مقاله شماره 41:شرحي بر كليات و جزئيات روش هاي توليد در آلياژ هاي آهني

نکته : شرایط فولاد ریزی به صورت ریخته گری :
1- تونارژ به اندازه ای پایین باشد که فورج دهی فولاد مقرون به صرفه نباشد
2- ترکیب شیمیایی خاصی داشته باشد .
3- وجود مقاطع پیچیده در قطعه
در مابقی روش ها ی ریخته گی فولاد ، فولاد را به صورت فرم دهی یا فورج می سازند.
نکته: در چدن ها به علت سادگی در ریخته گری و سهولت در ذوب ریزی آن باعث استفاده زیاد آن در ساخت قطعات به صورت ریخته گری شده است.
* جدول مقایسه ترکیب شیمیایی چدن ها
انواع چدن ها %C %Si %Mn %S %P
چدن خاکستری 4-2.5 3-1 1-0.25 0.25-0.02 1-0.5
چدن سفید 2.6-1.8 1.9-0.5 0.8-0.25 0.2-0.06 0.18-0.06
چدن مالیبل 3.6-2 1.6-1.1 1-0.2 0.18-0.04 >0.03
جدن داکتیل 4-3 2.6-1.8 1-0.1 0.06-0.01 >0.01

* چدن خاکستری:
در این نوع چدن کربن به صورت گرافیت ورقه ای رسوب می کندکه
سه پارامتر:
1) شکل گرافیت
2)نحوه توزیع
3)اندازه گرافیتها، بر خواص چدن تاثیر می گذارد.
و سه عامل:
* ترکیب شیمیایی
* سرعت سرد کردن
* تلقیح چدن( جوانه زایی) تعیین کننده سه پارامتر قبل می باشد.
* ویژگیهای چدن خاکستری:
این نوع چدن سختی و استحکام بالایی دارد و دارای قابلیت ماشین کاری خوب است و همچنین خاصیت الاستیک و جذب ارتعاش بالایی دارد.
معمولا استحکام و سختی این نوع آلیاژها بستگی به ترکیب شیمیایی آنها دارد. معمولا چدن های هیپو دارای استحکام و سختی پایین تری هستند و از مقاومت به ضربه بالاتری برخوردارهستند اما چدن های هیپردارای گرافیتهای درشت و غیر یکنواخت و دارای سختی بیشتری هستند.
* فرمول کربن معادل :
* انواع فازهای موجود در چدن خاکستری:
1) فاز فریت:
این فاز وقتی به وجود می آید که سرعت سرد کردن آهسته باشد و درصد si بالا باشد و عموما در چدن های هیپر به دلیل آنکه کربن گرافیت زا بوده و باعث تجزیه سمنتیت به کربن و گرافیت می شود به وجود می آید.

ادامه دارد..................

2) فاز پرلیت :
این فاز هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشد و درصد si کم باشد و عموما در چدن های هیپو به وجود می آید.
3) کاربید آهن( سمنتیت ):
این فاز وقتی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشد به نحوی که سمنتیت فرصت تجزیه شدن را پیدا نکند این فاز باعث کاهش خاصیت ماشین کاری شده و مقاومت به ضربه را نیز کاهش می دهد اما مقاوت به سایش و سختی را افزایش می دهد.
4) فاز استدیت:
این فاز در چدن ها هنگامی به وجود می آید که درصد فسفر زیاد باشد در واقع فاز استدیت، یوتکتیک سه تایی آهن - فسفر - فسفید آهن می باشد که تشکیل یک یوتکتیک سه تایی را داده که به آن فسفید استدیت گفته می شود.
این فاز دارای نقطه ذوب پایینی در حدود 940 تا 970 درجه سانتی گراد است و لذا جزء آخرین اجزایی است که در مذاب منجمد می شود.
به همین دلیل است که این فاز همیشه در مرز دانه ها تجمع می کند و باعث کاهش خواص مکانیکی می شود لذا هرچه توزیع استدیت یکنواخت تر شود خواص مکانیکی بهتر می شود که معمولا توزیع استدیت و یکنواخت سازی آن از طریق عملیات حرارتی انجام می شود که این عملیات باعث افزایش قابلیت ماشین کاری قطعه می شود.
* گرافیت:
گرافیت بر اساس استاندار ASTMبه 5 نوع A - B - C - D - E تقسیم می شود:
1) گرافیت نوع A :
گرافیتهای نوع A گرافیتهای رشته ای و کشیده ای هستند که در متالوگرافی قبل از اچ کاری دیده می شود و هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن پایین و عملیات تلقیح به خوبی انجام شده باشد
این گرافیت بهترین نوع گرافیت در چدن خاکستری بوده و در میان گرافیت ها بیشترین قابلیت جذب ارتعاش رو دارد
2-گرافیت نوع B( گرافیت گل رزی ) در مرکز این گرافیت گرافیت های ریزی وجود دارد که به صورت دایره ای شکل رشد کرده اند و هر چه به سمت بیرون حرکت کرده اند کشیده گی این گرافیت بیشتر می شود تا در نهایت به گرافیت نوع Aختم می شود .
این گرافیت هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشد و عملیات تلقیح به خوبی انجام نشده باشد . این گرافیت باعث ایجاد خواص نامطلوب و کاهش خواص مکانیکی می گردد .
3- گرافیت نوع C(گرافیت نوع کیش)
این نوع گرافیت در چدن های هیپر به وجود می آید . و در واقع گرافیت کیش کربنی است که از مذاب جدا شده و بر اثر تجزیه سمنتیت به وجود می آید . و مقاطع درشت به صورت درشت و مقاطع نازک به صورت ستاره ای شکل دیده می شود این نوع گرافیت باعث کاهش خواص مکانیکی شده و کمترین خواص مکانیکی را در بین گرافیت ها دارد اما دارای بیشترین خواص فیزیکی در بین گرافیت ها می باشد . مانند خواص حرارتی و رسانایی خوب
4- گرافیت نوع D
شکل وابعاد این نوع گرافیت ریز می باشد و خواص چدن را تضعیف می کند و هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن زیاد باشد و تلقیح مناسب نباشد و میزان گوگرد کم باشد .
5- گرافیت نوع E
این نوع گرافیت به شکل دندریت می باشد و در لابه لای شبکه های دندریتی رشد می کند و مشابه گرافیت نوع D بوده اما دارای ابعاد درشت تری نسبت به نوع D است.
معمولا در شبکه های استنیتی رسوب می کند و هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا بوده و تلقیح به خوبی صورت نگیرد .
سوالات:
سوال: عوامل و پارامتر هاي موثر بر خواص چدن هاي خاكستري چه مي باشد ؟
سوال: ويژگي هاي چدن خاكستري را بنويسيد.
سوال : نحوه محاسبه كربن معادل را بيان كنيد .
سوال : انواع فاز هاي موجود در چدن را نام ببريد .
سوال: فاز فريت و مشخصات آن را نام ببريد .
سوال:فاز پرليت و مشخصات آن را نام ببريد .
سوال:كاربيد آهن يا سمنتيت را تعريف كنيد .
سوال: تعريف فاز استديت را بنويسيد.
سوال: انواع گرافيت را بر اساس استاندارد ASTM بيان كنيد ( به همراه توضيح هر كدام)

مرحله اول كنترل تركيب شيميايي:

ادامه دارد.....................

1- هیدروژن :
که از اتمسفر محیط و رطوبت موجود در محفظه قالب وارد مذاب می شود . و باعث ایجاد مک و حفرات گازی در درون قطعه می گردد . و با افزایش درصد آلومینیم در مذاب چدن میزان انحلال هیدروژن افزایش پیدا می کند .
هیدروژن باعث تشدید تشکیل کاربید شده و عمق سفیدی را در چدن افزایش می دهد که این عمق باعث می شود که مقاومت به ضربه چدن کاهش پیدا کرده و هزینه تراشکاری افزایش پیدا کند . که برای از بین بردن سفیدی در چدن ها می توان با تلقیح مناسب و یا جلوگیری از عوامل کاربیدی این عمق را کاهش داد .
نکته : بهترین شرایط در چدن خاکستری شرایطی است که عمق سفیدی کاهش پیدا کند .
نکته : گوگرد یک عامل کاربید زا بوده و شدیدا عمق سفیدی را افزایش می دهد و حتی در بعضی موارد باعث سفیدی معکوس می شود و معمولا وجود هیدروژن باعث ایجاد حفره های سوزنی در سطح قطعه و نواحی زیر سطحی قطعه می شود .
نکته : سفیدی معکوس به این معناست که به جای آن که لایه های سفیدی در سطح قطعه تشکیل شوند در مرکز قطعه تشکیل شده که این امر در چدن ها به ندرت پیش می آید .
2- ازت ( نیتروژن ):
این عنصر از اتمسفر محیط وارد قطعه شده و در میزان کم باعث فشرده شدن گرافیت می شود و همچنین باعث افزایش خواص مکانیکی و مقاومت به ضربه می شود اما در مقادیر زیاد باعث تشکیل حفرات گازی می شود که این عامل باعث افزایش عیوب شکافی مانند مي شود كه موجب كاهش خواص مکانیکی می شود كه برای کاهش خواص ازت می توان با افزودن تیتانیم به مذاب خود تاثیرات آن را خنثی و یا کم كرد و همچنین آلومینیم نیز تاثیر نیتروژن را کاهش می دهد اما به علت آن که میزان انحلال هیدروژن را افزایش می دهد در مذاب کمتر استفاده می شود .
نکته : میزان ازت موجود در مذاب اگر از 85 00/0% بیشتر شود برای مذاب و قطعه مضر می باشد که معمولا میزان ازت را در مذاب چدن 004/0% الی 015/0% در نظر می گیرند
3- آلومینیم:
این عنصر که از طریق قراضه های فولادی وارد مذاب می شود باعث افزایش قابلیت انحلال هیدروژن در مذاب شده که افزایش هیدروژن نیز باعث افزایش مک و حفرات در سطح قطعه می شود منشا آلومینیم در مذاب می تواند فولاد های مصرفی در تهیه مذاب و یا شارژ و همچنین قراضه های فولادی باشد و همچنین عناصر تلقیحی مانند فروسیلیس تا حدود یک درصد آلومینیم در خود دارند
نکته : میزان آلومینیم بیش از 004/0% در مذاب چدن مضر می باشد .
نکته : فرو سیلیس در چدن ها باعث کاهش نقطه ذوب می شود
4- سرب (Pb):
این عنصر مضر بوده و مخرب گرافیت می باشد و همچنین باعث پوک شدن گرافیت های موجود در مذاب چدن می شود این عنصر از طریق رنگ هایی که روی سطح قراضه ها وجود دارد و همچنین قراضه های فولادی و قراضه های اتومبیل وارد مذاب چدن می شود و در چدن ها باعث کاهش شدید مقاومت به ضربه می شود
5- گوگرد (S) :
این عنصر کاربید زای بسیار قوی ای می باشد که اثر خود را در چدن های خاکستری با منگنز خنثی می کند
فرمول تعيين میزان منگنز مصرفی : Mn=1/7% S+ 0/3
منشا وجود گوگرد در چدن ها سوخت های فسیلی می باشد که از جمله آن ها می توان به ترتیب اولویت موارد زير را نام برد .
زغال سنگ ، کک ، گاز و سوخت های مایع فسیلی
نکته : گوگرد با منگنز تولید سولفید منگنز می نماید
6- سیلیسیم : (Si)
این عنصر پس از کربن یکی از قوی ترین عناصر گرافیت زا محسوب می شودكه بیشترین حد سیلیسیم در مذاب چدن خاکستری حد اکثر 3 در صد می باشد که با آهن تشکیل Fe3Si
Fe3C+Si----Fe3Si+C
که کربن در مذاب رسوب می کند
7- نیکل : (Ni)
این عنصر گرافیت زا بوده و تاثیر آن در مذاب چدن نصف تاثير سیلیسیم می باشد نیکل باعث افزایش استحکام ، سختی و خواص مکانیکی می شود و همچنین باعث افزایش وزن مخصوص چدن می شود که یک عامل پرلیت زا می باشد که باعث ایجاد پرلیت ریز درچدن خاکستری می شود نیکل معمولا به همراه عنصر کرم استفاده می شود
8- مس (Cu) :
مس مانند نیکل جزو عناصر گرافیت زا بوده و باعث ايجاد پرلیت ریز در چدن می شود و تاثیر آن تاثیر سیلیسیم می باشد
9- کرم :
این عنصر يك کاربید زا قوی می باشد که در چدن ها باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش می شود که در مذاب چدن خاكستري در مقادیر حدود 1 تا 5/1 درصد با نیکل استفاده می شود
10- مولیبدن :
مولیبدن باعث کاهش سرعت تبدیل آستنیت به پرلیت می شود لذا باعث ریز شدن اندازه پرلیت ها می شود و همچنین باعث افزایش استحکام چدن می شود

ادامه دارد...............

