متالورژی ، علم ناشناخته

برای سربلندی کشورمان ، باید به سرآغاز هایمان پایان دهیم

 
ریخته گری در قالب های ریژه
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٦:٥٥ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/۱٠/۳
 

 

ریخته گری در قالب های ریژه

تعریف :
ریخته گری در قالب های ریژه، بر اساس تعریف روشی است که در آن دو یا چند تکه به منظور قطعه ای مکررا مورد استفاده قرار گیرد و مذاب بر اساس وزن (نیروی ثقل) قالب را پر نماید. در این روش ماهیچه های ساده از فلز ساخته می شود ولی ماهیچه های پیچیده تر از ماسه یا گچ تهیه می گردند. در مواردی که از ماهیچه های ماسه ای یا گچی در قالب ویژه استفاده شود به آن روش نیمه دائمی نیز می گویند.

مزایا و محدودیت ها :
فرآیند ریخته گری در قالب های ریژه برای تولید قطعات در تعداد زیاد و ضخامت دیواره نسبتا یکنواخت مناسب می باشد. این روش در مقایسه با روش های ریخته گری در قالب های موقت دارای مزایا و محدودیت ها به شرح زیر می باشد :

الف ـ مزایا :
1ـ قابلیت تکرار تولید قطعات یکنواخت
2ـ قابلیت تکرار تولید قطعات یکنواخت
3ـ دقت ابعادی خوب
4ـ سطح تمام شده مناسب
5 ـ خواص فیزیکی و مکانیکی بالا
6 ـ عیوب ریخته گری کم


ب ـ محدودیت ها و معایب:
1ـ عدم امکان تولید کلیه آلیاژها
2ـ غیراقتصادی بودن تولید در تعداد کم
3ـ عدم امکان تولید قطعات بزرگ و سنگین
4ـ عدم امکان تولید قطعاتی با اشکال خاص
5 ـ لزوم استفاده از پوشش قالب


فلزات و آلیاژهای مناسب برای ریخته گری در قالب های ویژه عبارتند از:
الف ـ آلیاژهای آلومینیوم :
 در تولید انبوه این آلیاژها را می توان تا وزن 70 کیلوگرم در قالب ویژه تولید نمود. البته در برخی موارد تا حدود 345 کیلوگرم پوسته موتور در قالب ویژه ریخته گری شده است.

ب ـ آلیاژهای منیزیم :  
آلیاژهای منیزیم نیز علیرغم پایین بودن قابلیت ریخته گری آن ها، در قالب های ویژه ریخته گری می شوند. تولید قطعاتی تا وزن 10 کیلوگرم به صورت انبوه توسط این روش معمول و متداول می باشد. البته ریخته گری قطعاتی تا حدود 30 کیلوگرم نیز توسط این روش گزارش شده است.

ج ـ آلیاژهای مس :
 ریخته گری برخی آلیاژهای مس به ویژه برنج ها در قالب ویژه معمول می باشد. درجه انجماد آلیاژهای مس نسبتا بالا بوده و سرعت انجماد در آن زیاد است. ماهیچه های فلزی بایستی بلافاصله پس از ریختن مذاب و انجماد از داخل قالب خارج شوند زیرا انقباض باعث گیر کردن ماهیچه در داخل قطعه می شود. معمولا تولید قطعات بزرگتر از 10 کیلوگرم توسط این روش غیرمعمول است.


د ـ آلیاژهای روی :
 آلیاژهای روی را نیز می توان توسط این فرآیند ریخته گری نمود، اما به دلیل این که این آلیاژها بیشتر توسط روش ریخته گری تحت فشار تولید می شوند، روش ویژه در مورد آلیاژهای روی کمتر متداول است.
 






هـ ـ چدن های خاکستری :
ریخته گری چدن های خاکستری هیپواتکتیک در تعداد زیاد و تا وزن حدود 14 کیلوگرم توسط روش ریژه معمول می باشد. علت محدود بودن وزن قطعه ریختگی در این روش هزینه قالب، و همچنین زمان سرد شدن قطعه در قالب است که در قطعات بزرگ زیاد بوده و حتی از 10 دقیقه هم بیشتر می شود.

