شن مکانیکی، همچنین به عنوان شن نفوذ فلز مایع شناخته می‌شود، یک لایه چسبنده مکانیکی از فلز و شن است که با حفر فلز مایع یا اکسید فلز به فضای خالی شن در سطح سوراخ قالب از طریق نفوذ کپیلاری یا نفوذ فاز گازی تشکیل می‌شود. براقیت فلزی مشاهده می‌شود هنگام تمیز کردن لایه شن چسبنده. سطح شن مکانیکی اسفنجی است و به سطح ریخته‌گری متصل است، که اغلب در قسمت‌هایی از ریخته‌گری رخت‌گری و هسته شن که عمل گرمایی قوی بر سطح قالب شن و هسته شن و فشردگی شن کم است، مانند نزدیک دروازه ریخته‌گری، بخش ضخیم ریخته‌گری، زاویه داخلی و یا یال، رخ می‌دهد.

شن مکانیکی نه تنها بر کیفیت ظاهری ریخته‌گری‌ها تأثیر می‌گذارد، بلکه حتی ممکن است باعث اتلاف شود، بنابراین بیشتر به شن مکانیکی ریخته‌گری‌ها توجه شود تا بهبود بازده محصول ایجاد شود. با توجه به سال‌ها تجربه تولید و مراجعه به مواد مرتبط، نویسنده علل شن مکانیکی ریخته‌گری و اقدامات پیشگیری آن را بررسی می‌کند.

اگر ساختار ریخته‌گری و الگوی شن به شکل تیز، برآینده یا برجا دار، یا یک میز شنی تخت و نازک یا هسته شنی داشته باشد، این طراحی باعث چسبندگی مکانیکی شن می‌شود. زیرا ریخته‌گری این نوع ساختار باعث ترکیب حرارت محلی می‌شود و همچنین عملکرد طبیعی آن تخریب می‌شود، سطح ریخته‌گری و هسته شن به زودی فرو می‌ریزد و فلز ذوبی یا اکسید فلزی به راحتی نفوذ کرده و چسبندگی مکانیکی شن تولید می‌کند. در این زمینه، انواع شن می‌توانند در قسمت‌هایی که حرارت تمرکز شده است، مانند شن زیرکونیوم یا شن اولیوین، برای بهبود قابلیت تحمل حرارت برای مدت زمان طولانی یا تابش در دمای بالا استفاده شوند.

ظاهری

طراحی فرآیند الگو نامناسب است، به طوری که ماسه فشرده نمی‌شود یا فشار نامتوازن است، که باعث می‌شود سطح حفره خشن یا محکم نباشد و تأثیر مستقیمی بر تولید ماسه مکانیکی داشته باشد. اشتباهات زیر اغلب در طراحی فرآیند الگو رخ می‌دهند:

یکی از انتخاب‌های نادرست سطح جدایی است که منجر به افزایش پروفیل بالایی می‌شود یا تشکیل یک حفره عمیق در قالب شنی می‌شود.

دومین مورد این است که موقعیت الگو بر روی پلاک پایین قالب به نادرستی تنظیم شده است، به طوری که فشار دادن سخت است، این ممکن است به دلیل این باشد که الگو بیش از حد نزدیک به دیوار جعبه است یا الگو به طور نادرستی تنظیم شده است. زیرا ترتیب الگو خیلی چگال است، باعث می شود ریخته گری باعث تولید شن متورم شود، حتی اگر شن متورم واضحی وجود نداشته باشد، شن مکانیکی رخ دهد. به دلیل منبع همان عیب، شن مکانیکی و شن متورم بر روی یک ریخته گری ظاهر می شوند.

سومین، موقعیت راننده مستقیم، ریزر و راننده متقاطع به درستی ترتیب داده نشده است، و بخش‌های فروکشی وجود دارد که به راحتی قابل فشردن نیستند، که ارتباطی با طرح سیستم ریزگره دارد.

وقتی شیب نقاشی کمتر از 1.5 درجه است، حتی اگر فشردگی کلیه قالب شن مناسب باشد، سطح قالب شن پاره می‌شود و ورود فلز یا اکسیدهای فلزی به آن آسان است.

