แกนกลางเป็นส่วนสำคัญของการหล่อ หน้าที่ของแกนกลางคือการสร้างโพรงภายใน รู และรูปร่างที่ซับซ้อนของชิ้นส่วนที่ขัดขวางการถอดแม่พิมพ์ออกจากการหล่อ รวมถึงชิ้นส่วนที่มีข้อกำหนดพิเศษในการหล่อ
แกนกลางควรเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้: รูปร่าง ขนาด และตำแหน่งของแกนกลางในการหล่อควรเป็นไปตามข้อกำหนดของการหล่อ มีความแข็งแรงและความแข็งเพียงพอ ก๊าซที่เกิดจากแกนกลางในระหว่างกระบวนการสร้างการหล่อสามารถระบายออกจากแม่พิมพ์ได้ทันเวลา ความต้านทานจะมีขนาดเล็กเมื่อการหล่อหดตัว กระบวนการทำแกนกลาง การอบแห้ง การประกอบ และการทำความสะอาดการหล่อนั้นใช้งานง่าย โครงสร้างกล่องแกนกลางนั้นเรียบง่าย และการทำแกนกลางนั้นสะดวก
1. ประเภทของแกนและการใช้งาน
แกนสามารถแบ่งได้เป็นประเภทต่างๆ ตามวัสดุที่ใช้ดังนี้:
(1) แกนทราย แกนที่ทำจากวัสดุ เช่น ทรายซิลิกา เรียกว่าแกนทราย แกนทรายทำง่ายและราคาถูก สามารถทำเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้หลากหลาย ความแข็งแรงและความเหนียวของแกนทรายสามารถตอบสนองความต้องการการใช้งานได้โดยทั่วไป แกนทรายมีความต้านทานน้อยเมื่อชิ้นงานหดตัวและทำความสะอาดง่าย แกนทรายใช้กันอย่างแพร่หลายในการหล่อทราย ในการหล่อแม่พิมพ์โลหะ การหล่อแรงดันต่ำ และกระบวนการหล่ออื่นๆ แกนทรายยังใช้ในการสร้างโพรงที่ซับซ้อนอีกด้วย
(2) แกนโลหะ แกนที่ทำจากวัสดุโลหะใช้กันอย่างแพร่หลายในการหล่อโลหะ การหล่อด้วยแรงดัน และวิธีการกระบวนการอื่นๆ แกนโลหะมีความแข็งแรงและความแข็งที่ดี และชิ้นงานหล่อที่ได้จะมีความแม่นยำของมิติสูง แต่ทนทานต่อการหดตัวของชิ้นงานหล่อได้ดี การเจาะแกนเพื่อเอาโพรงที่ซับซ้อนออกนั้นทำได้ยากกว่า ดังนั้นจึงควรใส่ใจให้เพียงพอเมื่อเลือกแกนโลหะ
(3) แกนที่ละลายน้ำได้ แกนที่ทำจากเกลือที่ละลายน้ำได้หรือเป็นสารยึดเกาะเป็นแกนที่ละลายน้ำได้ แกนประเภทนี้มีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง ปล่อยก๊าซน้อย มีคุณสมบัติป้องกันการเกาะติดของทรายได้ดี และสามารถละลายน้ำได้ง่ายหลังการหล่อ แกนที่ละลายน้ำได้ใช้ในงานหล่อทราย งานหล่อแม่พิมพ์โลหะ งานหล่อด้วยแรงดัน และวิธีการกระบวนการอื่นๆ
2. การออกแบบแกนทราย
หลังจากที่ได้กำหนดตำแหน่งการหล่อและพื้นผิวการแบ่งและแผนกระบวนการอื่นๆ แล้ว แกนทรายก็สามารถแบ่งออกเป็นบล็อกได้ (กล่าวคือ จะใช้โครงสร้างแบบองค์รวมหรือโครงสร้างแบบรวมบล็อก) และสามารถกำหนดรูปร่างโครงสร้างของแกนทรายแต่ละบล็อกได้ตามโครงสร้างการหล่อ
หลักการทั่วไปในการกำหนดควรเป็นดังนี้: เพื่อให้กระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การทำแกนกลางจนถึงการตั้งแกนกลางสะดวก ขนาดช่องด้านในของการหล่อมีความแม่นยำ ไม่เกิดข้อบกพร่อง เช่น รูพรุน และโครงสร้างกล่องแกนกลางมีความเรียบง่าย
(1) ให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำของมิติของโพรงด้านในของชิ้นงานหล่อ ชิ้นส่วนหล่อทั้งหมดที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับขนาดโพรงด้านในควรขึ้นรูปด้วยแกนทรายเดียวกันและไม่ควรแบ่งออกเป็นแกนทรายหลายแกน ในสถานที่ที่ความแม่นยำของมิติของชิ้นงานหล่อสูงมาก แม้ว่าโครงสร้างจะซับซ้อนมาก แต่ก็ยังคงใช้แกนทรายแบบรวมอยู่