روش های ریخته گری ریژه ریخته گری در قالب های ریژه را می توان به سه گروه روش های دستی، روش های نیمه اتوماتیک و روش های تمام اتوماتیک تقسیم نمود. در این قسمت به بررسی آن ها پرداخته می شود.

روش دستی :
 ریخته گری در قالب های ریژه به طریق دستی دارای طرح های نسبتا ساده ای بوده و متناسب به ضخامت قطعه ساخته شده است. شکل (1 ـ الف) یک روش ساده کتابی را نشان می دهد، این روش برای تولید قطعات ریخته گری با ضخامت کم و نازک مورد استفاده قرار می گیرد.

شکل (1 ـ ب) یک نوع دیگر از ماشین های ویژه ریژ دستی را نشان می دهد که برای تولید قطعات با ضخامت و برآمدگی های زیاد استفاده می شود.
شکل 1 ـ دو نوع ماشین ریخته گری ریژه دستی
الف ـ قالب نوع کتابی ساده برای تولید قطعات با ضخامت کم
ب ـ برای تولید قطعات با ضخامت زیاد


روش های ریژه دستی علی رغم سادگی، کاربردی وسیع دارد و امروزه هنوز درصد بالایی از قطعات تولید شده به روش ریژه از این طریق تولید می شود.
ـ روش نیمه اتوماتیک:

برای تولید انبوه قطعات روش های نیمه اتوماتیک جایگزین روش های دستی شده است. در این روش ها جهت باز و بسته شدن قالب از سیستم های هیدرولیکی یا پنوماتیکی استفاده می شود. پر کردن قالب و نیز خارج کردن قطعات ریخته شده از قالب توسط دست انجام می شود.

ـ روش های خودکار (اتوماتیک) :
 در این نوع ماشین اکثر کارها توسط ماشین و حتی رباط ها انجام می شود شکل (3) زیر یک نوع از این ماشین را نشان   می دهد. این نوع ماشین به منظور تولید انبوه قطعات مختلف کوچک و بزرگ استفاده می شود.

شکل (4) نوع دیگر از یک ماشین اتوماتیک با میز گردان را نشان می دهد. در این روش ایستگاه های مختلف در ریخته گری شامل بار ریزی، پوشش قالب، ماهیچه گذاری، انجماد و بیرون انداز به دنبال یکدیگر قرار گرفته اند.

جنس قالب: چهار عامل اساسی در انتخاب جنس قالب و ماهیچه موثر است که عبارتند از:
الف ـ درجه حرارت بار ریزی مذاب
ب ـ اندازه قطعه ریختگی
ج ـ تعداد قطعات ریختگی در هر قالب
د ـ قیمت مواد قالب

عمر قالب:
 عمر قالب از موضوعات مهم در ریخته گری قالب های ریژه می باشد، چرا که عامل اصلی و مهم در تعیین قیمت تمام شده قطعات می باشد. عمر قالب نیز همانند جنس قالب به چهار عامل ذکر شده در بالا بستگی دارد. عمر قالب می تواند از یکصد بار ریختن تا 250000 بار ریختن و حتی بیشتر باشد. به عنوان مثال قالب های مورد استفاده در پیستون های آلومینیومی می تواند 250000 قطعه بدون نیاز به تعمیرات اساسی را ارائه نماید و یا تعمیرهای مکرر تا 5/3 میلیون قطعه را امکان تولید دارد. مهمترین عواملی که می تواند در عمر قالب موثر باشد عبارتند از:
ـ درجه حرارت بار ریزی: درجه حرارت بالا باعث کاهش عمر قالب می شود.
ـ وزن قطعه ریختگی: با افزایش وزن قطعه ریختگی عمر قالب کاهش می یابد.

