ریختگری قطعات چدنی
- شروع کننده موضوع rica
- تاریخ شروع
صول ریخته گری فلزات
فرآیند ریخته گری با تولید قالب آغاز می شود که شکل قالب، قرینه و معکوس قطعه ای است که ما نیاز داریم. قالب از مواد نسوز مانند ماسه تهیه می شود. فلز بر روی یک اجاق حرارت داده می شود تا ذوب شود. سپس فلز مذاب در گودی قالب که شکل قطعه مورد نظر است ریخته می شود. و تا زمان جامد شدن خنک می گردد. نهایتا قطعه فلزی شکل گرفته از قالب جدا می شود.
اصول ریخته گری فلزات
روش های ریخته گری:
فرآیند ریخته گری با تولید قالب آغاز می شود که شکل قالب، قرینه و معکوس قطعه ای است که ما نیاز داریم. قالب از مواد نسوز مانند ماسه تهیه می شود. فلز بر روی یک اجاق حرارت داده می شود تا ذوب شود. سپس فلز مذاب در گودی قالب که شکل قطعه مورد نظر است ریخته می شود. و تا زمان جامد شدن خنک می گردد. نهایتا قطعه فلزی شکل گرفته از قالب جدا می شود.
تعداد زیادی از سازه های فلزی که هر روز با آنها سرو کار داریم به روش ریخته گری تولید شده اند. علل این (گستردگی کاربرد ریخته گری) عبارتند از :
1- به روش ریخته گری می توان قطعاتی را تولید کرد که هندسه بسیار پیچیده ای دارند و یا دارای حفره های درونی می باشند.
2- برای تولید قطعات بسیار کوچک و همچنین قطعات بسیار بزرگ از چندصد گرم تا چندین هزار کیلو گرم می توان از این روش استفاده کرد.
3- این روش از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است . و هدر رفت کمی دارد. فلزات اضافی در هر بار ریخته گری دوبار ذوب شده و استفاده می شوند.
4- فلز ریخته گری شده ایزو تروپیک است یعنی در تمام جهات دارای خواص فیزیکی و مکانیکی یکسانی است.
مثال های پرکاربرد:
دستگیره های در ، قفل ها ،پوشش یا بدنه موتور ها، پمپ ها و غیره، چرخ بسیاری از اتوموبیل ها.
از روش ریخته گری بطور گسترده ای در صنایع اسباب بازی استفاده می گردد . به عنوان مثال در تولید قطعات ماشین ها، هواپیما ها و غیره.
جدول 1:
خلاصه ای از انواع روش های ریخته گری ، به همراه مزایا و معایب آنها و مثالهایی در این زمینه.
فرآیند
مزایا
معایب
نمونه ها
ماسه
هزینه پایین، گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها
تلرانس زیاد، کیفیت سطح نامطلوب
سر سیلندر ها ، بدنه موتور ها
قالب پوسته ای
دقت بالا، نرخ تولید بیشتر و کیفیت سطح بهتر
محدودیت در اندازه قطعات
میله های اتصال ، جعبه دنده ها
الگوی مصرف شدنی
Expendable
گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها
الگو ها استحکام پایینی دارند
سر سیلندر ها، اجزای ترمز
قالب گچی
اشکال پیچیده ، کیفیت سطح عالی
فقط برای فلزات غیر آهنی ،نرخ تولید پایین
نمونه های اولیه قطعات مکانیکی
قالب سرامیکی
اشکال پیچیده ، دقت بالا وکیفیت سطح خوب
فقط اندازه های کوچک
پروانه ها، تجهیزات قالب هاب تزریق
investment
اشکال پیچیده و کیفیت سطح عالی
قطعات کوچک و گران قیمت
جواهرات
قالب دائمی
کیفیت سطح خوب، نرخ تولید بیشتر وتخلخل کم
اشکال ساده، گرانی قالب
چرخ دنده های و جعبه دنده ها
تحت فشار
دقت ابعادی عای ، نرخ تولید بالا
گرانی قالب ،قطعات کوچک، فلزات غیر آهنی
چرخ های اتوموبیل، بدنه دوربین و چرخ دنده های دقیق
گریز از مرکز
احجام سیلندری شکل بزرگ، کیفیت خوب
محدودیت در شکل ، هزینه بالا
لوله ها ، بویلر ها و چرخ طیار ها
ریخته گری با ماسه:
در ریخته گری ماسه ای از ماسه طبیعی یا ماسه ترکیبی( ماسه دریاچه) استفاده میشود، که دارای یک ماده نسوز به نام سیلیکا(sio2) می باشد. دانه های شن باید بقدر کافی کوچک باشند تا بتوان آن ها را متراکم کرد.و در عین حال باید آنقدر درشت باشند تا گازهای تشکیل شده در هنگام ریخته گری از بین منافذ آنها خارج شوند. در قالب های بزرگ تر از ماسه سبز استفاده می کنند(ترکیبی از ماسه،خاک رس و مقداری آب).
ماسه را می توان مجددا مورد استفاده قرار داد. همچنین زائده ها و فلزات اضافی بریده شده و مجددا استفاده می گردند.
قالب های ماسه ای دارای قسمت های زیر می باشند:
· قالب از دو قسمت اصلی تشکیل شده است. درجه بالایی cope و درجه پایینی drag نامیده می شوند.
· مذاب در فضای بین دو درجه که حفره قالب نام دارد ،جاری می گردد. هندسه طرح توسط یک قطعهء چوبی که الگو نام دارد، ایجاد می شود. شکل طرح ، تقریبا شبیه به قطعه ای که ما نیاز داریم می باشد.
· حفره قیفی شکل: بالای این قیف ظرف مذاب ریزی قرار دارد. و به قسمت لوله مانند قیف sprue گفته می شود. فلز مذاب در داخل ظرف مذاب ریزی ریخته شده و از طریق spure به سمت پایین جاری می شود.
