綠砂鑄造是砂型鑄造這一大綱之下的一種特殊鑄造方法，它涉及到使用砂、水和添加劑的組合來製造濕砂型，並澆注液態金屬以形成最終產品。綠砂鑄造業涉及到提供服務的鑄造廠，而這樣的服務最終導致高品質的鑄件和我們在世界上看到的發展。
這是一個全球性的產業。亞太、北美和歐洲等地區對此成長中的市場貢獻最大。 鑄造市場報告 顯示，2023 年綠砂市場的價值為 $110 億元，到 2030 年可能會增加到 $190 億元。在本文中，我們將探討綠砂鑄造的所有關鍵方面，以瞭解其流程和利弊。
什麼是綠砂鑄造？
使用綠砂鑄造金屬的技術稱為綠砂鑄造。綠砂本身也被稱為濕砂。雖然綠色一詞是用來指這種砂子，但事實上濕砂並非綠色。水分含量高是其被稱為綠砂的原因。儘管如此，當熱金屬倒入砂中時，成型砂會變乾。
需要注意的是，綠砂鑄造不同於單純的砂鑄造，因為在模具中砂會混合粘土。砂和膨潤土的混合可確保砂粘在一起，因此可在長時間的自動流水線上使用。雖然這是基本定義，但就其組成而言，並沒有硬性規定。
綠砂鑄造的組成
除了綠砂鑄造的定義外，討論其典型組成部分也很重要：
- 75% 至 85% 的砂子
- 5% 至 11% 的膨潤土或高嶺石黏土來黏合砂粒
- 2% 至 4% 的水量
- 3% 至 5% 充當填料的污泥
- 1% 或以下的無煙石為碳質添加劑
- 其他無機化合物的基礎上，綠色砂鑄造的鑄件和目的。
關於那的組成，有一件重要的事需要記住，那就是有許多不同的製作方式，尤其是透過改變黏土的比例。調整這些比例對表面處理、結構的可塑性以及金屬的脫氣能力都有很大的影響。
一般而言，有色金屬的綠砂鑄造中沒有煤添加劑，因為一氧化碳無法防止氧化。另一方面，鋁用綠砂中有橄欖石砂，可帶來穩定性和耐久性。
金屬澆注溫度對鑄造過程中所選擇的砂子有很大的影響。砂的成分和選擇範圍如此廣泛，因此必須依賴 可靠的綠色鑄砂製造商.
綠砂鑄造的起源
它的演變始於古代歷史，因為它的起源可以追溯到古代歷史。埃及和中國的文明曾經用黏土模具來製造青銅和其他金屬的獨特物件。這開啟了創造結構和模具的概念。
1540 年代是綠砂鑄造歷史的轉捩點。一位義大利多面手 Vannoccio Biringuccio 發表了他關於使用濕砂製造模具的研究。這為工業革命期間的大規模採用鋪平了道路。為了滿足對複雜機械和金屬零件不斷上升的需求，這種應用是必要的。
此外，現代化的機器，例如吊砂機和機械混砂機，在 1910 年代被引進。它們顯著改善了綠砂製程。
請記住，綠色鑄造仍是一個不斷發展的過程。鑄造廠會持續改善其綠色鑄造製程，以滿足製造業獨特且複雜的要求。
綠砂鑄造流程
讓我們深入瞭解流程
模具開發
模具的製作過程是將預備好的砂子強行擠壓在燒瓶中的固定圖案周圍。這些圖案的確切形狀可能會有所不同，但其設計方式可讓金屬輕易倒入其中。
綠砂鑄造的第一個步驟是開發製程所需的綠砂模具。其方法是將綠砂裝入模具製造機，然後將適當的圖案壓入砂中。將模具壓入砂中時，會產生相當大的壓力，因此可得到合適的形狀。
然而，必須注意的是，綠砂的公差等級不如某些其他類型的模具，例如壓鑄模具和熔模鑄造模具。因此，通常需要進一步加工，才能獲得所需的形狀和效果。
殼芯生產
型芯是由砂子與樹脂黏合而成，並夯实在一起，以提供顯著的強度，並確保模腔能支撐內部結構和鑄件。
綠砂鑄造流程的下一步是殼芯生產，以完善設計。在綠砂模具上製作圖案並不足以滿足獨特和特定的要求。
製造核心對於傳統模具無法製造的內腔非常有用。一般而言，在此階段會使用芯盒和砂混合物，再加上樹脂或黏合劑。
一旦核心製作完成，便會在化學程序或極度加熱的幫助下使其硬化或固化，以確保它們能夠承受在接下來的程序階段中倒入的熔融金屬。
總體而言，殼芯是其中關鍵的一環，因為它們能確保尺寸精度和精加工品質。
殼模與型芯的組裝