ـ شکل قطعه ریختگی:
 انتقال حرارت در قسمت های ضخیم نسبت به قسمت های نازک قالب بیشتر بوده بنابراین هنگامی که قطعه ریختگی دارای اختلاف سطح مقاطع زیاد باشد، در قسمت های قالب اختلاف درجه حرارت به وجود آمده و عمر قالب کاهش می یابد.

ـ روش سرد کردن:
نحوه سرد کردن قالب در عمر آن ها موثر است به عنوان مثال سرد کردن قالب توسط آب نسبت به هوا قالب را کاهش می دهد.

ـ پیش گرم کردن قالب:
 با پیش گرم کردن، عمر قالب افزایش می یابد.

ـ پوشش قالب: پوشش از خوردگی و جوش خوردن فلز مذاب به قالب جلوگیری می کند و عمر آن را افزایش می دهد.

ـ جنس قالب
ـ انبار کردن:
انبار نمودن قالب در محل های نامناسب باعث زنگ زدگی و خراب شدن آن می شود.
ـ تمیز کردن قالب:
عمل تمیز کردن قالب به وسیله پاشیدن مواد ساینده و فرو بردن قالب در محلول سود و تمیز کاری با برس سیمی انجام می شود. تمیز کاری بایستی با دقت انجام شود در غیر این صورت باعث ساییدگی و کاهش عمر قالب می شود.
ـ سیستم راهگاهی:
طراحی صحیح سیستم راهگاهی عمر قالب را افزایش می دهد.

ـ نوع عملیات ریختگی:
عمر قالب در روش های اتوماتیک نسبت به روش های دستی بیشتر است به گونه ای ممکن است عمر قالب در روش های اتوماتیک تا دو برابر روش های دستی برسد.

درجه حرارت قالب:
درجه حرارت قالب در سلامت قطعه ریختگی تاثیر قابل توجهی دارد. در صورتی که درجه حرارت قالب پایین باشد باعث به وجود آمدن عیوبی مانند پر نشدن قالب (نیامد) و ترک می شود و بر عکس اگر درجه حرارت قالب بالا باشد عیوبی مانند مک و کاهش خواص متالوژیکی قطعه را به وجود می آورد. به طور کلی عوامل زیر درجه حرارت قالب را تعیین می کند:

ـ درجه حرارت بار ریزی:
افزایش درجه حرارت بار ریزی درجه حرارت قالب افزایش می یابد .

ـ تعداد دفعات ریخته گری:
 هر چه دوره عملیات ریخته گری سریعتر باشد درجه حرارت قالب افزایش می یابد .
ـ شکل قطعه ریختگی:
مقاطع ضخیم، گوشه های تیز نه تنها درجه حرارت کلی قالب را افزایش می دهد، بلکه یک شیب حرارتی نامناسب ایجاد می کند .
ضخامت قطعه ریختگی :
با افزایش ضخامت قطعه ریختگی درجه حرارت قالب افزایش می یابد.
ـ ضخامت دیواره قالب :
 با افزایش ضخامت دیواره قالب درجه حرارت قالب کاهش می یابد.
ـ ضخامت پوشش قالب :
با افزایش ضخامت پوشش قالب درجه حرارت قالب افزایش می یابد.
درجه حرارت بار ریزی : کنترل درجه حرارت بار ریزی در ریخته گری در قالب های ریژه از اهمیت به سزایی برخوردار می باشد. درجه حرارت بار ریزی همانگونه که قبلا اشاره شد در عمر قالب تاثیر دارد. از طرف دیگر این درجه حرارت در سلامت قطعه ریختگی فاکتور تعیین کننده می باشد. در صورتی که درجه حرارت بار ریزی پایین تر از حد لازم باشد محفظه قالب پر نشده، راهگاه و تغذیه قبل از آخرین قسمت قالب منجمد می شود و قسمت های نازک قالب با سرعت منجمد می شود و در نهایت درجه حرارت پایین منجر به عیوبی مانند پر نشدن قالب، مک، ترک و کاهش خواص قطعه می شود .
اگر درجه حرارت بار ریزی از مقدار لازم بیشتر باشد، باعث انقباض و تاب برداشتن قالب می شود. در نتیجه دقت ابعادی کاهش می یابد. از طرف دیگر زمان انجمادا طولانی شده و در نتیجه سرعت تولید کاهش می یابد. همچنین عیوبی مانند مک، کاهش خواص مکانیکی و متالوژیکی نیز بر اثر افزایش درجه حرارت بار ریزی به وجود می آید .



