Құм қалыпта металл құю процесі

Құм құю – металл қорытудың арзан әдісі. Құм қалыптарын пайдаланып, түрлі металл бұйымдарын жасауға болады. Құю фабрикаларында кең таралған.

15 мин оқу

100%

Дереккөз: Sand casting — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Құмға құю, сондай-ақ құмды қалыпқа құю деп те аталады, – құмды, құйма құм деп белгілі құмды қалып материалы ретінде пайдаланумен сипатталатын металл құю процесі. "Құмға құю" термині құмға құю арқылы жасалған өнімді де білдіре алады. Құмнан құйылған өнімдер құю фабрикалары деп аталатын мамандандырылған зауыттарда өндіріледі. 2003 жылы барлық металл құймалардың 60% астамы құмға құю арқылы жасалған. Құмнан жасалған қалыптар салыстырмалы түрде арзан, тіпті болат құю үшін де жеткілікті ыстыққа төзімді. Құмнан басқа, құммен бірге қолайлы байланыстырғыш зат (әдетте саз) қосылады немесе құмда пайда болады. Бұл қоспаның саздың беріктігі мен пластикалық қасиеттерін арттыру және қоспаны қалыптауға жарамды ету үшін әдетте сумен, кейде басқа заттармен ылғалдандырылады. Құм әдетте флакон деп аталатын кадрлар немесе қалып қораптары жүйесінде болады. Қалыптың қуыстары мен қақпалар жүйесі құмды модельдердің айналасын тығыздау арқылы, құмға тікелей ою арқылы немесе 3D басып шығару арқылы жасалады.

Үлгілер

Дизайнер ұсынған эскизден, тәжірибелі үлгі жасаушы ағаш, металл немесе кеңейтілген полистирол сияқты пластиктен жасалған өнімнің үлгісін құрастырады. Құмды ұсақтап, сүртіп немесе қалыпқа келтіріп пішіндендіруге болады. Құю кезінде металл салқындағанда жиырылады, және бұл салқындау біркелкі болмағандықтан, жиырылу да біркелкі болмайды. Сондықтан, үлгі дайын өнімнен сәл үлкен болуы керек, бұл айырмашылық жиырылуға арналған қосымша деп аталады. Әр металл мен қорытпаның жиырылу мөлшері әртүрлі болғандықтан, әртүрлі металдар үшін әртүрлі масштабталған ережелер қолданылады. Үлгілерде қалыптардың ішінде құм өзектерін орналастыруға арналған тіркелімдерді жасайтын өзек басып шығарулар да бар. Мұндай өзектер, кейде сымдармен күшейтіледі, клапандардың ішкі каналдары немесе қозғалтқыш блоктарындағы салқындату каналдары сияқты, сыммен және соғумен қалыптау мүмкін емес, қиылысқан профильдер мен қуыстар жасау үшін қолданылады. Металдың қалып қуысына кіретін жолдар жүйе құрайды және оған жақсы металл "қоректенуін" қамтамасыз ететін құйғыш, түрлі азықтандырғыштар және жүйе құйғышын құю қуысына бекітетін қақпалар кіреді. Құю кезінде пайда болатын газ бен бу өткізгіш құм арқылы немесе үлгінің өзіне немесе жеке бөліктер ретінде қосылатын көтерілгіштер арқылы шығады.

Құралдар

Құм құюшы өрнектермен қатар тесіктер жасау үшін құралдарды да қолданатын.