11- برم (Br) - بیسموت و تلریم (Te) :
هر سه عنصر کاربید زا بوده و باعث به وجود آمدن گرافیت های نوع D می شود و همچنین با افزایش مواد تلقیحی جوانه زا مي شود كه سدیم مي تواند تاثیر اين عناصر را کاهش دهد.
نکته : میزان مجاز بر درمذاب چدن 01/0 درصد تا 05/0 درصد می باشد و میزان مجاز بیسموت در مذاب چدن حداکثر 1% و میزان مجاز تلریم در مذاب چدن حداکثر 005/0 درصد می باشد .
12- قلع :
این عنصر مشابه مس بوده و پرلیت زايي قوي می باشد و همچنین باعث ایجاد پرلیت ریز می شود . در گذشته براي جلوگيري از تلفات مذاب قلع را در پاتيل تا يك 0.1 % به مذاب اضافه مي شود كه اين مقدار باعث افزايش خواص مكانيكي چدن مي شود اين عنصر داراي نقطه ذوب 450 درجه سانتيگراد بوده و عموما به صورت شمش هاي 15 الي 20 گرمي استفاده مي شود
13- تيتانيم :
اين عنصر مانع از انحلال اكسيژن و نيتروژن درمذاب چدن مي شود همچنين باعث توزيع يكنواخت گرافيت و افزايش خواص مكانيكي در چدن ها مي شود .
14- واناديم :
اين عنصر باعث يكنواختي توزيع گرافيت و همچنين پايداري فاز سمنتيت در چدن ها مي شود اين عنصر باعث افزايش خواص مكانيكي شده و عاملي است كاربيد زا است كه تا حدود 1% به مذاب چدن اضافه مي شود
15- منگنز :
اين عنصر جزو عناصر كاربيد زا بوده و تاثير منفي گوگرد را كاهش مي دهد كه اين واكنش شيميايي به صورت زير نمايش داده مي شود . FeS+Ma=MaS
درجه حرارت ذوب اين فلز 1200 تا 980 درجه سانتيگراد است كه سولفيد منگنز در اين دما به صورت فازي در داخل دانه ها رسوب مي كند اين فاز خواص مكانيكي را افزايش داده و در بعضي مواقع از طريق سرباره خارج مي شود منگنز باعث افزايش مقدار كاربيد شده كه اين امر موجب افزايش سختي و مقاومت به ضربه آلياژ مي شود اين عنصر تا حدود يك درصد به مذاب اضافه مي شود
مرحله دوم : روش هاي گوگرد زدايي :
1- اضافه كردن مواد گوگرد زدا در كف پاتيل و ريختن مذاب روي مواد
2- تزريق مواد گوگرد زدا : در اين روش به وسيله لوله هاي گرافيتي مواد گوگرد زدا را به صورت پودر به همراه گاز هاي خنثي مانند نيتروژن و آرگون به مذاب اضافه مي كنند اين روش معمولا در تنارژ هاي بالا استفاده مي شود.
3- تزريق از كف پاتيل : در اين روش از پاتيل هاي مخصوصي استفاده مي شود كه در اين پاتيل ها لوله هايي در كف پاتيل تعبيه شده و مواد گوگرد زدا را همراه با گاز خنثي مي توان از طريق اين لوله هاي به مذاب تزريق كرد .
4- روش پاتيل لرزان : در اين روش مواد گوگرد زدا را در كف پاتيل قرار داده و مذاب آماده شده را روي مواد مي ريزند سپس پاتيل را روي پايه هايي قرار داده و با انجام حركت نوساني تلاطم مورد نياز جهت واكنش مواد گوگرد زدا با مذاب را فراهم مي شود
مرحله سوم : افزايش مواد كربن ده به مذاب :
به علت آن كه در صنعت استفاده از قراضه ها باعث پايين آمدن درصد كربن در مذاب مي شود به همين دليل اين روش يكي از مهمترين مراحل توليد به شمار مي آيد
انواع مواد كربن ده :
1- گرافيت مصنوعي : كه اين تركيب تا حدود 99 درصد كربن دارد
2- گرافيت طبيعي : كه در دو نوع پركربن و كم كربن موجود است . نوع كم كربن آن داراي 80 تا 84 درصد كربن و نوع پر كربن آن داراي 84 تا 87 درصد كربن مي باشد
3- كك متالوژيكي : كه تا حدود 88 درصد كربن دارد
4- كك نفتي كلسينه شده : اين تركيب در صنايع نفتي توليد شده كه تا حدود 99 درصد كربن دارد
5- كك نفتي غير كلسينه : كه تا حدود 92 تا 97 درصد كربن دارد .
شرايط اضافه كردن مواد كربن ده :
1-تماس مواد كربن ده بامذاب : مواد كربن ده بايد با مذاب تماس پيدا كنند زيرا دانسيته يا حجم مخصوص اين مواد پايين تر از مذاب بوده و نتيجتا در بالاي مذاب به همراه سرباره باقي مي مانند لذا بايد تلاطم مذاب در هنگام اضافه كردن مواد كربن ده زياد باشد
2- ايجاد اتمسفر احيايي قوي در داخل كوره : اگر اتمسفر اكسيدي باشد باعث سوختن واكسيد شدن كربن مي شود معمولا اگر كوره اگر شعله اي باشد مي توان با تنظيم شعله محيط احيايي را به وجود آورد به همين خاطر سعي مي شود كه از اتمسفر احيايي يا مايل به خنثي در ذوب ريزي استفاده شود .
3- درجه حرارت كوره بايد مناسب باشد : درجه حرارت 1330 تا 1340 بهترين درجه حرارت براي استفاده كردن مواد اكسيدي مي باشد
4- مقدار سيليسيم بايد كمتر از 1.8 % باشد : ميزان زياد سيليسيم در مذاب باعث كاهش بازيابي كربن در مذاب مي شود لذا مواد كربن ده را قبل از تلقيح به مذاب اضافه مي كنند
مرحله چهارم تلقيح مذاب چدن :
به اضافه كربن مواد معيني به مذاب چدن كه داراي اثر گرافيت زايي بوده و اين مرحله قبل از تخليه مذاب در محفظه قالب به مذاب اضافه مي شود را تلقيح گويند كه هر چه اختلاف زمان بين تخليه مذاب تا تلقيح مذاب كمتر باشد تاثير عناصر تلقيح بيشتر خواهد بود

ادامه دارد............

اثرات تلقيح :
1- تعداد هسته ها: در مذاب افزايش مي يابد كه اين امر باعث ريز شدن شبكه كريستالي و دانه هاي مذاب مي شود .
2- ريز شدن گرافيت ها
3- توزيع يكنواخت گرافيت
4- كاهش عمق منطقه سمانتيته شده يا سفيد شده
مجموع اين چهار عامل باعث افزايش خواص مكانيكي چدن مي شود و همچنين قابليت ماشين كاري و تراشكاري چدن را افزايش داده و حفرات انقباضي قطعات چدني را كاهش مي دهد .
علت كاهش حفرات انقباضي افزايش ميزان رسوب گرافيت افزايش درصد سيليسيم مي باشد كه اين امر موجب افزايش حجم بيشتر در مرحله رسوب گرافيت مي شود لذا هم پوشاني حفرات انقباضي در اين مرحله به وجود مي آيد .
انواع مواد تلقيحي :
1- فروسيليس: معمولا فرو سيليس داراي 75% آهن و 1 تا 2 درصد آلومينيم و 0.2 تا 1% كلسيم مي باشد در صنعت فروسيليس بهترين عنصر تلقيحي است كه مورد استفاده قرار مي گيرد . ابعاد مورد استفاده ان از 3 تا 10 ميليمتر مي باشد كه ابعاد كمتر از اين ميزان باعث تلفات عنصر تلقيحي مي شود و ابعاد بيشتر نيز باعث تلفات حرارتي شده ميزان مصرف عنصر تلقيح در مذاب در حدود 0.6 تا 1.2% مي باشد
2- سيليكات كلسيم
3- گرافيت با خلوص بالا
4- زيركنيم سيليسايد
5-تيتانيم: كه در موارد خاص استفاده مي شود .
روش اضافه كردن مواد تلقيحي به مذاب :
1- اضافه كردن مواد تلقيحي به پاتيل
2- تزريق مواد تلقيحي با استفاده از لوله هاي گرافيتي
3- تزريق از كف با استفاده از گاز خنثي
4- اضافه كردن در ناودان خروجي مذاب در كوره
5- اينمولت ( درون قالبي)
در اين روش مواد تلقيحي در داخل سيستم راهگاهي قرار داده شده و مذاب با حركت در سيستم راهگاهي و عبور از روي موادتلقيحي عمليات تلقيح را انجام مي دهند راندمان دراين روش بالا بوده و علت اين امر فاصله زماني كم بين تلقيح و ريخته گري مذاب مي باشد .
ويژگي هاي مواد تلقيحي :
1- به آساني وارد مذاب شده و با مذاب تركيب شود و كمترين ناسازگاري را با مذاب داشته باشد .همچنين باعث ايجاد مواد ناخواسته در مذاب نشود .
2- با اضافه كردن كمترين مواد تلقيحي بيشترين اثر تلقيح را داشته باشيم .
3- كمترين پسماند را داشته باشيم و جدا شدن پسماند از مذاب به راحتي صورت گيرد .
4- حساسيت نسبت به سطح مقطع حداقل باشد : هر چه در ضخامت هاي بيشتر چدن سفيد به دست آيد به اين معني است كه حساسيت به سطح مقطع بيشتر است .
روش كنترل تاثير تلقيح :
كنترل تاثير تلقيح با استفاده از گوه هاي استاندارد انجام مي شود .
گوه هاي مورد استفاده در تلقيح طبق استاندارد ASTM به هشت نوع تقسيم بندي مي شود كه به ترتيب حروف الفباي انگليسي به نام هاي A,B,C,D,E,F,G,H ناميده مي شوند
انواع گوه بر اساس استاندارد ASTM قاعده گوه ارتفاع گوه طول گوه
A يك /چهارم اينچ هفت /شانزدهم اينچ دو/چهارم اينچ
B يك /دوم اينچ هشت/هفتم اينچ 4 اينچ
C
D
E
F
G
H سه اينچ هشت و يك دهم /دوم اينچ هشت اينچ

روش استفاده از گوه :
گوه را پس از قالب گيري از داخل قالب خارج كرده و پس از سرد شدن تا حدود 600 درجه سانتيگراد گرم مي كنيم تا گوه به رنگ خرمايي سوخته تبديل شود سپس گوه را از مقطع نازك وارد آب مي كنيم حال گوه را از قسمت وسط برش داده و از روبه رو به آن نگاه مي كنيم گوه داراي سه منطقه مي شود كه منطقه اول منطقه چدن سفيد منطقه دوم چدن ابلق كه مخلوطي از چدن سفيد و خاكستري است ديده مي شود و در نهايت منطقه سوم چدن خاكستري مورد رويت مي باشد .
نكته در نمودارn حداقل ضخامتي است كه چدن براي خاكستري شدن نياز دارد .

