ファウンドリサンド

金属鋳造用の生砂の作り方

砂型鋳造プロセスの中心は、砂の成形です。形状をしっかりと保持し、鋳造物の細部を捉える必要がありますが、ガスを逃がすのに十分な透過性が必要です。成形パターンを取り除くという負担の下で、またはそれが満たされている間、それは崩れたり沈んだりすることはできません。それが逆さまにされたとき、それはその形を失ってはなりません：型の部分は一緒にクランプされている間真のままでなければなりません。

ほとんどの場合、これらの特性を証明するには「緑の」砂で十分です。緑砂はその色からそう呼ばれていません。これらの材料は、組成や用途に応じてさまざまな色になります。代わりに、緑の木のように湿っているため、その名前が付けられています。

砂の機械的側面は、鋳物工場の床で使用される前に測定されます。技術者または鋳造エンジニアは、砂のシリンダーを詰めてテストを実行します。ますます、これらのテストは、多くの精度のポイントが可能なコンピューター化されたデバイスを使用して実行されます。

砂の浸透性は、材料の「通気力」であり、金型から逃げるガスの量です。緑の圧縮強度は、砂が崩れ始める前に処理できる圧縮の量を示します。緑のせん断強度は、せん断応力下での構造破壊に対する強度を測定します。これは、その方向に平行な滑り破壊を生成する力です。砂は、通常、充填の過程で水分を失うため、乾燥強度についてもテストされます。高温強度（高温での挙動）もチェックされます。鋳造の高熱により型が崩れますか？

含水率、粘土含有量、および粒子サイズの検査を含む、いくつかの補助的なテストがしばしば行われます。鋳物工場のエンジニアは、砂の特性の管理に信頼を置いており、砂を良好な状態に保つために、砂の寿命にわたっていくつかの調整を行う場合があります。

鋳物砂を作成する特別な混合物は、必要な動作を提供します。主成分は、粒径が一定のミネラルサンドです。砂の粒子のサイズは、鋳造の仕上げに影響しますが、金型の浸透性と多孔性にも影響する場合があります。この成分だけでは不十分です。通常は粘土である結合材料を追加し、ブレンドを水で湿らせます。

自然に結合した砂は、地球から採取したシリカと粘土の混合物ですが、適切な砂の特性を得るために比率を微調整することがよくあります。自然に結合した砂は、ねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、可鍛鋳鉄、および非鉄鋳物工場（マグネシウムを除く）で使用されます。合成結合砂は、粘土を含まない砂と正確な量の粘土またはベントナイトを組み合わせて製造されます。それらは自然に結合した砂よりも均一ですが、より注意深い混合と制御が必要です。鉄鋼鋳造所、ねずみ鋳鉄および可鍛性鉄鋳造所、およびマグネシウム鋳造所は、このタイプの砂を使用します。コア、または持ち上げたり移動したりできるオブジェクトになるために十分に硬化する必要があるその他の砂の場合、通常、合成ボンディングが必要です。

砂型鋳造のレシピを混ぜるときに鋳造所が利用できるオプションはたくさんあります。

ミネラルサンド

鋳造所での混合物は通常75-85％の砂で、残りは粘土、水、その他の添加物です。砂は自然に、通常は湖から見つけることができます。または、粘土を含まない鉱物を採掘して標準化した後に作成することもできます。

オリビン

伝統的に、かんらん石砂は、鉄および非鉄の鋳造所の両方で金属鋳造に使用されていました。この砂は、金属を急速に冷却することできれいな仕上がりを生み出すことができ、呼吸するのに危険ではない非常に低い粉塵環境を作り出しました。それは「寛容な」鋳物砂と考えられており、パターンをうまく取り、高温時に膨張しませんが、その引張強度はそれほど高くありません。コアには常に珪砂が好まれてきました。一部のかんらん石の砂は非常に薄い緑がかっていますが、それは偶然の一致です。他のすべての砂と同様に、「乾燥」または「緑」のいずれかになります。

かんらん石の砂は米国ではもはや採掘されていないため、少なくとも北米では、これはもはや鋳物用砂の主要な供給源ではありません。

シリカ

鉄鋼鋳造所（鉄鋼を扱うもの）は通常、石英砂としても知られるケイ砂を使用します。珪砂は長い間コア製造に使用されてきたため、鋳造プロセス全体で同じ骨材を使用するように切り替えることで、鋳造品の供給を管理するプロセスが容易になりました。

この製品を使用しているファウンドリは、珪肺症に対していくつかの追加の小さな予防策を講じています。珪肺症は、大量のシリカ粒子を吸い込んだ人の肺に発生する可能性のある病気です。呼吸器やろ過マスクが使用されることもあります。

緑砂の粘土

緑砂は通常10％ベントナイト粘土です。分子レベルでは、この粘土にはシリカとアルミニウムの吸収性混合物が含まれており、通常、カリウム、ナトリウム、またはカルシウムも含まれています。カルシウムベントナイトは、グリーンキャスティングプロセスで最も一般的に使用される粘土です。