· راهگاه ها ، کانل هایی عمودی و توخالی هستند که حفره قالب را به سطح آن متصل می کنند. منطقه ای که این راهگاه ها به حفره ء قالب می رسند ، دروازه (gate) نام دارد.
· چندین حفره دیگر نیز درون قالب تعبیه می شوند که با سطح آن در تماسند. اضافه مذابی که درون قالب ریخته می شود ، به داخل این حفره ها که "لوله های تغذیه" نام دارند جاری می گردد. این لوله ها مانند مخازن ذخیره مذاب عمل می کنند. همینطور که مذاب در داخل حفره قالب در حال جامد شده است حجم آن کم می شود. برای جلوگیری از ایجاد حفره در داخل قطعه ، مذاب جبران کننده از داخل این لوله ها به قالب وارد می شود.
· منافذ هوا : لوله های باریکی هستند که حفره قالب را به فضای بیرون متصل می کنند و به گاز ها و هوای داخل قالب اجازه می دهند که از قالب خارج شوند.
· ماهیچه ها: بسیاری از قطعات ریخته گری دارای سوراخ های داخلی هستند(فضا های خالی).یا برخی حفره های موجود در ساختار آنها از هیچ کجای قالب قابل دسترسی نیستند. این سطوح درونی به وسیله ماهیچه ها ایجاد می گردند. ماهیچه ها ازطریق آمیختن ماسه با یک سری چسب های خاص تهیه می شوند . این چسب باعث می شود که وقتی ماهیچه را در دست می گیریم شکل خود را حفظ کند. قالب از طریق قرار دادن ماهیچه در داخل حفره درجهء پایینی و قرار دادن درجه بالایی روی آن و قفل کردن دو درجه به هم، ساخته می شود. بعد از انجام عملیات ریخته گری ، ماسه ها کنار زدن می شوند و ماهیچه بیرون کشیده شده و معمولا شکسته میشود.
ملاحظات مهم ریخته گری:
1- طرح الگو چگونه روی ماسه ساخته می شود؟
صنعت گران شکل مورد نظر را با دست یا به وسیله ماشین روی ماسه حک می کنند.
2- چرا طرح ایجاد شده دقیقا شبیه قطعه نیست؟
به وسیله طرح ما تنها سطح خارجی قطعه را می سازیم . سطوح داخلی توسط ماهیچه ها ایجاد می شوند.
باید مقدار فضای لازم را برای انقباض قطعه ریخته گری شده بعد از انجماد پیشبینی کرد.
3- وقتی دو درجه تشکیل دهنده قالب را از هم جدا کنیم و طرح ایجاد شده توسط درجه پایینی و بالایی را به دو نیم تقسیم کنیم به یک برشی عرضی از قطعه می رسیم .سطح خارجی ای برش عرضی را " خط جدا کننده" می نامند. اولین گام در طراحی قالب تشخیص این خط است .(چرا)
4- برای جلوگیری از صدمه دیدن سطح قالب هنگام خارج کردن الگو، قطعات چوبی مربوط به لوله های هوا، راه گاه ها و غیره ، باید سطوح عمودی قطعه را کمی مایل طراحی کنیم. به این شیب ملایم taper گفته می شود. اگر می دانیم که قطعه ما توسط ریخته گری ساخته خواهد شد، باید هنگام طراحی در طرح اولیه به سطوح عمودی شیب ملایمی بدهیم.
5- ماهیچه ها توسط اجزایی به نام برجسته گی های ماهیچه(core print) در جای خود نگه داشته می شوند.اگر طراحی طوری باشد که ساپورت کافی برای نگه داشتن ماهیچه در جای خود وجود نداشته باشد، از نگه دارنده های فلزی به نام چپلت استفاده میشود.چپلت ها در داخل قطعه نهایی جاسازی می شوند.
6- بعد از به دست آمدن قطعه ریخته گری شده باید آن را با فشار هوا تمیز کرد.
7- نهایتا ، فلزات اضافی کنار دروازه ها ، لوله های تغذیه و منافذ هوا باید بریده شوند. سطوح مهم باید ماشین کاری شوند تا سطحی پرداخت شده و دقیق حاصل گردد.
ریخته گری و موم زدایی در جواهرسازی
شیوه ی ریخته گری که در این مقاله توضیح داده شده است، نه تنها در جواهر سازی بلکه به طور کلی برای ساخت انواع قطعات ظریف و پیچیده به کار می رود.
با این روش می توان زیبا ترین و پیچیده ترین جواهرات را قالب گیری کرد. در این روش، ابتدا طرحی از جواهر توسط موم مصرف پذیر تهیه می گردد. بعد این طرح به پایه ی مومی مخروطی شکلی متصل می شود. سپس توسط قالب پلاستر پاریسی در بر گرفته می شود. در قالب منفذ یا شکافی می گذارند تا موم قابل سوختن شود. قالب پلاستر را بعد از خشک شدن در کوره قرار داده و به آرامی حرارت می دهند. موم شروع به سوختن می کند و بعد از سوختن موم، حفره ای در داخل قالب گچی باقی می ماند. در این مرحله، فلز مذاب را از طریق منفذ باقی مانده به داخل حفره ی قالب می ریزند که به سرعت منجمد می شود و شکل و فضای حفره پلاستر را به خود می گیرد. بعد از سرد شدن، قالب شکسته و مدل خارج می شود.
در روش گفته شده، باید برای هر قطعه یک مدل مومی درست کرد. زرگران و جواهرسازان برای تسریع تولید قطعات، ابتدا از روی مدل اصلی جواهر که معمولا از نقره ساخته می شود یک قالب لاستیکی تهیه می کنند تا مدل های مومی به سرعت در آن ها شکل گیرند.