روش توليد قطعات با چدن خاكستري :
1- توليد قطعات در قالب هاي ماسه اي تر – خشك – CO2 – پوسته اي – قالب هاي فلزي
نكته : در ريخته گري چدن هاي خاكستري بهترين و عمومي ترين روش ريخته گري در قالب هاي ماسه اي تر مي باشد كه در اين روش مخلوط قالب گيري شامل ماسه چسب و مواد سلولزي (ارد حبوبات و پودر زغال سنگ مي باشد )
نكته : در ريخته گري قطعات كوچك پودر زغال استفاده شده بين 6 تا 3 درصد باشد همچنين در توليد قطعات بزرگ از 6 الي 7 درصد پودر زغال استفاده مي شود . كه اين امر باعث كاهش ماسه سوزي و همچنين افزايش ديرگدازي و افزايش كيفيت سطحي قطعه مي شود و نيز مانع از انبساط ماسه در فرآيند ذوب ريزي خواهد شد .
2- روش ماسه خشك : اين روش نسبت به ماسه اي تر داراي دقت و كيفيت بالاتري مي باشد همچنين مك و حفرات گازي در اين روش كمتر به وجود مي آيد .
نكته: در اين روش سطح داخلي قالب بين 1 تا 12 ميليمتر خشك بايد شود .
روش CO2 : در اين روش از ماسه سيليسي استفاده مي شود و چسب مورد استفاده در اين روش چسب سيليكات سديم مي باشد كه اين چسب با دمش گاز CO2 ايجاد سيليس كرده كه اين روش موجب چسبيدن ذرات ماسه به هم مي شود . اين روش داراي دقت ابعادي بالاتر و تراشكاري كمتر و عدم نياز به درجه در مرحله ريخته گري مي باشد .
Na2SiO3+CO2=NaCO3+SiO2

چدن سفيد
در چدن سفيد كربن به شكل سمنتيت ( Fe3C ) وجود دارد كه وجود سمنتيت باعث افزايش سختي و استحكام در چدن و كاهش مقاومت به ضربه و انعطاف پذيري چدن مي شود
تهيه انواع چدن سفيد:
1- افزايش سرعت سرد كردن ( سفيد تبريدي ): كه اين روش براي قطعات كوچك با مدول حجمي كم استفاده مي شود كه با افزايش سرعت سرد كردن مي توان به چدن سفيد دست يافت.
2-با استفاده از عناصر آلياژي كاربيد زا: اين روش براي قطعات بزرگ با مدول حجمي زياد استفاده مي شود .
عناصر كاربيد زا براي چدن سفيد آلياژي عموما بيسموت و بر مي باشد كه در بعضي از موارد نيز مي توان از گوگرد براي سفيد كردن چدن استفاده كرد اما به دليل آن كه گوگرد باعث تشكيل فاز فسفيد آهن مي شود در صنعت از اين عنصر كمتر استفاده مي شود . اما مي توان آن را در داخل قالب هاي ماسه اي در هنگام مذاب ريزي به مذاب اضافه كرد .
3- چدن هاي سفيد كرم دار: اين چدن ها در واقع به سه دسته تقسيم مي شوند
الف :اگر كرم كمتر از 3 درصد باشد : در اين شرايط كاربيد كمپلكس M3C تشكيل مي شود كه اين كاربيد داراي سختي بالاتري نسبت به كاربيد آهن مي باشد اما مشابه كاربيد آهن به صورت ممتد و پيوسته رسوب مي كند و لذا مقاومت به سايش را افزايش داده اما تاثيري در مقاومت به ضربه ندارد
ب: اگر كرم بين 7 تا 10 درصد باشد : در اين شرايط كاربيد تشكيل شده M7C3 مي باشد كه اين كاربيد داراي سختي به مراتب بالاتر از M3C مي باشد همچنين به شكل غير پيوسته و بلوكه اي در داخلي دانه ها رسوب مي كند و لذا در حين افزايش مقاومت به سايش مقاومت به ضربه را نيز افزايش مي دهد.
ج: اگر كرم بين 3 تا 7 درصد باشد .: دراين شرايط مخلوط دو كاربيد M3C و M7C3 را داريم اين نوع چدن كرم دار داراي خواصي در حد فاصل چدن هاي كرم دار نوع الف و ب مي باشد .
نوع فاز سختي(HV) نوع فاز سختي (HV) نوع فاز سختي (HV)
پرليت 340-425 آستنيت 350-400 مارتنزيت پركربن 770 -800
سمنتيت 840-1100 كاربيد M3C 1060 -1240 كاربيد M7C 1500-1800
فريت 150 -175 كاربيد تنگستن 2400 كاربيد واناديم 2800

نكته: اين چدن ها در مواردي استفاده مي شوند كه مقاومت به سايش بالا همراه با مقاومت به ضربه بالا نياز باشد . بررسي نشان مي دهد كه با اضافه كردن كرم به مذاب چدن فاز Fe3C نا پايدار شده و فاز M3C-M7C3 را تشكيل مي دهد كه با فاز آهن كرم معروف مي باشد
عوامل موثر بر خواص مكانيكي چدن سفيد
1- نوع كاربيد : با توجه به نمودار ذكر شده هر چه از كاربيد مستحكم تري استفاده كنيم مقاومت به سايش بهتري نيز خواهيم داشت
2- شكل كاربيد : هر چه شكل كاربيد به صورت غير پيوسته و بلوكه اي تر باشد مقاومت به ضربه بيشتري داريم
3- اندازه كاربيد : هر چه كاربيد ها ريزتر و داراي توزيع يكنواخت تري باشند تاثير آن ها در افزايش خواص مكانيكي بهتر است .
4- ساختار ضمينه : هر چه ساختار ضمينه پهن تر باشد داراي سختي بيشتري نيز مي باشد .
نكته : معمولا چدن سفيد در صنعت مستقيما قابل استفاده نيست و براي بهبود خواص مكانيكي نياز به عمليات حرارتي تكميلي دارد .
نكته : يكي از محصولات چدن سفيد كه از انجام عمليات حرارتي بر روي چدن سفيد به دست مي آيد چدن مالي بل مي باشد كه چدن مالي بل نسبت به چدن سفيد قابليت ضربه پذيري و چكش خواري بهتري دارد و در عين حال داراي مقاومت به سايش بهتري است همچنين بايد در نظر داشت كه تركيب شيميايي چدن ماليبل مشابه تركيب شيميايي چدن سفيد است

چدن ماليبل
چدن ماليبل:
چدن ماليبل از نوع چدن هاي هيپويوتكتيكي كم آلياژي يا غير آلياژي مي باشد كه داراي گرافيت برفكي بوده و از انجام عمليات حرارتي بر روي چدن سفيد به دست مي آيد همچنين داراي قابليت چكشخواري مقاومت به سايش عالي و چقرمگي خوب مي باشد .
انواع چدن ماليبل :
1-چدن ماليبل مغز سفيد : در شرايطي كه سيكل حرارتي جهت تبديل چدن سفيد به چدن ماليبل اكسيدي باشد نوع چدن مغز سفيد مي شود در اين حالت چدن را در درجه حرارت 950 تا 1050 درجه سانتيگراد به همراه سنگ آهن در حدود 8 شبانه روز نگهداري مي كنند . كه تحت تاثير اين سيكل حرارتي سمنتيت تجزيه شده و كربن به شكل گرافيت برفكي در ضمينه رسوب مي كند و در قسمت هاي سطحي ، ضمينه به صورت فريتي و در قسمت هاي عميق تر ضمينه به صورت فريتي – پرليتي مي باشد . با توجه به اين كه اين نوع چدن داراي سطحي فريتي مي باشد به همين دليل قابليت ماشين كاري بهتري را دارد .
نكته: در چدن انواع گرافيت آزاد Fe3C در مرحله ريخته گري تجزيه مي شود اما در چدن ماليبل اين تجزيه پس از ريخته گري و در مرحله انجماد و درهنگام انجام عمليات حرارتي انجام مي گيرد .
Fe3C=3Fe+C
2- چدن ماليبل مغز سياه : در شرايطي تشكيل مي شود كه اتمسفر كوره در طي فرآيند ماليبل كردن كنترل شده باشد در صورتي كه اتمسفر محيط كنترل شده باشد ميزان كربن گيري در سطح و مغز قطعه يكسان بوده و ضمينه كاملا فريتي همراه با گرافيت برفكي در داخل ضمينه ظاهر مي گردد .
جهت تهيه اين چدن راه همراه با خورده سرباره در درجه حرارت 850 تا 950 درجه گرم كرده و حدود 70 ساعت در اين درجه حرارت نگه داري كرده سپس تا 650 درجه سانتي گراد به آهستگي سرد كرده و پس از نگهداري در مدت كوتاه در اين درجه حرات تا درجه حرارت محيط در هوا سرد مي كنند .
چدن هاي ماليبل مغز سياه نسبت به مغز سفيد داراي قابليت تراشكاري بهترين مي باشند اما از استحكام كمتري برخوردار مي باشند .
3- چدن هاي ماليبل پرليتي :
تهيه اين نوع چدن ها طي فرآيندي خاص عمليات حرارتي و شرايطي كاملا كنترل شده مي باشد اين نوع چدن ها زماني استفاده مي شوند كه انعطاف پذيري بالا همراه با استحكام و سختي بالا نياز باشد در اين نوع چدن ها ضمينه كاملا پرليتي و كربن به صورت گرافيت برفكي در ضمينه وجود دارد .
مواردي كه براي تبديل چدن سفيد به ماليبل بايد در نظر گرفت شامل :
1- تغذيه : ميزان انقباض چدنهاي سفيد در فاصله ي انجماد نسبت به چدنهاي خاكستري بيشتر است كه اين مقدار را در حدود 4 الي 5 درصد تعيين مي كنند لذا براي تهيه قطعات چدن سفيد نياز به تغذيه گذاري است .بايد در نظر داشت كه در اين حالت 1- اندازه تغذيه را بايد بيشتر از ميزان محاسباتي در نظر گرفت 2- گلوگاه تغذيه كه بايد در حداقل باشد 3- استفاده از مبرد: كه با استفاده از مبرد بايد انجماد را جهت دار و به سمت تغذيه ميل داد تا حفرات انقباضي به تغذيه منتقل شود .
2- سياليت : برا ي ايجاد سياليت دو راه وجود دارد 1- كنترل تركيب شيميايي : عناصر گرافيت زا نظير سيليسيم باعث افزايش سياليت مذاب مي شود اما در مصرف اين مواد در مذاب چدن سفيد محدوديت وجود دارد 2- كنترل درجه حرارت : درجه حرارت ذوب ريزي چدن هاي سفيد بيشتر از چدن ها خاكستري است كه معمولا اگر ضخامت قطعه كمتر از 1.5 ميليمتر باشد براي افزايش سياليت علاوه بر افزايش درجه حرارت بايد ميزان كربن و سيليسيم را نيز افزايش داد
3- ترك گرم : از آن جايي كه ميزان انقباض چدن سفيد بالا مي باشد دو عامل باعث ايجاد ترك در قطعه توليدي مي گردد
الف: اختلاف سطح مقطع : موجود در قطعه ( محل اتصال مقاطع ضخيم به مقاطع نازك )كه باعث ايجاد ترك مي شود كه اين ترك را ترك گرم مي گويند .
ب: ماهيچه و ماهيچه گذاري : اگر ماهيچه مقاومت بالايي داشته باشد و در برابر فشار هاي انقباضي مقاومت مي كند و باعث ايجاد ترك در اطراف ماهيچه مي شود بنابراين در چدن هاي سفيد ماهيچه ها را معمولا از جنس ماسه چراغي مي سازند .
سيكل عمليات حرارتي آنيلينگ جهت تهيه چدن ماليبل از چدن سفيد :
كه شامل سه مرحله مي باشد :

