تهیه کننده: حسین صمدی جهاد دانشگاهی مشهد تیر87
بررسی تکنولوژی تولید چدن نشکن
در قالبهای فلزی (ریژه)
مقدمه
تولید قطعات چدنی در قالبهای فلزی به روش ثقلی در 35 سال اخیر مورد توجه شدید ریختهگران جهان قرار گرفته و انواع چدنهای خاکستری، نشکن و مالیبل با این به تولید مطلوب رسیدهاند.
طبق اطلاعات موجود، تعداد زیادی از کارخانههای اروپای غربی خط تولید خود را تغییر دادهاند و از قالب فلزی در تولید قطعات چدنی استفاده مینمایند.
در استفاده از این فرایند کشورهای آلمان، فرانسه، انگلستان و ایتالیا پیشتاز دیگر کشورهای اروپای غربی بوده اند. قطعات تولید شده در قالب فلزی به دلیل داشتن ویژگیها و خواص مکانیکی عالی برای اکثر مصارف صنعتی مناسب میباشند. از آن جمله میتوان قطعات خودرو از قبیل واترپمپ، اویل پمپ، انشعاب اگزوز، پولیها، بدنه کمک فنر و قطعاتی نظیر کمپرسور یخچال، پوسته و قطعات مربوط به الکتروموتورها و ژنراتورها، قطعات مربوط به جکهای بالابر، نازلها و دیگر قطعات، مانند اتصالات را نام برد.
در ایران نیز تولید لوله های فاضلاب و آبرسانی از چدن خاکستری و نشکن در قالب فلزی از سالیان پیش تولید میشوند ولی ریختهگری قطعات مهندسی از چدن نشکن به تازگی در کارخانجات ایران آغاز شده و شدیداً رو به گسترش است.
مزایا و محدودیتهای تولید چدن در قالب فلزی
مزایا :
طبق اطلاعات موجود تولید قطعات در قالبهای فلزی دارای فوائد تکنولوژیکی متالورژیکی و اقتصادی زیادی است که ذیلاً به تعدادی از آنها اشاره میشود:
- مقدار تولید در واحد زمان بیش از دیگر روشها از جمله ریختهگری در قالب ماسهای است. این امر سبب میگردد که قیمت قطعات تولید شده به مقدار قابل توجهی کاهش یابد.
- کیفیت سطحی قطعات تولید شده با این روش بهتر از قالبهای ماسهای است در نتیجه در هزینههای تراشکاری به مقدار زیادی صرفهجویی خواهد شد.
- خواص متالورژیکی و مکانیکی قطعات به دلیل یکنواختی توزیع فازها و ریز شدن دانهها و فازهای تشکیل دهنده، مطلوب تر و بهتر از قطعات تولید شده در قالبهای ماسهای است.
- مقاومت در مقابل خوردگی سطحی و خوردگی در درجه حرارت بالا بیش از قطعات تولید شده در قالبهای ماسهای است.
- عمل تولید با استفاده از قالب فلزی بسیار سادهتر از روشهای دیگر است.
- هزینههای انبارداری مواد اولیه جهت تولید قالبهای ماسهای با استفاده از این روش حذف میشود.
- هزینه و امکانات لازم جهت حمل و نقل مواد قالبگیری ماسهای حذف میشود.
- هزینه تخلیه درجهها و برگشت ماسه کهنه پس از بازیابی به خط تولید حذف میشود.
- تعداد افراد مورد نیاز نسبت به روش قالبگیری ماسهای به تعداد قابل توجهی کمتر است.
- ساخت ماشینآلات خط تولید در مقایسه با قالب گیری ماسهای بسیار ساده تر و ارزانتر است.
- خودکار کردن خط تولید به سهولت و با هزینه کمتر امکانپذیر است.
- هزینه تمیزکاری قطعات از قبیل شنزنی (سندبلاست) و سنگزنی به مقدار قابل توجهی کاهش مییابد.
- به دلیل صلب بودن دیواره قالب، نیاز به تغذیههای بزرگ کاهش یافته و در نتیجه راندمان تولید به مقدار زیادی افزایش خواهد یافت.
- دستیابی به ساختارهای مختلف میکروسکوپی و متالورژیکی با تغییر سرعت انجماد و ترکیب شیمیایی امکانپذیر است.
- آلودهسازی محیط به مراتب کمتر از قالبگیری ماسهای است و در نتیجه نیاز به نصب و استقرار تاسیسات قوی و پیچیده جهت تهویه و پاکسازی ذرات ماسه از محیط نخواهد بود.
- در این روش عیوبی از قبیل ماسهریزی و خرابی قالب ماسهای در حین ریختهگری به چشم نمیخورد.
- دقت ابعادی قطعات تولید شده با این روش به دلیل بالا بودن استحکام و سختی دیواره قالب بالاتر از روش قالبگیری ماسهای است.
