Málmsteypuferli

Steypa er ein elsta málmmótunaraðferðin sem menn vita. Það þýðir almennt að hella bráðnum málmi í eldföst mót með holrúmi í þeirri lögun sem á að gera og leyfa því að storkna. Hvenærstorknað, er æskilegur málmhlutur tekinn úr eldföstu mótinu annað hvort með því að brjóta mótið eða með því að taka mótið í sundur. Storkinn hluturinn er kallaður steypa. Þetta ferli er einnig kallað stofnun, og nútíma verksmiðjan sem leggur áherslu á að steypa málmhluta er kölluðsteypa.

1. Saga steypuferlis
Steypuferlið var líklega uppgötvað um c 3500 f.Kr. í Mesópótamíu. Víða um heim á þessu tímabili voru koparaxir og aðrir flatir hlutir snúnir út í opnum mótum úr steini eða bakaðar.leir. Þessi mót voru í meginatriðum í einu stykki. En á síðari tímabilum, þegar þurfti að búa til hringlaga hluti, var slíkum mótum skipt í tvo eða fleiri hluta til að auðvelda afturköllun hringlaga hlutannaBronsöldin (um 2000 f.Kr.) færði mun meiri fágun inn í steypuferlið. Í fyrsta skipti var kannski fundinn upp kjarni til að búa til hola vasa í hlutina. Þessir kjarnar voru úr bökuðu leir.Einnig var cire perdue eða glatað vaxferlið mikið notað til að búa til skraut og fína vinnu.

Steyputæknin hefur verið stórbætt af Kínverjum frá því um 1500 f.Kr. Fyrir það eru engar vísbendingar um að steypustarfsemi hafi fundist í Kína. Þeir virðast ekki hafa verið frábærirþekkir cire perdue ferlið né notaði það mikið en sérhæfði sig þess í stað í fjölþátta mótum til að gera mjög flókin störf. Þeir eyddu miklum tíma í að fullkomna mótið niður í smáatriði svo það varlanauðsynlegur frágangur var á steypunni sem gerð var úr mótunum. Þeir bjuggu líklega til bitamót sem innihéldu vandlega búna búta, þrjátíu eða fleiri. Reyndar hafa margar slíkar mygla verið grafnar uppað leita að fornleifauppgröftum í ýmsum hlutum Kína.

Indus Valley Civilization er einnig þekkt fyrir mikla notkun sína á steypu úr kopar og bronsi fyrir skraut, vopn, verkfæri og áhöld. En það var ekki mikið um framför í tækninni. Frá variaf hlutum og fígúrum sem voru grafnir upp úr Indusdalnum virðast þeir hafa kunnað við allar þekktar steypuaðferðir eins og opna mold, bitamót og cire perdue ferli.

Þótt Indland gæti átt heiðurinn af uppfinningu deiglustáls, var ekki mikið af járngrunni á Indlandi. Það eru vísbendingar um að járnstofnun hafi hafist um 1000 f.Kr. í Sýrlandi og Persíu. Það kemur í ljósþaðjárnsteypatækni á Indlandi hefur verið í notkun frá tímum innrásar Alexanders mikla, um 300 f.Kr.

Hin fræga járnsúla sem nú er staðsett nálægt Qutb minar í Delí er dæmi um málmvinnslukunnáttu indíána til forna. Hann er 7,2 m langur og er úr hreinu sveigjanlegu járni. Gert er ráð fyrir að þetta sé aftímabil Chandragupta II (375-413 e.Kr.) Gupta-ættarinnar. Ryðhraði þessarar stoðar, sem stendur úti undir berum himni, er nánast núll og jafnvel grafinn hluti ryðgar á mjög hægum hraða. Þettaverður fyrst að hafa verið steypt og síðan hamrað í endanlegt form.