1- گرم كردن تا درجه حرارت 880 الي 970 درجه سانتيگراد : هدف از اين مرحله ايجاد هسته ها يا نطفه هاي گرافيت در ضمينه چدن سفيد مي باشد كه هر چه سرعت گرم كردن بيشتر باشد تعداد هسته هاي گرافيتي نيز افزايش پيدا مي كند و توضيع گرافيت يكنواخت تر مي شود و كيفيت قطعه توليدي افزايش مي يابد .
2- نگهداري در همين درجه حرارت براي مدت زمان نسبتا طولاني : هدف از اين مرحله تجزيه توده هاي كاربيد آهن و توليد گرافيت دانه اي در چدن سفيد مي باشد كه اين مرحله را FSG يا مرحله اوليه گرافيته شدن مي گويند .
3- سرد كردن : هدف از اين مرحله آهسته سرد كردن و عبور از دماي آلوتروپي آهن و رساندن آن به درجه حرارت محيط مي باشد كه اين مرحله را مرحله SSG يا مرحله دوم گرافتيه شدن مي نامند هدف كلي اين مرحله تعيين ضمينه چدن ماليبل مي باشد كه بسته به شرايط سرد كردن ممكن است ضمينه پرليتي يا فرليتي باشد .
افزايش تعداد گرافيت ها در سيكل عمليات حرارتي :
براي انجام اين امر مي توان به عوامل زير اشاره كرد
1- سرعت سرد كردن زياد در مرحله ريخته گري چدن سفيد
2- عمليات حرارتي اوليه قبل از گرم كردن : در مرحله اول ابتدا چدن سفيد را تا درجه حرارت 300 الي 400 درجه به مدت 20 ساعت نگه مي دارند تا كربن به صورت يكنواخت توزيع شود .
3- تلقيح با عناصر گرافيت زا : كه مهمترين اين عناصر شامل سيليسيم مي باشد
4- انجام عمليات حرارتي كوئينچ و تمپر : عمليات كوئينچ و تمپر بر روي قطعات چدني قبل از عمليات آنيلينگ انجام مي شود .
نكته : عمليات آنيلينگ اين عمليات باعث ايجاد فاز مارتنزيت مي شود و به دليل آن كه رسوب كردن كربن در فاز مارتنزيت سريع تر از فاز سمنتيت بوده لذا تعداد هسته ها افزايش پيدا مي كند
5- اتمسفر كوره بايد احيايي باشد : تا تلفات كربن كاهش يابد
6- كاهش ميزان قراضه فولادي در شارژ كوره
7- كنترل تركيب شيميايي مذاب : كاهش عناصر كاربيد زا و افزايش عناصر گرافيت زا معمولا باعث افزايش ندولاسيون ( تعداد هسته ها در يك ميليمتر مربع ) 100 گرافيت مي شود .
انواع سيكل عمليات حرارتي آنيلينگ از لحاظ روش توليد :
اين روش شامل دو بخش
1- روش پيوسته :
اين روش براي توليد قطعات با اشكال يكنواخت و توليد انبوه استفاده مي شود كه در اين روش از كوره هاي تونلي استفاده مي شود كه قطعات را از يك طرف وارد كوره كرده و پس از طي عمليات آنيلينگ از طرف ديگر خارج مي كنند در اين روش سيكل ثابتي براي تمامي قطعات اعمال مي شود .
2- روش غير پيوسته :
در اين روش قطعات در داخل كوره قرار گرفته و پس از گرم شدن و نگه داري در دماي مورد نظر كوره را خاموش كرده تا قطعات سرد شوند
سيكل هاي مختلف عمليات حرارتي جهت توليد چدن هاي آلياژي ماليبل پرليتي :
براي تعيين ضمينه چدن از مرحله سوم يا SSG به بعد بايد سيلكل عمليات حرارتي را كنترل كرد سومين مرحله كه مرحله سرد كردن مي باشد را مي توان به چند روش انجام داد كه در مرحله چهارم چدن را مي توان به آهستگي در هوا سرد كرد ودر مرحله پنجم چدن به دست آمده را دوباره گرم كرده و به مدت زمان معيين در درجه حرارتي آستينه (820) نگهداري كرد در مرحله ششم قطعات را در مايعي نظير روغن تا درجه حرارت محيط سرد مي كنند . و در مرحله هفتم كه تمپر كردن مي باشد قطعه را تا درجه حرارت 600 الي 700درجه سانتيگراد نگه مي دارند و بعد از مدت زماني قطعه را در هوا سرد مي كنند .
نكته :عمليات بازپخت باعث يكنواخت شدن توزيع پرليت مي شود .
انواع سيكل حرارتي جهت چدنهاي پرليتي غير آلياژي :
1- آب دادن در هوا و بازپخت :
در اين روش قطعات را تا حدود 950 درجه سانتيگراد گرم مي كنند و در حدود 15 ساعت در اين دما نگهداري مي كنند سپس تا درجه حرارت 850 الي 950 درجه به آهستگي سرد كرده و بعد از اين درجه حرارت به سرعت سرد مي كنند در مرحله بازپخت قطعات را تا 700 درجه گرم كرده و حدود 8 ساعت دراين دما نگهداري مي كنند سپس قطعات را فورا سرد مي كنند كه سيكل ذكر شده بيشتر براي قطعات كوچك استفاده مي شود .
2- آب دادن و كوئينچ كردن در مايع و سيال و بازپخت :
در اين روش قطعات را تا حدود 950 درجه سانتيگراد گرم كرده و به مدت 24 ساعت در اين دما نگهداري مي كنند سپس تا دماي 850 درجه سانتيگراد قطعات را به آرامي سرد مي كنند و سپس تا درجه حرارت محيط قطعات را در روغن يا آب كوئينچ مي كنند . در مرحله بازپخت قطعه را تا تا دماي 650 درجه گرم كرده و حدود يك و نيم ساعت در اين دما نگهداري كرده سپس در هوا سرد مي كنند.

3-ماليبل كردن –مجدد حرارت دادن-آب دادن در هوا
در اين روش سيكل ماليبل كردن به طور كامل اجرا مي شود و پس از سرد شدن قطعه در طي فرآيند ماليبل كردن قطعه را تا حدود 870 درجه سانتيگراد گرم كرده و حدود 1.5 ساعت دراين دما نگهداري مي كنند و سپس قطعات را در هوا سرد مي كنند .
4- ماليبل كردن-دوباره حرارت دادن- كوئينچ در مايع و سيال- بازپخت :
در اين روش سيكل ماليبل كردن به طور كامل انجام مي شود سپس تا درجه حرارت 870 تا 850 حرارت داده و يك و نيم ساعت در اين دما نگهداري مي كنند و سپس در روغن خنك مي كنند و مجددا آن را تا 650 الي 700 درجه حرارت مي دهند و يك نيم ساعت در اين دما نگهداري كرده و سپس در هوا خنك مي كنند .
چدن هاي ماليبل آلياژي :
عناصر آلياژي كه براي چدن هاي ماليبل ممكن است به كار رود شامل موليبدن – منگنز - گوگرد- بر- بيسموت و مس مي باشد اين عناصر عمدتا پايدار كننده فاز كاربيد و سمنتيت مي باشد و عنصر مس نيز عنصري پرليت زا محسوب مي شود و جهت افزايش استحكام به چدن اضافه مي شود . وجود عناصر آلياژي باعث مي شود كه دماغه پرليت به سمت راست منتقل شده لذا با سرعت هاي سرد كردن آهسته تر مي توان پرليت را پايدار كرد.
سيكل عمليات حرارتي چدن هاي ماليبل آلياژي پرليتي :
1-آلياژ كردن –آب دادن در هوا – بازپخت :
پس از اين كه در مرحله ريخته گري عمليات آلياژ سازي انجام مي شود . و چدن سفيد آلياژ سازي شده به دست مي آيد قطعات را تا 940 درجه سانتيگراد گرم كرده و تا حدود 24 ساعت در اين دما نگهداري مي كنند سپس تا حدود 450 الي 600 درجه قطعات را سرد كرده در حدود 34 ساعت در اين دما نگهداري مي كنند سپس قطعه را سرد مي كنند .
سيكل فوق در مواردي انجام مي شود كه ميزان گوگرد و منگنز زياد باشد عموما چدن هاي آلياژي به علت دارا بودن عناصر كاربيد زا براي ساخت قطعات بزرگتر چدن ماليبل استفاده مي شود . مقدار منگنز در اين چدن ها بايد بيشتر از مقدار گوگرد بوده كه مقدار منگنز را مي توان از رابطه زير به دست آورد Mn=1.7S%+0.3 اين مطلب به اين دليل مي باشد تا گوگرد تشكيل فاز سولفيد منگنز يا فاز MnS را بدهد و تاثير سوء گوگرد را كاهش داده و خواص مكانيكي را جبران كند .
2- آلياژ كردن – آب دادن در هوا – دوباره حرارت دادن –سرد كردن در مايع يا سيال – بازپخت :
در اين روش قطعات را تا درجه حرارت 940 درجه سانتيگراد گرم كرده و در حدود 35 ساعت در اين درجه حرارت نگهداري مي كنند سپس قطعه را در هوا خنك كرده و مجددا آن را تا 850 درجه سانتيگراد گرم و حدود 34 ساعت در اين دما نگهداري مي كنند سپس قطعه را در روغن و آب سرد كرده و مجددا عمليات باز پخت را تا درجه حرارت 700 درجه سانتيگراد به مدت 15 ساعت انجام مي دهند قابل ذكر است كه اين روش در مواقعي استفاده مي شود كه بخواهند سختي و استحكام قطعه را افزايش دهند .
سيكل معمولي ماليبل كردن :
با سيكل معمولي ماليبل كردن نيز مي توان چدن ماليبل پرليتي توليد كرد