محدودیتها
تولید قطعات در قالبهای فلزی ضمن دارا بودن مزایای ذکر شده دارای محدودیتهایی نیز میباشند که ذیلا به آنها اشاره میشود.
- هر قالب فقط برای قطعه خاصی استفاده داشته و از قابلیت انعطاف و تطبیق کمتری برخوردار میباشد که با توجه به قیمت نسبتا زیاد تولید قالب، ایجاد محدودیت خواهد کرد.
- با هر قالب تعداد محدودی قطعه قابل تولید است. این تعداد برای قطعات بزرگتر کمتر و برای قطعات کوچکتر بیشتر است.
- تولید قطعات با شکل هندسی پیچیده و با ضخامت کم مشکل و گاهی غیر ممکن است.
- به دلیل زیاد بودن سرعت انجماد در قالب، تکنولوژی بالایی جهت طراحی سیستم راهگاهی و تغذیهگذاری لازم است. به عبارت دیگر برای طراحی به افراد با تخصص و تجربه بالایی نیاز است.
- کنترل درجه حرارت قالب و مذاب و ترکیب شیمیایی مذاب برای جلوگیری از تشکیل مناطق سخت و غیر قابل تراشکاری در قطعه حائز اهمیت است و باید از پوششهای عایق منب استفاده شود.
- بالا بودن زمان تولید قالب و گران بودن آن با توجه به این موضوع که با یک قالب فقط تعداد محدودی قطعه قابل تولید است، یکی دیگر از محدودیتها به شمار میرود. با نگهداری صحیح از قالب و با به کارگیری روشهای مناسب تولید قالب، این محدودیت به مقدار قابل توجهی کاهش خواهد یافت.
نتیجه بررسی اقتصادی
با توجه به مزایا و محدودیتهای ذکر شده طبق بررسیها و مطالعات انجام شده، استفاده از قالب فلزی در مقایسه با دیگر روشها بسیار اقتصادی تر است. نتایج بررسیهای اقتصادی در منابع مختلف به شرح زیر گزارش شده است:
- میزان سرمایهگذاری اولیه به دلیل موارد ذکر شده 30٪ کمتر از مقدار مشابه برای قالبگیری ماسهای است.
- هزینه قطعه تولید شده در مقایسه با روش قالبگیری ماسهای 20٪ کمتر است.
- مقدار تولید در واحد زمان نسبت به قالبگیری ماسهای 100٪افزایش مییابد.
- تعداد پرسنل مورد نیاز برای تولید قطعه در واحد وزن و زمان 20 تا 35 درصد کمتر از روش قالبگیری ماسهای است.
بررسی تکنولوژی تولید چدن نشکن
در قالبهای فلزی (ریژه)
مقدمه
تولید قطعات چدنی در قالبهای فلزی به روش ثقلی در 35 سال اخیر مورد توجه شدید ریختهگران جهان قرار گرفته و انواع چدنهای خاکستری، نشکن و مالیبل با این به تولید مطلوب رسیدهاند.
طبق اطلاعات موجود، تعداد زیادی از کارخانههای اروپای غربی خط تولید خود را تغییر دادهاند و از قالب فلزی در تولید قطعات چدنی استفاده مینمایند.
در استفاده از این فرایند کشورهای آلمان، فرانسه، انگلستان و ایتالیا پیشتاز دیگر کشورهای اروپای غربی بوده اند. قطعات تولید شده در قالب فلزی به دلیل داشتن ویژگیها و خواص مکانیکی عالی برای اکثر مصارف صنعتی مناسب میباشند. از آن جمله میتوان قطعات خودرو از قبیل واترپمپ، اویل پمپ، انشعاب اگزوز، پولیها، بدنه کمک فنر و قطعاتی نظیر کمپرسور یخچال، پوسته و قطعات مربوط به الکتروموتورها و ژنراتورها، قطعات مربوط به جکهای بالابر، نازلها و دیگر قطعات، مانند اتصالات را نام برد.
در ایران نیز تولید لوله های فاضلاب و آبرسانی از چدن خاکستری و نشکن در قالب فلزی از سالیان پیش تولید میشوند ولی ریختهگری قطعات مهندسی از چدن نشکن به تازگی در کارخانجات ایران آغاز شده و شدیداً رو به گسترش است.
مزایا و محدودیتهای تولید چدن در قالب فلزی
مزایا :
طبق اطلاعات موجود تولید قطعات در قالبهای فلزی دارای فوائد تکنولوژیکی متالورژیکی و اقتصادی زیادی است که ذیلاً به تعدادی از آنها اشاره میشود:
- مقدار تولید در واحد زمان بیش از دیگر روشها از جمله ریختهگری در قالب ماسهای است. این امر سبب میگردد که قیمت قطعات تولید شده به مقدار قابل توجهی کاهش یابد.
- کیفیت سطحی قطعات تولید شده با این روش بهتر از قالبهای ماسهای است در نتیجه در هزینههای تراشکاری به مقدار زیادی صرفهجویی خواهد شد.