Қалыптау қорабы және материалдары

Үлгіні орналастыру үшін көп бөліктен құралған қалыптау қорабы (құю колбасы деп аталады, оның жоғарғы және төменгі жартылары тиісінше, қақпақ және төсек деп аталады) дайындалады. Қалыптау қораптары бір-біріне және ұшқыш жабындарға бекітілетін сегменттерден жасалады. Жазық бір жағы бар қарапайым нысан үшін, қораптың төменгі бөлігі, төменгі жағы жабық, құйма құммен толтырылады. Құм тербеліс әдісімен (раммалау) жиналады, және бұл жағдайда, мерзімімен тегістеледі. Құм беті тұрақтандыру құралымен бекітілуі мүмкін. Үлгі құмға орналастырылады, содан кейін тағы бір қалыптау қорабы сегменті қосылады. Қосымша құм үлгінің үстіне және айналасына төселеді. Соңында қорап жабылады, бұрылып, ашылады, қалыптың екі жартысы бөлініп, үлгі, оның құю жүйесі мен газ шығару каналдары алынып тасталады. Қосымша тұрақтандыру қолданылуы мүмкін, және үлгіні алып тастау нәтижесінде пайда болған кез келген кемшіліктер түзетіледі. Қорап қайтадан жабылады. Бұл "жасыл" қалыпты құрайды, оны ыстық металл құю үшін кептіру қажет. Егер қалып жеткілікті түрде кептірілмесе, будың күшті жарылысы болуы мүмкін, ол балқыған металлды шашыратуы мүмкін. Кейде құмды ылғалдандырудың орнына майлау қолданылады, бұл құмның кеуіп кетуін күтпей құюға мүмкіндік береді. Құмды фуран шайырлары немесе аминмен бекітілген шайырлар сияқты химиялық байланыстырғыштармен байланыстыруға болады. Құм қалыптарын дайындауда аддитивтік өндіріс (АМ) қолданылуы мүмкін, сондықтан құм қалыпты үлгіге құм төсеу арқылы жасаудың орнына, 3D басып шығару арқылы жасалады. Бұл үлгі жасау қажеттілігін жойып, құюға дайындалу уақытын қысқартуға мүмкіндік береді. Ескі әдістерді алмастырудан басқа, аддитивтік өндіріс гибридтік модельдерде оларды толықтыруға болады, мысалы, дәстүрлі үлгіден алынған қуысқа арналған әртүрлі АМ басылған өзектерді жасау. Құмның 680°C (1250°F) температурада альфа кварцтан бета кварцқа өтуіне байланысты өлшемдік тұрақсыздығы бар. Көбінесе, ағаш ұны сияқты жанғыш қоспалар қосылады, бұл дәншелердің қалыпты деформацияламастан кеңеюіне мүмкіндік береді. Оливин, хромит және т.б. олардың фазалық өтуі болмағандықтан қолданылады, ол дәншелердің тез кеңеюіне себеп болмайды. Оливин мен хромит сондай-ақ жоғары тығыздыққа ие, бұл металдың жылдамдатылған салқындауын қамтамасыз етеді, осылайша металдың ұсақ дәншелі құрылымын жасайды. Олар метаморфты минералдар болмағандықтан, кремний қышқылында кездесетін поликристаллдарға ие емес, сондықтан олар қауіпті, микрондық өлшемдегі бөлшектерді түзбейді.

A multi part molding box (known as a casting flask, the top and bottom halves of which are known respectively as the cope and drag) is prepared to receive the pattern. Molding boxes are made in segments that may be latched to each other and to end closures. For a simple object—flat on one side—the lower portion of the box, closed at the bottom, will be filled with a molding sand. The sand is packed in through a vibratory process called ramming, and in this case, periodically screeded level. The surface of the sand may then be stabilized with a sizing compound. The pattern is placed on the sand and another molding box segment is added. Additional sand is rammed over and around the pattern. Finally a cover is placed on the box and it is turned and unlatched, so that the halves of the mold may be parted and the pattern with its sprue and vent patterns removed. Additional sizing may be added and any defects introduced by the removal of the pattern are corrected. The box is closed again. This forms a "green" mold which must be dried to receive the hot metal. If the mold is not sufficiently dried a steam explosion can occur that can throw molten metal about. In some cases, the sand may be oiled instead of moistened, which makes casting possible without waiting for the sand to dry. Sand may also be bonded by chemical binders, such as furane resins or amine hardened resins. Additive manufacturing (AM) can be used in the sand mold preparation, so that instead of the sand mold being formed via packing sand around a pattern, it is 3D printed. This can reduce lead times for casting by obviating patternmaking. Besides replacing older methods, additive can also complement them in hybrid models, such as making a variety of AM printed cores for a cavity derived from a traditional pattern. The sand also has the dimensional instability associated with the conversion of quartz from alpha quartz to beta quartz at 680 °C (1250 °F). Often, combustible additives such as wood flour are added to create spaces for the grains to expand without deforming the mold. Olivine, chromite, etc. are therefore used because they do not have a phase transition that causes rapid expansion of the grains. Olivine and chromite also offer greater density, which cools the metal faster, thereby producing finer grain structures in the metal. Since they are not metamorphic minerals, they do not have the polycrystals found in silica, and subsequently they do not form hazardous sub micron sized particles.

