鋳物砂–特性、種類、プロセス、MCQ
この記事では、鋳物砂とはについて学びます。 、鋳物砂の特性 および鋳物砂の種類 。
鋳物工場で成形に使用される主な材料は砂です。これは、鋳造目的に不可欠な特性を備えているためです。
出典
すべての砂は、霜、風、雨、熱、水流などの自然の力の作用によって岩が砕けることによって形成されます。しかし、岩石はその組成が非常に複雑であり、砂にはそれらが断片である岩石の要素のほとんどが含まれています。このため、砂の成形 世界のさまざまな地域でかなり異なります。今日、砂は、おそらくかつては川や砂丘の底や土手だった場所から得られます。
インドでは、鋳造砂はダモダールとバラカ地域、サンタルパルガナ（ビハール）、バタラ（グルダスパー、パンジャブ）、バーヴナガル（サウラシュトラ）、ロンダ（マハラシュトラ）、アバディとヴェリヤンバカム（マドラス）、カンプール、ジャバルプール、ラージコートにあります。 、ガンジスや他の多くの場所で。
主な成分
鋳物砂の主な成分 は：（1）ケイ砂粒（2）粘土（3）水分および（4）その他の材料。
粒状石英の形のシリカ、それ自体が砂であり、砂を成形する主成分です。珪砂は80から90パーセントの二酸化ケイ素を含み、高い軟化温度と熱安定性を特徴としています。
石英岩の崩壊の産物です または花崗岩の分解 クォーツと長石で構成されています 。長石は、分解すると粘土（含水ケイ酸アルミニウム）になります。ただし、ケイ砂粒は、砂に不応性、化学的抵抗率、および浸透性を与えます。それらは、平均的なサイズと形状に従って指定されています。
粘土 砂の粒子（20ミクロン未満）として定義されます 直径）水に懸濁した場合、毎分25mmの速度で沈降しません。粘土は2つの成分で構成されています：細かいシルト と本物の粘土 。細かいシルトは一種の異物や鉱物の堆積物であり、結合力はありません。
型砂に必要な接着強度を与えるのは本物の粘土であり、打ち込み後に型が形を崩さないようにします。真の粘土は、粘土鉱物と呼ばれる結晶性の、通常はフレーク状の粒子の非常に微細な凝集体で構成されていることがわかります。さまざまなグレードの作業用のほとんどの成形砂には、5〜20％の粘土が含まれています。水分は、必要な量で、粘土の結合作用を提供します。
粘土に水を加えると、混合物に浸透してマイクロフィルムを形成します。 フレーク状の粘土粒子の表面をコーティングします。粘土の接着品質は、それが維持できる水膜の最大厚さに依存します。加えられた水がフィルムを形成するのに必要な正確な量である場合、結合作用が最良であると考えられます。一方、水が過剰になると、接着作用が低下し、カビが弱くなります。水は2〜8パーセントでなければなりません。
砂の成形でシリカや粘土に加えて見られるその他の材料は、酸化鉄、石灰石、マグネシア、ソーダ、カリです。不純物は2％未満である必要があります。
分類
鋳物砂の種類：大きく分けて3種類あります：（1）天然鋳物砂 、（2）合成または高ケイ砂 、および（3）特殊な砂 。
1。天然成形砂
天然の鋳物砂 緑砂と呼ばれる、川床から取られるか、ピットから掘られます。それらはかなりの量の粘土を持っており、それは砂粒間の結合として機能し、水を加えて受け取ったままの状態で使用されます。存在する粘土鉱物の量と種類は、砂の強度、靭性、耐火性に影響を与えます。
これらは、柔らかい黄色の砂岩、石炭紀の岩などを粉砕して粉砕することによっても得られます。粉砕操作中に、粘土の骨材が分解し、粘土の粒子が砂粒全体に均一に分布します。これらの砂の粒子形状は、丸みを帯びた角度以下である必要があります。
入手が容易で、コストが低く、操作の柔軟性が高いため、ほとんどの鉄および非鉄の軽質鋳物に天然の鋳物砂が使用されています。これらの砂の要件は、 IS：3343-1965によって満たされます。 、3つのグレードに分類されています A 、 B およびC 、粘土含有量と焼結温度に応じて。
2。合成砂
合成砂 基本的に、天然の形でバインダー（粘土）をほとんど（2％未満）またはまったく含まない高珪砂です。それらは、堆積起源の緩いまたは不十分に固結した堆積物、海岸から内陸に吹き飛ばされた砂丘、または海岸沿いの河口や川に蓄積された堆積物として発生します。
それらはまた、最初に珪岩砂岩を粉砕し、次にこれらを洗浄および等級分けして、必要な形状および粒子分布の砂等級を生成することによって鋳造所で製造されます。これらの砂の望ましい強度と結合特性は、ベントナイト、水、その他の材料などの個別の添加によって開発されます。
これにより、グリーン強度や乾燥強度、透過性など、自由に簡単に変更できるプロパティのコンテンツの柔軟性が高まります。したがって、実際には、合成砂は天然砂よりも高価です。
