά επιφάνεια μερικές φορές με επιφανειακές ακαθαρσίες και διακυμάνσεις στην επιφάνεια. Μέτρια έως μεγάλα εξαρτήματα όπως σώματα βαλβίδων, στροφαλοφόροι άξονες και μπλοκ κινητήρα κατασκευάζονται συνήθως με αυτή τη διαδικασία. Η ακρίβεια διαστάσεων και το φινίρισμα της επιφάνειας της χύτευσης εξαρτώνται από τον τύπο της άμμου και τη διαδικασία χύτευσης.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι άμμου που χρησιμοποιούνται για τη χύτευση: η πράσινη άμμος και η ξηρή άμμος. Η πράσινη άμμος αποτελείται από πυριτική άμμο, άργιλο, υγρασία και άλλα πρόσθετα. Η ξηρή άμμος είναι ένα μείγμα άμμου και κόλλας ταχείας ωρίμανσης. Όταν χρησιμοποιείται ξηρή άμμος, αναφέρεται συχνά ως χύτευση χωρίς καλούπι ψησίματος ή χύτευση άμμου με αέρα. Τα καλούπια που κατασκευάζονται από χοντρή πράσινη άμμο έχουν συνήθως μια τραχιά επιφάνεια, ενώ τα καλούπια που τοποθετούνται στον αέρα μπορούν να παράγουν χυτά υλικά με πολύ πιο λείες επιφάνειες.
Κατασκευάζεται ένα σχέδιο στο σχήμα του επιθυμητού τμήματος, αλλά μεγεθύνεται για να ληφθούν υπόψη τα περιθώρια συρρίκνωσης και μηχανικής κατεργασίας στην τελική χύτευση. Το σχέδιο είναι συνήθως κατασκευασμένο από ξύλο ή πλαστικό και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί για την παραγωγή νέων καλουπιών άμμου. Οι πυρήνες άμμου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να σχηματίσουν το εσωτερικό σχήμα των κοίλων τμημάτων του χυτού.
Ένα μεταλλικό κουτί (η φιάλη) χρησιμοποιείται για την κατασκευή του καλουπιού άμμου. Συνήθως αποτελείται από δύο μισά για να σχηματίσει το πάνω και το κάτω μέρος του καλουπιού, που ονομάζονται αντιστοίχιση και έλξη αντίστοιχα. Το σχέδιο τοποθετείται στη φιάλη και στη συνέχεια γεμίζεται με μείγμα άμμου σχηματίζοντας μια κοιλότητα καλουπιού. Εάν είναι απαραίτητο, τοποθετείται ένα προσωρινό βύσμα για να σχηματίσει ένα κανάλι για την έκχυση του χυτού μετάλλου (το λεγόμενο sprue). Μετά από αυτό, το σχέδιο και το βύσμα του καναλιού αφαιρούνται αφήνοντας την κοιλότητα του καλουπιού και το κανάλι έκχυσης. Το κάλυμμα και η έλξη προετοιμάζονται ξεχωριστά και συναρμολογούνται στη συνέχεια για να σχηματίσουν ένα καλούπι.
Το λιωμένο μέταλλο χύνεται στο καλούπι μέσω ενός σπρέι, το οποίο μεταφέρει το λιωμένο μέταλλο μέσω δρομέων στην κοιλότητα του καλουπιού. Αφού στερεοποιηθεί και κρυώσει το χυτό μέταλλο, η χύτευση αφαιρείται από το καλούπι άμμου. Γενικά, δεν χρησιμοποιείται παράγοντας απελευθέρωσης μούχλας και το καλούπι άμμου καταστρέφεται κατά τη διαδικασία αφαίρεσης. Η πράσινη άμμος μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί μετά την προσαρμογή της σύνθεσής της αντισταθμίζοντας τη χαμένη υγρασία και τα πρόσθετα.

Πορώδες ή Διαπερατότητα
Είναι η ικανότητα της άμμου με την οποία επιτρέπει στα αέρια να τη διέρχονται εύκολα.
Μερικά αέρια διαλύονται σε λιωμένο μέταλλο και όταν αυτό το λιωμένο μέταλλο αρχίζει να στερεοποιείται, αυτά τα διαλυμένα αέρια βγαίνουν από το λιωμένο μέταλλο και προσπαθούν να διαφύγουν από την άμμο χύτευσης. Εάν η άμμος δεν είναι αρκετά πορώδης, τότε αυτά τα αέρια δεν θα μπορούν να βγουν από το καλούπι και παγιδεύονται στο χύτευμα και δημιουργούν οπές και πόρους στη χύτευση μετάλλων. Επίσης, εάν το λιωμένο μέταλλο έρθει σε επαφή με την υγρή άμμο, παράγεται ατμός ή υδρατμός. Αυτός ο ατμός ή οι ατμοί έχουν επίσης ως αποτέλεσμα το σχηματισμό οπών στη χύτευση εάν δεν μπορούν να διαφύγουν από το καλούπι. Επομένως, συνιστάται να χρησιμοποιείτε επαρκώς πορώδη άμμο χύτευσης για να εξαλείψετε το ελάττωμα πορώδους στη χύτευση μετάλλων.

