Was ist Kernsand in der Gießereiindustrie?
2025-01-03 09:28:00 Zugriffe:0
In der Gießereiindustrie spielt Kernsand eine entscheidende Rolle. Es arbeitet mit Formsand zusammen und ist ein entscheidendes Element bei der Herstellunghochwertige Gussteile.
Was ist Kernsand?
Einfach ausgedrückt ist Kernsand das Material, aus dem Kerne hergestellt werden. Kerne tragen die wesentliche Verantwortung für die Gestaltung der komplexen Hohlraumstrukturen im Inneren von Gussteilen. Nehmen Sie als Beispiel den Motorblock eines Automobils. Darin befinden sich zahlreiche präzise Innenhohlräume, deren Formgenauigkeit direkt von der Qualität des Kerns abhängt. Als „Fundament“ des Kerns ist die Qualität des Kernsandes entscheidend. Ein weiteres Beispiel sind verschiedene Ventilkörper, beispielsweise das Stromregelventil in Industrierohrleitungen. Für die präzise Konstruktion der Innengänge kommt es auch auf hochwertige Kerne und damit auf geeigneten Kernsand an.
Wenn es um Leistungsanforderungen geht, weist Kernsand mehrere Schlüsselindikatoren auf.
Erstens ist die Zusammenlegbarkeit wichtig
Nachdem das Gussstück erstarrt ist und Gestalt angenommen hat, muss der Kern zerbrechlich sein und problemlos abfallen können, damit er problemlos aus dem Inneren des Gussstücks entfernt werden kann, ohne dass es zu Behinderungen bei der weiteren Verarbeitung kommt. Im Bereich des Gusses von Automobilrädern aus Aluminiumlegierung zeigen Daten, dass sich nicht nur die Reinigungszeit um mehr als verlängert, wenn die Kollabierbarkeit des Kernsands nicht den Standards entspricht und das Gewicht des im Rad verbleibenden Sandkerns 50 Gramm übersteigt 30 %, aber es ist auch sehr wahrscheinlich, dass während des Fahrzeugbetriebs Vibrationen, die durch die Kollision zwischen dem Sandkern und der Innenwand des Rads verursacht werden, ungewöhnliche Geräusche erzeugen und dazu führen, dass die dynamische Unwuchtabweichung des Rads 20 g·cm überschreitet , die Leistung des Rades stark beeinträchtigen. Unter normalen Umständen kann sich nach dem Entformen des Gussteils durch Anlegen einer externen Vibration mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Amplitude von 3 mm mithilfe eines einfachen Vibrationsgeräts hochwertiger Kernsand lösen und vom Gusskörper trennen, was eine effiziente Herstellung ermöglicht Reinigung.
Auch die Stärke ist nicht zu übersehen.
Während des Prozesses, bei dem flüssiges Metall in die Form eingespritzt wird und um den Kern fließt und sich verfestigt, muss der Kernsand seine Formstabilität beibehalten, um dem Aufprall und dem umhüllenden Druck der Metallflüssigkeit zu widerstehen und so ein Zusammenfallen und Verformen des Kerns zu verhindern die Genauigkeit der inneren Hohlraumgröße des Gussstücks. Bei großen und schweren Gussteilen wie dem Propeller eines Schiffs kann der vom inneren Kernsand ausgeübte Druck manchmal bis zu 5 MPa erreichen. Nach den Statistiken eines großen Schiffbauunternehmens kommt es bei etwa 40 % der Kerne während des Gießvorgangs zu Kollaps- und Verformungsproblemen, wenn die Festigkeit des Kernsands nicht 2 MPa erreicht, was zu einer Abweichung der inneren Hohlraumgröße führt Der Propellerguss ist größer als 5 mm, kann die Anforderungen an die Montagegenauigkeit nicht erfüllen und muss verschrottet und neu gegossen werden. Daher muss für solche Gussteile die Festigkeit des verwendeten Kernsands 2 MPa oder mehr erreichen, um sicherzustellen, dass der Kern unter langfristigen und hochintensiven Gussbedingungen stabil und zuverlässig bleibt.
Auch die Durchlässigkeit ist ein wichtiger Punkt bei der Beurteilung der Qualität von Kernsand.