ساختار فرآیند الگوی ضعیف است، که منجر به افزایش فشار هیدرواستاتیک فلز می‌شود. به دلیل افزایش فشار استاتیک، بار قالب شن افزایش می‌یابد، بنابراین لازم است از قالب شن یا روش مدل‌سازی فشرده‌تری استفاده شود تا فشار نفوذ مایع فلزی بر روی قالب شن مقاومت کند.

صندوق شن و ماسه

طراحی و ساختار جعبه شن منطقی نیست، که منجر به فشردگی نامنظم شن یا فشردگی بسیار نرم می‌شود.

علت‌های عمومی این مشکلات به شرح زیر است:

موقعیت نامناسب کمربند جعبه باعث می‌شود برخی از قسمت‌های فروکشیده را نتوان فشرد و باعث می‌شود که قسمت‌های محلی از قالب شنی نرم شود، منجر به تورم شن یا شن مکانیکی شود.

به دلیل اینکه جعبه شن خیلی کوچک است، شن محکم نیست.

قرار دادن نادرست کمربند جعبه، باعث می‌شود که نیروی ورودی و ریزر نتواند در یک موقعیت مناسب قرار گیرد، به طوری که شن بین ریزر یا نیروی و الگو محکم نباشد. و به دلیل تمرکز حرارت ناگزیر، باعث بیشتر شدن شن مکانیکی می‌شود. بنابراین، اگر موقعیت رانر یا ریزر قابل تغییر نباشد، باید کمربند جعبه بریده یا به طور کلی برداشته شود.

جعبه بالایی خیلی بلند است. معمولاً شن مکانیکی با مقاومت نفوذ پوسته حفره و فشار استاتیک فلز مایع مرتبط است، و اندازه فشار فلز مایع با چگالی فلز و ارتفاع جعبه بالایی مرتبط است. اگر از نیاز به تغذیه ریخته‌گری شروع کنیم، باید ارتفاع جعبه بالایی داشته باشد.

سیستم گیتینگ ۴

موقعیت نامناسب نازل منجر به گرم شدن محلی از قالب شن می‌شود که باعث نابودی زودرس سطح حفره می‌شود و مایع فلزی یا اکسید فلزی که در دماهای بالا تشکیل می‌شود، به راحتی می‌تواند سطح حفره را نفوذ کند.

مثال‌های این نوع وضعیت به شرح زیر است:

اولا، دونده یا برآورنده مستقیم بسیار نزدیک به سطح قالب است تا یک منطقه گرم تشکیل شود. اگر نوع ماسه در این منطقه گرم فشرده نشود، عیب چسبندگی مکانیکی ماسه بسیار جدی خواهد بود.

دوم، مقدار زیادی فلز مایع روی سطح حفره باعث گرم شدن سطح به اندازه کافی برای از بین بردن آن می‌شود. اگر پوسته اولیه جامد شده در حفره توسط ورود بعدی فلز مایع مذاب شود، شن لزج بیشتری وجود دارد.

سوم، هر عاملی که می‌تواند فشار مایع فلزی را بیش از حد افزایش دهد، ممکن است باعث تولید شن مکانیکی در ریخته‌گری شود. وضعیت ویژه‌ای وجود دارد زمانی که مایع فلزی نه تنها تحت فشار بالا است، بلکه در دمای بالا هم قرار دارد.

نسبت مقطعی رانر مستقیم، رانر متقاطع و رانر داخلی نامناسب است، به طوری که مایع فلزی در حین ریخته‌گری به طور مداوم اکسید می‌شود، موجب افزایش مقدار اکسیدهای فلزی می‌شود و باعث اثر ذوب شن‌های قالب می‌شود. در طول فرآیند ریخته‌گری، سیستم ریخته‌گری همیشه باید با فلز مایع پر شود، در غیر این صورت، هر بخشی از سیستم ریخته‌گری می‌تواند فلز مایع را اکسید کند.