چدن نشكن
اين چدن بعد از جنگ جهاني دوم وارد صنعت شد و با توجه به خواص خوب مكانيكي كه داشت كاربرد هاي مهمي در صنعت پيدا كرد و به علت كاربرد بالاي آن و استحكام خوب آن رفته رفته جاي فولاد را گرفت .
دلايل جايگزيني چدن نشكن به جاي فولاد :
1- در اين چدن ها عمدتا گرافيت به صورت كروي و با ضمينه پرليتي بوده و برخلاف چدن ماليبل اين نوع چدن ها قابليت چكشخواري و انعطاف پذيري بالايي دارند .
2- در مقايسه با چدن هاي ماليبل اين نوع چدن ها نياز به سيكل عمليات حرارتي ندارند لذا از لحاظ اقتصادي مقرورن به صرفه تر مي باشند همچنين با اضافه كردن عناصر آلياژي در ضمن ذوب ريزي گرافيت هاي ورقه اي به گرافيت هاي كروي تبديل مي شود . در تركيب شيميايي اين چدن ها حدود 0.03 درصد تا 0.05 درصد منيزيم وجود داشته و مقدار گوگرد موجود در اين چدن ها كمتر از 0.01 درصد مي باشد
طرز تهيه و ريخته گري اين نوع چدن ها مشابه چدنها خاكستري مي باشد با اين تفاوت كه در فرآيند ذوب ريزي با استفاده از عناصر آلياژي نظير منيزيم ، گرافيت ورقه اي تبديل به گرافيت كروي مي شود .
نكته : مقدار انبساط مذاب چدن نشكن از چدن خاكستري بيشتر بوده و به همين دليل در ريخته گري آن تغذيه هاي كوچكتري به كار مي رود و همچنين در بعضي موارد بدون تغذيه نيز مي توان ريخته گري را انجام داد .
انواع كوره هاي جهت توليد چدن داكتيل (نشكن ):
كوره كوپل و كوره هاي شعله اي و كوره هاي الكتريكي را مي توان جهت توليد چدن نشكن استفاده كرد :
1- كوره كوپل : در روش كوره كوپل چون نياز است كه مقدار گوگرد را كاهش دهيم و ديگر اين كه كوره كوپل يكي از روش هايي مي باشد كه به علت استفاده از زغال سنگ بيشترين گوگرد را در مذاب ايجاد مي نمايد لذا بايد گوگرد زدايي را قبل از كروي كردن گرافيت ها انجام داد.
مزاياي كوره كوپل :
الف:كاهش قيمت تمام شده ذوب و عمليات ذوب :دوبله كردن كوره كوپل : در اين روش ابتدا مذاب تهيه شده در كوره هاي كوپل مقرون به صرفه مي باشد اما به علت بالا بودن ميزان گوگرد يك مرحله گوگرد زدايي و يك مرحله اضافه كردن كربن در صورت كم بودن ميزان كربن انجام مي شود سپس مذاب را داخل كوره القايي ريخته و مذاب را از نظر تركيبات شيميايي كنترل مي كنند
مواد شارژ براي تهيه چدن نشكن در كوره هاي القايي
معمولا موادي مانند شمش چدن – قراضه فولاد – فرو آلياژ ها – آهن اسفنجي – برگشتي هاي چدن نشكن – در كوره هاي القايي به عنوان شارژ استفاده مي كنند .
شمش چدن : اين شمش معمولا تفاوت هاي با شمش چدن خاكستري داشته . معمولا در تهيه چدن خاكستري از شمش كوره بلند استفاده مي شود كه معمولا داراي گوگرد تقريبا زيادي مي باشد . شمش چدن جهت تهيه چدن داكتيل معمولا داراي درصد گوگرد پايين تري نسبت به شمش چدن هاي خاكستري مي باشد كه اين درصد معمولا كمتر از 0.02 درصد مي باشد اين شمش معمولا به شكل سوزن برزيلي و سوري كانادايي ريخته مي شود در اين شمش هاي معمولا منيزيم به عنوان عنصر تلقيحي استفاده مي شود و درصد گوگرد را پايين در نظر مي گيرند تا از تلفات منيزيم جلوگيري شود .
قراضه فولاد : به علت وجود گوگرد كم در توليد چدن هاي داكتيل كاربرد اين نوع چدن ها در صنعت بين 40 تا 50 درصد مي باشد و عيب آن بالا بودن نقطه ذوب و كربن آن مي باشد كه جهت صرفه جويي درانرژي قراضه ها را قبل از ريخته گري پيش گرم مي كنند
آهن اسفنجي : محصول كوره هاي غير مستقيم بوده كه از آن در صنعت بين 10 الي 15 درصد استفاده مي كنند و علت استفاده آن كاهش قيمت تمام شده آن مي باشد . و عيب كلي آن افزايش درجه حرارت و افزايش مصرف مواد نسوز مي باشد
برگشتي ها : اين نوع مواد در صنعت در حدود 30 درصد در شارژ كوره استفاده مي شود
فرو آلياژ ها : عموما اين نوع مواد شامل فرو سيليكوم منيزيم و فرو سيليس مي باشندكه در اين مواد فروسليكوم منيزيم به عنوان ماده كروي كننده استفاده مي شود و فرو سيليسيم به عنوان ماده جوانه زا استفاده مي شود .
مزايا فرو آلياژ ها :
1- عموما از تلفات عناصر آلياژي جلوگيري مي كنند .
2- فرو سيليس باعث افزايش سياليت مذاب مي شود .و جلوگيري از تشكيل كاربيد مي شود .
3- باعث افزايش جوانه زايي مي شود .
تهيه و اماده نمودن مذاب كه شامل سه مرحله مي باشد .
1- كنترل درجه حرارت
2- كنترل تركيب شيميايي
3- اضافه نمودن مواد كروي كننده
1- كنترل درجه حرارت : درجه حرارت بالاي مذاب باعث حذف مواد پايدار كننده گرافيت مي شود وتاثير تلقيح را كاهش مي دهد از طرفي درجه حرارت پايين باعث كاهش سياليت مذاب مي شود . درجه حرارت معمولا براي تهيه مذاب در چدن هاي نشكن در حدود دامنه دمايي 1450 تا 1560 مي باشد كه انتخاب درجه حرارت بستگي به حجم مذاب و روش كروي سازي و مقدار مواد كروي كننده دارد .
2- كنترل تركيب شيميايي : گوگرد باعث تلفات مواد كروي كننده مي شود و از طرفي باعث پايداري فاز كاربيد مي باشد اگر درصد گوگرد بالا باشد قبل از اضافه كردن مواد كروي كننده گوگرد زدايي انجام مي شود در اين حالت گوگرد زدا بايد در پاتيل بازي و توسط مواد گوگرد زدا (كاربيد كلسيم CaO2 سياناميد كلسيم CaN2O2 –NaCH – Na2Ca5- CaO-CaCO3)مي باشد .

براي انجام بهتر عمليات گوگرد زدايي دو مورد را بايد رعايت كرد .
1- تماس مواد گوگرد زدا با مذاب بايد حداكثر ممكن باشد .
2- زمان فعل و انفعال : اگر زمان گوگرد زدايي طولاني باشد باعث ورود مجدد گوگرد از سرباره به مذاب مي شود لذا پس از گوگرد زدايي بايد سريعا عمليات سرباره گيري و پاتيل به پاتيل انجام شود .
عناصر كروي كننده : كه اين مواد شامل منيزيم، سريم و منيزيم تزريق شده به كك مي باشد . منيزيم داراي نقطه ذوب 620 درجه سانتيگراد مي باشد كه اين عنصر در درجه حرارت 1100 درجه تبخير مي شود كه در اين درجه فشار داخلي منيزيم به بيشترين حد خود مي رسد . كه پس از اضافه كردن به مذاب باعث پاشش مذاب مي شود لذا براي اضافه كردن منزيم از آلياژ ها و آميژن هاي منيزيم استفاده مي شود قابل توجه است كه منيزيم مي تواند به دو شكل استفاده مي شود.
1- منيزيم فلزي : در مواقعي استفاده مي شود كه در مواقعي استفاده مي شود كه حجم مذاب كم باشد .
اين مواد را مي توان به اشكال پودر منيزيم – شمش منيزيم و قراضه منيزيم به همراه آهن و بريكتهاي منيزيم فشرده استفاده كرد .
2- آلياژ هاي منيزيم :كه عمدتا به دو گروه تقسيم مي شوند .
الف : الياژ هاي نيكل منيزيم : نيكل به علت خاصيت پرليت زايي باعث افزايش خواص مكانيكي چدن مي شود كه تنها محدوديت استفاد ه ان در صنعت قيمت تمام شده بالاي آن مي باشد آلياژ هاي مختلف نيكل منيزيم عبارتند از آلياژ 50 درصد نيكل 30 درصد سيليسيم و 20 درصد منيزيم – 85 درصد نيكل 15 منيزيم – 70 درصد نيكل 30 منيزيم -95 نيكل 5درصد منيزيم بايد توجه داشت كه به علت آن كه نيكل داراي قيمت بالايي مي باشد معمولا به جاي نيكل از عناصر مشابه آن ( مس ) براي آلياژ سازي استفاده مي كنند .
نكته : معمولا از آلياژ نيكل منيزيم در روش هاي ساندويچي و پاتيل سرباز استفاده مي كنند .
ب- آلياژ هاي منيزيم سيلسيم آهن ( فروسيليكم منزيم ):
اين نوع آلياژ هاي در مقايسه با آلياژ هاي نيكل ارزان تر بوده همچنين سيليس موجود در اين آلياژ ها مي تواند به عنوان عنصر تلقيح در مذ اب عمل كند علاوه بر آن اين آلياژ تاثير كروي سازي شديد دارد لذا اين عنصر در صنعت بيشتر به كار مي رود و تركيب شيميايي آن 5 درصد منيزيم و 45 درصد سيلسيم و 50 درصد آهن مي باشد .
2- روش منيزيم تزريق شده در كك : اين روش كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد و علت آن گوگرد زياد موجود در كك مي باشد و اين امر باعث مي شود كه ميزان مصرف منيزيم در اين روش افزايش پيدا كند .
3- سريم : درجه حرارت تبخير اين عنصر 3000 درجه سانتيگراد بنابراين مشكلات منيزمي را در كروي سازي ندارد اما به علت آن كه عنصري كمياب مي باشد د ر صنعت كمتر مورد استفاده قرار مي گيرد و عموما از آن در مواردي خاص همراه منيزيم استفاده مي كنند .
روش افزايش مو اد كروي كنند ه :
روش پاتيل سرباز : در اين روش مواد كروي كننده در كف پاتيل قرار گرفته و مذاب روي اين مواد ريخته مي شود . در اين روش چون مذاب روي منيزيم ريخته مي شود و تماس مستقيم مذاب با منيزيم برقرار مي شود لذا ميزان بازيابي منيزيم در مذاب پايين مي باشد كه ميزان بازيابي را در اين روش مي توان بين 20 تا 25 درصد تخمين زد.
نكته : در كليه روش هاي تلقيح در پاتيل بايد نسبت ارتفاع پاتيل به قطر را رعايت كرد كه اين نسبت 3 به 1 مي باشد . (H<3D)
2- روش ساندويچي : در اين روش ارتفاع 3 برابر قطر مي باشد با اين تفاوت كه در قسمت كف پاتيل محفظه اي را تعبيه كرده اند كه مواد كروي كننده در اين محفظه قرار مي گيرند سپس به وسيله پوششي از ماسه ( فروسليس- ماسه – ورق فولادي ) پوشش داده مي شود . سپس مذاب را به داخل پاتيل ريخته و در صورتي كه از پوشش ماسه اي استفاده شود ماسه را شكانده و مواد با مذاب واكنش ايجاد مي كند اما در صورتي كه از ورقه اي فولادي استفاده شود ورقه ذوب مي شود و مواد منيزيم با مذاب واكنش ايجاد مي كند و همچنين اگر با فر وسيليس انجام شود بازدهي بالا رفته و مزيت هايي در بردارد كه علاوه بر فروسيليسيم منيزيم عمل جوانه زايي نيز انجام مي شود كه ميزان بازيابي در اين روش را مي توان بين 45 تا 40 درصد تخمين زد مزيت ديگري كه اين روش به همراه دارد اين مي باشد كه به علت ريختن مذاب بر روي فروسيليس منيزيم و همچنين به علت خروج كامل اكسيژن تلفات منيزيم به شدت كاهش پيدا مي كند . همچنين به علت دانسيته پايين منيزيم و حضور آن در كف پاتيل پس از ريختن مذاب ، منيزيم به طرف بالا حركت كرده و تلقيح به طور كامل انجام مي شود .
3- روش قوطه وري :
در اين روش مواد كروي كننده داخل محفظه از جنس گرافيت جاسازي شده و هنگامي كه پاتيل از مذاب پر شده محفظه داخل پاتيل مي شو د كه ميزان بازيابي منيزيم در اين روش 50 تا 55 درصد مي باشد . كه معمولا درجه حرارت ريخته گري را در اين روش 1560 درجه در نظر گرفته همچينن افت درجه حرارت در اين روش 50 درجه سانتيگراد مي باشد .