2. Kostir og takmarkanir
Steypuferlið er mikið notað í framleiðslu vegna margra kosta þess. Bráðið efni flæðir inn í hvaða lítinn hluta sem er í moldholinu og sem slíkt, hvaða flókna lögun sem er – innrieða utanaðkomandi - hægt að gera með steypuferlinu. Það er hægt að steypa nánast hvaða efni sem er, hvort sem það er járn eða ekki járn. Ennfremur eru nauðsynleg verkfæri sem þarf til að steypa mót mjög einföld ogódýrt. Þar af leiðandi, fyrir tilraunaframleiðslu eða framleiðslu á litlum hlut, er það tilvalin aðferð. Það er mögulegt í steypuferlinu að setja magn efnisins þar sem það er nákvæmlega nauðsynlegt. Þar af leiðandiþyngdarlækkun í hönnun er hægt að ná.Steypureru yfirleitt kældir jafnt frá öllum hliðum og því er búist við að þeir hafi enga stefnubundna eiginleika. Það eru ákveðnir málmar og málmblöndursem aðeins er hægt að vinna með steypu og ekki með neinu öðru ferli eins og smíða vegna málmvinnslusjónarmiða. Hægt er að búa til steypur af hvaða stærð og þyngd sem er, jafnvel allt að 200 tonn.

Hins vegar er víddarnákvæmni og yfirborðsáferð náð með venjulegum hættisandsteypuferliværi ekki fullnægjandi fyrir endanlega umsókn í mörgum tilfellum. Til að taka þessi mál með í reikninginn, einhver sérstök steypahafa verið þróuð ferli eins og steypa, en nánari upplýsingar um það eru gefnar í síðari köflum. Einnig er sandsteypuferlið vinnufrek að einhverju leyti og því miða margar umbætur að því,svo sem vélmótun og vélvæðingu steypu. Með sumum efnum er oft erfitt að fjarlægja galla sem stafa af raka sem er ísandsteypur.

3. Steypuskilmálar
Í köflum á eftir má sjá upplýsingar um sandsteypu, sem táknar grunnferlið við steypu. Áður en farið er út í smáatriðin í ferlinu, væri að skilgreina fjölda steypandi orðaforðaviðeigandi.

Flaska– Mótflaska er sú sem heldur sandmótinu ósnortnu. Það fer eftir staðsetningu flöskunnar í moldbyggingunni, henni er vísað með ýmsum nöfnum eins og drag, cope og cheek. Það er gert úr viðifyrir tímabundna notkun eða almennt úr málmi til langtímanotkunar.
Dragðu– Neðri mótunarflaska
Taka á– Efri mótunarflaska
Kinn– Millimótunarflaska notuð í þriggja hluta mótun.
Mynstur- Mynstur er eftirlíking af lokahlutnum sem á að gera með nokkrum breytingum. Mótholið er gert með hjálp mynstrsins.
Skilnaðarlína– Þetta er skilin milli mótunarflöskanna tveggja sem mynda sandmótið. Í klofningsmynstri er það einnig skilin á milli tveggja helminga mynstrsins
Neðsta borð– Þetta er borð sem venjulega er úr viði sem er notað í upphafi mótsgerðar. Mynstrið er fyrst haldið á neðsta borðinu, sandi stráð á það og síðan er rambað í dragið.
Frammi fyrir sandi- Lítið magn af kolefnisefninu sem stráð er á innra yfirborð mótunarholsins til að gefa betri yfirborðsáferð á steypurnar
Mótunarsandur- Það er nýútbúið eldföst efni sem notað er til að búa til moldholið. Það er blanda af kísilleir og raka í viðeigandi hlutföllum til að ná tilætluðum árangri og það umlykurmynstur við gerð mótsins.
Stuðningssandur– Það er það sem er mest af eldföstu efninu sem finnast í mótinu. Þetta er gert úr notuðum og brenndum sandi.
Kjarni- Það er notað til að búa til hol holrúm í steypu.
Hella skál– Lítið trektlaga hola efst á mótinu sem bráðnum málmi er hellt í.
Spure– Göngin sem bráðinn málmur úr hellilauginni kemst í gegnum moldholið. Í mörgum tilfellum stjórnar það flæði málms inn í mótið.
Hlaupari– Göngin í skiljuplaninu þar sem flæði bráðins málms er stjórnað áður en þau komast að mygluholinu.
Hlið- Raunverulegur inngangsstaður þar sem bráðinn málmur fer inn í moldholið.
Kapell– Kaplar eru notaðir til að styðja við kjarna inni í moldholinu til að sjá um eigin þyngd og sigrast á málmstöðukrafti.
Slappaðu af– Kuldahrollur eru málmhlutir sem eru settir í mótið til að auka kælihraða steypunnar til að veita jafnan eða æskilegan kælihraða.
Riser- Það er geymir af bráðnum málmi sem er í steypunni þannig að heitur málmur geti flætt aftur inn í moldholið þegar það er minnkun á rúmmáli málms vegna storknunar