حجم گردن رایزر بسیار بزرگ است که باعث گرم شدن شن اطراف آن می‌شود که یک مشکل رایج‌تر است. این مشکل اغلب به دلیل طول زیاد گردن رایزر ایجاد می‌شود، برای جلوگیری از انجماد زودرس مایع فلزی در گردن رایزر، لازم است اندازه گردن را افزایش دهیم. اگر تغذیه امکان‌پذیر نباشد به دلیل طراحی نادرست گردن رایزر، لازم است گردن رایزر را کوتاه کنیم تا انجماد را جلوگیری کنیم، به جای افزایش اندازه آن. اندازه کوچک‌تر گردن رایزر می‌تواند گرمای ماسه قالب را کاهش دهد.

طراحی نامناسب فنجان ریخته گری یا رانر مستقیم، باعث اکسیژنه شدن فلز مایع ناشی از هوا ریختن شده، که معمولاً به دلیل آشفتگی ایجاد می شود، با تجمع مداوم فیلم اکسید بر روی سطح فلز مایع، باعث ورود شن مکانیکی خواهد شد.

ریخته‌سازی شن

توزیع نامنظم اندازه ذرات شن خام منجر به کمبود فشار شن می‌شود، و توزیع اندازه دانه‌های شن خام تأثیر مستقیمی بر فشار شن دارد.

سیالیت و قابلیت شکل‌دهی شن‌های ریخته‌گری ضعیف است.

پوشش رزینی روی شن پوسته خیلی نازک است، که باعث کاهش مقاومت محلی پوسته می‌شود و شن محلی توسط رزین پوشش داده نشده است، اغلب به دلیل این دلیل ساده، ریخته‌گری مکانیکی خواهد شد.

مواد کربن ناکافی یا مواد اکسید شده در شن باعث تولید اکسید فلز زیادی می‌شود، به طوری که اکسید شن را مرطوب می‌کند و به راحتی وارد آن می‌شود.

تهیه هسته

ماسه هسته ماسه نقاشی شده خیلی خشن است یا توزیع اندازه ذرات آن ضعیف است که تأثیری بر تولید ماسه مکانیکی دارد.

هسته شن تراکم نمی‌شود و طبیعت نوع شن تراکم نمی‌شود که تأثیر قابل توجهی بر شن مکانیکی دارد.

سطح هسته شن خشن یا متخلخل است، که باعث چسبندگی شن مکانیکی می‌شود. ذوب شده فلز یا اکسیدهای فلزی وارد این سطح خشن یا متخلخل می‌شوند و وارد هسته می‌شوند.

هسته شن در طول ذخیره‌سازی رطوبت را جذب می‌کند. برای هسته، زیادی آب مشکل‌تر است. زیرا در هسته شن زیادی آب وجود دارد. برخی از هسته‌ها خشک به نظر می‌رسند، اما در واقع هنوز هم با رطوبت بالا هستند.

نوک ماسه به طور نادرست در حین دستکاری، یا زمانی که رنگ هنوز در وضعیت خیس است، که منجر به آسیب یا ساییدگی پوشش می‌شود. نتیجه این است که رنگ کافی بر روی نوک وجود ندارد تا از فلز یا اکسیدهای فلزی وارد نوک شود. آسیب رنگ مانند باز کردن یک سوراخ تهویه در نوک ماسه است، که باعث جوشیدن مایع فلزی و تولید ماسه مکانیکی می‌شود.

غوطه‌وری پوشش هسته شن بسیار کم عمق است، که مستقیماً منجر به چسبندگی شن مکانیکی می‌شود.

مقاومت دمای بالای پوشش هسته شن کم است. به دلیل کمبود خاک رس در رنگ یا افزودن زیاد حلال، باعث کاهش محتوای چسبنده می‌شود و منجر به کاهش مقاومت دمای بالای رنگ و ورود شن مکانیکی می‌شود.

مخلوط کردن شن هسته ناکافی است، به طوری که مقاومت بخش‌های فردی از هسته شن آن زیادی پایین است، که منجر به فروپاشی در حین ریخته‌گری می‌شود، که منجر به چسبندگی مکانیکی شن می‌شود.

هنگامی که هسته شن به درستی تمیز نشده و تراشیده نشود، ممکن است منجر به چسبندگی شن مکانیکی شود. تقویت بازرسی هسته شن، این نقص‌ها باید قابل اجتناب باشند.