4- روش كنورتر گردان :
در اين روش بعد از جاسازي مواد كروي كننده در داخل كنورتر، كنورتر تا حدود 90 درجه چرخانده شده تا مواد كروي كننده با مذاب تماس برقرار كنند كه ميزان بازيابي در اين روش را مي توان تا حدود 60 در صد تخمين زد .
5- روش پودر منيزيم :
در روش پودر منيزيم در داخل محفظه اي همراه با گاز خنثي از كف در داخل پاتيل تزريق مي شود
6- درون قالبي (اينمولت ):
بازيابي منيزيم در اين روش در حدود 100 درصد مي باشد كه مدت زمان بين تلقيح مذاب و تخليه مذاب در حداقل ممكن مي باشد كه هر چه اين زمان كمتر باشد كروي سازي بيشتر و يكنواخت تر مي شود در اين روش مواد كروي كننده در داخل سيستم راهگاهي قرار گرفته و ضمن عبور مذاب از داخل سيستم راهگاهي عمل كروي سازي انجام مي شود .
مزاياي روش اينمولت :
1- بالا بودن ميزان بازيابي منيزيم تا حدود 100 درصد
2- توليد قطعات با سطح مقطع نازك
3- برطرف شدن خطرات زيست محيطي
4- كاهش مراحل توليد
5- افزايش خواص مكانيكي قطعه
6- تسهيل در شرايط اتوماسيون
معايب روش اينمولت :
1- امكان ورود ناخالصي ها به محفظه قالب در صورت طراحي غلط سيستم راهگاهي
2- نياز به طراحي دقيق و درست سيستم راهگاهي كه منجر به افزايش روش توليد مي شود .
3- نياز به استفاده از آلياژ مناسب
پديده ميرايي :
هر چه فاصله زماني بين اضافه كردن مواد كروي كننده و ذوب ريزي افزايش پيدا كند ميزان تاثير اين مواد كاهش پيدا مي كند همچنين ميزان بازيابي اين مواد كاهش مي يابد .
طراحي سيستم راهگاهي :
طراحي سيستم راهگاهي براي چدن نشكن شامل دو مرحله مي باشد .
1- طراحي محفظه فعل و انفعالات . 2- طراحي راهگاه
1- طراحي محفظه فعل و انفعالات كه شامل ويژگي هايي به شرح زير مي باشد .
الف : جريان مذاب بايد به صورت يكنواخت با سطح مواد كروي كننده در تماس باشد .
ب: از حمل مواد كروي كننده به داخل محفظه قالب جلوگيري كند.

محاسبات سيستم راهگاهي :
------------------------------------------------------------------------------
A= سطح محفظه فعل و انفعالات -----------------------------------------------------
t= زمان ذوب ريزي
w= وزن يك قطعه + وزن سيستم راهگاهي به ازاي يك قطعه + وزن تغذيه به ازاي يك قطعه
T= حداقل ضخامت يك قطعه -------------------------------------------------------
m= وزن مذاب
=دانسيته مواد كروي كننده v= حجم مواد كروي كننده ------------------------------
H= ارتفاع محفظه قالب ------------------------------------------------------------
h =ارتفاع مواد كروي كننده -------------------------------------------------------
t= زمان باريزي
H= ارتفاع موثر -----------------------------------------------------------------
P= ارتفاع قطعه در درجه بالا
ZC= ارتفاع كل قطعه -------------------------------------------------------------

فاكتورهاي موثر در انتخاب روش كروي كننده:
1- اگر حجم طولي زياد باشد از روش مخصوص براي كروي كردن استفاده مي شود .
2- درجه حرارت توليد اگر زياد باشد از روشهايي استفاده مي شود كه داراي حداقل دما باشد.
3- قيمت تمام شده
4- شرايط زيست محيطي: روش هايي مانند اينمول حداقل آسيب هاي زيست محيطي را دارد
5- مواد شارژ : اگر مواد شارژ داراي ميزان گوگرد بيشتري باشند بايد از روش هايي استفاده شود كه كروي سازي راحت تر انجام شود.
6- محدوديتهاي فيزيكي
7- مدت زمان ريخته گري
تلقيح مذاب چدن داكتيل:
مواد تلقيحي در چدن داكتيل باعث افزايش تعداد هسته ها در واحد سطح شده و لذا توزيع گرافيت كروي را بيشتر و يكنواخت تر مي كند كه نسبتا خواص مكانيكي افزايش پيدا مي كند.
مواد تلقيحي در چدن داكتيل:
اين مواد شامل فروسليس – گرافيت- آلومينيوم- زيركنيم مي باشد.
نكته: در روش اينمولت كمتر عمليات تلقيح انجام مي شود.
به طور كلي تلقيح در چدن داكتيل مهم تر از چدن خاكستري است زيرا در چدن داكتيل گرافيت كروي بوده اما گرافيت در چدن خاكستري گرافيت ورقه اي مي باشد به همين دليل سرعت ورود مواد تلقيحي در چدن داكتيل كمتر از چدن خاكستري است به همين دليل نياز به هسته هاي بيشتري در تلقيح داكتيل است.
روش هاي تلقيح:
1- تلقيح در جريان ذوب ريزي
2- قرار دادن مواد تلقيحي روي سطح قالب و انجام سيستم ارتعاشي
كنترل خط توليد چدن نشكن:
1- كنترل مواد شارژ كوره
2- كنترل عمليات افزايش منيزيم و كنترل تلقيح و كروي سازي و جوانه زايي
3- كنترل تاثير گذشت زمان
4- كنترل ساختار متالوگرافي
5- كنترل خواص متالوگرافي
1- كنترل مواد شارژ كوره :
شامل :
1) حذف مواد غير آهني از مواد شارژ
2) حذف قطعات ياتاقان كه اين قطعات به دليل به همراه داشتن سرب باعث پوك شدن گرافيتها در چدن داكتيل مي شود.
3) حذف قطعات سربي و يا سرب اندود شده و يا گالوانيزه شده
4) كنترل خشك بودن مواد شارژ و چرب نبودن اين مواد ( اين امر به دليل جلوگيري از ايجاد تلاطم در مذاب و كاهش تلفات آن مي باشد)
5) خشك بودن پوشش كوره
6) جدا كردن قطعات زنگ زده يا اكسيد شده كه باعث افزايش انحلال اكسيژن شده و اين امر باعث افزايش تلفات منيزيم مي شود كه براي رفع اكسيد ها و چربي ها مواد شارژ را قبل از ذوب 300 تا 400درجه پيشگرم مي كنند
2- كنترل عمليات افزايش منيزيم و عمليات جوانه زايي
1) كنترل تركيب شيميايي گوگرد و عناصر مضر (در اين مرحله بايد حداقل باشد معمولا براي كنترل تركيب شيميايي از دستگاه هايي نظير كوانتومتر –اكسترومتري – اكستروفوتومتري و اتميك ابزوروشين و اشترلاين استفاده مي شود كه امروزه عموما از كوانتومتر در صنعت استفاده مي شود
2) كنترل درجه حرارت : درجه حرارت افزايش منيزيم 1380 تا 1450 درجه است براي كنترل درجه حرارت نيز مي توان از انواع ترموكوپل ها و پيرومتر ها استفاده كرد
نكته: پيرومتر:دستگاهي است كه با استفاده از آن اشعه مي تواند بدون تماس با مذاب اعلام دما كند . كه از طريق رنگ آلياژ درجه حرارت را تعيين مي كند
3) بازيابي مواد منيزيم دار :
منيزيمي كه به مذاب اضافه مي شود عموما به چهار طريق استفاده مي شود
1- اكسيد مي شود
2- بخار مي شود
3- سولفيد مي شود
4- و باقي مانده منيزيم (ريوان شده ) باعث كروي شدن گرافيت ها مي شود كه مقدار منيزيمي كه توسط مذاب مصرف شده را منيزيم ريوان شده يا سولفيد شده مي نامند
Mg rc : درصد منيزيم ريوان شده
S a: ميزان گوگرد بعد از اضافه كردن منيزيم
S r: مقدار گوگرد قبل از اضافه كردن منيزيم
معمولا در چدن هاي نشكن چون ميزان گوگرد زير 0.2% ميباشد Mg s در صورت انجام گوگرد زدايي صفر منظور مي شود
4) انتخاب روش افزايش مواد منيزيم دار
5) كنترل شكل هندسي پاتيل كه ارتفاع پاتيل بايد 3 برابر قطر آن باشد تا از تلفات منيزيم جلوگيري شود .
4- كنترل ساختار متالوگرافي :
كه در انتهاي خط توليد نمونه اي جهت عمليات پوليش و متالوگرافي ريخته مي شود و تحت ميكروسكوپ نوري عمليات ريز ساختار انجام مي شود
5-كنترل خواص مكانيكي :
به اين جهت از آزمايشگاهي نظير سختي سنجي تست كرنش . ... استفاده مي شود كه تست كشش براي واحد هاي كوچك استفاده مي شود ولي در آزمايشگاههاي بزرگ تست سختي سنج تست براده برداري و زنگ دار بودن قطعه نيز استفاده مي شود
نكته :تست براده برداري : در چدن هاي نشكن هر چه طول براده بيشتر باشد خاصيت نشكن شدن قطعه بيشتر مي شود .
تست زنگدار بودن : كه هر چه صدا خفه تر باشد چدن نشكن تر است
مباني طراحي سيستم هاي راهگاهي درچدن نشكن :
وظايف سيستم راهگاهي :
1- انتقال مذاب از بوته به داخل محفظه قالب با حداكثرسرعت ممكن
2- حركت مذاب در داخل سيستم راهگاهي با حداقل اختشاش و تلاطم
3- ورود مذاب به داخل محفظه قالب بايد به گونه اي باشد كه سرد ترين قسمت مذاب در دورترين منطقه قالب از نظر ورود مذاب قرار بگيرد و نيز گرم ترين قسمت مذاب در داخل سيستم راهگاهي باشد
4- ابعاد سيستم راهگاهي بايد به گونه اي طراحي شود كه ضمن اين كه مذاب محفظه قالب را به صورت كامل پر مي كند حداقل ميزان برگشتي را در سيستم راهگاهي داشته باشد
عيوب ايجاد شده در طراحي غلط سيستم راهگاهي
1- وارد شدن ماسه شلاكه و ناخالصي ها به داخل محفظه قالب
2- كاهش كيفيت سطحي قطعه توليدي
3- جذب گاز در مذاب و ايجاد مك هاي گازي
4- اكسيد شدن بيش از حد مذاب
5- ايجاد حفرات انقباضي در قطعات توليدي
6- پرنشدن كامل قالب( نيامد كردن )
7- وارد شدن ذرات از پيش جامد شده به داخل محفظه قالب