- خواص متالورژیکی و مکانیکی قطعات به دلیل یکنواختی توزیع فازها و ریز شدن دانهها و فازهای تشکیل دهنده، مطلوب تر و بهتر از قطعات تولید شده در قالبهای ماسهای است.
- مقاومت در مقابل خوردگی سطحی و خوردگی در درجه حرارت بالا بیش از قطعات تولید شده در قالبهای ماسهای است.
- عمل تولید با استفاده از قالب فلزی بسیار سادهتر از روشهای دیگر است.
- هزینههای انبارداری مواد اولیه جهت تولید قالبهای ماسهای با استفاده از این روش حذف میشود.
- هزینه و امکانات لازم جهت حمل و نقل مواد قالبگیری ماسهای حذف میشود.
- هزینه تخلیه درجهها و برگشت ماسه کهنه پس از بازیابی به خط تولید حذف میشود.
- تعداد افراد مورد نیاز نسبت به روش قالبگیری ماسهای به تعداد قابل توجهی کمتر است.
- ساخت ماشینآلات خط تولید در مقایسه با قالب گیری ماسهای بسیار ساده تر و ارزانتر است.
- خودکار کردن خط تولید به سهولت و با هزینه کمتر امکانپذیر است.
- هزینه تمیزکاری قطعات از قبیل شنزنی (سندبلاست) و سنگزنی به مقدار قابل توجهی کاهش مییابد.
- به دلیل صلب بودن دیواره قالب، نیاز به تغذیههای بزرگ کاهش یافته و در نتیجه راندمان تولید به مقدار زیادی افزایش خواهد یافت.
- دستیابی به ساختارهای مختلف میکروسکوپی و متالورژیکی با تغییر سرعت انجماد و ترکیب شیمیایی امکانپذیر است.
- آلودهسازی محیط به مراتب کمتر از قالبگیری ماسهای است و در نتیجه نیاز به نصب و استقرار تاسیسات قوی و پیچیده جهت تهویه و پاکسازی ذرات ماسه از محیط نخواهد بود.
- در این روش عیوبی از قبیل ماسهریزی و خرابی قالب ماسهای در حین ریختهگری به چشم نمیخورد.
- دقت ابعادی قطعات تولید شده با این روش به دلیل بالا بودن استحکام و سختی دیواره قالب بالاتر از روش قالبگیری ماسهای است.
محدودیتها
تولید قطعات در قالبهای فلزی ضمن دارا بودن مزایای ذکر شده دارای محدودیتهایی نیز میباشند که ذیلا به آنها اشاره میشود.
- هر قالب فقط برای قطعه خاصی استفاده داشته و از قابلیت انعطاف و تطبیق کمتری برخوردار میباشد که با توجه به قیمت نسبتا زیاد تولید قالب، ایجاد محدودیت خواهد کرد.
- با هر قالب تعداد محدودی قطعه قابل تولید است. این تعداد برای قطعات بزرگتر کمتر و برای قطعات کوچکتر بیشتر است.
- تولید قطعات با شکل هندسی پیچیده و با ضخامت کم مشکل و گاهی غیر ممکن است.
- به دلیل زیاد بودن سرعت انجماد در قالب، تکنولوژی بالایی جهت طراحی سیستم راهگاهی و تغذیهگذاری لازم است. به عبارت دیگر برای طراحی به افراد با تخصص و تجربه بالایی نیاز است.
- کنترل درجه حرارت قالب و مذاب و ترکیب شیمیایی مذاب برای جلوگیری از تشکیل مناطق سخت و غیر قابل تراشکاری در قطعه حائز اهمیت است و باید از پوششهای عایق منب استفاده شود.
- بالا بودن زمان تولید قالب و گران بودن آن با توجه به این موضوع که با یک قالب فقط تعداد محدودی قطعه قابل تولید است، یکی دیگر از محدودیتها به شمار میرود. با نگهداری صحیح از قالب و با به کارگیری روشهای مناسب تولید قالب، این محدودیت به مقدار قابل توجهی کاهش خواهد یافت.
نتیجه بررسی اقتصادی
با توجه به مزایا و محدودیتهای ذکر شده طبق بررسیها و مطالعات انجام شده، استفاده از قالب فلزی در مقایسه با دیگر روشها بسیار اقتصادی تر است. نتایج بررسیهای اقتصادی در منابع مختلف به شرح زیر گزارش شده است:
- میزان سرمایهگذاری اولیه به دلیل موارد ذکر شده 30٪ کمتر از مقدار مشابه برای قالبگیری ماسهای است.
- هزینه قطعه تولید شده در مقایسه با روش قالبگیری ماسهای 20٪ کمتر است.
- مقدار تولید در واحد زمان نسبت به قالبگیری ماسهای 100٪افزایش مییابد.
- تعداد پرسنل مورد نیاز برای تولید قطعه در واحد وزن و زمان 20 تا 35 درصد کمتر از روش قالبگیری ماسهای است.