لاستیک مایع قالب برای پخت به دستگاه پخت قالب می رود. دستگاه پخت قالب لاستیک در تصویر نشان داده شده است:
لاستیک یک تکه ی قالبی را به دو نیمه ی مساوی و با چهار جفت چفت و بست برش می دهند:
قالب را پس از خشک شدن در کوره قرار داده و حرارت می دهند. تصویر زیر کوره ی الکتریکی برای موم زدایی را نشان می دهد:
مدل مومی می سوزد و خارج می شود و حفره ی آن در قالب باقی می ماند.
فلز مذاب را از طریق منفذ باقی مانده در حفره می ریزند که به سرعت منجمد شده و شکل فضای حفره را به خود می گیرد.
پس از سرد شدن، قالب شکسته و قطعه خارج می شود.
موم های ریخته گری و کاربرد آن ها در طلا سازی:
«موم های ریخته گری در هنر طلا و جواهر سازی ترکیبی از موم های طبیعی مانند موم های کارنوبا (سخت) و موم های کاندلیلا (نرم) و موم زنبور (نرم) و موم های مصنوعی مانند میکروکریساتالاین نرم (پارافین) است. در ریخته گری طلا و جواهر از موم های معدنی مانند مونتان (سخت) و موم های پلاستیکی (پلی اتیلن نرم و سخت) استفاده می نمایند.
موم هایی که در ریخته گری طلا و نقره به کار برده می شوند باید دارای کیفیت خوبی باشند تا شکلی که به آن می دهند را حفظ کنند . بعد از آن که توسط مواد گچی قالب گیری شد بر اثر حرارت دیدن به راحتی سوخته و هیچ اثر و خاکستری ز خود در حفره ی قالب باقی نگذارند. موم های تزریقی ریخته گری باید خصوصیات مشخصی داشته باشند که عبارتند از:
1. دمای ذوب پایینی داشته باشند.
2. در حالتی که مذاب هستند به راحتی سیال شوند و جریان پیدا نمایند.
3. سرد شدن و سخت شدن آن ها به راحتی صورت پذیرد.
4. از طریق الکترو استانیکلی (جذب و دفع بارهای الکتریکی) جذب لاستیک شوند.
5. حالت انعطاف پذیری داشته باشند تا بتوان الگوی مومی کامل شده را بدون شکستن یا خراب شدن از داخل قالب خارج نمایند.
فرآیند انجماد سریع
فوق سرمایش فرایندی است که در آن مایعات، طی سرد شدن بسیار آهسته و مداوم، به دمایی پایینتر از نقطه انجماد معمولی خود می‌رسند، بدون اینکه منجمد شوند.
مایع فوق‌سرد حالتی ناپایدار دارد و با اضافه کردن مقدار بسیار کمی از جامد یا در صورت تشکیل یک کریستال کوچک بر جداره ظرف محتوی آن، بی‌درنگ شروع به انجماد می‌کند. انرژی گرمایی آزاد شده در این فرایند انجماد، دمای مخلوط مایع و جامد را بالا می‌‌برد و حداکثر به دمای انجماد معمولی می‌‌رساند.
مهمترین مثال فرایند فوق سرمایش، آب است.
تعریف RSP
استفاده از سرمایش زیاد یا فوق سرمایش زیاد برای ایجاد سرعت بالا در حرکت جبهه انجماد است.
تاریخچه
در بین سالهای ۱۸۶۰ تا ۱۸۷۰ میلادی برای اولین بار جهت ایجاد فویلهای فلزی از روش Splat cooling استفاده شد.
برای این منظور یک قطره از مذاب را در معرض وزش هوای شدید قرار می‌دادند و مذاب را با برخورد به یک صفحه مسی سرد کردند.
طبقه‌بندی روش‌ها
اتمیزه کردن Atomization
پخش بسیار ریزی از قطرات از مذاب زمانی که مذاب با یک جریان با انرژی بسیار بالا حاصل از یک منبع گازی فشرده رانده میشوند.
روش سرمایشی Chill
چرخ دوار حامل مذاب یکی از مهمترین و گسترده ترین روشهای تولید است که هم سرمایش مطلوب و هم روش تولید ساده، آن را به یکی از بهترین روشهای تولید RSP بدل کرده‌است. در این روش می‌توان ریبون‌های پیوسته از مذاب حتی با ضخامت ۳ میلیمتر تهیه کرد که از سال ۱۹۱۱ استفاده میشود. روش پیشرفته منجر به تولید روش Planer Flow Casting شده‌است.
کوئنچ سریع مذاب توسط سطح زیرپایه Quenching
هدف اصلی این روش بهبود سطح زیر ساخت توسط انجماد سریع لایه مذاب بالای آن است. منبع گرما عمدتا لیزر یا پرتوهای الکترونی است که کار دوباره ذوب کردن سطح و ایجاد لایه نازک مذاب را بر عهده دارند. در این روش نیازی به ایجاد جوانه نیست چون زبانه‌های ماده زیر ساخت خود مکان مناسبی برای جوانه‌زنی به حساب می‌آیند.
کوئنچ
به سرد کردن سریع جامدات کوئنچ یا فرونشانی گفته میشود.
هنگام سرد کردن سریع، جامدات فرصت کافی برای سرد شدن تعادلی نداشته و فاز‌های شبه‌پایدار یا ناپایدار به وجود می‌آورند.
محیط‌های کوئنچ معمول
کوئنچ در هوا
کوئنچ در روغن
کوئنچ در آب
کوئنچ در نیتروژن مایع
Quench به معنی سرد کردن سریع می باشد. این روش در سالهای 1860 تا 1870 میلادی برای اولین بار، جهت ایجاد فویلهای فلزی استفاده شد.
در شیمی پلیمرها و مهندسی مواد از این عمل برای جلوگیری از فرایندهای با دمای پایین مثل انتقال فاز (Phase transformation) استفاده می شود که این شرایط هم از لحاظ ترمودینامیکی مناسب است و هم از لحاظ کینتیکی قابل دستیابی است. برای نمونه این پدیده موجب کاهش کریستال شدن و افزایش سختی پلاستیکها وآلیاژها می شود.