"Авиация" әдісі

Ауамен бекіту әдісі құрғақ құмды саз балшықтан басқа материалдармен байланыстырады, сондай-ақ тез қатаюға ие жабысқыш қолданылады. Бұл әдіс пісіру қалыптарын құю ретінде де белгілі. Осы әдістер қолданылғанда, оларды «жасыл құм» құймаларынан ажырату үшін «ауамен бекітілген» құм құймалары деп атайды. Құмның екі түрі бар: табиғи (өзен құмы) және синтетикалық (көл құмы); екіншісі әдетте тұрақты құрамына байланысты артықшылыққа ие. Екі әдіс те құм қоспасын қалыпқа салып, қалып ойығын жасайды. Қажет болған жағдайда, құмға уақытша тығын орнатылады, ол кейін құю сұйығы құйылатын арнаны жасау үшін үлгіге жанасады. Ауамен бекітілген қалыптар көбінесе жоғарғы және төменгі бөлігі бар құю колбасының көмегімен жасалады, олар сәйкесінше «жоғарғы қалып» және «төменгі қалып» деп аталады. Құм қоспасы үлгінің айналысында қосылғанда тығыздалады, ал соңғы қалып жинағы құмды тығыздау және қалыптағы қажетсіз кеңістіктерді толтыру үшін дірілдетілуі мүмкін. Содан кейін үлгі арна тығынымен бірге алынып тасталады, қалып ойығы қалады. Құю сұйығы (әдетте балқытылған металл) қалып ойығына құйылады. Металл қатып, салқындағаннан кейін құйма құм қалыптан бөлінеді. Әдетте қалыпты босатуға арналған зат қолданылмайды, және қалыпты алу процесінде көбінесе жояды. Құйманың дәлдігі құмның түрімен және қалыптау процесімен шектеледі. Жалпы құмнан жасалған құймалар бетіне дөңгелек текстура береді, бұл оларды анықтауды жеңілдетеді. Жұқа құмнан жасалған құймалар құю кезінде жылтырауы мүмкін, бірақ үлгідегі қуыстардың тереңдігі мен енінің арақатынасымен шектеледі. Ауамен бекітілген қалыптар жалпы құмнан жасалған құймаларға қарағанда тегіс беті бар құймаларды жасауға мүмкіндік береді, бірақ бұл әдіс негізінен үлгідегі терең, тар қуыстар қажет болған кезде таңдалады, себебі процесте қолданылатын пластикке кететін шығын жоғары. Ауамен бекітілген құймаларды бетіндегі күйген түсіне қарай оңай анықтауға болады. Құймалар әдетте күйген түсті жою үшін құммен шашылады. Беттерді кейіннен ұнтақтап, жылтыратуға болады, мысалы, үлкен қоңырау жасағанда. Құюдан кейін құйманың бетінде оксидтердің, силикаттардың және басқа да қосылыстардың қалдықтары қалады. Бұл қалдықтар ұсақтау немесе құммен шашыру сияқты әр түрлі тәсілдермен алынып тасталады. Құю кезінде құм қоспасының кейбір компоненттері жоғалады. Жасыл құм жоғалған ылғалдылықты және қоспаларды толықтыру үшін құрамын түзетуден кейін қайта қолданылуы мүмкін. Үлгінің өзі жаңа құм қалыптарын жасау үшін шексіз рет қолданылуы мүмкін. Құмнан қалыптау процесі көптеген ғасырлар бойы құймаларды қолмен жасау үшін қолданылып келді. 1950 жылдан бері өндіріс желілері үшін жартылай автоматтандырылған құю процестері әзірленді.