(2) รับรองการใช้งานที่ง่ายดาย แกนทรายขนาดใหญ่ที่ซับซ้อนและแกนทรายบางและยาวสามารถแบ่งออกเป็นแกนทรายขนาดเล็กและเรียบง่ายหลายแกน หลังจากแกนทรายขนาดใหญ่และซับซ้อนถูกแบ่งออกเป็นบล็อกแล้ว โครงสร้างกล่องแกนจะเรียบง่ายและง่ายต่อการผลิต แกนทรายบางและยาวควรแบ่งออกเป็นหลายส่วนและกล่องแกนควรเป็นแบบสากล ชิ้นส่วนเชื่อมต่อบางหรือส่วนที่ยื่นออกมาของคานยื่นบนแกนทรายควรผลิตเป็นบล็อก จากนั้นประกอบและยึดเข้าด้วยกันหลังจากการอบแห้ง
(3) แกนทรายควรมีพื้นผิวเติมทรายขนาดใหญ่และพื้นผิวรองรับระหว่างการขนส่งและการอบแห้ง
(4) เมื่อจำนวนบล็อกแกนทรายมีมาก เพื่อให้การรวม การประกอบ และการตรวจสอบแกนทรายสะดวกยิ่งขึ้น ควรใช้ "แกนทรายพื้นฐาน" (ซึ่งไม่ใช่ชิ้นส่วนการหล่อหรือทำหน้าที่หล่อเพียงบางส่วนเท่านั้น) ประกอบแกนทรายส่วนใหญ่หรือทั้งหมดไว้ล่วงหน้า จากนั้นจึงวางแกนทั้งหมดเข้าด้วยกัน
นอกเหนือจากหลักการข้างต้นแล้ว แกนทรายแต่ละแกนควรมีหน้าตัดที่เพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งในระดับหนึ่ง และสามารถระบายแก๊สในแกนทรายได้อย่างราบรื่น ทำให้โครงสร้างกล่องแกนเรียบง่าย ผลิตและใช้งานง่าย เป็นต้น
3. การออกแบบหัวแกน
หัวแกนเป็นโครงสร้างสำหรับการวางตำแหน่ง รองรับ และระบายออกของแกนทราย เมื่อออกแบบ จำเป็นต้องพิจารณาว่าจะวางตำแหน่งให้ถูกต้อง ทนต่อแรงกระแทกของแกนทรายเองและโลหะผสมเหลว การลอยตัว และแรงภายนอกอื่นๆ และนำก๊าซที่เกิดขึ้นภายในแกนทรายระหว่างการเทออกจากแม่พิมพ์ได้อย่างไร
(1) การกำหนดขนาดหัวแกน หัวแกนสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ หัวแกนแนวตั้งและหัวแกนแนวนอน เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลาง (หรือความกว้าง) ของหัวแกนมักจะเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลาง (หรือความกว้าง) ของแกนทราย การกำหนดพื้นที่แรงกดของหัวแกนและขนาดหัวแกนจึงเป็นเพียงการกำหนดความสูงของหัวแกนสำหรับแกนทรายแนวตั้งเท่านั้น สำหรับแกนทรายแนวนอน การกำหนดความยาวของหัวแกน โดยทั่วไป ขนาดของหัวแกนสามารถกำหนดได้โดยการดูตาราง โดยไม่ต้องคำนวณให้ยุ่งยาก
เมื่อขนาดของแกนทรายมีขนาดใหญ่และช่องทางออก (เช่น ส่วนหัวแกน) แคบ ควรตรวจสอบขนาดของหัวแกนเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันที่อนุญาตของแม่พิมพ์จะไม่เกินค่าการลอยตัวสูงสุดของโลหะที่หลอมละลาย
(2) การกำหนดความลาดเอียงของหัวแกน เพื่ออำนวยความสะดวกในการขึ้นรูป การทำแกน การตั้งแกนและการปิดแม่พิมพ์ หัวแกนจึงมีความลาดเอียงในทิศทางการขึ้นรูปและการตั้งแกน สำหรับแกนทรายแนวตั้ง ความลาดเอียงด้านบน (p) ของหัวแกนและที่นั่งแกนมักจะมากกว่าความลาดเอียงด้านล่าง (a) สำหรับแกนทรายแนวนอน บางครั้งเพื่อลดความซับซ้อนของโครงสร้างกล่องแกน เฉพาะที่นั่งแกน (หรือหัวแกนรูปแบบ) เท่านั้นที่มีความลาดเอียง ความลาดเอียงของที่นั่งแกนด้านบนโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 10 องศา และความลาดเอียงของที่นั่งด้านล่างอยู่ที่ประมาณ 5 องศา เพื่อให้แน่ใจว่าพอดีระหว่างหัวแกนและที่นั่งแกน ความลาดเอียงของหัวแกนรูปแบบที่สร้างที่นั่งแกนจะเบี่ยงเบนไปในทางบวก และความลาดเอียงของส่วนหัวแกนในกล่องแกนจะเบี่ยงเบนไปในทางลบ
