การหล่อทราย

สร้างส่วนผสมของทราย
ทรายที่ใช้ในกระบวนการหล่อทรายเขียวเป็นส่วนผสมของอนุภาคทราย ดินเหนียว แป้งไม้ และน้ำ อนุภาคทรายโดยทั่วไปคือทรายซิลิกา และดินเหนียวมักเป็นดินเบนโทไนต์ การผสมส่วนผสมเหล่านี้เข้าด้วยกันทำให้ได้ส่วนผสมที่สามารถอัดแน่นได้ซึ่งสามารถใช้สำหรับการหล่อได้ แม้ว่าทรายจะมีสีดำ แต่ส่วนผสมนี้เรียกว่าทรายเขียวเนื่องจากมีความชื้นอยู่ ส่วนผสมต่างๆ จะถูกประมวลผลผ่านเครื่องโม่ที่ผสมทราย ดินเหนียว และแป้งไม้เข้าด้วยกัน และให้แรงที่รวมถึงการนวดและการเฉือนเพื่อให้มีความสม่ำเสมอ

สร้างแม่พิมพ์
จุดเด่นประการหนึ่งของการหล่อทรายคือการสร้างแม่พิมพ์ทราย ขั้นตอนที่ซับซ้อนนี้ต้องอัดส่วนผสมทรายรอบ ๆ แม่พิมพ์อย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้รูปร่างที่ต้องการ จากนั้นจึงนำแม่พิมพ์ออก เหลือเพียงช่องแม่พิมพ์ที่ยังคงรูปร่างของแม่พิมพ์ไว้

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ต้องใช้อุปกรณ์สามอย่างในการผลิตแม่พิมพ์ ได้แก่ ลวดลาย ขวดโหล และทรายหล่อ ในโรงหล่อ ลวดลายจะจำลองวัตถุที่จะหล่อ โดยติดไว้บนกระดาน ลวดลายที่ใช้ในการหล่อทรายอาจทำจากไม้ โลหะ พลาสติก หรือวัสดุอื่นๆ ขวดโหลคือ "กล่อง" ที่มีเฉพาะด้านข้าง ไม่มีด้านบนหรือด้านล่าง และมีกรอบล้อมรอบลวดลาย ขวดโหลแต่ละใบจะแยกออกเป็นแนวนอนและมีกรอบด้านบนที่เรียกว่าโคป และกรอบด้านล่างหรือแดรก

เทโลหะหลอมเหลวลงไป
เมื่อเตรียมแม่พิมพ์ทรายเสร็จแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการเทโลหะหลอมเหลว โลหะเหลวนี้จะถูกเทอย่างระมัดระวังลงในช่องแม่พิมพ์ผ่านสปริง ซึ่งส่งไปยังระบบการกั้นโลหะ ระบบการกั้นโลหะจะส่งโลหะหลอมเหลวไปยังช่องว่างในแม่พิมพ์ที่สร้างขึ้นจากรูปแบบ เมื่อโลหะหลอมเหลวเย็นลง โลหะหลอมเหลวจะแข็งตัวเป็นรูปร่างที่ต้องการ โดยมีลักษณะซับซ้อนตามรูปแบบแม่พิมพ์

ถอดออกและเสร็จสิ้นผลิตภัณฑ์
หลังจากที่โลหะที่หล่อเย็นลงและแข็งตัวแล้ว แม่พิมพ์ทรายจะถูกแยกออกจากกันเพื่อเผยให้เห็นชิ้นงานหล่อ ชิ้นส่วนโลหะหล่อนี้จะต้องผ่านกระบวนการทำความสะอาดและการตกแต่งหลายขั้นตอนเพื่อขจัดทรายที่เกาะติดและให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียนตามต้องการ สามารถใช้เทคนิคต่างๆ เพื่อปรับปรุงพื้นผิวให้เรียบเนียนขึ้นได้ เช่น การเจียร การขัด หรือการพ่นทราย

มุมร่าง
มุมร่างคือมุมที่ใช้หรืออนุญาตให้ใช้กับทุกด้านแนวตั้งของแบบพิมพ์ เพื่อช่วยให้ถอดออกจากแบบพิมพ์ทรายได้ง่ายโดยไม่ทำให้ผนังเสียหาย มุมที่ต้องการขึ้นอยู่กับกระบวนการขึ้นรูป การออกแบบแบบหล่อ และความลึกของแบบพิมพ์ภายในแบบพิมพ์