 
 
آموزش قالب گیری
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٩:٠٩ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/٩/٢٩
 

 

آموزش قالب گیری دستی به همراه تصاویر

1- مرحله اول آماده سازی ماسه قالبگیری

 

2- سرند کردن ماسه

3- قرار دادن مدل در نیم درجه پایینی و کبیدن ماسه با کوبه به طور یک میزان

4- تسمه کشیدن در پایان نیم درجه پایینی

5- بعد از کوبیدن ، با انگشت (به صورت راندوم)چند نقطه از سطح رویی نیم درجه پایینی را فشار دهید تا از یک میزان کوبیده شدن آن مطمئن شوید

7- حال نوبت خالی کردن ماسه روی مدل و در صورت امکان شیب دادن و یا ماهیچه سازی و .... می باشد

8- این مدل نیاز به شیب دادن دارد

9-  مرحله زدن پودر جدایش (احتیاط کنید این پودر سمی است)

10- با فرچه کوچک پودر را به تمام سطح قالب برسانید

11- اگر لوله راهگاه شما شیب دار و تا حدی استوانه ای است ، از قسمت باریک تر و کوچک تر آنرا بر روی سطح نیم درجه پایینی بگذرانید

11- راه گاه گذاری (باید توجه کرد که نقطه گذاشتن راهگاه مهم است . معمولا نقطه ای را برای راهگاه انتخاب مب کنند که از آنجا مذاب بصورت همزمان محفظه قالب را پر کند)

در تصویر بالا این نقطه به این دلیل برای راهگاه انتخاب شده است که از مرکز با دو کانال به محفظه قالب عملیات مذاب رسانی انجام شود

برای این کار از استاد خود کمک بخواهید و یا مشورت بگیرید

(آقای مهندس عصمتی استاد دانشکده فنی شهید خدادای بندر انزلی)

12- حالا باید نیم درجه رویی را بگذارید

13-کوبیدن نیم درجه رویی

14- تسمه کشیدن وصاف کردن سطح نیم درجه رویی و بعد از آن خالی کردن دور حوزچه راهگاه در روی سطح نیم درجه بالا

15- بعد از خارج کردن لوله راهگاه ، نیم درجه رویی را بردارید

16-حالا نوبت خالی کردن حوزچه راهگاه وکانال های بار و یا ترمیم کار است

17 - مدل را با احتیاط خارج کنید

18 - در مرحله پایانی وقتی نیم درجه ها را باهم جفت کردید باید قبل از بار ریزی آنرا با شعله خشک کنید . یا برای خشک شدن آن را دقایقی قبل از بار ریزی کنار کوره بگذارید تا خشک شود .

موفق باشید

 

 


 
 
ریخته ­گری در حالت نیمه جامد
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۱:۳٢ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/٢/۱٤
 

 

               ریخته ­گری در حالت نیمه جامد

این روش یکی از روشهای جدید و پیشرفته ریخته­ گری آلیاژها خصوصا آلیاژهای Al و Mg بدون این که آنا را کاملا ذوب کنیم می باشد.همان گونه که می دانیم اکثر آلیاژهای فلزی به جز فلزات خالی و آلیاژ ایوتکتیک دریک بازه دمایی منجمد می شود و در این بازه فلز به صورت دو فاز مایع و جامد به صورت قرار دارد.