在完成綠模砂鑄造和殼芯生產後，便可建立最終組裝線。型芯必須小心地放置在綠色砂模型腔內，以根據要求獲得所需的內部設計。
模具的兩半會適當地放置並合併在一起，以確保兩者之間有適當的密封。在綠砂鑄造程序中，確保熔融金屬沒有錯位或滲漏也很重要，因為這會打亂整個組裝線。
澆注和冷卻
一旦綠砂模具和殼芯組裝完成，熔融金屬就會在熔爐中以 1200-1400 華氏度的適當澆注溫度製造出來。
連接模腔與模具外側的流道系統用來小心地澆注熔融金屬，並填充模腔以及型芯周圍。當模腔完全填滿後，金屬便會在綠砂模具中冷卻。
整個冷卻和凝固過程可能需要幾分鐘甚至幾小時。也可以透過流道、昇降器、過濾器以及必要時添加冷卻器來控制此製程的時間。請確保金屬完全冷卻，以確保最大的尺寸精度並達到機械目標。
搖床和清潔
雖然精心設計的綠砂鑄造流程旨在從一開始就確保準確性，但即使是經驗豐富的服務人員，也經常會出現一些小錯誤。
金屬凝固後，將綠砂模具打碎以脫離鑄件。此過程稱為脫模。大規模的綠色 砂型鑄造服務 在搖模過程中，通常會使用機器來振動模具，並將其從鑄件中打碎。不過，也可以手動破模。
需要徹底清理，以確保鑄件中沒有殘砂、水垢或任何其他雜質。可採用噴丸、研磨或線刷等技術進行全面清理。
搖床和清理是製程中最重要的部分之一，因為它能確保整個製程的準確性。在此步驟中投入大量的資源和時間是非常重要的，並確保由專家根據鑄件的規格進行準確的徹底清理。
檢查
沒有全面而仔細的檢查，任何製造過程都是不完整的。這是確保上述所有步驟都正確進行的關鍵。
因此，程序的最終步驟是全面檢查經由搖床取出的鑄件。全面檢查包括檢查鑄件，以確保尺寸精度、表面光潔度、形狀缺陷、模具內部缺陷和整體瑕疵。
除了手動測試之外，現代的方法如 X 射線和超音波測試也可用來識別內部缺陷。請記住，缺陷在其中是常見的，但缺陷的嚴重程度將決定機殼是否可以修復或完全報廢。
一旦完成檢驗，且綠砂鑄件的品質良好，現在就可以將其用於多種不同的用途。
鑄造後砂
一旦使用綠砂製造鑄件，砂子就用完了，無法在鑄造過程中再次使用。雖然可以將砂中的雜質分離出來重新使用，但過程會變得冗長且昂貴。
因此，服務業每次鑄造製程都會使用新砂，並將不純的砂子用於其他用途。將砂再用於其他用途對於減少垃圾填埋場的廢棄物也很重要。現代化的測試技術可確保砂子中不含有毒物質。
綠砂鑄造的應用
廣泛應用於各行各業。該工藝生產的零件具有高強度、高品質的特性，因此在鐵路行業得到了廣泛的應用。同時，它也被用於我們常用的農業機械行業和工程機械行業。
其對材料的寬容性使其產品具有耐腐蝕性，因此可應用於石油管道行業。在日常生活中，我們常用的車輛上也常見到這些零件。例如汽車排氣系統零件、船舶渦輪系統零件等。
綠砂鑄造的優缺點
我們比較了各種砂型鑄件的優缺點，包括常見製程和利基製程。
| 砂鑄法 | 優勢 | 缺點 |
| 綠砂鑄造
（最受歡迎） |
低成本
循環時間短 經濟實惠的模具 高重複使用性 |
表面精度低
● 粗糙表面處理 高潛在缺陷 複雜形狀有限 |
| 樹脂砂鑄造 （最受歡迎） | 高表面平滑度
良好的尺寸精度 適合複雜的設計 ● 詳細的鑄件和堅固的模具 |
成本較高
生產週期長 需要安全預防措施 不可重複使用的模具 |
| 殼型鑄造（最受歡迎） | 高精度
高生產效率 高強度 |
高成本
不適合放置大型物品 |
| 乾砂鑄造 | 高表面平滑度
適用於複雜形狀 良好的尺寸精度 減少因受潮而產生瑕疵的風險 |
昂貴
生產週期長 需要先進的模具準備 高能耗 |
| 濕砂鑄造 | 低成本
適合大量生產 高彈性 |
平均表面品質
低尺寸精度 不適合複雜的零件 |
| 真空成型或 V 型製程 | 高品質表面
高精度 無污染 |
成本較高
降低生產效率 |
總結
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