ベントナイト粘土は、さまざまな用途で使用される前に採掘および洗浄されます。製造や建築に多くの用途がありますが、ベントナイトの最も一般的な消費者用途は、キティのトイレやフェイスマスクなどの化粧品であり、吸収特性のために使用されます。

その他の砂型鋳造用添加剤

水分は、すべての砂型鋳造において重要な要素です。水は通常、混合物の重量の2〜5％で添加されます。水分子間の静水圧結合は砂を強化します。ビーチの湿った砂から砂の城を作るのはこれらの結合であり、同じ力が鋳造所で働いています。せん断応力と圧縮を処理する緑砂の能力を高めるのは水です。

基本的な砂、粘土、水に加えて、特別な添加剤を使用することができます。これらには、穀物、地上ピッチ、海炭、ギルソナイト、燃料油、木粉、シリカ粉、酸化鉄、真珠光沢、糖蜜、デキストリン、および独自の材料が含まれます。これらはすべて、砂の特定の特性を変更して目的の結果を得るという目的を果たします。

ねずみ鋳鉄、可鍛鋳鉄、鋼、マグネシウムの鋳物には、鋳物の表面を良くするための対面砂が使用されます。鉄砂には通常、溶銑と接触したときにガス膜を生成することによって砂が鋳物に付着するのを防ぐ細かく粉砕された石炭である海炭が含まれています。すべての砂に海の石炭を使用している鋳造所の場合、混合物は約5％の炭塵を流します。ギルソナイトは、砂の付着や窒素関連のピンホールを防ぐためにガスを生成するという点で、同じ目的を果たします。

鋼の表面仕上げには、金属が容易に浸透できない緻密な表面を形成するために、シリカ粉または他の非常に微細な高耐火材料が含まれている場合があります。かんらん石砂とマンガンの組み合わせが良好な仕上がりを提供したため、かんらん石砂はマンガン鋼を使用した鋳造にも使用されました。

モールドウォッシュは、鋳造物の仕上げを改善するためにモールドまたはコアの表面に塗布されるコーティングです。それらはウェットまたはドライのいずれかで適用されます。通常の方法は、湿ったカビの洗浄液にブラシをかけるかスプレーし、乾いたカビの洗浄液にブラシをかけるかこすります。粘土と糖蜜の水を混ぜたグラファイトまたはシリカ粉が頻繁に使用されます。洗浄液は通常、水ベースまたはアルコールベースの溶剤溶液と混合されます。アルコールベースの溶液は炎で照らされ、アルコールに点火し、すぐにカビを硬化させる可能性があります。水ベースの溶液はオーブン乾燥時間を必要とし、その間に洗浄が固まり、余分な水分が除去されます。

砂の準備と取り扱い

砂は、砂、結合剤、および水を組み合わせたマラーで準備されます。これらのマラーは、鋳物砂のさまざまな要素をかき混ぜるだけではありません。代わりに、砂の各粒子を粘土または他の結合材料で均一にコーティングするために圧力が必要です。次に、エアレーターを使用して砂を再び緩め、成形しやすくします。

ファウンドリフロアのヒープ上で動作するサンドカッターを、マラーの代わりに使用できます。砂を成形床に運ぶには、ダンプトラックやスクープトラック、またはベルトコンベヤーを使用します。

鋳造の過程で、砂は型に成形され、床に置くか、コンベヤーによって注入ステーションに送られます。注いだ後、鋳物は砂から振り落とされます。使用済みの砂は、ベルトコンベヤーまたはその他の手段によって貯蔵ビンに戻されます。

鋳物砂のリサイクル

鋳物用砂は、使用される前に何度も使用でき、修復することはできません。この砂はかつて埋め立てられていましたが、再利用とリサイクルが注目されています。 EPAは、成形プロセスで得られた使用済みの鋳物砂は、培養土と製造された表土の両方の土壌で安全に使用できることを示唆しています。また、道路の基礎層として、またはセメント製造で使用される骨材として使用することもできます。

バリエーションの多いシンプルなレシピ

家で砂を緑にするために必要なのは、砂、粘土、そして水だけです。塊状の粘土キティのトイレは安価なベントナイトの供給源ですが、追加する前に細かく粉砕する必要があります。細かく粉砕されたベントナイトは、美容製品として販売される高価な供給源です。細かく砕いたケイ砂は、ほとんどの金物店で購入できます。シリカ9部とベントナイト1部に加えて、湿らせるための水は、覚えやすいホームレシオです。混合は非常に徹底的であり、砂の各粒子を粘土の層でコーティングするために、多くの圧搾、プレス、および塗抹を含む必要があります。

このレシピは、荒い砂型鋳造、またはブロックで最高の砂の城に使用できます！

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