 

در این حالت آلیاژ همانند خمیر است که نه کاملا سیلان دارد و نه کاملا جامد است.در صورت اعمال تنش برشی لازم می­توان این خمیر را به سیلان واداشت.این روش ریخته­ گری دارای مزایایی متعددی نسبت به ریخته ­گری سنتی است،از جمله آن می توان به وجود مکهای کمتر و یا حتی عدم وجود مک در قطعه اشاره نمود .مزیت این امر خواص مکانیکی بسیار بالاتر قطعات تولیدی به کمک این روش نسبت به قطعات معمولی است.از ان جا که برای سیلان این مادهء خمیری احتیاج به اعمال تنش است لذا قابل تصور است که باید ریخته­ گری توسط دستگاه تزریق صورت گیرد و برای تحمل فشار بالا الزاما قالب باید فلزی باشد.


 
 
ریخته­ گری در حالت نیمه جامد
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٩:۱٤ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/٢/۱٢
 

 

           ریخته­ گری در حالت نیمه جامد

این روش یکی از روشهای جدید و پیشرفته ریخته­ گری آلیاژها خصوصا آلیاژهای Al و Mg بدون این که آنا را کاملا ذوب کنیم می باشد.همان گونه که می دانیم اکثر آلیاژهای فلزی به جز فلزات خالی و آلیاژ ایوتکتیک دریک بازه دمایی منجمد می شود و در این بازه فلز به صورت دو فاز مایع و جامد به صورت                 قرار دارد.

 

در این حالت آلیاژ همانند خمیر است که نه کاملا سیلان دارد و نه کاملا جامد است.در صورت اعمال تنش برشی لازم می­توان این خمیر را به سیلان واداشت.این روش ریخته­گری دارای مزایایی متعددی نسبت به ریخته­گری سنتی است،از جمله آن می توان به وجود مکهای کمتر و یا حتی عدم وجود مک در قطعه اشاره نمود .مزیت این امر خواص مکانیکی بسیار بالاتر قطعات تولیدی به کمک این روش نسبت به قطعات معمولی است.از ان جا که برای سیلان این مادهء خمیری احتیاج به اعمال تنش است لذا قابل تصور است که باید ریخته­گری توسط دستگاه تزریق صورت گیرد و برای تحمل فشار بالا الزاما قالب باید فلزی باشد.

 

 


 
 
قالبگیری ماسه تر
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۱۱:٥۱ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٠/٢/۱٢
 

 

             قالبگیری ماسه تر

قدیمی ترین روش اتصال دانه های ماسه،استفاده از خاک رس و آب به عنوان چسب است.به این نوع ماسه تر گفته می شود،زیرا دارای رطوبت است.البته میتوان آنرا در کوره هایی با دمایی پایین قرار داد تا خشک شده و استحکامش افزایش یابد.امروزه دیگر از روش خشک کردن ادر کوره استافده نمی شود و به جای آن از چسبهایی با ترکیبات شیمیایی استافده می شود.اما ماسه تر همچنان پر کاربرد ترین روش قالبگیری خصوصا برای قطعات برای قطعات چدنی است.تا حدود 50 سال قبل، 90 درصد ریخته گری فولاد نیز در ماسه تر انجام می شد.اما امروزه به جای آن از چسب هایی شیمیایی استفده می شود.در ابتدا از ترکیب طبیعی ماسه و خاک رس که حاوی 10 درصد یابیشتر خاک رس بوده استفاده می شود.پس از آن دریافتند ک با اضافه کردن گرد زغال جداکردن قطعه چدنی از قالب آسان تر می شود و کیفیت سطح حاصل بهبود قابل توجهی می باید .دلیل این امر،این است که گرم شدن گرد زغال به وسیله چدن مذاب باعث ایجاد نوعی از کربن که آن را کربن درخشان می نامند شده ؛که به وسیله چدن مذاب خیس نشده و کیفیت سطح را افزایش می دهد .به ماسه ای که برای قالب قطعات فولادی استفاده می شود گرد زغال اضافه نمی کنند.

