O analiză tehnică cuprinzătoare a turnării în nisip a aluminiului în producția modernă
aluminiu turnatTurnarea în nisip a aluminiului este unul dintre cele mai vechi și mai versatile procese de turnare a metalelor, utilizat pe scară largă în producția modernă pentru a produce componente complexe, durabile și rentabile. Producătorii de turnare în nisip a aluminiului pot genera geometrii complexe cu caracteristici complicate care altfel ar fi fost fie nepractice, fie neprofitabile de prelucrat din material solid prin turnarea aluminiului topit în matrițe de nisip pregătite. Această metodă este potrivită în special în producția de volum mic și mediu, în prototipuri și în turnarea de structuri înalte pe aplicații care acoperă industriile aerospațială, auto, de apărare și energetică. Cel mai interesant aspect al aluminiului turnat în nisip este că este atât flexibil, cât și funcțional. Aluminiul are un raport foarte bun rezistență/greutate, rezistență la coroziune și reciclabilitate, fiind astfel un material de turnare excelent. Împreună cu rezistența termică a nisipului și capacitatea sa ridicată de turnare, procesul oferă o capacitate de producție scalabilă cu o precizie dimensională excelentă. Proiectarea modelului, alcătuirea matriței, calitatea topiturii și proiectarea gurilor sunt factori-cheie pentru succesul fiecărei piese turnate. O turnătorie excelentă de piese turnate din nisip de aluminiu trebuie să controleze nu numai faptele clasice în tehnologia metalelor, ci să atingă și inovațiile în procese. Instalațiile actuale aplică cele mai noi tehnologii pentru a preveni defectele și a asigura cea mai bună performanță a turnării prin utilizarea imprimării 3D în nisip, a software-ului de simulare și a monitorizării proceselor în timp real. Piesele din aluminiu proiectate cu precizie și turnate sunt acum capabile să îndeplinească standarde inginerești stricte de siguranță, toleranță și durabilitate. Pe măsură ce crește cererea de componente complexe cu termene de execuție mai rapide și impact redus asupra mediului, serviciile profesionale de turnare în nisip a aluminiului trebuie să continue să evolueze. Acest articol analizează detaliile tehnice ale procesului în sine, fluxul de lucru tehnic, materialele, provocările, inovațiile și așa mai departe. Principiile de bază ale turnării în nisip a aluminiului În esența sa, turnarea în nisip a aluminiului implică turnarea aluminiului topit într-o cavitate de turnare în nisip, care este modelată după un tipar care reproduce geometria piesei finale. Când aluminiul se solidifică, matrița de nisip este scuturată, lăsând piesa turnată. Procesul are, de asemenea, o flexibilitate dimensională remarcabilă și o capacitate de scalabilitate în condiții de producție de volum redus cu amestec mare. Procesul se bazează pe utilizarea unei matrițe nepermanente, nisipul, care poate fi reciclat și reutilizat, minimizând risipa de materiale și cheltuielile. Matrițele de nisip constau cel mai adesea din nisip de siliciu la care se adaugă un liant, iar natura sistemului de lianți influențează în general în mod considerabil finisajul suprafeței rezultate, precizia dimensională și rata de răcire. Procesul de Flux în ingineria turnării în nisip a aluminiului Turnarea în nisip a aluminiului este un proces de inginerie care constă într-un set de activități calibrate cu precizie care vizează transformarea aluminiului brut în piese specifice, bine construite și precis dimensionate. Atât expertiza materială, cât și cea mecanică trebuie să fie aprofundate pentru a asigura succesul tuturor etapelor procesului. În continuare este prezentată o analiză pas cu pas a modului în care turnarea în nisip a aluminiului este implementată din punct de vedere profesional și tehnic. 1. Proiectarea și realizarea modelului În procesul de turnare în nisip a aluminiului, pasul inițial este proiectarea și realizarea modelului, o copie fizică a piesei turnate finale. Adaosurile care trebuie incluse în modele sunt destul de critice, cum ar fi contracția, tirajul și stocul de prelucrare. Pe măsură ce aluminiul se contractă, în timpul răcirii, modelele sunt dispuse puțin mai mari decât componenta finită. Rata de contracție a aliajelor de aluminiu este în mod normal de 1,3%; totuși, în funcție de aliaj și de condițiile de răcire, aceasta poate varia. Porțiunilor verticale ale matrițelor li se dau unghiuri de tragere, în mod normal de câteva grade între 1 și 3, pentru a se asigura că modelul poate fi îndepărtat cu ușurință în matrița de nisip, având grijă să nu se distrugă cavitatea. Se includ toleranțe suplimentare (toleranțe de prelucrare) astfel încât să nu existe o interacțiune negativă între postprocesare și piesa finală. Modelele pot fi realizate din lemn, metal, rășină sau chiar materiale polimerice imprimate 3D, în funcție de cerințele de precizie și de nevoile volumului de producție. 2. Realizarea matriței (turnarea și fixarea miezului) După pregătirea modelului, trebuie pregătită matrița. Pentru matrița din aluminiu, turnată în nisip, există două jumătăți separate: copul (jumătatea superioară) și tragerea (jumătatea inferioară). Acestea sunt produse prin îndesarea nisipului în jurul matriței într-un balon. În funcție de aplicație, nisipul este în general pe bază de siliciu și este amalgamat cu lianți precum argila (nisip verde) sau rășini chimice (nisip fără coacere). În cazul în care designul piesei are spațiu intern și părți goale, este necesară utilizarea de miezuri de nisip. Acestea sunt plasate în cavitatea matriței, după care se toarnă metalul. Miezurile pot fi fabricate folosind cutii de miezuri, iar în cazul producției de precizie, acestea pot fi imprimate cu o precizie mai mare folosind imprimarea 3D cu nisip. Amprenta exactă a miezului este foarte importantă pentru a avea o structură rigidă și aderență la dimensiunea finală a piesei. 3. Proiectarea sistemului de gavare Oportunitatea și eficiența sistemului de gavare format sunt semnificative pentru succesul procesului de turnare în nisip a aluminiului. Acest sistem este format dintr-un bazin de turnare, un canal de turnare, canale de rulare și porți, care forțează aluminiul reținut în implicarea matriței. Porțile adecvate vor preveni o mulțime de turbulențe, vor minimiza blocajele de aer și, de asemenea, se vor asigura că există o umplere uniformă. De asemenea, sunt necesare înălțătoare (denumite alternativ alimentatoare), care pot fi văzute ca un rezervor de metal topit care compensează direcția de contracție care apare după solidificare. Software-ul de simulare a turnării este, de obicei, utilizat de ingineri pentru a studia și optimiza sistemele de grilaj și de urcare. Predicția are loc prin utilizarea unor instrumente de simulare cum ar fi MAGMASoft sau ProCAST, astfel încât defectele tipice, cum ar fi închiderile la rece, derulările greșite și porozitatea de contracție, pot fi corectate practic înainte de a avea loc orice producție. 4. Topirea Cu și tratarea metalelor Aluminiul se topește de obicei într-un cuptor cu reverberație, într-un cuptor cu creuzet sau într-un cuptor cu inducție, iar alegerea depinde de volumul lotului, de necesarul de aliaj și de cantitatea de energie necesară. Temperatura de topire a aluminiului pur este de aproximativ 660 de grade