IS：1987-1974 鋳造所で使用するための高ケイ砂の要件をカバーし、ケイ含有量に応じて3つのグレードに分類します。
3。スペシャルサンド
特別な砂 他の砂では通常得られない特別な特性を得るのに理想的です。ジルコン、かんらん石、シャモット、クロマイト、クロムマグネサイトは、特殊な砂としてよく使用されます。ジルコンサンドは、真ちゅうや青銅の鋳物のコアに適しています。一部の鋳造所では、複雑な性質の非鉄鋳物にかんらん石砂を使用しています。シャモットは、重い鋼の鋳物に価値があります。
クロム鉄鉱とクロムマグネサイト砂は、凝固を制御するために冷却傾向を高める場合に特に役立ちます。また、鋳鋼の金型の表面材としても適しています。
鋳物砂の種類
鋳物砂は、その用途に応じて、さまざまな種類に分類することができます。これらについて以下に説明します。
グリーンサンドモールディング
これは、珪砂と18〜30％の粘土の混合物であり、総水分量は6〜8％です。粘土と水は緑砂の結合を提供します。それは細かく、柔らかく、軽く、そして多孔質です。湿っているので、手で握ると形を保ち、圧力をかけたときに印象を与えます。この砂で作られた型は、生砂型として知られています。
乾式砂型鋳造
型を作った後に乾かしたり焼いたりした生砂を乾砂といいます。それらはより大きな鋳造に適しています。この砂で作られた型は、乾いた砂型として知られています。
ローム砂
ローム砂は粘土が多く、50％程度も多く、固く乾きます。これは、通常、大型鋳物のローム成形に特に使用されます。
向き合う砂
向かい合う砂が型の面を形成します。パターンの表面のすぐ隣で使用され、型が注がれるときに溶融金属と接触します。その結果、それは最も過酷な条件にさらされ、したがって、高い強度と不応性を持たなければなりません。
使用済みの砂を加えずに、ケイ砂と粘土でできています。金属が砂に焼き付くのを防ぐために、さまざまな形態の炭素が使用されています。それらは時々表面を作るために6から15倍の細かい鋳物砂と混合されます。
型の中の対面する砂の層は、通常20〜30mmの範囲です。鋳造所で使用される鋳物砂の総量の10〜15％が砂に面しています。鋳鉄の生砂型鋳造用の対面砂混合物は、25％の新鮮で特別に準備された砂、70％の古い砂、および5％の海炭で構成されます。
バッキングサンド
裏打ち砂または床砂は、対面する砂を裏打ちし、フラスコの全容積を満たすために使用されます。この目的のために、古くて繰り返し使用される鋳物砂が主に使用されています。
裏打ち砂は、古くて繰り返し使用されている鋳物砂が、炭塵の添加や溶融金属との接触による燃焼により黒色であるため、黒砂と呼ばれることもあります。
システム砂
機械成形が採用されている機械鋳造所では、いわゆるシステムサンドを使用してフラスコ全体を満たします。機械式砂の準備および処理ユニットでは、対面砂は使用されません。使用済みの砂は、水結合剤と特殊な添加剤を加えることで洗浄され、再活性化されます。これはシステムサンドとして知られています。型全体がこのシステムの砂でできているので、砂の強度、浸透性、耐火性は裏打ち砂よりも高くなければなりません。
別れ砂
パーティングサンドは、緑砂がパターンにくっつくのを防ぎ、コープのパーティング面の砂をくっつかずに引き離すために使用されます。これは、粉塵を分離するのと同じ目的を果たす、きれいな粘土を含まない珪砂です。
コア砂
コアの製造に使用される砂はコアサンドと呼ばれ、オイルサンドと呼ばれることもあります。亜麻仁油、樹脂、軽質鉱油などの結合材からなるコアオイルを混合したケイ砂です。経済性のために、ピッチまたは小麦粉と水を大きなコアに使用することができます。
鋳物砂の特性
鋳物砂の特性は何ですか？
適切な鋳物砂は6つの特性を備えている必要があります。 成形砂の特性 ：多孔性、流動性、折りたたみ性、接着性、凝集性または強度、および不応性が必要です。
- 気孔率 ：-鋳物砂の最も重要な特性は、浸透性としても知られる多孔性です。これは、ガスを通過させる鋳物砂の能力を指します。砂の空洞に溶融金属を注ぐ際に、ガスと蒸気が発生します。この特性は、砂粒子の形状とサイズだけでなく、粘土の量、結合材料、および混合物中の水分によっても影響を受けます。
- 流動性 ：-パターンの小さな隙間を埋める砂の能力。流動性が高いと、より正確な金型が生成されるため、詳細な鋳造に役立ちます。
- 折りたたみ可能性 ：-砂の混合物が力で崩壊する能力。金型の折りたたみ性が高いため、金属鋳物は固化するときに自由に収縮し、熱間裂けやひび割れを防ぎます。
