De koelmal is een herbruikbare mal voor het gieten van metaal. Het kan ofwel afneembaar zijn (bestaat uit twee delen) of niet (schudvorm). Spuitgieten heeft een aantal voordelen ten opzichte van schaalgieten, maar er zijn ook enkele nadelen, bijvoorbeeld bij het gieten van gietijzer hebben gietstukken een extra warmtebehandeling nodig.
Voordelen
Tijdens de vorming van een gietstuk is er een intense warmteoverdracht van het gesmolten metaal naar de mal. Dit resulteert in een hogere dichtheid, betere mechanische eigenschappen van het metaal, hogere precisie, betere structuur en minder ruwheid in vergelijking met zandgietwerk.
Het gietproces van de mal is ook anders omdat de metalen mal (chill mold) opnieuw kan worden gebruikt. Het is gemaakt van zeer sterk materiaal, waardoor het werkoppervlak van de mal nauwkeuriger wordt uitgevoerd. Dit verbetert de oppervlaktekwaliteit van de gietstukken en door de hoge thermische geleidbaarheid van de mal stollen de gietstukken snel.
Een ander voordeel van spuitgieten ten opzichte van zandvormen is dat de resulterende gietstukken minder mechanisch worden verwerkt, en dit vermindert het verbruik van vormmaterialen.
Gezondheid en ecologie
Koudgieten verhoogt de arbeidsproductiviteit met 2-3 keer, omdat van het procestijdrovende handelingen zoals het bereiden van het mengsel, het reinigen en het vormen van producten zijn uitgesloten. Omdat het productieoppervlak ook kleiner wordt, worden de kosten voor reparatie en het bouwen van nieuwe werkplaatsen aanzienlijk lager.
Veel ongezonde werkhandelingen worden uit het proces geëlimineerd, zoals het kloppen van mallen, het reinigen van gietstukken en chippen. Dit draagt niet alleen bij aan het verbeteren van de arbeidsomstandigheden, maar ook aan het verminderen van de milieuvervuiling.
Flaws
De productie van een koelmal is vrij duur vanwege de complexiteit van het proces zelf. Als er ondersnijdingen in de gietstukken zijn, nemen de kosten van de mal toe vanwege de noodzaak om het ontwerp te compliceren: inzetstukken, wegwerpzand en gespleten metalen staven worden gebruikt.
De levensduur van een mal wordt bepaald door het aantal gietstukken van goede kwaliteit dat erin kan worden verkregen. De stabiliteit van de vorm bepa alt de economische haalbaarheid van het proces, vooral bij het gieten van staal en gietijzer. Het verlengen van de levensduur van mallen is een van de belangrijkste technologische uitdagingen op dit gebied van productie.
Door de snelle afkoeling en verdikking van de smelt is het moeilijk om langwerpige dunwandige producten te verkrijgen bij het gieten in een mal. Hierdoor krijgt het gietijzer ook een harde, gebleekte laag. De vorm is kneedbaar, wat kan leiden tot spanningen en scheuren in de gietstukken. Bij gebruik van wegwerpzandkernen neemt de nauwkeurigheid van gietstukken af, de oppervlakteruwheid neemt toe op het contactpunt met de kern.
Kwaliteit gietstukken
Het gietstuk en de mal werken samen met een hoog rendement. Het gietstuk hardt en koelt in de zandvorm veel langer uit dan in de vorm, maar de vulbaarheid van de zandvorm is meestal beter, wat het productieproces door vormgieten van niet-vloeibare gietstukken bewerkelijker maakt en ook beperkingen oplegt aan dergelijke parameters als de grootte van het gietstuk en de minimale dikte van de wanden. Het gieten van aluminium (evenals koper en andere non-ferrometalen) is het populairst in Rusland.
Als resultaat van snelle afkoeling kan echter een niet-poreuze, fijnkorrelige structuur worden verkregen, die niet alleen de sterkte, maar ook de taaiheid van het resulterende gietstuk verhoogt. Bij de vervaardiging van gietijzeren producten door koudgieten ontstaan een aantal problemen: door de eigenaardige kristallisatie in gietstukken is de vorming van carbiden, ferriet-grafiet-eutectica mogelijk. Dit vermindert de taaiheid en slijtvastheid van gietijzer. De gebleekte oppervlaktelaag in dergelijke gietstukken is erg hard, zodat de producten pas na een warmtebehandeling (gloeien) geschikt zijn om te snijden, waardoor de kou wordt geëlimineerd.
Vorm structuur
De koelmal is in de regel twee halve mallen die met klemmen (pennen) worden vastgemaakt en vlak voor het begin van het gieten van het gesmolten metaal worden de halve mallen vastgezet met sloten. Winsten voeden het gietstuk via de zogenaamde ventilatieopeningen en ventilatiepluggen. Metalen vormen zonder verbindingsfunctie worden schudvormen genoemd.