این عمل به صورت متداول در متالوژی برای سخت کردن استیل به کار می رود که با تولید مارتنسیت( آلیاژی از کربن و آهن که به صورت استیل خیلی سخت وجود دارد) همراه می باشد. در این روش استیل باید به سرعت سرد شود تا از نقطه اوتکتیک خود بگذرد. در آلیاژهای استیل با فلزاتی نظیر نیکل و منگنز، نقطه اوتکتیک خیلی پایین تر است اما موانع کینتیکی برای انتقال فاز یکسان می باشند. این پدیده موجب شروع عمل quenching در دمای پایین تر می شود که انجام فرایند را آسانتر می سازد. به استیلهای تولیدی با سرعت بالا، تنگستن نیز اضافه می شود که این عمل موجب بالا رفتن موانع کینتیکی می گردد و سرد شدن مواد را تسریع می نماید. حتی سرد شدن آهسته چنین آلیاژهایی در مجاورت هوا، بیشترین مزایای quenching را به همراه دارد.
Metal quenching (سرد کردن سریع فلزات مذاب) فلزات داغ با استفاده از هوا، آب، روغن یا پلیمرهای مایع به سرعت سرد (Quench) می شوند تا سختی و مشخصات مکانیکی دلخواه بدست آید. این پدیده معمولا با سرد کردن در سرعت بالا انجام می شود تا از ایجاد ساختارهای نامطلوب جلوگیری شود و از یکنواخت بودن مشخصات مکانیکی اطمینان حاصل شود. Quenching یک فرایند پیچیده با سه فاز مجزای ذیل است: 1- فاز تشکیل بخار اطراف فلز 2- فاز جوشیدن 3- فاز همرفت (convection) بحرنی ترین مرحله فاز بخار است به گونه ای که اگر فضای خالی از بخار اطراف فلز وجود داشته باشد موجب کاهش کارایی پروسه می شود. برای حل این مشکل می توان از همزدن بخار اطراف فلز بهره گرفت. بزرگترین چالش پیش روی صنایع، انجام Quenching به صورت یکنواخت در کل سطح فلز می باشد. سرد کردن غیر یکنواخت موجب افزایش فشارهای داخلی و مچاله شدن فلز می گردد. سرعت سرد کردن (Quenching) وابسته به عوامل سرد کننده (هوا، روغن، آب ... ) و سرعت همزن می باشد.نقش quenching در دستگاههای زداینده آلودگی به ندرت گازهای داغ قبل از ورود به دستگاه زداینده آلودگی هوا، با تزریق آب، سرد می شود ( پدیده quenching ). معمولا گازهای داغ تا رسیدن به حالت اشباع سرد می شوند. اگر جریان گاز داغ سرد نشود موجب تبخیر بخش عمده ای از محلول جمع کننده آلودگی در دستگاه می شود که باعث آسیب به بخهای داخلی دستگاه می شود و لذا موجب کاهش کارآیی دستگاه و خراب شدن ان می شود. با سرد شدن هوای آلوده حجم آن کاهش یافت ه و هزینه ها نیز کاهش می یابد. سیستم های quenching به سادگی دستگاه های اسپری کننده مایعات درون محفظه عمل می کنند. این سیستمها قبل از دستگاههای آلودگی زدا سوار می شوند
فرآیند ریخته گری با تولید قالب آغاز می شود که شکل قالب، قرینه و معکوس قطعه ای است که ما نیاز داریم. قالب از مواد نسوز مانند ماسه تهیه می شود. فلز بر روی یک اجاق حرارت داده می شود تا ذوب شود. سپس فلز مذاب در گودی قالب که شکل قطعه مورد نظر است ریخته می شود. و تا زمان جامد شدن خنک می گردد. نهایتا قطعه فلزی شکل گرفته از قالب جدا می شود.
اصول ریخته گری فلزات
روش های ریخته گری:
فرآیند ریخته گری با تولید قالب آغاز می شود که شکل قالب، قرینه و معکوس قطعه ای است که ما نیاز داریم. قالب از مواد نسوز مانند ماسه تهیه می شود. فلز بر روی یک اجاق حرارت داده می شود تا ذوب شود. سپس فلز مذاب در گودی قالب که شکل قطعه مورد نظر است ریخته می شود. و تا زمان جامد شدن خنک می گردد. نهایتا قطعه فلزی شکل گرفته از قالب جدا می شود.
تعداد زیادی از سازه های فلزی که هر روز با آنها سرو کار داریم به روش ریخته گری تولید شده اند. علل این (گستردگی کاربرد ریخته گری) عبارتند از :
1- به روش ریخته گری می توان قطعاتی را تولید کرد که هندسه بسیار پیچیده ای دارند و یا دارای حفره های درونی می باشند.
2- برای تولید قطعات بسیار کوچک و همچنین قطعات بسیار بزرگ از چندصد گرم تا چندین هزار کیلو گرم می توان از این روش استفاده کرد.
3- این روش از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است . و هدر رفت کمی دارد. فلزات اضافی در هر بار ریخته گری دوبار ذوب شده و استفاده می شوند.
4- فلز ریخته گری شده ایزو تروپیک است یعنی در تمام جهات دارای خواص فیزیکی و مکانیکی یکسانی است.
مثال های پرکاربرد:
دستگیره های در ، قفل ها ،پوشش یا بدنه موتور ها، پمپ ها و غیره، چرخ بسیاری از اتوموبیل ها.
از روش ریخته گری بطور گسترده ای در صنایع اسباب بازی استفاده می گردد . به عنوان مثال در تولید قطعات ماشین ها، هواپیما ها و غیره.