The air set method uses dry sand bonded with materials other than clay, using a fast curing adhesive. The latter may also be referred to as no bake mold casting. When these are used, they are collectively called "air set" sand castings to distinguish them from "green sand" castings. Two types of molding sand are natural bonded (bank sand) and synthetic (lake sand); the latter is generally preferred due to its more consistent composition. With both methods, the sand mixture is packed around a pattern, forming a mold cavity. If necessary, a temporary plug is placed in the sand and touching the pattern in order to later form a channel into which the casting fluid can be poured. Air set molds are often formed with the help of a casting flask having a top and bottom part, termed the cope and drag. The sand mixture is tamped down as it is added around the pattern, and the final mold assembly is sometimes vibrated to compact the sand and fill any unwanted voids in the mold. Then the pattern is removed along with the channel plug, leaving the mold cavity. The casting liquid (typically molten metal) is then poured into the mold cavity. After the metal has solidified and cooled, the casting is separated from the sand mold. There is typically no mold release agent, and the mold is generally destroyed in the removal process. The accuracy of the casting is limited by the type of sand and the molding process. Sand castings made from coarse green sand impart a rough texture to the surface, and this makes them easy to identify. Castings made from fine green sand can shine as cast but are limited by the depth to width ratio of pockets in the pattern. Air set molds can produce castings with smoother surfaces than coarse green sand but this method is primarily chosen when deep narrow pockets in the pattern are necessary, due to the expense of the plastic used in the process. Air set castings can typically be easily identified by the burnt color on the surface. The castings are typically shot blasted to remove that burnt color. Surfaces can also be later ground and polished, for example when making a large bell. After molding, the casting is covered with a residue of oxides, silicates and other compounds. This residue can be removed by various means, such as grinding, or shot blasting. During casting, some of the components of the sand mixture are lost in the thermal casting process. Green sand can be reused after adjusting its composition to replenish the lost moisture and additives. The pattern itself can be reused indefinitely to produce new sand molds. The sand molding process has been used for many centuries to produce castings manually. Since 1950, partially automated casting processes have been developed for production lines.

Салқын қорап

Салқын қораптарда органикалық және органикалық емес байланыстырғыштар қолданылады, олар құммен химиялық байланыс арқылы қалыпты нығайтады. Бұл қалыптың атына себебі, ол басқа құм қалыптары сияқты пеште қыздырылмайды. Бұл қалыптардың өлшемдік дәлдігі жасыл құм қалыптарынан жоғары, бірақ құны да жоғары. Сондықтан олар тек қажеттілік туғанда ғана қолданылады.

Пісірілмейтін қалыптар

Пісіруді қажет етпейтін қалыптар – бұл құм қалыптарына ұқсас, бірақ олар тез қатыратын сұйық шайыр және катализатор қосылған. Қалыпты құмды тығыздаудың орнына, оны қалыптағы қорапқа құйып, шайыр қатып қалғанша ұстайды, бұл процесс бөлме температурасында жүзеге асады. Осы технологиямен жасалған қалыптардың беткі жағы басқа құм қалыптарына қарағанда тегіс болады. Жылу қолданылмағандықтан, бұл процеске суық қатыру процесі деп аталады. Қалыптағы қораптарды жасау үшін әдетте ағаш, металл және пластик қолданылады. Пісіруді қажет етпейтін қалыптарға мыс, темір (ферросты) және алюминий қорытпалары сияқты металдар құйылады.

Вакууммен қалыптау

Вакуумдық қалыптау (V процесі) – темір және темір емес металдардың көпшілігі үшін қолданылатын құмға құю процесінің бір түрі, онда байланыстырылмаған құм вакуум арқылы қалыпқа бекітіледі. Үлгі арнайы тежеулермен жабдықталған, осылайша вакуум одан өтуі мүмкін. Жұмсақ пластмассадан жасалған жұқа пленка үлгінің үстіне жабылады және вакуум қолданылады. Арнайы вакуумдік қалыпқа құм құйылады және тығыздалу үшін дірілдетіледі, содан кейін құйма арнасы мен құйма тостаған жоғары бөлігінде жасалады. Қалыптағы құмның үстіне тағы бір пластмасса пленка жабылады және арнайы қалып арқылы вакуум тартылады, бұл байланыстырылмаған құмды қатайтады және нығайтады. Содан кейін үлгідегі вакуум алынып, жоғары бөлік алынады. Төменгі бөлік осылайша жасалады (құйма арнасы мен құйма тостағансыз). Керек болса, қосымша элементтер орналастырылады және қалып жабылады. Ерітілген металл құйылады, ал жоғары және төменгі бөліктер әлі де вакуум астында болады, себебі пластмасса буланып кетеді, бірақ вакуум металл қатып қалғанша құмның пішінін сақтайды. Металл қатып қалғаннан кейін вакуум тоқтатылады және құм еркін ағып, дайын өнімді босатады. V процесі суыру қажеттілігін жоққа шығарады, себебі пластмасса пленкасы белгілі бір деңгейде майлануға ие және вакуум қалыпқа қолданғанда сәл кеңейеді. Бұл процесс жоғары өлшемдік дәлдікке ие, алғашқы дюйм үшін ±0,010 дюйм, ал одан кейін ±0,002 дюйм/дюйм толеранттылықпен. Өте кішкентай қималар жасау мүмкін. Беттік өңдеу өте жақсы, әдетте 150-125 rms аралығында. Басқа артықшылықтарына ылғалға байланысты ақаулардың болмауы, байланыстырғыштарға шығынның жоқ болуы, құмның өте жақсы өткізгіштігі және байланыстырғыштарды жағудан пайда болатын зиянды газдардың болмауы жатады. Соңында, үлгі тозбайды, себебі құм оған тимейді. Басты кемшілігі – бұл процесс дәстүрлі құмға құюдан баяу, сондықтан ол төмен және орташа көлемді өндіріс үшін ғана қолайлы, шамамен жылына 10-15 000 дана. Дегенмен, бұл оны прототиптік жұмыстар үшін өте ыңғайлы етеді, себебі үлгі пластмассадан жасалғандықтан оны оңай өзгертуге болады.

