Co je lití do písku a jak to funguje v moderní výrobě?- Zhejiang Fantian Foundry & Trading Co., Ltd.

Lití do písku je široce používaná technika odlévání kovů, která existuje již tisíce let. Je to stále klíčová metoda v moderní výrobě díky své hospodárnosti, všestrannosti a schopnosti vyrábět složité díly. Při procesu lití do písku se roztavený kov nalévá do formy vyrobené z písku, aby po ochlazení a ztuhnutí vytvořil pevný předmět. Tento proces se používá v různých průmyslových odvětvích, včetně automobilového průmyslu, letectví, stavebnictví a strojírenství.

1. Tvorba vzoru: Základ lití do písku

Vzor je přesnou kopií konečného produktu, ale obvykle je o něco větší, aby se zohlednilo smrštění kovu během procesu chlazení. Tradičně se vzory vyráběly z materiálů, jako je vosk, dřevo nebo kov. V moderním lití do písku se však 3D tisk stal běžnou technikou pro vytváření vzorů, zejména pro složité návrhy. Možnost využívat 3D tisk snižuje čas a náklady spojené s tradičními metodami.

Vzor je vytvořen na základě konstrukčních specifikací finálního dílu. Je vyžadován vysoký stupeň přesnosti, aby bylo zajištěno, že odlévaný výrobek má správné rozměry a vlastnosti. Vzory mohou být také vyrobeny z více kusů, pokud je součást složitá, přičemž každá část formy je sestavena tak, aby vytvořila konečný tvar.

2. Příprava formy: Vytvoření prostoru pro obsazení

Jakmile je vzor připraven, je umístěn do krabice nebo baňky a začíná proces výroby formy. Samotná forma je vytvořena ze směsi písku a pojiva, typicky jílu, a někdy vody nebo chemikálií, které pomáhají držet částice písku pohromadě. Tato písková směs je zhutněna kolem vzoru, aby se vytvořila pevná dutina formy.

2.1 Typy použitého písku

Typ písku použitý v procesu odlévání je rozhodující, protože ovlivňuje kvalitu odlitku. Křemičitý písek je nejběžněji používaným materiálem při lití do písku kvůli jeho dostupnosti, hospodárnosti a tepelné odolnosti. V závislosti na požadavcích na odlévání se však používají různé jiné typy písku, jako je olivínový písek a zirkonový písek, které nabízejí lepší tepelnou odolnost a lze je použít pro specifičtější aplikace.

2.2 Zhutňování písku

Písková směs se kolem vzoru zhutňuje buď ručně, nebo mechanickými metodami. Při hutnění písku je třeba dbát na to, aby nevznikaly žádné mezery nebo vzduchové kapsy, protože ty mohou vést k defektům odlitku. Pokud forma není správně zhutněna, může to způsobit nerovnoměrné vytékání roztaveného kovu, což může mít za následek poréznost nebo slabá místa ve finálním odlitku.

3. Tavení a lití: Srdce procesu

Po vytvoření formy je dalším krokem roztavení kovu, který se bude nalévat do formy. Kov se typicky zahřívá v peci do svého roztaveného stavu. Mezi běžné kovy používané při lití do písku patří hliník, bronz, ocel a železo.

3.1 Pece a zařízení

K tavení kovu se používají různé typy pecí v závislosti na konkrétním kovu a velikosti odlitku. Elektrické indukční pece se běžně používají pro neželezné kovy, jako je hliník, zatímco olejové nebo plynové pece se obvykle používají pro železné kovy, jako je ocel a litina.

Kov se taví na určitou teplotu v závislosti na jeho typu. Například hliník se obvykle taví při teplotě kolem 660 °C (1220 °F), zatímco ocel vyžaduje teploty nad 1370 °C (2500 °F). Roztavený kov se pak nalévá do formy přes licí misku a do kanálů známých jako vtoky a žlaby. Tyto kanály směrují roztavený kov do dutiny, kde byl vzor odstraněn.