جدول 1:
خلاصه ای از انواع روش های ریخته گری ، به همراه مزایا و معایب آنها و مثالهایی در این زمینه.
فرآیند
مزایا
معایب
نمونه ها
ماسه
هزینه پایین، گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها
تلرانس زیاد، کیفیت سطح نامطلوب
سر سیلندر ها ، بدنه موتور ها
قالب پوسته ای
دقت بالا، نرخ تولید بیشتر و کیفیت سطح بهتر
محدودیت در اندازه قطعات
میله های اتصال ، جعبه دنده ها
الگوی مصرف شدنی
Expendable
گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها
الگو ها استحکام پایینی دارند
سر سیلندر ها، اجزای ترمز
قالب گچی
اشکال پیچیده ، کیفیت سطح عالی
فقط برای فلزات غیر آهنی ،نرخ تولید پایین
نمونه های اولیه قطعات مکانیکی
قالب سرامیکی
اشکال پیچیده ، دقت بالا وکیفیت سطح خوب
فقط اندازه های کوچک
پروانه ها، تجهیزات قالب هاب تزریق
investment
اشکال پیچیده و کیفیت سطح عالی
قطعات کوچک و گران قیمت
جواهرات
قالب دائمی
کیفیت سطح خوب، نرخ تولید بیشتر وتخلخل کم
اشکال ساده، گرانی قالب
چرخ دنده های و جعبه دنده ها
تحت فشار
دقت ابعادی عای ، نرخ تولید بالا
گرانی قالب ،قطعات کوچک، فلزات غیر آهنی
چرخ های اتوموبیل، بدنه دوربین و چرخ دنده های دقیق
گریز از مرکز
احجام سیلندری شکل بزرگ، کیفیت خوب
محدودیت در شکل ، هزینه بالا
لوله ها ، بویلر ها و چرخ طیار ها
ریخته گری با ماسه:
در ریخته گری ماسه ای از ماسه طبیعی یا ماسه ترکیبی( ماسه دریاچه) استفاده میشود، که دارای یک ماده نسوز به نام سیلیکا(sio2) می باشد. دانه های شن باید بقدر کافی کوچک باشند تا بتوان آن ها را متراکم کرد.و در عین حال باید آنقدر درشت باشند تا گازهای تشکیل شده در هنگام ریخته گری از بین منافذ آنها خارج شوند. در قالب های بزرگ تر از ماسه سبز استفاده می کنند(ترکیبی از ماسه،خاک رس و مقداری آب).
ماسه را می توان مجددا مورد استفاده قرار داد. همچنین زائده ها و فلزات اضافی بریده شده و مجددا استفاده می گردند.
قالب های ماسه ای دارای قسمت های زیر می باشند:
· قالب از دو قسمت اصلی تشکیل شده است. درجه بالایی cope و درجه پایینی drag نامیده می شوند.
· مذاب در فضای بین دو درجه که حفره قالب نام دارد ،جاری می گردد. هندسه طرح توسط یک قطعهء چوبی که الگو نام دارد، ایجاد می شود. شکل طرح ، تقریبا شبیه به قطعه ای که ما نیاز داریم می باشد.
· حفره قیفی شکل: بالای این قیف ظرف مذاب ریزی قرار دارد. و به قسمت لوله مانند قیف sprue گفته می شود. فلز مذاب در داخل ظرف مذاب ریزی ریخته شده و از طریق spure به سمت پایین جاری می شود.
· راهگاه ها ، کانل هایی عمودی و توخالی هستند که حفره قالب را به سطح آن متصل می کنند. منطقه ای که این راهگاه ها به حفره ء قالب می رسند ، دروازه (gate) نام دارد.
· چندین حفره دیگر نیز درون قالب تعبیه می شوند که با سطح آن در تماسند. اضافه مذابی که درون قالب ریخته می شود ، به داخل این حفره ها که "لوله های تغذیه" نام دارند جاری می گردد. این لوله ها مانند مخازن ذخیره مذاب عمل می کنند. همینطور که مذاب در داخل حفره قالب در حال جامد شده است حجم آن کم می شود. برای جلوگیری از ایجاد حفره در داخل قطعه ، مذاب جبران کننده از داخل این لوله ها به قالب وارد می شود.
· منافذ هوا : لوله های باریکی هستند که حفره قالب را به فضای بیرون متصل می کنند و به گاز ها و هوای داخل قالب اجازه می دهند که از قالب خارج شوند.
· ماهیچه ها: بسیاری از قطعات ریخته گری دارای سوراخ های داخلی هستند(فضا های خالی).یا برخی حفره های موجود در ساختار آنها از هیچ کجای قالب قابل دسترسی نیستند. این سطوح درونی به وسیله ماهیچه ها ایجاد می گردند. ماهیچه ها ازطریق آمیختن ماسه با یک سری چسب های خاص تهیه می شوند . این چسب باعث می شود که وقتی ماهیچه را در دست می گیریم شکل خود را حفظ کند. قالب از طریق قرار دادن ماهیچه در داخل حفره درجهء پایینی و قرار دادن درجه بالایی روی آن و قفل کردن دو درجه به هم، ساخته می شود. بعد از انجام عملیات ریخته گری ، ماسه ها کنار زدن می شوند و ماهیچه بیرون کشیده شده و معمولا شکسته میشود.
ملاحظات مهم ریخته گری:
1- طرح الگو چگونه روی ماسه ساخته می شود؟
صنعت گران شکل مورد نظر را با دست یا به وسیله ماشین روی ماسه حک می کنند.
2- چرا طرح ایجاد شده دقیقا شبیه قطعه نیست؟
به وسیله طرح ما تنها سطح خارجی قطعه را می سازیم . سطوح داخلی توسط ماهیچه ها ایجاد می شوند.
باید مقدار فضای لازم را برای انقباض قطعه ریخته گری شده بعد از انجماد پیشبینی کرد.
