English
Kort svar: Gjutkärnor är sandkroppar som formar håligheter och inre kanaler i ett gjutstycke. De tillverkas av sand bunden med ett bindemedel, i serier oftast maskinellt genom blåsning eller skjutning, och i små serier för hand. Skalkärnor och 3D-printade kärnor används för komplicerade geometrier. Kärnans utförande påverkar både gjutgodsets inre form och dess måttnoggrannhet.
Vad är en gjutkärna?
En gjutkärna placeras i formen för att skapa de delar av gjutstycket som inte kan formas av modellen, till exempel hålrum, kanaler och underskärningar. Vid gjutning i engångsformar, och i viss utsträckning vid kokillgjutning, tillverkas kärnorna av sand bunden med ett bindemedel. Bindemedlet kan vara organiskt eller oorganiskt. Vid mindre och medelstort gods används ofta Cold box, Hot box eller vattenglas, medan stort gods oftast bygger på furan eller vattenglas.
Kärnan ställs inför hårdare krav än själva formen, eftersom den i stor utsträckning omges av smälta. Den behöver:
- bättre gasgenomtränglighet, vilket ofta ger en grövre sand än i formen och extra åtgärder för luftning så att gaser kan lämna formen,
- större motståndskraft mot den termiska påkänningen, med risk för fastbränningar och inträngningar, vilket ofta hanteras med en skyddande beläggning, så kallad blackning,
- lättare sönderfall när gjutstycket stelnar och krymper.
Valet av bindemedel hänger alltså nära ihop med kärnans uppgift.
Kärnlådan avgör kärnans kvalitet
Kärnor formas i en kärnlåda, som har samma roll för kärnan som modellen har för formen. Vid maskinell tillverkning är kärnlådorna oftast av järn eller plast. Trä används vid små serier och enstyckstillverkning. För mindre kärnor behövs normalt ingen armering, medan stora kärnor ofta förstärks med tråd eller spik på utsatta ställen. Kärnlådor och modeller i plast fräses ofta med CAD/CAM-styrda maskiner, och kraven på utförandet är höga.
Komplicerade kärnor kan kräva flerdelade kärnlådor eller lösbitar för att kärnan ska gå att ta ut utan att skadas. Det är en konstruktionsfråga som berör både gjuteri och konstruktör, och den tas lämpligen upp tidigt. Allmänna råd om hur detaljen utformas finns i guiden om konstruktion av gjutgods.
Tillverkningsmetoder
Blåsning och skjutning
Vid serietillverkning sker kärntillverkningen uteslutande maskinellt. Kärnmassa förs med tryckluft från ett magasin in i kärnlådan, där den komprimeras. Därefter härdas massan genom att gas leds in. Vid Cold box blåses kärnan med en katalysator, och efter härdningen genomblåses den med ren luft. Kärnskjutning är den modernare av de två metoderna, och den kräver ett mindre antal ventilationsnipplar än kärnblåsning. Luftnipplarnas placering är avgörande: felplacerade nipplar ger dåligt massaflöde och en dåligt packad kärna. Kärnlådorna slits dessutom av den sandblästrande effekten från massan och är därför för det mesta av järn.
Extrudering
Ett alternativ är att pressa ut kärnmassan genom ett extruderingshuvud i stället för att blåsa eller skjuta in den.
Skalkärnor
Skalkärnor görs av hartsklädd sand i en varm kärnlåda. Oftast blåses sanden in med tryckluft, särskilt när kärnan har en så komplicerad form att fyllningen annars kan bli otillräcklig. När önskad väggtjocklek har byggts upp tömmer man ut överskottssanden, och kvar blir en ihålig kärna. Med skalteknik kan mycket komplicerade kärnor och kärnsystem tillverkas.
3D-printning
3D-printing av sandkärnor började som en metod för prototyper och har sedan mitten av 2010-talet också utvecklats för storserietillverkning. Kärnan byggs upp skikt för skikt, och ett skrivarhuvud lägger bindemedel eller härdare enligt geometrin i CAD-underlaget. Sand som inte fått bindemedel kan återanvändas, och den färdiga kärnan kan användas utan efterföljande torkning eller härdning i ugn.
Manuell kärntillverkning
Kärnlådans halvor rengörs, sätts ihop och får släppningsmedel, varefter lådan fylls, massan rammas lätt och får härda innan kärnan lossas. Manuell tillverkning används numera endast vid mindre serier och stort gjutgods.
Hantering och kärnpaket
Kärnorna mellanlagras ofta innan de läggs i formen, eftersom en automatisk formningslinje kan arbeta snabbare än kärnmakeriet hinner tillverka. Tyngre kärnor i små serier hanteras med lyfthjälpmedel, medan storserier ofta använder robotar.
När gjutgodset har en komplicerad inre form byggs flera delkärnor ihop till ett kärnpaket som limmas samman. Det kan påverka dimensionsnoggrannheten hos det färdiga godset. För att få god noggrannhet finns tekniker där delkärnorna placeras i en fixtur och låses fast av kärnmassa som skjuts in genom ett genomgående hål.
Vad inköpare och konstruktörer bör veta
- Serielängd styr metod: Små serier och enstycken görs ofta manuellt eller med 3D-printing, medan större serier kräver maskinell tillverkning och kärnlådor av järn eller plast.
- Kärnlådor är utrustning: Vid maskinell tillverkning används kärnlådor av järn eller plast. Fråga vilka kärnlådor som ingår i verktygsofferten.
- Underskärningar och inre kanaler: Ju fler kärnor och delningar en detalj kräver, desto större risk för måttavvikelser mellan delkärnor. Kontrollera toleransfrågan mot ritningar och toleranser för gjutgods.
- Sönderfall: Kärnan måste kunna falla isär när gjutstycket krymper. Fråga hur kärnsanden avlägsnas ur inre hålrum innan detaljen bearbetas vidare, se efterbearbetning av gjutgods.
Traficator hjälper inköpare att matcha detaljen mot rätt leverantör via sitt leverantörsnätverk i Europa och Asien.
Vanliga frågor
Vad används gjutkärnor till?
Kärnor bildar håligheter, kanaler och underskärningar i gjutstycket som modellen inte kan forma.
Vad är skillnaden mellan kärnblåsning och kärnskjutning?
Båda metoderna för in kärnmassa i kärnlådan med tryckluft. Kärnskjutning är den modernare metoden och behöver färre ventilationsnipplar än kärnblåsning.
Vad är en skalkärna?
En skalkärna tillverkas av hartsklädd sand i en varm kärnlåda. Överskottssanden töms ut, och kvar blir en ihålig kärna som kan ha mycket komplicerad form.
Kan kärnor 3D-printas?
Ja. Sandkärnor kan printas skikt för skikt och används även i serie. Tekniken började som prototypmetod, och den färdiga kärnan kan användas utan efterföljande härdning i ugn.
Tillbaka till översikten: Sandgjutning