4. Aðferð við gerð sandmóts
Aðferðin við að búa til dæmigerð sandmót er lýst í eftirfarandi skrefum:

Fyrst er botnplata sett annað hvort á mótunarpallinn eða á gólfið, sem gerir yfirborðið jafnt. Dragmótunarflöskunni er haldið á hvolfi á neðsta borðinu ásamt draghlutanummynstur í miðju flöskunnar á borðinu. Það ætti að vera nægilegt bil á milli mynstrsins og veggja flöskunnar sem ætti að vera af stærðargráðunni 50 til 100 mm. Þurrum andlitssandi er stráð yfirspjaldið og mynstrið til að gefa ólímandi lag. Nýlögðum mótsandi af tilskildum gæðum er nú hellt í dragið og á mynstrið í 30 til 50 mm þykkt. Restin af dragflöskunni erfyllt að fullu af varasandi og jafnt rakað til að þjappa sandinum saman. Gera ætti sandinn á réttan hátt til að þjappa honum ekki of harkalega, sem gerir losun lofttegunda erfiðar,né of laus, svo að mótið hefði ekki nægan styrk. Eftir að troðslunni er lokið er umfram sandur í flöskunni skafaður alveg með flatri stöng upp að hæð flöskunnar.

Nú, með útblástursvír, sem er vír sem er 1 til 2 mm í þvermál með oddhvassum enda, eru loftræstingargöt gerðar í draginu í fulla dýpt flöskunnar sem og að mynstrinu til að auðvelda að fjarlægja lofttegundir við steypustorknun. Þetta lýkur undirbúningi dragsins.

Fullbúnu dragflöskunni er nú velt yfir á botnborðið og afhjúpar mynstrið eins og sýnt er á myndinni. Með því að nota sleif eru sandbrúnirnar í kringum mynstrið lagaðar og hlífðarhelmingurinn settur yfirdragmynstrið, stilla það saman með hjálp tindapinna. The cope flöskunni ofan á draga er staðsett aðlaga aftur með hjálp pinna. Þurrum skiljasandi er stráð yfir allan dragið og á munstrið.

Sprautupinni til að búa til sprotaganginn er staðsettur í um það bil 50 mm fjarlægð frá mynstrinu. Einnig er risspinninn ef þess er þörf geymdur á viðeigandi stað og nýútbúinn mótunarsandur svipaður þvíaf draginu ásamt baksandi er stráð yfir. Sandurinn er rækilega rakinn, umframsandi skafaður og útblástursgöt eru gerðar út um allt í kápunni eins og í draginu.

Sprautupinninn og e riserpinninn eru teknir varlega úr flöskunni. Síðar er steypilaugin skorin nálægt toppi hlaupsins. Kápan er aðskilin frá draginu og öllum lausum sandi á hlífinni og dragviðmótinuaf draginu er blásið af með hjálp belgs. Nú er tjaldið og dragmynsturhelmingarnir teknir til baka með því að nota dráttarbroddana og smella mynstrinu allt í kring til að stækka moldholið örlítið þannig aðMyglusveggir spillast ekki fyrir frádráttarmynstri. Hlaupararnir og hliðin eru skorin vandlega í mótið án þess að spilla mótið. Allur ofgnótt eða laus sandur sem finnst í hlaupunum og mygluholinu er blásiðburt með belgnum. Nú er sandi í formi líma borið á allt moldholið og hlaupana, sem myndi gefa fullunna steypunni góða yfirborðsáferð.

Þurr sandkjarni er útbúinn með því að nota kjarnakassa. Eftir viðeigandi bakstur er hann settur í formholið eins og sést á mynd. The cope er skipt út á draga að sjá um röðun tveggja með því aðpinna. Hentug þyngd er höfð á kápunni til að gæta þess að málmstöðvunarkrafturinn upp á við þegar hellt er á bráðinn málm. Nú er mótið, eins og sést á myndinni, tilbúið til að hella.