3.2 Proces lití

Správné nalití kovu je klíčové, aby se předešlo defektům. Kov musí být odléván při správné teplotě a řízenou rychlostí, aby se zabránilo turbulencím, které mohou vytvářet vzduchové kapsy nebo způsobit předčasné tuhnutí kovu.

4. Chlazení a tuhnutí: Od kapalného k pevnému

Jakmile roztavený kov vyplní dutinu, nechá se vychladnout a ztuhnout. Doba chlazení se liší v závislosti na velikosti a materiálu odlitku. Jak se kov ochlazuje, mírně se smršťuje. Aby se tomu vyhovělo, je vzor vyroben o něco větší než požadovaný finální díl a v návrhu jsou provedeny přídavky, aby se zabránilo praskání nebo deformaci odlitku.

Chlazení a tuhnutí jsou rozhodující fáze. Pokud se kov ochladí příliš rychle, může způsobit praskliny nebo slabá místa v odlitku. Pokud se ochladí příliš pomalu, kov může vytvářet nežádoucí krystalizační vzory nebo vměstky. Řízení rychlosti chlazení je zásadní pro výrobu vysoce kvalitních odlitků.

4.1 Řízení rychlosti chlazení

Chlazení je někdy řízeno pomocí speciálních chladicích technik, jako je přidávání chilli (kovové kusy umístěné strategicky ve formě, aby absorbovaly teplo a řídily rychlost chlazení). V moderním lití do písku se často používají simulace k předpovědi, jak se bude roztavený kov chovat, když se ochladí a tuhne, což umožňuje lepší kontrolu nad procesem.

5. Dokončení: Zušlechťování odlitku

Jakmile kov vychladne a ztuhne, forma se rozbije, aby se odhalil surový odlitek. Odlévání obvykle vyžaduje další kroky k jeho zušlechtění na hotový výrobek. Tyto kroky mohou zahrnovat:

5.1 Čištění a odstraňování písku

Prvním krokem je odstranění zbytků písku z povrchu odlitku. To lze provést různými metodami, jako je pískování, vibrační úprava nebo vodní tryska. Proces čištění odstraňuje veškerý materiál formy, který mohl přilnout k povrchu odlitku během fáze chlazení.

5.2 Obrábění

Obrábění slouží k odstranění přebytečného materiálu a k dosažení konečných rozměrů a povrchové úpravy součásti. Procesy frézování, soustružení a broušení se běžně používají při lití do písku k dosažení požadovaných tolerancí a kvality povrchu.

5.3 Tepelné zpracování

Některé odlitky mohou vyžadovat tepelné zpracování pro zlepšení jejich mechanických vlastností, jako je pevnost a tvrdost. To může zahrnovat procesy jako žíhání, kalení nebo temperování, v závislosti na materiálu a požadovaných vlastnostech konečné součásti.

Výhody lití do písku

Odlévání do písku má několik významných výhod, díky kterým je preferovanou volbou pro mnoho výrobních aplikací:

Výhoda	Vysvětlení
Efektivita nákladů	Lití do písku is inexpensive compared to other casting methods. The materials, such as sand and clay, are low-cost, and the process is highly adaptable for both small and large quantities of parts.
Všestrannost	Lze jej použít k odlévání široké škály kovů a slitin, včetně hliníku, bronzu, oceli a železa. Díky tomu je použitelný v mnoha průmyslových odvětvích, od automobilového průmyslu po letecký průmysl.
Složitost	Lití do písku can create parts with complex geometries, such as intricate internal passages, which would be difficult to produce with other methods.
Nízkonákladové prototypování	Lití do písku is ideal for prototyping and low-volume production runs because the molds can be made quickly and at a lower cost compared to other methods like investment casting.
Rozsah velikostí	Lze jej použít k odlévání dílů různých velikostí, od malých součástí až po velké průmyslové díly, což nabízí flexibilitu ve výrobě.