براي طراحي سيستم راهگاهي از دو قانون در علم فيزيك استفاده مي شود
1- قانون بقاي انرژي(قانون برنولي) :كه رابطه برنولي از آن استخراج شده است كه بيان مي كند كه مقدار انرژي در يك سيستم بسته همواره ثابت مي باشد كه انرژي هاي موجود در اين سيستم را مي توان به طريق زير معرفي كرد
Ep=انرژي وزن مذاب مايع (انرژي پتانسيل)(mgh) انرژي وزن مايعي كه در ارتفاع از كف قرار دارد)
EK = انرژي جنبشي
h=ارتفاع بر حسب متر
P= نيروي اعمالي اتمسفر
E= انرژي جنبشي
V= سرعت حركت مذاب
V 2= سرعت حركت سيال از راهگاه خروجي
2- قانون تداوم :
اين قانون بيان مي كند كه مقدار حجم مايع در حال جريان از هر مقطع در واحد زمان ثابت است
R 1= دبي
در اين حالت اگر دبي خروجي مذاب را R2 نشان دهيم و همچنين R2را جريان ورودي مذاب به اخل قالب ناميم
A 2 سطح مقطع راهگاه بارريز
R1 دبي خروجي مذاب
R2: جريان ورودي مذاب به داخل قالب
h1: ارتفاع راهگاه بارريز
h2: ارتفاع كل سيستم راهگاهي
h3: ارتفاع ريختن مذاب تا حوضچه پاي راهگاه
A2 سطح مقطع ريختن مذاب
محاسبات سيستم راهگاهي
1- تعيين نسبت سيستم راهگاهي :
كه شامل الف : سيستم راهگاهي فشاري ب: سيستم راهگاهي غير فشاري ‍ج: سيستم راهگاهي تركيبي مي باشد .
الف : سيستم راهگاهي فشاري : در اين سيستم بايد سطح مقطع از طرف راهگاه بارريز به سمت قطعه كاهش مي يابد و مذاب با فشار وارد محفظه قالب مي گردد .
مزايا :
1- راهگاه بلافاصله از مذاب پر مي شود
2- حجم مذاب جامد شده در سيستم راهگاهي حداقل است و باعث بالارفتن راندمان سيستم راهگاهي مي شود
3- جريان مذاب به داخل محفظه قالب يكنواخت تر وارد مي شود
معايب :
1- اين سيستم باعث ايجاد تلاطم و اختشاش در داخل سيستم راهگاهي مي شود كه اين امر موجب ايجاد مك و حفرات گازي و نيز ماسه شويي در داخل سيستم مي شود
ب:سيستم راهگاهي غير فشاري : مزيت اين نوع سيستم ايجاد حداقل تلاطم و اختشاش در مذاب است و معايب آن عبارت است از 1- غير يكنواخت بودن ورود مذاب از راهگاه هاي فرعي 2- افزايش وزن سيستم راهگاهي كه در اين نوع سيستم بايد هميشه داخل راهگاه پر از مذاب باشد
نكته : در آلياژ هاي آهني از فشاري و غير آهني از غير فشاري استفاده مي شود
اجزاي سيستم راهگاهي :
1- حوضچه بار ريز
2- راهگاه بارريز
3- حوضچه پاي راهگاه
4- كانال هاي اصلي و فرعي
5- منافض هوا دهي
1- حوضچه بارريز : براي كنترل سرعت بارريزي و كاهش فشار ورودي به داخل محفظه قالب و سيستم راهگاهي استفاده مي شود معمولا در چدن ريزي و فولاد ريزي به شكل ذوزنقه اي شكل مي باشد.
علت استفاده از اين نوع جمع آوري سرباره در سطح مذاب مي باشد و كنترل سرعت بارريزي
2- راهگاه بارريز : كه هدايت مذاب از قيف بارريز به راهگاه اصلي به عهده دارد اگر قطعه ابعاد بزرگي داشته باشد ممكن از دو يا چند راهگاه بارريز نيز به شكل همزمان استفاده مي شود و سطح مقطع اين نوع راهگاه ها معمولا مستطيل شكل مي باشد اما در بعضي موارد از سطح مقطع دايره اي نيز استفاده مي شود براي محاسبه ي نسبت راهگاه بارريز بايد قطر راهگاه ورودي و خروجي داشته باشيم .
تغذيه گذاري فشاري : اساس اين روش تغذيه گذاري بر مبناي استفاده از فشار مذاب در مرحله ي انبساط مذاب به علت رسوب گرافيت مي باشد
فاكتور هاي موثر در تغذيه گذاري فشاري:
1- مواد قالب گيري : كه بايد استحكام كافي داشته باشند تا هنگام انبساط مذاب تغيير ابعادي در محفظه قالب به وجود نيايد .
2- تغذيه گذاري فشاري براي قطعاتي استفاده مي شود كه مدول حجمي 0.4 تا 2.5 داشته باشند
موارد عملي براي طراحي تغذيه فشاري :
1- مدول بزرگترين قسمت قطعات را به دست بياوريم اگر بين 0.4تا 2.5 باشد از اين روش استفاده مي كنيم
2- تعيين مدول تغذيه قطعه :
3- به دست آوردن مدول گردن تغذيه
4- به دست آوردن حجم موثر تغديه
5- به دست آوردن ارتفاع درجه با توجه به حجم تغذيه و ارتفاع بين 1 تا 1.5 به دست مي آيد
با استفاده از نمودار ضخامتي از تغذيه كه در مجاورت مواد قالب گيري منجمد شده را به دست مي آوريم
قطر تغذيه در مرحله 5 معادله دو برابر ضخامت منجمد شده اضافه مي كنيم
تغذيه به قسمت ضخيم تر تغذيه گرم و اگر بزرگ باشد از تغذيه گرم استفاده مي كنيم .
اگر از تغذيه كور استفاده مي شود بايد تغذيه حتما با اتمسفر محيط در تماس باشد
درجه حرارت ريختن مذاب بايد مقداري باشد كه در محاسبات در نظر گرفته شده است
تغذيه گذاري با استفاده از تحليل فشار :
در اين روش باتوجه به اينكه در روش فشاري نياز به مواد قالبگيري با استحكام بالا مي باشد لذا استفاده از اين مواد باعث افزايش قيمت توليد مي گردد لذا از روش تقليل فشار استفاده مي شود در اين روش كاهش فشار انبساطي مانع از تغيير ابعاد محفظه قالب مي شود در اين روش فشار از يك مقدار ماكسيمم كه استحكام مواد قالبگيري مي باشد بالاتر نمي رود از طرفي فشار preimi نيز كمتر از انبساط مذاب در فاصله ي انجماد جهت انقباض استفاده مي شود به اين ترتيب كه با وارد شدن مذاب و پرشدن محفظه قالب و تغذيه و سرد شدن مذاب از حالت فوق ذوب سطح مذاب در داخل قطعه افت مي كند اين كاهش حجم توسط تغذيه جبران مي شود با سرد شدن بيشتر قطعه و شروع انجماد و رسوب گرافيت در حين انجماد مذاب منبسط مي شود كه اين عمل باعث برگشت مذاب به تغذيه مي شود از طرفي تغذيه مورد استفاده عموما از نوع كور يا بسته مي باشد فشار داخل محفظه قالب را در حد فاصل pminو pman نگه مي دارند تا ضمن جلوگيري از ايجاد مك هاي انقباضي باعث تغيير فرم محفظه قالب نشود
مراحل تغذيه گذاري به روش تقليل فشار :
تغيين مدول موثر قطعه : در اين روش مدول موثر قسمتي از قطعه مي باشد كه بيشترين مدول را دارد

تعيين استحكام محفظه قالب
تعيين و ارزيابي كيفيت متالوژيكي مذاب هر چه كيفيت متالوژيكي مذاب بيشتر رسوب مذاب بيشتر و فشار نيز بيشتر مي شود
به طور كلي عناصر گرافيت زا باعث افزايش كيفيت متالوژيكي مي شوند و عناصر كاربيد زا باعث كاهش كيفيت متالوژيكي مذاب مي شود استفاده از كوره هاي الكتريكي باعث افزايش كيفيت متالوژيكي مذاب مي شود و نگه داشتن مذاب دردرجه جرارت هاي بالا باعث افزايش تلفات عناصر آلياژي و كاهش كيفيت متالوژيكي مذاب مي شود مواد شارژ مورد استفاده هر چه داراي مقداري برگشتي بيشتر مي باشند افزايش كيفيت متالوژيكي مي شود
2- تلقيح چدن : تلقيح چدن نيز باعث افزايش تعداد هسته ها و جوانه ها – افزايش گرافيت زايي و لذا افزايش كيفيت متالوژيكي مي شود
3- تعيين مدول گردن تغذيه: كه مدول گردن برابر است با مدول موثر Mn=4.MS مدول تغذيه را محاسبه مي كنيم Mr=1.2Mn
محاسبه حجم تغذيه :
H=7.5Mr و كه D=5Mr
نكته : حتما قسمي از تغذيه بايد در درجه بالايي باشد و تقريبا حجم تغذيه اي كه در درجه بالا قرار مي گيرد بين 3 تا 5 برابر مي باشد .
شكل تغذيه : معمولا از تغذيه كور و بسته استفاده مي شود تا از تلفات حرارتي تا حد ممكن جلوگيري شود
شكل قسمت فوقاني نمي تواند به شكل گنبدي باشد شكل فوقاني تغذيه بايد داراي زائده اي به جهت كنترل حرارت در تغذيه باشد
روش سوم : ا ستفاده از تغذيه : در مورد قطعاتي استفاده مي شود كه مدول آن ها بيشتر از 25 باشد مدول قطعه در اين روش بالا بوده و كيفيت متالوژيكي بالا مي باشد و درجه حرارت ذوب ريزي كمتر از 1400 درجه سانتيگراد مي باشد و سرعت بارريزي بالا مي باشد
نكته:درجه حرارت مدول قطعه را كمتر از 1400 مي گيرند چون دراين روش انبساط ناشي از مذاب كار تغذيه را انجام مي دهد و چون مدول زياد مي باشد انتقال حرارت كم بوده و رسوب دهي زياد مي شود .
گلوگاه راهگاه فرعي در اين روش بدون تغذيه راهگاه فرعي و گلوگاه آن طوري طراحي مي شود كه مذاب به محض وارد شدن به سيستم راهگاهي و پركردن سيستم قالب منجمد شود تا مذاب برگشت نكند در اين حالت طول و عرض راهگاه 4 برابر ضخامت مي باشد