3- وقتی دو درجه تشکیل دهنده قالب را از هم جدا کنیم و طرح ایجاد شده توسط درجه پایینی و بالایی را به دو نیم تقسیم کنیم به یک برشی عرضی از قطعه می رسیم .سطح خارجی ای برش عرضی را " خط جدا کننده" می نامند. اولین گام در طراحی قالب تشخیص این خط است .(چرا)
4- برای جلوگیری از صدمه دیدن سطح قالب هنگام خارج کردن الگو، قطعات چوبی مربوط به لوله های هوا، راه گاه ها و غیره ، باید سطوح عمودی قطعه را کمی مایل طراحی کنیم. به این شیب ملایم taper گفته می شود. اگر می دانیم که قطعه ما توسط ریخته گری ساخته خواهد شد، باید هنگام طراحی در طرح اولیه به سطوح عمودی شیب ملایمی بدهیم.
5- ماهیچه ها توسط اجزایی به نام برجسته گی های ماهیچه(core print) در جای خود نگه داشته می شوند.اگر طراحی طوری باشد که ساپورت کافی برای نگه داشتن ماهیچه در جای خود وجود نداشته باشد، از نگه دارنده های فلزی به نام چپلت استفاده میشود.چپلت ها در داخل قطعه نهایی جاسازی می شوند.
6- بعد از به دست آمدن قطعه ریخته گری شده باید آن را با فشار هوا تمیز کرد.
7- نهایتا ، فلزات اضافی کنار دروازه ها ، لوله های تغذیه و منافذ هوا باید بریده شوند. سطوح مهم باید ماشین کاری شوند تا سطحی پرداخت شده و دقیق حاصل گردد.
ریخته گری و موم زدایی در جواهرسازی
شیوه ی ریخته گری که در این مقاله توضیح داده شده است، نه تنها در جواهر سازی بلکه به طور کلی برای ساخت انواع قطعات ظریف و پیچیده به کار می رود.
با این روش می توان زیبا ترین و پیچیده ترین جواهرات را قالب گیری کرد. در این روش، ابتدا طرحی از جواهر توسط موم مصرف پذیر تهیه می گردد. بعد این طرح به پایه ی مومی مخروطی شکلی متصل می شود. سپس توسط قالب پلاستر پاریسی در بر گرفته می شود. در قالب منفذ یا شکافی می گذارند تا موم قابل سوختن شود. قالب پلاستر را بعد از خشک شدن در کوره قرار داده و به آرامی حرارت می دهند. موم شروع به سوختن می کند و بعد از سوختن موم، حفره ای در داخل قالب گچی باقی می ماند. در این مرحله، فلز مذاب را از طریق منفذ باقی مانده به داخل حفره ی قالب می ریزند که به سرعت منجمد می شود و شکل و فضای حفره پلاستر را به خود می گیرد. بعد از سرد شدن، قالب شکسته و مدل خارج می شود.
در روش گفته شده، باید برای هر قطعه یک مدل مومی درست کرد. زرگران و جواهرسازان برای تسریع تولید قطعات، ابتدا از روی مدل اصلی جواهر که معمولا از نقره ساخته می شود یک قالب لاستیکی تهیه می کنند تا مدل های مومی به سرعت در آن ها شکل گیرند.
لاستیک مایع قالب برای پخت به دستگاه پخت قالب می رود. دستگاه پخت قالب لاستیک در تصویر نشان داده شده است:
لاستیک یک تکه ی قالبی را به دو نیمه ی مساوی و با چهار جفت چفت و بست برش می دهند:
قالب را پس از خشک شدن در کوره قرار داده و حرارت می دهند. تصویر زیر کوره ی الکتریکی برای موم زدایی را نشان می دهد:
مدل مومی می سوزد و خارج می شود و حفره ی آن در قالب باقی می ماند.
فلز مذاب را از طریق منفذ باقی مانده در حفره می ریزند که به سرعت منجمد شده و شکل فضای حفره را به خود می گیرد.
پس از سرد شدن، قالب شکسته و قطعه خارج می شود.
موم های ریخته گری و کاربرد آن ها در طلا سازی:
«موم های ریخته گری در هنر طلا و جواهر سازی ترکیبی از موم های طبیعی مانند موم های کارنوبا (سخت) و موم های کاندلیلا (نرم) و موم زنبور (نرم) و موم های مصنوعی مانند میکروکریساتالاین نرم (پارافین) است. در ریخته گری طلا و جواهر از موم های معدنی مانند مونتان (سخت) و موم های پلاستیکی (پلی اتیلن نرم و سخت) استفاده می نمایند.
موم هایی که در ریخته گری طلا و نقره به کار برده می شوند باید دارای کیفیت خوبی باشند تا شکلی که به آن می دهند را حفظ کنند . بعد از آن که توسط مواد گچی قالب گیری شد بر اثر حرارت دیدن به راحتی سوخته و هیچ اثر و خاکستری ز خود در حفره ی قالب باقی نگذارند. موم های تزریقی ریخته گری باید خصوصیات مشخصی داشته باشند که عبارتند از:
1. دمای ذوب پایینی داشته باشند.
2. در حالتی که مذاب هستند به راحتی سیال شوند و جریان پیدا نمایند.
3. سرد شدن و سخت شدن آن ها به راحتی صورت پذیرد.
4. از طریق الکترو استانیکلی (جذب و دفع بارهای الکتریکی) جذب لاستیک شوند.
5. حالت انعطاف پذیری داشته باشند تا بتوان الگوی مومی کامل شده را بدون شکستن یا خراب شدن از داخل قالب خارج نمایند.
فرآیند انجماد سریع
فوق سرمایش فرایندی است که در آن مایعات، طی سرد شدن بسیار آهسته و مداوم، به دمایی پایینتر از نقطه انجماد معمولی خود می‌رسند، بدون اینکه منجمد شوند.