Vacuum molding (V process) is a variation of the sand casting process for most ferrous and non ferrous metals, in which unbonded sand is held in the flask with a vacuum. The pattern is specially vented so that a vacuum can be pulled through it. A heat softened thin sheet of plastic film is draped over the pattern and a vacuum is drawn A special vacuum forming flask is placed over the plastic pattern and is filled with a free flowing sand. The sand is vibrated to compact the sand and a sprue and pouring cup are formed in the cope. Another sheet of plastic is placed over the top of the sand in the flask and a vacuum is drawn through the special flask; this hardens and strengthens the unbonded sand. The vacuum is then released on the pattern and the cope is removed. The drag is made in the same way (without the sprue and pouring cup). Any cores are set in place and the mold is closed. The molten metal is poured while the cope and drag are still under a vacuum, because the plastic vaporizes but the vacuum keeps the shape of the sand while the metal solidifies. When the metal has solidified, the vacuum is turned off and the sand runs out freely, releasing the casting. The V process is known for not requiring a draft because the plastic film has a certain degree of lubricity and it expands slightly when the vacuum is drawn in the flask. The process has high dimensional accuracy, with a tolerance of ±0.010 in for the first inch and ±0.002 in/in thereafter. Cross sections as small as are possible. The surface finish is very good, usually between 150 and 125 rms. Other advantages include no moisture related defects, no cost for binders, excellent sand permeability, and no toxic fumes from burning the binders. Finally, the pattern does not wear out because the sand does not touch it. The main disadvantage is that the process is slower than traditional sand casting so it is only suitable for low to medium production volumes; approximately 10 to 15,000 pieces a year. However, this makes it perfect for prototype work, because the pattern can be easily modified as it is made from plastic.

Тез қалыпты жасау процестері

Автомобиль және машина жасау өнеркәсібінің қарқынды дамуымен бірге, құюды қолданушы салалар тұрақты түрде жоғары өнімділікке мұқтаж болды. Механикалық қалыптау және құю процесінің негізгі кезеңдері қолмен құмға құю процесінде сипатталғандармен ұқсас. Дегенмен, техникалық және зияткерлік даму соншалықты жылдам және терең болды, құмға құю процесінің мәні түбірінен өзгерді.

Механикалық құм құю

Алғашқы механикалық қалып құю желілері құмды шашырату машиналары және/немесе құмды тығыздауға арналған дірілдік-қысымдау құрылғыларынан тұрды, олар қалыптарға құмды тығыздады. Кейін қалыптарды өңдеу крандар, көтергіштер және тіректерді пайдаланып механикалық түрде жүзеге асырылды. Қалыпты орнатудан кейін, жоғарғы және төменгі бөліктері бағыттаушы штырғылар арқылы біріктіріліп, жоғары дәлдік үшін қысылды. Қалыптар құю және салқындату үшін роликті конвейерге қолмен итерілді.

