جوهره‌سازی شنی

جوهره‌سازی شنی

۱. تعریف
گیره شنی، که به آن گیره قالب شنی نیز می‌گویند، یک روش گسترده‌ای برای گیره دادن فلز است که از شن به عنوان مواد اصلی قالب استفاده می‌کند. بیش از ۸۰٪ قطعات فلزی گیره‌شده در سراسر جهان با استفاده از این فرآیند تولید می‌شوند.
این تکنیک شامل فشرده کردن شن مخلوط با یک چسبنده—معمولاً گل—و آب برای ایجاد حفره قالب دور یک الگوست. پس از اینکه قالب شکل می‌گیرد، فلز ذوب شده در حفره ریخته می‌شود تا قطعه نهایی ایجاد شود.
گیره شنی به خاطر هزینه پائین، انعطاف‌پذیری بالا و توانایی در تولید قطعات بزرگ یا پیچیده شناخته شده است. این روش مناسب برای گیره دادن آهن، فولاد و آلیاژ‌های غیرآهنی است و در صنایعی مانند خودرو، ماشین‌آلات و ساخت و ساز گسترده کاربرد دارد.

2. فرآیند

ساخت قالب
شن حول یک الگو فشرده می‌شود تا حفره قالب ایجاد شود، با افزودن هسته‌ها برای ایجاد اشکال داخلی. روغن‌کش‌ها برای کمک به حذف قطعه گیره‌شده و بهبود جریان فلز و ظاهر سطحی اعمال می‌شوند.

ریختن
پس از قرار دادن هسته‌ها و بستن مدل به طور محکم، فلز ذوب شده به سرعت وارد می‌شود تا قبل از آغاز جامد شدن، تمام گنجایش و کانال‌ها را پر کند.

خنک‌سازی
فلز ذوب شده در داخل مدل سرد می‌شود و جامد می‌گردد تا شکل نهایی صنtrakت را ایجاد کند. زمان سرد شدن به ضخامت قطعه و دماي فلز بستگی دارد و سرد شدن مناسب عیوبی مثل کاهش حجم و شکارا جلوگیری می‌کند.

حذف
بعد از سرد شدن، قالب شنی شکسته می‌شود تا صنtrakt آزاد شود، که سپس از شن باقی‌مانده و اکسیدها تمیز می‌شود، معمولاً با استفاده از بلASTing سطحی.

برش
فلز اضافی که در کانال‌های ورودی جامد شده است، باید با برش یا بریدن حذف شود. ماده حذف شده یا دور انداخته می‌شود یا بازچرخی می‌شود.

3. کاربرد
امروزه، جوشکاری شن در صنایع مختلفی مانند خودرو، راه‌آهن، ماشین‌آلات ساخت و ساز، تجهیزات معدن، لوژیستیک و کشاورزی به طور گسترده استفاده می‌شود. این روش جوشکاری به دلیل قوی بودن، پایداری و دقت آن، همچنین انعطاف‌پذیری طراحی عالی مورد قدردید قرار می‌گیرد. جوشکاری شن نیازهای سختگیرانه مولفه‌های موتور، قطعات ماشین‌آلات سنگین، تجهیزات مقاوم به سوزش برای معدن و قطعات حیاتی حامل وزن در لوژیستیک و ماشین‌آلات کشاورزی را برآورده می‌کند. این روش مناسب برای هر دو تولید استاندارد و راه حل‌های سفارشی است.


4.مزایا
جوشکاری شن مجموعه‌ای از مزایایی را ارائه می‌دهد که باعث می‌شود در بسیاری از کاربردهای تولیدی گزینه‌ای محبوب باشد. این مزایا شامل:
- اقتصادی: جوشکاری شن هزینه‌های ابزار و تولید قالب کم است که آن را برای تولیدات کوچک تا متوسط، نمونه‌های اولیه و قطعات سفارشی ایده‌آل می‌کند. سادگی قالب‌ها و الگوهای شنی هزینه‌های اولیه را نسبت به سایر روش‌های جوشکاری به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.
- سازگاری گسترده با مواد: این روش تقریباً همه آلیاژهای فری‌آهنی و غیرفری‌آهنی، از جمله آهن، فولاد، آلومینیوم، مس و بیشتری را پشتیبانی می‌کند که انعطاف‌پذیری زیادی در انتخاب مواد ارائه می‌دهد.
- اندازه و شکل مختلف: جوشکاری شنی قطعاتی را تولید می‌کند که از مولفه‌های کوچک تا جوشهای بسیار بزرگی که بیش از ۲۰۰ تن است به دست می‌آورند. استفاده از هسته‌ها امکان ایجاد هندسه‌های داخلی پیچیده و بخش‌های خالی در یک جوش واحد را فراهم می‌کند.
- زمان تحویل سریع‌تر: نسبت به برخی روش‌های دیگر جوشکاری، مانند جوشکاری سرمایشی، جوشکاری شنی اغلب دوره‌های کوتاه‌تری دارد که کمک می‌کند تا برنامه‌های تولیدی محکم را دنبال کنیم.
- حجم تولید انعطاف‌پذیر: آیا برای نمونه‌های یکبار مصرف یا تولید صنعتی بزرگ مقیاس، جوشکاری شنی به خوبی به مقدارهای مختلف سازگار است بدون اینکه هزینه‌ها به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یابد.

5.پرسش و پاسخ
آیا قطعات جوش شده با شن قابل ماشین‌کاری هستند؟
بله، قطعات جوش شده با شن اغلب نیاز به ماشین‌کاری برای ابعاد حساس یا پوشش‌های سطحی دارند.

آیا شن قابل بازیافت است؟
بله، شن پس از تهیه مجدد مناسب می‌تواند چندین بار مورد استفاده قرار گیرد که علاوه بر کاهش زباله، هزینه را نیز کاهش می‌دهد.

کدام صنایع به طور معمول از جوشکاری شنی استفاده می‌کنند؟
صنایع خودرو، فضایی، ماشین‌آلات سنگین، کشاورزی و ساختمان به طور مکرر از جوشکاری شنی استفاده می‌کنند.

چه نگرانی‌های محیط زیستی در جوشکاری شنی وجود دارد؟
مدیریت و حذف شن و گرد و غبار کارخانه ممکن است چالش‌های محیط زیستی ایجاد کند؛ کارخانه‌های مدرن کنترل‌هایی را برای کاهش این مشکلات اعمال می‌کنند.

جوشکاری شنی با جوشکاری سرمایه‌گذاری چگونه مقایسه می‌شود؟
جوشکاری شنی ارزان‌تر است و برای قطعات بزرگ مناسب‌تر است، اما دقت و کیفیت سطح آن نسبت به جوشکاری سرمایه‌گذاری کمتر است.

چگونه می‌توان هزینه جوشکاری شنی را کاهش داد؟
طراحی برای تولید (Design for Manufacturability) با کاهش هسته‌ها، استفاده از ضخامت دیواره یکسان، استاندارد کردن قطعات و کاهش نیاز به ماشین‌کاری می‌تواند هزینه‌ها را کاهش دهد.