مایع فوق‌سرد حالتی ناپایدار دارد و با اضافه کردن مقدار بسیار کمی از جامد یا در صورت تشکیل یک کریستال کوچک بر جداره ظرف محتوی آن، بی‌درنگ شروع به انجماد می‌کند. انرژی گرمایی آزاد شده در این فرایند انجماد، دمای مخلوط مایع و جامد را بالا می‌‌برد و حداکثر به دمای انجماد معمولی می‌‌رساند.
مهمترین مثال فرایند فوق سرمایش، آب است.
تعریف RSP
استفاده از سرمایش زیاد یا فوق سرمایش زیاد برای ایجاد سرعت بالا در حرکت جبهه انجماد است.
تاریخچه
در بین سالهای ۱۸۶۰ تا ۱۸۷۰ میلادی برای اولین بار جهت ایجاد فویلهای فلزی از روش Splat cooling استفاده شد.
برای این منظور یک قطره از مذاب را در معرض وزش هوای شدید قرار می‌دادند و مذاب را با برخورد به یک صفحه مسی سرد کردند.
طبقه‌بندی روش‌ها
اتمیزه کردن Atomization
پخش بسیار ریزی از قطرات از مذاب زمانی که مذاب با یک جریان با انرژی بسیار بالا حاصل از یک منبع گازی فشرده رانده میشوند.
روش سرمایشی Chill
چرخ دوار حامل مذاب یکی از مهمترین و گسترده ترین روشهای تولید است که هم سرمایش مطلوب و هم روش تولید ساده، آن را به یکی از بهترین روشهای تولید RSP بدل کرده‌است. در این روش می‌توان ریبون‌های پیوسته از مذاب حتی با ضخامت ۳ میلیمتر تهیه کرد که از سال ۱۹۱۱ استفاده میشود. روش پیشرفته منجر به تولید روش Planer Flow Casting شده‌است.
کوئنچ سریع مذاب توسط سطح زیرپایه Quenching
هدف اصلی این روش بهبود سطح زیر ساخت توسط انجماد سریع لایه مذاب بالای آن است. منبع گرما عمدتا لیزر یا پرتوهای الکترونی است که کار دوباره ذوب کردن سطح و ایجاد لایه نازک مذاب را بر عهده دارند. در این روش نیازی به ایجاد جوانه نیست چون زبانه‌های ماده زیر ساخت خود مکان مناسبی برای جوانه‌زنی به حساب می‌آیند.
کوئنچ
به سرد کردن سریع جامدات کوئنچ یا فرونشانی گفته میشود.
هنگام سرد کردن سریع، جامدات فرصت کافی برای سرد شدن تعادلی نداشته و فاز‌های شبه‌پایدار یا ناپایدار به وجود می‌آورند.
محیط‌های کوئنچ معمول
کوئنچ در هوا
کوئنچ در روغن
کوئنچ در آب
کوئنچ در نیتروژن مایع
Quench به معنی سرد کردن سریع می باشد. این روش در سالهای 1860 تا 1870 میلادی برای اولین بار، جهت ایجاد فویلهای فلزی استفاده شد.
در شیمی پلیمرها و مهندسی مواد از این عمل برای جلوگیری از فرایندهای با دمای پایین مثل انتقال فاز (Phase transformation) استفاده می شود که این شرایط هم از لحاظ ترمودینامیکی مناسب است و هم از لحاظ کینتیکی قابل دستیابی است. برای نمونه این پدیده موجب کاهش کریستال شدن و افزایش سختی پلاستیکها وآلیاژها می شود.
این عمل به صورت متداول در متالوژی برای سخت کردن استیل به کار می رود که با تولید مارتنسیت( آلیاژی از کربن و آهن که به صورت استیل خیلی سخت وجود دارد) همراه می باشد. در این روش استیل باید به سرعت سرد شود تا از نقطه اوتکتیک خود بگذرد. در آلیاژهای استیل با فلزاتی نظیر نیکل و منگنز، نقطه اوتکتیک خیلی پایین تر است اما موانع کینتیکی برای انتقال فاز یکسان می باشند. این پدیده موجب شروع عمل quenching در دمای پایین تر می شود که انجام فرایند را آسانتر می سازد. به استیلهای تولیدی با سرعت بالا، تنگستن نیز اضافه می شود که این عمل موجب بالا رفتن موانع کینتیکی می گردد و سرد شدن مواد را تسریع می نماید. حتی سرد شدن آهسته چنین آلیاژهایی در مجاورت هوا، بیشترین مزایای quenching را به همراه دارد.
Metal quenching (سرد کردن سریع فلزات مذاب) فلزات داغ با استفاده از هوا، آب، روغن یا پلیمرهای مایع به سرعت سرد (Quench) می شوند تا سختی و مشخصات مکانیکی دلخواه بدست آید. این پدیده معمولا با سرد کردن در سرعت بالا انجام می شود تا از ایجاد ساختارهای نامطلوب جلوگیری شود و از یکنواخت بودن مشخصات مکانیکی اطمینان حاصل شود. Quenching یک فرایند پیچیده با سه فاز مجزای ذیل است: 1- فاز تشکیل بخار اطراف فلز 2- فاز جوشیدن 3- فاز همرفت (convection) بحرنی ترین مرحله فاز بخار است به گونه ای که اگر فضای خالی از بخار اطراف فلز وجود داشته باشد موجب کاهش کارایی پروسه می شود. برای حل این مشکل می توان از همزدن بخار اطراف فلز بهره گرفت. بزرگترین چالش پیش روی صنایع، انجام Quenching به صورت یکنواخت در کل سطح فلز می باشد. سرد کردن غیر یکنواخت موجب افزایش فشارهای داخلی و مچاله شدن فلز می گردد. سرعت سرد کردن (Quenching) وابسته به عوامل سرد کننده (هوا، روغن، آب ... ) و سرعت همزن می باشد.نقش quenching در دستگاههای زداینده آلودگی به ندرت گازهای داغ قبل از ورود به دستگاه زداینده آلودگی هوا، با تزریق آب، سرد می شود ( پدیده quenching ). معمولا گازهای داغ تا رسیدن به حالت اشباع سرد می شوند. اگر جریان گاز داغ سرد نشود موجب تبخیر بخش عمده ای از محلول جمع کننده آلودگی در دستگاه می شود که باعث آسیب به بخهای داخلی دستگاه می شود و لذا موجب کاهش کارآیی دستگاه و خراب شدن ان می شود. با سرد شدن هوای آلوده حجم آن کاهش یافت ه و هزینه ها نیز کاهش می یابد. سیستم های quenching به سادگی دستگاه های اسپری کننده مایعات درون محفظه عمل می کنند. این سیستمها قبل از دستگاههای آلودگی زدا سوار می شوند
فرايند ريخته گري قطعات چدني
بيش از 90 % ريخته گري قطعات چدني ريخته گري در ماسه ميباشد.