Автоматты жоғары қысымды құм құю желілері

Сапа талаптарының өсуі қалыптардың беріктігін арттыруды талап етті, ол үшін құмды қалыптау кезінде үнемі артық сығым қысымы мен заманауи тығыздау әдістері қолданылды. Елуінші жылдардың басында жоғары қысымды қалыптау әдісі жасалып, механикалық, ал кейін автоматты қалыптар құю желілерінде қолданыла бастады. Алғашқы желілерде құмды қалыптағыш баллондарда алдын ала тығыздау үшін соққылар мен дірілдер, ал қалыптарды тығыздау үшін компрессорлық ауамен жұмыс істейтін поршеньдер пайдаланылды.

Құм ұяшығын көлденең қалыптау

Алғашқы автоматты көлденең колба желілерінде құм үлгіге колбаға төгіліп, немесе шашыратылып, 140 барға дейін гидравликалық қысыммен ығыстырылды. Келесі қалыптарды өңдеу, оның ішінде аударып қою, жинау, конвейерге итеру қолмен немесе автоматты түрде жүзеге асырылды. 1950-жылдардың соңында гидравликалық жетекті поршеньдер немесе көп поршеньді жүйелер колбалардағы құмды тығыздау үшін қолданылды. Бұл әдіс қолмен немесе пневматикалық түрде жасалғанға қарағанда әлдеқайда тұрақты және дәл қалыптар жасады. 1960-жылдардың соңында алдын ала тығыздалған құм қалыпқа жылдам ауа қысымы немесе газ қысымын күрт төмендету арқылы қалыпты тығыздау әзірленді (құм импульсі және газ соққысы). Көлденең колба желілерінің көпшілігінің жұмыс принципі төмендегі суретте көрсетілген. Бүгінде автоматты көлденең колба қалыптау желілерін өндіретін көптеген компаниялар бар. Бұл жүйелердің негізгі кемшіліктері – көптеген жылжымалы бөліктерге байланысты қосалқы бөлшектердің көп мөлшерде жұмсалуы, колбаларды сақтау, тасымалдау және күтіп ұстау қажеттілігі, сондай-ақ өнімділіктің сағатына шамамен 90–120 қалыппен шектелуі.

Құмнан құймасыз тік қалыптау

1962 жылы Dansk Industri Syndikat A/S (DISA DISAMATIC) тік бөлінетін және құйылатын қалыптарды қолдану арқылы флягасыз қалыптау процесін ойлап тапты. Алғашқы желі сағатына 240-қа дейін толық құм қалыптарын өндіре алды. Бүгінде қалыптау желілері сағатына 550 құм қалыптарын қалыптауға жетеді және тек бір оператордың бақылауын қажет етеді. Екі қалып жартысының максималды үйлесімсіздігі өте төмен. Бірақ, тік бөлінетін қалыптар арнайы жабдықтаманы қажет ететіндіктен, көбінесе шағын қорыту цехтарында қолданылмайды. Қалып ішіндегі бөліктерді қолмен емес, қалып маскасы арқылы орнату керек, және оларды бөлгіш жазықтығына қоюдың орнына қалыпқа ілу керек.

Шымнан құм қалыптау

Matchplate принципі, яғни бір пластинаның екі жағында екі үлгісі бар үлгі пластиналары, 1910 жылы жасалды және патенттелді, бұл болашақ құм қалыптауды жақсарту мүмкіндіктерін кеңейтті. Бірақ, алдымен 1960-жылдардың басында американдық Hunter Automated Machinery Corporation компаниясы алғашқы автоматты шыршасыз, көлденең қалыптау желісін іске қосты, ол matchplate технологиясын қолданды. Бұл әдіс DISA (DISAMATIC) тік қалыптау әдісіне ұқсас, бірақ көлденең. Matchplate қалыптау технологиясы бүгінде кеңінен қолданылады. Оның басты артықшылығы – үлгілік құралдардың төмен құны, қалыптау құралдарын ауыстырудың қарапайымдығы, сондықтан дайындамаларды шағын партиялармен өндіруге ыңғайлы, бұл жұмыс істейтін құю заводтарына тән. Қазіргі заманғы matchplate қалыптау машинасы жоғары сапалы қалыптар жасауға, машина қалыптарының дәл келмеуінен туындайтын дайындаманың жылжуын азайтуға (кейбір жағдайларда –дан кем), аз мөлшерде ұнтақтау жұмыстарына тұрақты қалыптар жасауға және бөлгіш сызықтың анықтығын жақсартуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, машиналар жабық конструкцияда жасалған, бұл таза және тыныш жұмыс ортасын қамтамасыз етеді, сондай-ақ операторлардың қауіпті жағдайларға немесе техникалық қызмет көрсетуге байланысты проблемаларға ұшырау мүмкіндігін азайтады.

