GIETPROCES MET BEHULP VAN VERGASINGSMODELLEN (SHELL CASTING) 

Shell-gieten is geschikt voor de grootschalige productie van kleine en middelgrote, uiterst nauwkeurige onderdelen van nodulair gietijzer, staal en aluminiumlegeringen, inclusief de grootschalige productie van precisiekleplichamen en tandwielbehuizingen gemaakt van QT400-18 en QT600-3 nodulair gietijzer. De maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit van gietstukken die met dit proces worden geproduceerd, zijn aanzienlijk beter dan die gemaakt met kleizand en conventioneel koudhardend harszand.

Principe van schaalvorming

Gecoat zand wordt gemaakt met behulp van een vaste fenolhars die vooraf op zandkorrels is aangebracht. Wanneer droog gecoat zand bij temperaturen van 180-250°C in contact komt met heet metaalgereedschap, smelt de oppervlaktehars en ondergaat deze een verknopingsreactie onder invloed van de verharder, waardoor een harde, onsmeltbare en onoplosbare dunne zandschil ontstaat. Onverwarmd los zand kan worden geregenereerd en hergebruikt. Tijdens het gieten warmt de dunne schaal op, de hars brandt uit en valt uiteen, en de mal stort spontaan in, wat zorgt voor een gemakkelijke uitbraak en reiniging van de gietstukken.

Grondstofformulering voor gecoat zand, speciaal ontworpen voor het gieten van schelpen

Basiszand: afgerond gewassen kwartszand met kleigehalte ≤ 0,3%; Voor stalen gietstukken wordt zirkoonzand of chromietzand gebruikt om uitzettingsdefecten te voorkomen.

Bindmiddel: thermoplastische fenolhars toegevoegd in een hoeveelheid van 1,0–3,0 gew.% zand (vooral voor het gieten van schelpen).

Verharder: hexamethyleentetramine (HMTA), toegevoegd in een hoeveelheid van 10–15 gew.% van de hars.

Smering: calciumstearaat om de vloeibaarheid van zand te verbeteren en te voorkomen dat het aan apparatuur blijft kleven.

Functionele additieven: lage ontgassing en anti-carbonerende additieven toegevoegd in sporenhoeveelheden indien nodig.

Belangrijkste verschil: Koudhardend harszand wordt direct ter plaatse gemengd (basiszand + vloeibare hars + verharder worden onmiddellijk voor gebruik gemengd). Gecoat zand voor het gieten van schelpen is een commercieel geproduceerd droog zand; Ter plaatse is alleen warmte nodig voor het vormen, er hoeft ter plaatse geen hars te worden gemengd.

1 Voorbereiden van metalen apparatuur

Nauwkeurig bewerkte springvormen van staal of aluminiumlegering zijn voorzien van ingebouwde verwarmingskanalen om een constante temperatuur van 180–250°C te handhaven. De nauwkeurigheid van de apparatuur bepaalt rechtstreeks de maattoleranties van de gietstukken, waarbij vooraf rekening wordt gehouden met krimp- en bewerkingstoeslagen.

2 Schuren en schelpgieten

Het omkeren van de trechter om het oppervlak van het hete metalen gereedschap volledig te bedekken met gecoat zand.

Geef 60-120 seconden de tijd om de oppervlaktelaag van zand op het gereedschap uit te harden en een uniforme dunne schil te vormen.

Het gereedschap omdraaien en onverwarmd los gecoat zand dumpen voor volledige recirculatie, waarbij alleen de geharde zandschelp aan het oppervlak van het gereedschap blijft zitten.

3 Secundaire volledige genezing

Dunne zandschelpen worden naar de oven gestuurd voor extra verwarming om de verknoping van de hars te voltooien, waardoor interne spanningen worden geëlimineerd, afpellen en barsten tijdens het gieten wordt voorkomen en de algehele droge sterkte wordt vergroot.

4 Schaalverwijdering, malmontage en versterking

Het verwijderen van de uitgeharde zandschalen uit het gereedschap om de bovenste en onderste schaalhelften te verkrijgen. Uitlijnen, lijmen en bevestigen van de twee helften. Voor gietstukken met relatief dikke wanden wordt de schaalvorm in een kolf geplaatst en gevuld met ondersteunend vulmiddel om te voorkomen dat de schaal tijdens het gieten uitzet en vervormt.

5 Smelten en gieten

Gesmolten gietijzer, staal en aluminiumlegeringen worden gelijkmatig gegoten bij gespecificeerde procestemperaturen. De dichte en gladde schaalvormige holte beschikt over een gecontroleerde gasafgifte, waardoor defecten zoals blaasgaten, brandplekken en metaalpenetratie aanzienlijk worden verminderd.