هسته شن پس از غوطه و پاشیدن رنگ دوباره خشک نمی شود. مانند جذب رطوبت و بازگشت رطوبت هسته شن در قالب شن، پوشش آسان ترک خورده و پوسته پوسته می شود.

جعبه هسته تمیز نیست، که باعث چسبیدن شن هسته به جعبه هسته می‌شود و باعث می‌شود سطح هسته شن خشن شود. هسته با کیفیت خوب یک لایه سطحی فشرده دارد و اگر جعبه هسته تمیز نباشد، نمی‌توان هسته با لایه سطحی فشرده را به دست آورد.

استایلینگ

نرمی و فشردگی رمی ناهمگن نیست. در اکثر موارد، فشردگی رمی به همان اندازه مهم است که یکنواختی فشردگی. با این حال، گاهی اوقات فشردگی ناهموار مضرتر از نرمی کلی شن است.

تعمیر شن بد. سطح تعمیر شن قالب خشن و محکم است که باعث چسبندگی شن مکانیکی می شود. تعمیر بیش از حد یا قطعات تعمیری با آب بیش از حد، نیز می تواند باعث جوش آوردن فلز و وارد شدن شن مکانیکی شود.

اجزای تعمیر شن فقیر خشن و لخت هستند و شن مکانیکی رخ خواهد داد.

نقاشی شن نامنظم یا ناکافی.

نوع رنگ سطح خشک نه یکنواخت خشک شده است یا کاملاً خشک نشده است.

مقدار زیادی مایع رها شده باعث ضعف قدرت سطح قالب شن می‌شود و جوش زدگی فلز مایع را ترویج می‌دهد تا شن مکانیکی در ریخته‌گری تولید شود.

زیبایی نقاشی شن بسیار پایین است، رنگ توسط شن تنفس می‌شود و پوشش خراشها، ترک خوردگی یا پوسیدگی مکانیکی ایجاد می‌شود.

سطح الگونه با شن کافی پوشیده نشده است که یکی از اهمالات رایج در عملیات است.

مواد گرم و سرد (هسته شن، قالب شن، پشتیبان هسته، آهن سرد و غیره) با یکدیگر در تماس هستند. هنگامی که مواد گرم و سرد به هم برخورد می‌کنند، آب تبخیر می‌شود. آب می‌تواند باعث جوش مکانیکی شن شود و در عین حال نرخ تشکیل اکسیدها را به شدت افزایش دهد، سپس نفوذ اکسیدهای فلزی رخ می‌دهد. این دلیل عمومی تولید شن مکانیکی است، همچنین دلیل اصلی تولید شن مکانیکی فشار بالا است.

۸. ترکیب فلزی

ساخت اکسیدهای فلزی با روانی خوب آسان است، و فلز با روانی خوب احتمالاً بیشتر باعث شن مکانیکی می‌شود نسبت به فلز با تنش سطحی یا لزومی بالا.

آلیاژ شامل اجزای با نقطه ذوب پایین است، مانند سرب در برنز سرب که باعث تولید شن مکانیکی می‌شود. زیرا سرب هنوز در حالت مایع است زمانی که خنکتر از فلز اصلی است.

آلیاژی که نیاز به ریختن در دمای بالا دارد. به دلیل خواص خوب جریانی آلیاژ، تولید شن مکانیکی آسان است. علاوه بر این، به دلیل دمای بالای ریختن، نرخ تشکیل اکسیدها شتاب می‌یابد، بنابراین دارای تمایل به تشکیل شن مکانیکی اکسیدی است.

۹. ریختن

هنگامی که دمای ریخته‌گری بسیار بالا باشد، نه تنها پلاستیکیت مایع فلز را افزایش می‌دهد، بلکه باعث اکسیداسیون سریع مایع فلز می‌شود و در نتیجه تسریع در وقوع شن مکانیکی اکسیداسیونی می‌شود.

قاشق بیش از حد بالا برده شده و جعبه بالایی نیز بیش از حد بالا است، که باعث تشکیل فشار فلزی بیش از حد و ترویج ورود فلز یا اکسید فلز به منافذ شن می‌شود.