- 粘着性 ：-付着性は、砂の粒子が成形ボックスの側面に付着する原因となる砂の特性です。砂の接着により、砂と一緒にコープを適切に持ち上げることができます。
- 凝集性 ：-砂の凝集性は、その粒子が一緒にとどまる能力です。鋳物砂の引張強さです。この特性は、金型の複雑な形状を維持する上で重要です。強度が不十分な場合、取り扱い、裏返し、または閉じるときにカビの粒子が崩壊する可能性があります。粘土とベントナイトを加えると、凝集性が向上します。
- 不応性 ：-砂の不応性とは、溶融または軟化することなく、高温の溶融金属に耐える能力を指します。耐火性の低い鋳物砂は、溶湯を型に流し込むと発火する恐れがあります。砂型は通常、1650°Cまでの温度に耐えることができるはずです。
- 強さ ：-乾燥または焼き付けたスタンドの強度を乾燥強度と呼びます。その場合、溶融金属への侵食力に耐え、その形状を維持する強度が必要です。
砂型鋳造プロセス
砂型鋳造 、砂型鋳造とも呼ばれます または砂型鋳造プロセス は、砂型を使用する鋳造ベースの製造プロセスです。さまざまなサイズや形の金属アイテムやコンポーネントがそれで作られています。その普及率を概観すると、砂型鋳造はすべての金属鋳造の60％以上を占めています。砂型鋳造の6つの主要な段階について、以下で詳しく説明します。
ステップ1：型パターンを砂に入れます
型パターンを砂に配置することは、砂型鋳造の初期段階です。型は鋳造物のサイズと形状に直接影響します。その結果、メーカーは、指定されたサイズと形状の金属アイテムとコンポーネントを製造するために、新しい金型を開発する必要があります。
ステップ2：ゲーティングシステムを確立する
ゲートシステムはほとんどすべての鋳造プロセスで使用されており、砂型鋳造も例外ではありません。それは、注入カップを使用して溶融した金型を金型キャビティに注ぎ込み、金型へのトンネルまたは「ゲート」を使用します。製造業は、砂に型の設計を設定した後、このようなゲートシステムを設置します。
ステップ3：モールドパターンを削除する必要があります
製造企業は、ゲートシステムが設置された後、砂から型パターンを取り除くことができます。現時点では、金型パターンは関係ありません。砂を中に入れると型紙の形になります。その結果、モールドパターンを削除することが可能です。
ステップ4：金型の空洞に溶融金属を注ぎます
金型の空洞に溶融金属を注ぐ時が来ました。鉄、鋼、アルミニウム、青銅、マグネシウム、亜鉛、スズは、砂に鋳造できる金属や合金のほんの一部です。製造組織は、使用する正確な金属または合金に応じて、華氏3,000度までの金属または合金を加熱する必要がある場合があります。金属または合金は、固体から液体の状態に変化したら、金型キャビティに注入されます。
ステップ5：金属が冷えるのを待ちます
製造会社は、溶融金属が金型穴に入れられたら、それが冷えるのを待たなければなりません。繰り返しますが、金属の種類が異なれば、必要な冷却時間も異なります。溶融金属は冷却され、液体から固体に変化します。
ステップ6：型を壊して開き、鋳物を取り除きます
型を壊して新しく生成された金属鋳造物を抽出することは、砂型鋳造の6番目で最後のステップです。型のパターンは通常再利用可能ですが、型自体は再利用できません。その結果、製造会社が砂型鋳造を使用して新しい金属製品またはコンポーネントを作成するたびに、新しい金型を開発する必要があります。
成形砂の崩壊性
成形砂の崩壊性 砂が固化したら、鋳物から簡単に取り除くことができる砂の能力を指します。折りたたみ性の低い砂は、粘り強く鋳造物にくっつきます。崩壊性の悪い砂は、冷却中に大きく曲がったり、凍結温度範囲が長い金属鋳物にひび割れや熱間裂けを引き起こします。折りたたみ性を向上させるために、特定の添加剤が導入される場合があります。
MCQ
1。 透磁率は鋳物砂の特性として定義できます
A.砂粒をまとめる
B.ガスを金型から簡単に逃がすことができるようにする
C.軟化の兆候を示さずに溶融熱に耐える
D.上記のいずれでもない
回答：オプションB
2。 鋳物砂を多孔質にする必要があるのはなぜですか？
A.ガスが入る場合
B.水が入るため
C.ガスを逃がすため
D.水を逃がすために
回答：オプションC
説明： 鋳物砂とは、穴が開いていて、ある程度の水分を含んでいる砂のことです。成形品には、ガスが自由に逃げられるように、細孔が含まれ、多孔質である必要があります。
これは、成形砂についてであり、成形砂とは何か、成形砂の特性、生砂成形プロセス、乾燥砂、崩壊性、およびこれらのトピックに基づくいくつかのMCQについて説明しました。
産業技術