Ρευστότητα
Η ικανότητα της άμμου καλουπώματος να συμπεριφέρεται σαν ρευστό όταν εμβολίζεται ονομάζεται ρευστότητα.
Λόγω αυτής της ιδιότητας η άμμος μπορεί εύκολα να καταλάβει το χώρο στο κουτί καλουπώματος και να πάρει το σχήμα της. Αυτό επιτρέπει στην άμμο να συμπιέζεται σε συμπαγή πυκνότητα και να την αφήνει να συσσωρεύεται γύρω από το σχέδιο. Η άμμος θα πρέπει να είναι υψηλής ρευστότητας, ώστε να μπορεί να συμπιέζεται εύκολα για ομοιόμορφη πυκνότητα και να αποκτά καλή εντύπωση του σχεδίου στο καλούπι. Η ρευστότητα της άμμου μπορεί να αυξάνεται καθώς αυξάνουμε την περιεκτικότητα σε άργιλο και νερό στην άμμο.

Πτυσσότητα
Η ικανότητα της άμμου καλουπώματος να καταρρέει μετά τη στερεοποίηση του τηγμένου μετάλλου ονομάζεται πτυσσότητα.
Μετά τη στερεοποίηση του λιωμένου μετάλλου, η άμμος πρέπει να καταρρεύσει για ελεύθερη συστολή του μετάλλου. Εάν θα συμβεί ελεύθερη συστολή του μετάλλου, τότε θα εξαλειφθεί φυσικά το σχίσιμο ή το ράγισμα του συσταλτικού μετάλλου.

Συγκολλητικότητα
Η ικανότητα των σωματιδίων της άμμου να κολλούν με άλλο σώμα ονομάζεται συγκολλητικότητα.
Η άμμος πρέπει να έχει επαρκή πρόσφυση ώστε να μπορεί εύκολα να κολλήσει στα πλαϊνά των κουτιών καλουπώματος και να μην πέσει έξω στο κουτί όταν αφαιρείται.

Συνοχή ή Δύναμη
Η ικανότητα των σωματιδίων της άμμου να κολλούν μεταξύ τους ονομάζεται συνεκτικότητα.
Η αντοχή της άμμου εξαρτάται από το πόσο συνεκτικά είναι τα σωματίδια της άμμου. Η άμμος θα πρέπει να έχει επαρκή αντοχή ώστε να μπορεί εύκολα να διατηρήσει το σχήμα της κατά τη μεταφορά, το γύρισμα ή το κλείσιμο και την έκχυση. Εάν δεν έχει την κατάλληλη αντοχή, δεν θα μπορεί να κρατήσει το σχήμα του και το καλούπι μπορεί να καταστραφεί κατά την έκχυση του λιωμένου μετάλλου. Η άμμος χαμηλής αντοχής οδηγεί σε ελαττώματα χύτευσης μετάλλων. Για να αποφευχθούν ελαττώματα έκχυσης, η άμμος πρέπει να έχει επαρκή αντοχή ώστε να παράγει καλούπι του επιθυμητού σχήματος και επίσης να διατηρεί αυτό το σχήμα ακόμη και όταν το λιωμένο μέταλλο χύνεται στην κοιλότητα καλουπώματος.
Η αντοχή στην άμμο μπορεί να είναι δύο τύπων
Πράσινη δύναμη: Η δύναμη της άμμου που έχει στην πράσινη ή υγρή της κατάσταση ονομάζεται πράσινη δύναμη. Το καλούπι με επαρκή πράσινη αντοχή διατηρεί το σχήμα του και δεν καταρρέει ακόμη και όταν το σχέδιο αφαιρεθεί από το κουτί καλουπώματος.
Ξηρή αντοχή:Η αντοχή που κατέχει η άμμος σε ξηρή ή ψημένη κατάσταση ονομάζεται αντοχή σε ξηρή κατάσταση. Η αρκετή ξηρή αντοχή επιτρέπει στην άμμο να αντέχει τις διαβρωτικές δυνάμεις που οφείλονται στο λιωμένο μέταλλο και βοηθά στη διατήρηση του σχήματός της.

Ανυποταξία
Η ικανότητα της άμμου χύτευσης να αντέχει την υψηλή θερμοκρασία του τηγμένου μετάλλου χωρίς να συντήκεται σε αυτό ονομάζεται πυρίμαχη.
Η άμμος καλουπώματος πρέπει να έχει αρκετή ιδιότητα ανθεκτικότητας για να παράγει εξαιρετική ποιότητα χύτευσης χωρίς ελαττώματα. Η άμμος με έλλειψη πυρίμαχου λιώνει και συγχωνεύεται στη χύτευση και χαλάει την ποιότητα του χυτού μετάλλου. Η ανθεκτικότητα είναι το μέτρο του σημείου πυροσυσσωμάτωσης της άμμου και όχι το σημείο τήξης της.