Voor het gieten, het werkoppervlak van de malbehandeld met een laag van een stof die de mal beschermt tegen thermische schokken door een sterke temperatuurstijging. Deze maatregel voorkomt ook dat het gietstuk vastloopt met de mal.
Staal en gietijzer
Het spuitgieten van staal en gietijzer vindt plaats met behulp van poedervormig kwarts, grafiet, waterglas en vuurvaste klei als vuurvaste coating. Voor het gieten moet de mal worden verwarmd tot een bepaalde temperatuur, die afhangt van de wanddikte van het gietstuk en de gebruikte legering.
De belangrijkste vereiste waaraan het vormmateriaal moet voldoen, is weerstand tegen hitteschokken, onvermijdelijk bij het gieten van gesmolten metaal. Voor de vervaardiging van mallen worden grijs gietijzer, nodulair gietijzer, constructiestaal, koolstofstaal en gelegeerd staal, evenals koper- en aluminiumlegeringen gebruikt.
Gevoerde koelvorm
Dit is een soort technologie die de voordelen van schaal- en spuitgieten combineert, terwijl de nadelen van beide methoden worden weggewerkt. Deze technologie wordt niet alleen gekenmerkt door scheurvastheid, maar ook door ductiliteit, waardoor het mogelijk is om gietstukken met hoge precisie te produceren, en in vergelijking met schaalgieten wordt duur gietmateriaal minimaal verbruikt.
Gevoerde metalen mal wordt gemaakt door de ruimte tussen het metalen model van het gietstuk en het binnenoppervlak van de mal te vullen. De meest gebruikte methoden voor zandstralen en gelei. Voor het vullen wordt een zand-harsmengsel genomen, waarin het bindmiddel fenol-formaldehydehars (2-2,6%) is enurotropine (ongeveer 10 gew.%), evenals zelfhardende (bindmiddel - vloeibaar glas) en keramische verbindingen (bindmiddel - ethylsilicaat). Het koelvorm- en gietmodel, met een temperatuur van 200 graden, draagt de warmte van het mengsel over, dat uithardt en een voeringlaag vormt van 3-5 mm dik. Gewone of schaalstaven worden gebruikt om holtes in gietstukken te maken.
Castproces
De koude mal, bedekt met een laag vuurvast materiaal, warmt op. De bedrijfstemperatuur moet minimaal tweehonderd graden zijn, maar hangt niet alleen af van de legering die wordt gebruikt voor het gieten, maar ook van de afmetingen van het gietstuk, de wanddikte en van de eigenschappen die eraan worden gevraagd. Na verwarming kunnen staven, keramiek of zand in de mal worden geïnstalleerd, als dit natuurlijk nodig is volgens het gietplan, en dan worden de malhelften verbonden en stevig vastgezet met speciale klemmen. Als het gieten in een vormmachine plaatsvindt, wordt het eigen vormvergrendelingsmechanisme gebruikt. Na deze voorbereidende maatregelen kan het gesmolten metaal in de koelmal worden gegoten.
Als het gietstuk al wat stevigheid heeft gekregen, kunnen metalen staven er gedeeltelijk uit worden verwijderd. Dit vergemakkelijkt vervolgens de uiteindelijke verwijdering van de kernen uit de gietstukken vanwege de vermindering van de druk erop door het stollende metaal.
Nadat het gietstuk is afgekoeld tot de gewenste temperatuur, kan de mal worden geopend. In dit stadium worden de metalen staven verwijderd en worden de gietstukken uit de mal gehaald. Zandkernen worden eruit geslagen, winsten, stijgleidingen en spruesworden afgesneden en de kwaliteitscontrole van het product wordt uitgevoerd, waarna het hele proces kan worden herhaald.
Voordat een nieuw gietstuk wordt gemaakt, worden het scheidingsvlak en het maloppervlak zorgvuldig onderzocht. De vuurvaste samenstelling wordt één of twee keer per shift aangebracht, maar in geval van delaminatie van het werkoppervlak is het noodzakelijk om de laag te herstellen. Als het product dunwandig is, wordt de mal sterk gekoeld; als het gemaakte gietstuk massief genoeg was, dan zou de mal kunnen opwarmen tot boven de bedrijfstemperatuur, en dan worden speciaal daarvoor bestemde koelsystemen gebruikt, zodat de mal in ieder geval vóór het volgende gieten wordt gekoeld.
Koudgieten omvat geen complexe en tijdrovende handelingen, behalve het proces om het gietstuk af te koelen tot de gewenste temperatuur. De meeste bewerkingen kunnen automatisch door machines worden uitgevoerd, wat een van de belangrijke voordelen van de methode is, maar het belangrijkste is dat de mal geen eenmalige vorm is.