Wenn die Metallflüssigkeit erstarrt, wird eine große Menge Gas freigesetzt, und diese Gase müssen reibungslos durch den Kernsand abgeleitet werden. Wenn sich die Gase andernfalls an der Grenzfläche zwischen dem Kern und der Metallflüssigkeit ansammeln, ist es wahrscheinlich, dass Porositätsfehler auftreten, die die innere Qualität des Gussstücks beeinträchtigen. Bei der Herstellung eines bestimmten Zylinderkopfmodells für Automobilmotoren hatte der ausgewählte Kernsand beispielsweise zunächst eine Durchlässigkeit von nur 60 Luftlöchern pro Quadratzentimeter. Infolgedessen traten um die inneren Luftkanäle des Zylinderkopfs dichte Poren mit einem Porositätsgrad von bis zu 15 % auf, was die Gasströmungseffizienz der Luftkanäle erheblich beeinträchtigte und die Motorleistung um etwa 10 % verringerte. Später, nach der Anpassung der Kernsandformel und der Erhöhung der Durchlässigkeit auf 100 Luftlöcher pro Quadratzentimeter, konnte das Porenproblem wirksam unter Kontrolle gebracht werden und die Motorleistung normalisierte sich wieder.
Auswahl der Kernsandrohstoffe
Hinsichtlich der Rohstoffauswahl ist Phenolharzsand derzeit einer der am häufigsten verwendeten Kernsandtypen. Dank der hervorragenden Bindungsleistung von Phenolharz kann es dazu führen, dass sich Sandkörner fest miteinander verbinden und dem Kern eine ausreichende Festigkeit verleihen. Gleichzeitig kann sich das Phenolharz bei hoher Temperatur mit einer bestimmten Geschwindigkeit zersetzen, um bestimmte Anforderungen an die Kollabierbarkeit zu erfüllen. Allerdings weisen unterschiedliche Gussteile unterschiedliche Eigenschaften auf und die Kernsandformel muss flexibel angepasst werden. Bei einigen hochpräzisen, dünnwandigen Gussteilen im Luft- und Raumfahrtbereich, beispielsweise bei der Lageanpassungskomponente eines bestimmten Satellitenmodells, beträgt die Dünnwandstärke nur 2 mm. Um zu verhindern, dass der Kernsand während des Gießvorgangs übermäßige thermische Auswirkungen auf das dünnwandige Teil erzeugt und zu Verformungen führt, fügen Gießereien dem Phenolharzsand nicht mehr als 5 % spezielle Wärmeableitungszusätze hinzu, wodurch die Gesamtleistung des Kerns effektiv optimiert wird Kernsand und stellt sicher, dass der Kern die Festigkeits- und Kollabierbarkeitsanforderungen erfüllen kann und gleichzeitig den Schutz der dünnwandigen Struktur maximiert.
Aufbereitungsprozess von Kernsand
Der Aufbereitungsprozess des Kernsandes hat einen erheblichen Einfluss auf das Endergebnis. Mischen, Verdichten und andere Zusammenhänge müssen streng kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass die Gleichmäßigkeit und Kompaktheit des Kernsands den Standards entspricht. Derzeit setzen die meisten fortschrittlichen Gießereien automatisierte Sandmischanlagen ein. Diese Geräte können die Zugabemengen von Harzen, Härtern usw. mit einem Fehler von ±0,5 % genau steuern, wodurch die stabile Leistung jeder Kernsandcharge gewährleistet und eine solide und zuverlässige Materialgrundlage für die Kernproduktion bereitgestellt wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kernsand zwar nicht direkt die Ergebnisse wie Gussteile zeigt, er aber wie ein Held hinter den Kulissen wirkt, der stillschweigend die innere Qualität, Präzision und Gesamtleistung von Gussteilen beeinflusst. Nur wenn die Eigenschaften des Kernsands gründlich verstanden werden und dieser entsprechend den Anforderungen verschiedener Gussteile präzise formuliert und sorgfältig vorbereitet wird, können Gießereifachleute reibungslos ein perfektes Gussteil nach dem anderen produzieren und die Gießereiindustrie dazu bewegen, sich auf eine höhere Qualitätsentwicklung zu konzentrieren.
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