Sandstøping

Lag sandblandingen
Sanden som brukes i den grønne sandstøpeprosessen er en blanding av sandpartikler, leire, tremel og vann. Sandpartiklene er typisk silikasand, og leiren er vanligvis bentonittleire. Ved å kombinere disse ingrediensene blir en komprimerbar blanding som kan brukes til støping. Mens sanden er svart, er denne blandingen kjent som grønn sand fordi den inneholder fuktighet. Ingrediensene behandles gjennom en muller som blander sand, leire og tremel og gir krefter som inkluderer elting og skjæring for jevn konsistens.

Lag formen
Et av høydepunktene ved sandstøping er etableringen av sandformen. Denne intrikate prosedyren krever at sandblandingen nøye pakkes rundt et formmønster for å oppnå ønsket form. Dette mønsteret fjernes deretter, og etterlater et formhulrom som beholder formen til mønsteret.

Mer spesifikt tar det tre elementer for å produsere en form: et mønster, en kolbe og støpesand. I et støperi replikerer et mønster gjenstanden som skal støpes, montert på et brett. Mønstre som brukes i sandstøping kan være laget av tre, metall, plast eller andre materialer. En kolbe er en «boks» med bare sider, ingen topp eller bunn, og danner en ramme rundt mønsteret. Hver kolbe er delt horisontalt og har en øvre ramme, kjent som cope, og en nedre ramme, eller dra.

Hell smeltet metall
Når sandformen er klargjort, er neste trinn å helle smeltet metall. Dette flytende metallet helles forsiktig inn i formhulen gjennom innløpet, som mater portsystemet. Portsystemet leverer det smeltede metallet til tomrommet i formen skapt av mønsteret. Når det smeltede metallet avkjøles, stivner det til ønsket form, og tar på seg forviklingene i formmønsteret.

Fjern og fullfør produktet
Etter at det støpte metallet er avkjølt og størknet, brytes sandformen fra hverandre for å avsløre støpingen. Dette støpte metallstykket går gjennom en rekke rengjørings- og etterbehandlingsprosesser for å fjerne eventuell vedheftende sand og oppnå den nødvendige overflatefinishen. Ulike teknikker kan brukes for å foredle overflatefinishen, for eksempel sliping, sliping eller kuleblåsing.

Utkastvinkel
Utkastvinkel er vinkelen som er brukt eller tillatt på alle vertikale flater av et mønster for å hjelpe til med enkel fjerning fra sandformen uten å skade veggene. Vinkelen som kreves avhenger av støpeprosessen, støpedesign og mønsterdybde inne i formen.

Skillelinje
En skillelinje i sandstøping er grenselinjen der trekkvinkler endrer retning. Selv om støperiet vil ha kunnskapen og erfaringen med å plassere skillelinjen, bør ingeniørproduktdesignere være oppmerksomme på plassering av skillelinje ettersom det dikterer kvaliteten og kostnadene for støpen. Skillelinjen skal være bred, kort, horisontalt flat og plassert så lavt som mulig. Endring i plassering av skillelinje vil påvirke kjernebruk, portplassering, vekten av støpestykket og dimensjonsnøyaktighet.

Underskjæringer og kjerner
Underskjæringer i sandstøp er funksjoner som forhindrer og stopper mønsteret fra å bli fjernet under formfremstillingsstadiet. Bruk av løse stykker kjernesand øker produksjonstiden og kostnadene. Deler bør utformes på en slik måte at det reduserer eller eliminerer kjernebruk. Tidlig skillelinjedefinisjon hjelper til med å forstå funksjonene for å unngå underskjæringer.

Veikryss
Ensartede tverrsnitt, også referert til som jevn veggtykkelse, er generelt foretrukket, men de er umulige i mange tekniske produktdesigner. Hovedkravet er ikke å la tykkere deler av støpegodset være isolert under avkjøling. Den tykkere delen tar lengre tid å avkjøle mens alt metallet rundt den allerede var størknet. Ettersom den tykkere seksjonen fortsetter å stivne, kan den ikke "mate" fra seksjonene rundt den, noe som fører til defekter som porøsitet eller riving. Det er verdt å diskutere med støperiet om tykkelsesbegrensningen på materialet ditt før du bestemmer deg.

veggtykkelse
Ved sandstøping er forholdet mellom volum og overflateareal avgjørende for å få jevn størkning og unngå dannelse av hulrom. Størkning er direkte proporsjonal med kvadratet av forholdet volum/flateareal. Seksjoner i støpingen med lavt volum til overflateareal vil stivne raskere enn seksjoner med høyere volum til overflateareal.

Hjørner og vinkler
Kjøleegenskapene til støpe- og formmaterialet har stor innflytelse på kvaliteten på sandstøpegods. Skarpe vinkler i kryss og hjørner gir lokale hot spots og gir kilder til stresskonsentrasjon. Dette fører til at støpen forvrenges, krymper og rives under og etter produksjonsprosessen, og bør derfor elimineres av filetradier.

Kryssdesign
Siden sandstøping er en produksjonsteknikk med nesten netto form, kan delene ofte være svært komplekse i form og inneholde mange kryss. Disse kryssene er generelt gruppert under fem typer, nemlig L-, X-, V-, Y- og XT-kryss.

Støpegodtgjørelser
De fleste metaller som stål, aluminium, magnesium, sink og kobber krymper når de størkner og må vurderes og håndteres nøye. Mengden krymping avhenger av materialets frysepunkt og volum/overflateforholdet til produktet.