(3) การกำหนดระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างหัวแกนและที่นั่งแกน ความสัมพันธ์ที่เหมาะสมระหว่างหัวแกนและที่นั่งแกนนั้นคล้ายคลึงกับความพอดีระหว่างเพลาและตลับลูกปืน และต้องมีระยะห่างระหว่างการประกอบที่แน่นอน หากช่องว่างมีขนาดใหญ่เกินไป แม้ว่าจะสะดวกในการใส่แกนและปิดแม่พิมพ์ แต่ความแม่นยำของมิติของการหล่อจะต่ำ และแม้แต่ของเหลวโลหะผสมก็อาจไหลเข้าไปในช่องว่างจนทำให้เกิด "ตะเข็บ" จำนวนมาก ทำให้ทรายหล่อตกลงมาและทำความสะอาดได้ยาก หรือปิดกั้นช่องระบายอากาศของหัวแกน ทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น รูพรุนในชิ้นส่วนหล่อ หากช่องว่างมีขนาดเล็กเกินไป จะทำให้ใส่แกนและปิดแม่พิมพ์ได้ยาก และอาจทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น ทรายตกลงมาหรือกล่องยุบได้ง่าย ขนาดของช่องว่างขึ้นอยู่กับประเภทของแม่พิมพ์ ขนาดและความแม่นยำของแกนทราย และความแม่นยำของที่นั่งแกนเอง สำหรับช่องว่างที่ตรงกันโดยเฉพาะ โปรดดูคู่มือที่เกี่ยวข้อง
(4) แหวนกด แหวนป้องกันแรงดัน และร่องสะสมทราย แหวนกด (แหวนกด) หมายถึงร่องครึ่งวงกลม (r: 2-5mm) ที่หมุนบนหัวแกนแม่พิมพ์ด้านบน หลังจากขึ้นรูปแล้ว แหวนทรายสำหรับขึ้นรูปจะถูกยกขึ้นบนที่นั่งแกนแม่พิมพ์ด้านบน หลังจากปิดแม่พิมพ์แล้ว ก็สามารถกดแกนทรายให้แน่นเพื่อป้องกันไม่ให้โลหะเหลวเจาะเข้าไปในหัวแกนตามช่องว่างและปิดกั้นช่องระบายอากาศ วิธีนี้เหมาะสำหรับแม่พิมพ์เปียกที่ขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรเท่านั้น แหวนป้องกันแรงดันหมายถึงแหวนวงกลมยกขึ้นที่มีความสูง 0.5-2mm และความกว้าง 5-12mm ที่รากของหัวแกนแนวนอนใกล้กับรูปแบบ หลังจากขึ้นรูปแล้ว ช่องว่างวงแหวนเว้าจะถูกสร้างขึ้นที่ส่วนที่เกี่ยวข้อง เมื่อแกนถูกตั้งและแม่พิมพ์ถูกปิด ก็สามารถป้องกันไม่ให้แม่พิมพ์ทรายที่นี่ถูกบดขยี้ จึงป้องกันข้อบกพร่องจากการตกของทราย บทบาทของแหวนป้องกันแรงดันนั้นเหมือนกับ "การต่อรอย" ในการขึ้นรูปด้วยมือ ซึ่งทั้งสองอย่างมีไว้เพื่อป้องกันไม่ให้แม่พิมพ์ทรายที่อยู่ใกล้กับพื้นผิวของโพรงถูกกดทับเพื่อป้องกันไม่ให้แม่พิมพ์ถูกบดขยี้ เงื่อนไขที่แตกต่างกันต้องใช้วิธีการที่แตกต่างกัน
รางเก็บทราย: แกนทรายมักไม่ถูกวางไว้บนพื้นผิวด้านล่างเนื่องจากมีอนุภาคทรายที่เก็บไว้ในที่นั่งแกนด้านล่าง อนุภาคทรายเหล่านี้สามารถถอดออกได้อย่างระมัดระวังด้วยมือระหว่างการขึ้นรูปด้วยมือ แต่สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้ในการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร ด้วยเหตุนี้ จึงมีการตั้งวงแหวนนูนไว้ที่ขอบของรูปแบบที่นั่งแกนด้านล่าง และร่องวงแหวนจะถูกสร้างขึ้นในแม่พิมพ์ทรายหลังจากการขึ้นรูป ซึ่งเรียกว่ารางเก็บทรายเพื่อเก็บอนุภาคทรายที่กระจัดกระจายทีละอนุภาค ซึ่งสามารถเร่งความเร็วในการตั้งค่าแกนได้อย่างมาก รางเก็บทรายโดยทั่วไปจะมีความลึก 2-5 มม. และกว้าง 3-6 มม.