Қауіпсіздік стандарттары

Қалыпты автоматтандырылған өндіріс пайда болғанмен, жұмыс орнындағы қауіпсіздік талаптары да артты. Машина қай геосаяси аумақта қолданылатын болса, соған қарай әртүрлі ерікті техникалық стандарттар қолданылады.

Америка Құрама Штаттары

Құм қалыптарын жасауға арналған жабдықтар үшін ерекше стандарт жоқ. ANSI B11 стандарттар отбасы осы типтегі жабдықтарға қолданылатын бірнеше жалпы машина құралдары стандарттарын қамтиды, олардың ішінде:

Машина қауіпсіздігі, ANSI B11.0. Америка Ұлттық Стандарттар Институты (ANSI). 2020 жыл. Тәуекелді азайту шараларына қатысты өнімділік талаптары: қорғау және тәуекелді азайтудың басқа да тәсілдері, ANSI B11.19. Америка Ұлттық Стандарттар Институты (ANSI). 2019 жыл. Машинаны жүйеге интеграциялауға қойылатын қауіпсіздік талаптары, ANSI B11.20. Америка Ұлттық Стандарттар Институты (ANSI). 2017 жыл. Ауыстыру машиналарының қауіпсіздік талаптары, ANSI B11.24. Америка Ұлттық Стандарттар Институты (ANSI). 2002 (R2020) жыл. Жабдықтың функционалдық қауіпсіздігі (электрлік/гидравликалық басқару жүйелері) ISO 13849 1 стандартын қолдана отырып, қауіпсіздікті басқару жүйелерін жобалаудың жалпы принциптері, ANSI B11.26. Америка Ұлттық Стандарттар Институты (ANSI). 2018 жыл. Дыбыс деңгейін өлшеу бойынша нұсқаулар, ANSI B11. TR5. Америка Ұлттық Стандарттар Институты (ANSI). 2006 (R2017) жыл.

Қалып материалдары

Құмнан қалып жасау үшін төрт негізгі компонент қажет: негізгі құм, байланыстырғыш, қосымша заттар және қалыптан бөліп алуға арналған қоспа.

Құрастыру құмдары

Құйма құмдары, сондай-ақ қорыту құмдары деп те аталады, сегіз сипаттамамен анықталады: отқа төзімділік, химиялық инерттілігі, өткізгіштігі, беткі өңделуі, байланысу қабілеті, ағып кетуі, ыдырауы және қолжетімділігі/құны. Отқа төзімділік – Бұл құмның құйылатын сұйық металдың температурасына бұзылмай төтеп беру қабілеті. Мысалы, алюминий қорытпаларын құю кезінде кейбір құмдарға 650 °C (1202 °F) температураға төтеп беру жеткілікті, ал болат құю үшін 1500 °C (2732 °F) температураға төтеп беретін құм қажет. Отқа төзімділігі төмен құм балқып, құймаға жабысып қалады. Ағып кету қабілеті – Құмның арнайы процестер немесе жабдықтарсыз күрделі бөлшектерге және тар бұрыштарға ағып кету қабілеті. Ыдырау қабілеті – Бұл құмның қатып қалғаннан кейін құймадан оңай бөліну қабілеті. Ыдырау қабілеті нашар құм құймаға берік жабысады. Салқындағанда немесе тоңу температурасы ұзақ болатын металдарды құю кезінде нашар ыдырау қабілеті құймада жарықтар мен ыстық жарылуларға себеп болуы мүмкін. Ыдырау қабілетін жақсарту үшін арнайы қоспалар қолдануға болады. Ірі құймаларда екі түрлі құмды пайдалану экономикалық тиімді, себебі құмның көп бөлігі құймамен жанаспайды, сондықтан оған ерекше қасиеттердің қажеті жоқ. Құймамен жанасатын құмға беттік құм деп аталады және ол қолмен құю үшін арналған. Бұл құм қалыңдығы белгілі бір деңгейге дейін үлгіге салынады. Беттік құмның айналасын толтыратын құмға қаптал құм деп аталады. Бұл құм тек аз мөлшерде байланыстырғыш заттармен және ерекше қоспаларсыз кремнийлі құмнан тұрады.