เส้นแบ่ง
เส้นแบ่งในแม่พิมพ์ทรายเป็นเส้นแบ่งที่มุมของร่างจะเปลี่ยนทิศทาง แม้ว่าโรงหล่อจะมีความรู้และประสบการณ์ในการวางเส้นแบ่ง แต่ผู้ออกแบบผลิตภัณฑ์ด้านวิศวกรรมควรตระหนักถึงตำแหน่งของเส้นแบ่งเนื่องจากจะกำหนดคุณภาพและต้นทุนของชิ้นงาน เส้นแบ่งควรกว้าง สั้น ราบเรียบในแนวนอน และวางให้ต่ำที่สุด การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของเส้นแบ่งจะส่งผลต่อการใช้งานแกน การวางตำแหน่งประตู น้ำหนักของชิ้นงาน และความแม่นยำของขนาด

อันเดอร์คัท & คอร์
การตัดใต้แม่พิมพ์ในแม่พิมพ์ทรายเป็นคุณสมบัติที่ป้องกันและหยุดไม่ให้รูปแบบถูกลบออกในระหว่างขั้นตอนการผลิต การใช้ชิ้นส่วนทรายที่หลุดออกจากแกนจะเพิ่มเวลาและต้นทุนการผลิต ชิ้นส่วนควรได้รับการออกแบบในลักษณะที่ลดหรือขจัดการใช้แกน การกำหนดเส้นแบ่งในระยะเริ่มต้นจะช่วยให้เข้าใจคุณสมบัติเพื่อหลีกเลี่ยงการตัดใต้แม่พิมพ์

หน้าตัด
โดยทั่วไปแล้ว หน้าตัดที่สม่ำเสมอ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าความหนาของผนังที่สม่ำเสมอ มักนิยมใช้ แต่ไม่สามารถใช้กับการออกแบบผลิตภัณฑ์ทางวิศวกรรมหลายๆ แบบได้ ข้อกำหนดหลักคือต้องไม่ปล่อยให้ส่วนที่หนากว่าของชิ้นงานหล่อแยกออกมาเมื่อทำการหล่อเย็น ส่วนที่หนากว่าจะใช้เวลานานขึ้นในการหล่อเย็นในขณะที่โลหะทั้งหมดรอบๆ ได้แข็งตัวแล้ว เมื่อส่วนที่หนากว่าแข็งตัวต่อไป จะไม่สามารถ "ไหล" จากส่วนรอบๆ ได้ ทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น มีรูพรุนหรือฉีกขาด ควรหารือกับโรงหล่อเกี่ยวกับข้อจำกัดด้านความหนาของวัสดุของคุณก่อนตัดสินใจ

ความหนาของผนัง
ในการหล่อทราย อัตราส่วนปริมาตรต่อพื้นที่ผิวมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำให้แข็งตัวอย่างสม่ำเสมอและหลีกเลี่ยงการเกิดโพรง การแข็งตัวเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราส่วนปริมาตรต่อพื้นที่ผิวกำลังสอง ส่วนต่างๆ ในชิ้นงานหล่อที่มีปริมาตรต่อพื้นที่ผิวต่ำจะแข็งตัวเร็วกว่าส่วนที่มีปริมาตรต่อพื้นที่ผิวสูงกว่า

มุมและมุมฉาก
ลักษณะการระบายความร้อนของวัสดุหล่อและแม่พิมพ์มีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณภาพของชิ้นงานหล่อทราย มุมที่แหลมคมที่จุดตัดและมุมต่างๆ ทำให้เกิดจุดร้อนในบริเวณนั้นและเป็นแหล่งของความเค้นที่เข้มข้น ส่งผลให้ชิ้นงานหล่อบิดเบี้ยว หดตัว และฉีกขาดในระหว่างและหลังกระบวนการผลิต ดังนั้นจึงควรขจัดออกด้วยรัศมีการกลึง

การออกแบบจุดเชื่อมต่อ
เนื่องจากการหล่อทรายเป็นเทคนิคการผลิตที่มีรูปร่างใกล้เคียงกัน ชิ้นส่วนจึงมักมีรูปร่างที่ซับซ้อนมากและมีรอยต่อจำนวนมาก รอยต่อเหล่านี้โดยทั่วไปจะจัดอยู่ใน 5 ประเภท ได้แก่ รอยต่อ L, X, V, Y และ XT

เบี้ยเลี้ยงการหล่อ
โลหะส่วนใหญ่ เช่น เหล็ก อะลูมิเนียม แมกนีเซียม สังกะสี และทองแดง จะหดตัวเมื่อแข็งตัว และต้องพิจารณาและจัดการอย่างระมัดระวัง ปริมาณการหดตัวขึ้นอยู่กับจุดเยือกแข็งของวัสดุและอัตราส่วนปริมาตรต่อพื้นที่ผิวของผลิตภัณฑ์