6 Koelen, uitkloppen en reinigen

Nadat de gietstukken volledig zijn afgekoeld, verliest de harsfilm zijn kleefkracht als gevolg van carbonatatie bij hoge temperaturen en stort de zandschelp spontaan in. Gietstukken kunnen door middel van trillingen worden gescheiden. Na het gritstralen blijft er slechts een kleine hoeveelheid restzand achter op de oppervlakken, wat een minimale bewerkingstoeslag vereist.

7 Regeneratie van afvalzand

Het afvalzand is bedekt met verkoolde harsresten, die voor regeneratie moeten worden verwijderd door bakken op hoge temperatuur bij temperaturen boven 700°C. Teruggewonnen zand levert consistente prestaties, maar het energieverbruik en de kapitaalkosten voor het terugwinnen zijn hoger dan voor kleizand.

Belangrijkste verschillen: Shell Casting versus conventioneel koudhardend harszand

Uithardingsmechanisme:

Shell-gieten: thermische uitharding; snel gieten binnen enkele seconden tot minuten met behulp van hete metalen mallen.

Koudhardend harszand: chemisch zelfuithardend in de omgeving; uitharden bij kamertemperatuur met katalysatoren, de vormcyclus duurt tientallen minuten.

Vorm:

Schelpengieten: dunne holle zandschelp van 6-20 mm dik, extreem laag zandverbruik.

Koudhardend harszand: zware vorm uit één stuk met hoog zandverbruik.

Uitrusting:

Shell casting: hoge precisie verwarmde metalen mallen met hoge kapitaalkosten.

Kouduithardend harszand: Houten of metalen mallen zijn acceptabel, verwarming is niet nodig.

Productie toepasbaarheid:

Shell casting: geautomatiseerde lijnen voor de serieproductie van kleine en middelgrote precisieonderdelen.

Koudhardend harszand: enkelvoudige en kleinschalige productie van grote dikwandige gietstukken.

Oppervlaktenauwkeurigheid:

Schaalgieten: tolerantieklasse CT7–CT9, oppervlakteruwheid Ra6,3–12,5 micron, duidelijke vorming van dunwandige complexe interne holtes.

Koudhardend harszand: tolerantieklasse CT9–CT11, oppervlaktekwaliteit inferieur aan schaalgieten.

Voordelen van schaalgieten

1 Hoge maatnauwkeurigheid en uitstekende oppervlaktekwaliteit verminderen de bewerkingstoeslagen aanzienlijk en verlagen de bewerkingskosten.

2 Droog zand bevat geen vocht, waardoor gasgatdefecten in de vormholte tot een minimum worden beperkt, ideaal voor precisieonderdelen zoals hydraulische kleplichamen en vloeistofdoorgangen.

3 De uitstekende uitbreekeigenschappen van zandschelpen voorkomen dat zand blijft plakken en verstopt raken in moeilijke diepe gaten en ondiepe interne holtes, waardoor de reinigingsefficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd.

4 Hoge vormsnelheid: elke cyclus duurt slechts enkele minuten, wat compatibel is met geautomatiseerde batchproductie.

5 Geharde zandschelpen kunnen lange tijd worden opgeslagen zonder vocht op te nemen of te vervormen, waardoor flexibiliteit in de productieplanning ontstaat.

Procesbeperkingen

1 De totale kosten van gecoat zand en verwarmde metalen mallen zijn aanzienlijk hoger dan die van kleizand en koudhardend harszand.

2De beperkte structurele sterkte van zandschelpen maakt het proces ongeschikt voor zware gietstukken met wanddiktes groter dan 50 mm.

3 Tijdens de ontleding van de hars bij hoge temperaturen komen irriterende rookgassen vrij, waarvoor de installatie van hulpapparatuur vereist om de uitlaatgassen op te vangen en te zuiveren.

4 Om afvalzand te regenereren is roosten op hoge temperatuur vereist, wat leidt tot hoog energieverbruik en hoge bedrijfskosten.

Typische toepassingen

Gietijzeren onderdelen (QT400-18, QT600-3): hydraulische kleppenblokken, tandwielbehuizingen, chassisbeugels.

Auto-onderdelen: motorcilinderkoppen, inlaat- en uitlaatspruitstukken, oliekeerringzittingen.

Kleine en middelgrote stalen gietstukken: kleplichamen, precisiepennen voor bouwmachines.

Dunwandige precisiecomponenten van aluminiumlegering: waterpomphuizen, elektromotorhuizen.