Базалық құмдардың түрлері

Базалық құм – байланыстырғышсыз қалыпты немесе өзекті жасауға қолданылатын құм түрі. Байланыстырғыш болмағандықтан, ол біріктірілмейді және осы күйінде пайдалануға жарамсыз.

Зәйтүн құмы

Оливин – минералдық дуниттен алынған темір мен магнийдің ортосиликаттарының қоспасы. Оның негізгі артықшылығы – құрамында кремнийдің болмауы, сондықтан оны марганец болаттары сияқты негізгі металдармен пайдалануға болады. Басқа артықшылықтарына төмен жылулық кеңею, жоғары жылу өткізгіштігі және жоғары балқу температурасы жатады. Сонымен қатар, ол кремнийге қарағанда қолдануға қауіпсіз, сондықтан Еуропада танымал.

Басқа материалдар

Қазіргі заманғы құю өндіріс әдістері құю процесінде жұқа және дәл қалыптарды жасауға мүмкіндік береді – материал жұмыртқаға арналған картонға сырттай ұқсас, бірақ отқа төзімді қасиеттері бар. Бұл қалыптар құю кезінде, мысалы, қораппен қоршалған құрғақ құм сияқты, бірнеше тәсілмен қолдауға алынады. Жоғары дәлдікке байланысты, қалыптардағы өзгерістерді ескеру үшін артық металл қосудың қажеті болмайды, сондықтан жіңішке және осылайша жеңіл құймаларды жасау мүмкін. Бұл жұқа қалыпты құю әдістері 1960 жылдан бері автомобильдерде қолданылатын құйма темірден жасалған қозғалтқыш блоктары мен цилиндр бастарының өндірісінде пайдаланылуда.

Тіркеу құралдары

Негізгі құмға құм бөлшектерін бір-біріне байланыстыру үшін байлаушы заттар қосылады (яғни, бұл қалыпты тұрақтандыратын желім).

Балшық пен су

Балшық пен судың қоспасы ең көп қолданылатын байланыстырғыш зат. Көбінесе қолданылатын балшықтардың екі түрі бар: бентонит және каолинит, олардың арасында бентонит ең көп таралған.

Мұнай

Бұрын зығыр майы, басқа да өсімдік майлары мен теңіз майы сияқты майлар байланыстырғыш ретінде қолданылатын, бірақ олардың бағасының өсуіне байланысты көбінесе қолданудан шығарылды. Майды да қатайту үшін мұқият пісіру қажет еді (артық қыздырылса, май жұқарып, қалыпты бүлдіреді).

Қатты қышқыл

Резинді байланыстырғыштар – табиғи немесе синтетикалық жоғары балқу температурасы бар шайырлар. Екі көп қолданылатын түрі – мочевина-формальдегид (МФ) және фенол-формальдегид (ФФ) шайырлары. ФФ шайырлары МФ шайырларына қарағанда жоғары термостойкостьқа ие және арзанға түседі. Сонымен қатар, байланыстырғышты қатайту үшін жылудың орнына катализатор қолданылатын суық орнату шайырлары да бар. Резинді байланыстырғыштар кең таралған, себебі әртүрлі қоспалармен араластыру арқылы әртүрлі қасиеттерге қол жеткізуге болады. Басқа артықшылықтарына жақсы ыдырауы, аз газдану және құйма бетінің сапалы болуы жатады. Жұқа ұнтақталған құмды (мысалы, құм аралағышпен араластыру арқылы) және 3-4% натрий силикатын байланыстыру үшін көмірқышқыл газы (CO2) қолданылады. Жоғары температуралы металдарды құю кезінде қабыршақтану, ыстық жарықтар және ыстық жарықтар сияқты құйма ақауларын азайту үшін ағаш ұны, ара ұнтағы, ұнтақталған қабықтар, торф және сабан сияқты "толықтырушы материалдың" 3%-ға дейін қосылуы мүмкін. Бұл материалдар пайдалы, себебі металл құйылған кезде олардың жануы құймада кішкентай бос кеңістіктерді жасайды, бұл құм бөлшектерінің кеңеюіне мүмкіндік береді. Сонымен қатар, олар ыдырауды арттырады және құйманы бөлшектеу уақытын қысқартады.