قطعات چدني با توليد بسيار انبوه با خط توليد اتوماتيك انجام مي شود.
ذوب در يك كوره القايي با فركانس متوسط ساخته مي شود . انتخاب اين نوع كوره قابليت
ساخت انواع چدنها را به ما ميدهد .انتخاب آناليز گراسپكترومتر (كوانتوم ) ما را قادر ميساد كه
عناصر شيميايي م وجود در ذوب را تا هزارم در صد اندازه گيري كنيم اين انتخاب ها ما را قادر
ميسازد تاقطعاتي با كيفيت بالا توليد نماييم . ذوب با آناليز مشخص پس از تاييد كنترل كيفي در
قالبي كه پس از تاييد كنترل كيفي جفت شده است ريخته شده و پس از سرد شدن قطعه از
ماسه جدا شده قسمت ي از ماسه باز سازي شده به سيستم بر ميگردد و قطعه جهت جدا سرزي
راهگاه تغذيه به قيمت تميز كاري رفته سپس شات مي شوند قطعات معيوب به ذوب باز گشت
داده شده و قطعات سالم جهت تحويل به مشتري به انبار كالاي ساخته شده هدايت
ميشوند.حضورآزمايشگاه مجهز ما را قادر درتوليد قطعات مهندسي هدايت ميكند.
ريخته گري در ايران فرايندي رو به توسعه است –رشد صنعت احتياج به رشد ريخته گري
دارد چرا كه ريخته گري مادر همه صنايع مي باشد . رشد توليد خودرو در ايران توليد قطعات
چدني را بصورت مكانيزه و نوليد انبوه و با كيفييت بالا الزامي ميسازد ا فزون بر اينكه صدور
قطعات ريخته گري در ايران به علت انرژي ارزان و حضور نيروهاي متخصص و تجربه چندين
ساله در اين امر مقرون به صرفه است صدور اين قطعات جز برنامه خودروسازي هاي ايران
ميباشد.
بيش از 90 % ريخته گري قطعات چدني ريخته گري در ماسه ميباشد.
قطعات چدني با توليد بسيار انبوه با خط توليد اتوماتيك انجام مي شود.
ذوب در يك كوره القايي با فركانس متوسط ساخته مي شود . انتخاب اين نوع كوره قابليت
ساخت انواع چدنها را به ما ميدهد .انتخاب آناليز گراسپكترومتر (كوانتوم ) ما را قادر ميساد كه
عناصر شيميايي م وجود در ذوب را تا هزارم در صد اندازه گيري كنيم اين انتخاب ها ما را قادر
ميسازد تاقطعاتي با كيفيت بالا توليد نماييم . ذوب با آناليز مشخص پس از تاييد كنترل كيفي در
قالبي كه پس از تاييد كنترل كيفي جفت شده است ريخته شده و پس از سرد شدن قطعه از
ماسه جدا شده قسمت ي از ماسه باز سازي شده به سيستم بر ميگردد و قطعه جهت جدا سرزي
راهگاه تغذيه به قيمت تميز كاري رفته سپس شات مي شوند قطعات معيوب به ذوب باز گشت
داده شده و قطعات سالم جهت تحويل به مشتري به انبار كالاي ساخته شده هدايت
ميشوند.حضورآزمايشگاه مجهز ما را قادر درتوليد قطعات مهندسي هدايت ميكند.
ريخته گري در ايران فرايندي رو به توسعه است –رشد صنعت احتياج به رشد ريخته گري
دارد چرا كه ريخته گري مادر همه صنايع مي باشد . رشد توليد خودرو در ايران توليد قطعات
چدني را بصورت مكانيزه و نوليد انبوه و با كيفييت بالا الزامي ميسازد ا فزون بر اينكه صدور
قطعات ريخته گري در ايران به علت انرژي ارزان و حضور نيروهاي متخصص و تجربه چندين
ساله در اين امر مقرون به صرفه است صدور اين قطعات جز برنامه خودروسازي هاي ايران
ميباشد.
roya mohamady
عضو جدید
سلام مقالاتی راجع به ریخته گری و انجماد کامپوزیت ها می خواستم ممنون از دوستان
Similar threads
Similar threads
-
-
درخواست e book اصول ریختگری فلزات ترجمه عابدی . رضایی .مرعشی و..- شروع شده توسط علی اکبر رهنما
- پاسخ ها: 3
-
درخواست مقاله مطالعات موردی تنش پسماند قطعات تولید شده به روشهای عملیات حرارتی و پوشش دهی و ماشین کاری شده
- شروع شده توسط leila60
- پاسخ ها: 0
-
-
نیازمند تصاویری یا فیلمی از تولیدات قطعات از طریق نورد پودر(متالورژی پودر)
- شروع شده توسط PARTISHA20
- پاسخ ها: 0