ريخته گري فولاد
در فولاد ريزي دو روش عمده ريخته گري داريم :
1- روش شمش ريزي: كه ريخته گري جهت توليد آلياژ انجام مي شود.
2- شكل ريزي: كه ريخته گري جهت توليد قطعه انجام مي شود.
خواص مكانيكي فولادها :
1- استحكام مناسب كه بين 400تا 2000 مگاپاسكال مي باشد
2- قابليت شكل پذيري بالا
3- مقاومت خستگي مناسب
4- مقاومت در درجه حرارت پايين مقاومت در درجه حرارت بالا
5- قابليت جوشكاري
دسته بندي فولاد ها :
معمولا به سه دسته فولاد هاي ساده كربني فولاد هاي پر آلياژي فولاد هاي كم آلياژي
انواع فولادهاي ساده كربني :
فولادهاي كم كربن – كربن متوسط و پر كربن :
فولاد هاي كم كربن: كه در اين فولاد ها مقدار كربن كمتر از 0.2% مي باشد لذا قابليت شكل پذيري و فرم دهي بالا دارد كه در صنعت بيشتر در مواردي به كار مي رود كه استحكام پايين همراه با قابليت انعطاف بالا در نظر باشد
فولاد هاي كربن متوسط : كه در اين فولاد ها مقدار كربن بين 0.2تا 0.5% مي باشد كه در مقايسه با فولاد كربني استحكام و سختي بالاتري دارند ولي انعطاف پذيري پايين تري دارند كه عموما در صنايع راهسازي و ماشين سازي از اين گروه استفاده مي شود
فولاد هاي پركربن : كه در اين فولاد ها مقدار كربن پس از 0.5% مي باشد كه افزايش درصد باعث افزايش سختي و كاهش انعطاف پذيري مي شود در مواردي استفاده مي شود كه نياز به سختي و مقاومت به سايش بالا باشد
فولاد هاي كم آلياژي : در اين فولاد ها ميزان عناصر آلياژي كمتر از 8% مي باشد . وجود عناصر آلياژي باعث افزايش خواص مكانيكي فولاد مي شود وجود عناصر آلياژي باعث جلوگيري از تغيير فرم – تابيدگي و ترك خوردن آلياژ در حين عمليات حرارتي مي شود كه عمدتا در ساخت قطعات و قالبهاي خاص صنعتي ساخته مي شود
فولاد هاي پرآلياژي : ميزان عناصر آلياژي در اين نوع فولادها بيش از 8% مي باشد و در مواردي مصرف مي شود كه خواص خالي را در نظر داشته باشيم به عنوان مثال مقاومت به خوردگي بالا و مقاومت به سايش بالا و با توجه به اينكه قيمت عناصر بالا مي باشد و همچنين تكنولوژي اضافه كردن اين عناصر نيز بالاتر مي باشد لذا فولاد هاي آلياژي از نظر قيمت بالاتر مي باشد .
انواع كوره هاي ذوب در فولاد ريزي :
كوره هايي كه در ذوب فولاد استفاده مي شود شامل كوره هاي زيمنس مارتين كوره هاي القايي و قوس كوره هاي كوپل و كنوتر دوپله كردن كوپل و كنورترمي باشد .
مراحل دوبله كردن كوپل و كنورتر :
1- تهيه مذاب در كوره كوپل
2- انتقال به پاتيل با جداره بازي و گوگرد زدائي
3- تخليه مذاب در كنورتر به روش اكسيژن و هوا كه با دمش هوا كربن سوخته مي شود و واكنش هاي زيررا به وجود مي آورد .
Fe+O=FeO
Si+FeO=SiO+Fe+Q
Mn+FeO=MnO+Fe+q
C+FeO=CO+Fe+Q
كه كربن لحظه به لحظه مي سوزد و مذاب به مذاب فولادتبديل مي شود وجوشش كربن صورت مي گيرد لحظه اي كه درصد كربن به 0.5% در مذاب مي رسد فرآيند جوشش كربن به حدي مي رسد كه فرآيند حرارت را در مذاب نداريم كه براي افزايش راندمان به جاي هوا اكسيژن تزريق مي كنند در روش هاي جديد براي كنترل بيشتر مذاب مذاب به كورههاي القايي منتقل مي شود و تركيب شيميايي آن كنترل مي شود
عمليات كيفي در تهيه قطعات فولادي : شامل اكسيژن زدايي سرباره گيري ريخته گري قطعات تميزكاري و جوشكاري مي باشد .
جهت اكسيژن زدايي در مراحل اوليه از فروسيليس – سيليكم منگنز و فرومنگنز استفاده مي شود در صورتي كه بخواهيم ميزان اكسيژن به زير 0.1% برسد از Alو Ti در آخرين مرحله استفاده مي شود .
تميزكاري: معمولا از طريق شات بلاست و سند بلاست انجام مي شود
جوشكاري : كه بر خلاف چدن در قطعات فولادي به علت قابليت جوشكاري بالا انجام مي شود كه شامل پر كردن اثرات انقباضي-گازي و نيامد در كردن در طي فرآيند ريخته گري مي باشد
مراحل جوشكاري : انتخاب نوع الكترود و اندازه الكترود عمليات پيش گرم كردن قطعات قبل از جوشكاري عمليات تنش زدايي بعد از جوشكاري تميز كاري
تست هاي غير مخرب : نظير ماوراء بنفش التراستيگ ايكسريد
تاثير عناصر جزئي بر فولاد ها ساده كربني :
منگنز : جزء عناصر موجود در فولاد هاي ساده كربني مقدار آن 0.6تا 0.85 درصد كه پيش از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي در فولاد ها مي باشد باعث افزايش سختي استحكام و مقاومت به ضربه فولاد مي شود مي تواند به عنوان اكسيژن زدا درفولاد ها استفاده شود .
Si سيليس : به عنوان اكسيژن زدا استفاده مي شود مانع از پايداري سمنتيت مي شود مقدار آن 0.06% مي باشد و بيشتر از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي مي شود
Niو Cu : تا حدود 0.5 باعث افزايش سختي پذيري و خواص مكانيكي مي شود كه پايدار كننده ي آستينيت مي باشد بيشتر از اين مقدار به عنوان عنصر آلياژي محسوب مي شود
ساير عناصر آلياژي نظير كرم موليبدن واناديم و تنگستن تا حدود 0.05% در فولاد هاي ساده كربني وجود دارد كه باعث افزايش خواص مكانيكي مي شود
Al&TI :به عنوان اكسيژن زدا در مراحل توليد استفاده مي شود.
ازت : مقدار آن بين 0.005 تا 0.12 درصد مي باشد تا اين مقادير باعث افزايش خواص مكانيكي مي شود بيش از اين مقدار به علت تشكيل مك و حفره گازي در قطعات توليدي باعث كاهش خواص مكانيكي مي شود
گوگرد : از عناصر مضر در فولاد مي باشد به علت تشكيل فاز FeSتا سولفيد آهن كه فازي با نقطه ذوب پايين و ترد مي باشد و در مراحل انتهايي انجماد در مرز دانه رسوب مي كند باعث كاهش شديد خواص مكانيكي مي شود همچنين به هنگام عمليات حرارتي به علت ذوب موضعي در مرز دانه باعث ايجاد ترك موسوم به ترك سرخ مي شود وجود منگنز تشكيل فاز MnS يا سولفيد منگنز را مي دهد اين فاز نرم بوده و تاثير سوءكمتري نسبت به FeS دارد MnS در داخل دانه پخش مي شود .
فسفر : تمايل به جدايش بيشتري دارد لذا در محل هايي كه آخرين انجماد را دارند جمع مي شوند تشكيل فاز فسفيد آهن ياFe3P را مي دهد اين فاز تشكيل يوتكتيك سه تايي مي دهد كه نقطه ذوب پايين دارد كه در مرز دانه ها رسوب كرده و باعث شكست دانه ها مي شود ميزان فسفر و گوگرد كمتر از 0.05 درصد مي باشد
سيستم راهگاهي در فولاد ريزي :
شامل حوضچه بارريز – راهگاه بارريز حوضچه پاي راهگاه راهگاه اصلي آشغالگير كانال هاي فرعي و اصلي مي باشد .
عموما نوع سيستم راهگاهي فشاري بوده s>r>g نكاتي كه در طراحي سيستم راهگاهي در فولاد ريزي بايد درنظر بگيريم :
بين راهگاه بارريز و حوضچه بارريز شيب زيادي وجود داشته باشد وجود اين شيب از نفوذ آخال و هوا به داخل سيستم راهگاهي مي شود .
راهگاه بارريز مخروطي مي باشد
گوشه هاي راهگاه اصلي و فرعي گرد مي شود
انتهاي راهگاه اصلي بعد از آخرين راهگاه فرعي ادامه پيدا مي كند تا ناخالصي ها وارد سيستم راهگاهي نشود
در انتهاي راهگاه بارريز حوضچه پاي راهگاه را در نظر مي گيرند
مقطع راهگاه اصلي به طرف راهگاه فرعي كم مي شود
حدالامكان از راهگاه اصلي و فرعي عريض استفاده نشود
انجماد جهت دار به طرف تغذيه
جنس راهگاه اصلي در مورد قطعات بزرگ از مواد ديرگداز با نقطه زينتر بالا باشد
تقسيم بندي سيستم راهگاهي بر اساس ابعاد قطعات : عموما چهار نوع راهگاه در فولاد ريزي وجود دارند
1) راهگاه از بالا براي قطعات با ارتفاع كم
2) راهگاه از بقل براي قطعات با ارتفاع متوسط وابعاد بزرگ
3) راهگاه از پايين براي قطعات با ارتفاع بلند در حالت بايد فوق ذوب زياد در نظرگرفته شودتا از انجماد زود رس در سطح مذاب جلوگيري شود
4) راهگاه پله اي : كه براي قطعات با ارتفاع زياداستفاده مي شود هر يك اين روش نسبت به روش فوق اين است كه مذاب در هر لحظه مذاب گرم به سطح مذاب هدايت مي شود براي جلوگيري از ورود آخال از راهگاه هاي مورب استفاده مي شود.
تعيين ابعاد سيستم راهگاهي :
نكته : در بين راهگاه اصلي و فرعي معمولا يك آشغال گير قرار مي دهند
تعين ابعاد آشغال گير:
آشغال گير و ***** محفظه اين دو بين راهگاه اصلي و فرعي مي باشد كه به منظور آخال گيري و جدا كردن آخال و جلوگيري از ورود آن ها به محفظه قالب تهيه ميشود

امیدوارم که کاربردی باشه.

موفق و پیروز باشید

reza_1364 گفت:

امیدوارم که کاربردی باشه.

موفق و پیروز باشید

کلیک کنید تا باز شود...

واقعا جامع بود از شما ممنونم .
موفق باشید