زیرا باعث افزایش نامطلوب کربن در سطح قطعه می گردد.ماسه با چسب خاک رس می تواند بارها با افزودن آب و فرآوری دوباره استفاده گردد.اگرچه خاس رسی که تا دمای بالا گرم شده،مرده و خاصیت چسبندگی خود را از دست می دهد و مقداری از گرد زغال نیز در اثر حرارت به خاکستر تبدیل می گردد.لذا باید گرد ذغال خاک رس و آب جدید به ماسه افزود ت ماسه خاصیت چسبندگی خود را مجددا به دست آورد .در اثر استفاده مکرر از ماسه،خاک رس مرده و خاکستر گرد ذغال باعث کاهش قابلیت عبوردهی گارها در ماسه می گردد و ممکن است باعث ایجاد عیوب در قطعه شود.

امروزه از ماسه طبیعی به چز تعدادی از ریخته گری های آلومینیم کمتر استفاده می شود و اکثر ریخته گریهای چدن از ماسه­های طبیعی تر مصنوعی که مخلوطی از ماسه سیلیسی شسته شده با مقدار کنترل شده خاک رس بنتونتی و مقدار کمی خاکستر گرد زغال دارد استفاده یمی کنند.در ریخته گری قطعات فولادی، ماسه تر حاوی بنتونیت( Bentoite)،نشاسته ذرت ( Starch) و گلوکز ذرت ( Dextrin) می باشد،اضافه می کنند.دراین صورت ماسه به صورت یک سیستم در آمده که به صورت پیوسته بازیافت و دوباره مصرف می شود.کنترل سیستم ماسه برای دشاتن خواص یکنواخت ریخته گری، یک فناوری مهم و تاثیر گذار بر کیفیت قطعات ریخته شده است.

 

افزودنی های ماسه تر:

1)زمینه اصلی:

معمولا از ماسه سیلیسی با عدد اندازه 60 تا 50 ( AFS) استفاده می شود.توزیع اندازه دانه ها نیز،اهمیت دارد.ماسه ای که روی سه تا پنج الک،90 درصد باقی مانده بهترین نتیجه را حاصل می کند.دانه های گرد یا زیر زاویه دار نتایج خوبی می دهند.زیرا سیلان و قابلیت عبور گازهای ماسه مناسب است.در ریخته گری باید ،اندازهء دانه های ماسه قالب نزدیک به اندازه دانه های ماسه ماهیچه باشد،زیرا با افزودن ماهیچه های مصرفی به ماسه بازیافتی،اندازه کلی ماسه تغییر نخواهد کرد.

2)خاک رس:

بهترین نوع خاک رس چسباننده ،بنتونیت است که دو نوع پایه کلسیم و پایه سدیم دارد.ماسه تری که با بنتونیت پایه سدیم تهیه می شود استحکام تر در حد متوسط و استحکام خشک بالایی دارد که مقاومت به خرده شدن توسط فلز مذاب در آن افزایش یافته ولی مشکلاتی در متلاشی کردن قالب پس از ریخته گری به وجود می آورد. بنتونیت مخلوط در واقع مخلوط تجاری بنتونیت پایه سدیم و پایه کلسیم است.با این ترکیب می توان خصوصیات دلخواه را به دست آورد.اکثرا نیز از بنتونیت مخلوط استفاده می شود.خاک رس می تواند رطوبت را از هوا جذب کند پس باید درجای خشک نگهداری گردد.

3)گرد ذغال:

 اگر چه کاربرد اصلی آن در ریخته گری فلزات آهنی است ولی بعضی از آنها ریخته گری فلزات غیر آهنی نیز استفاده می گردد..باید توجه کرد که اندازه دانه های گرد ذغال نباید بسیار ریز باشد؛زیرا گرد ذغال نیاز به رطوبت ماسه را افزایش داده و هرچه ریزتر باشد رطوبت بیشتری نیاز دارد که ممکن است اثرات مخربی بر قطعات ریخته گری داشته باشد.گرد ذغال ریز قابلیت عبور گاز ماسه را کاهش داده ،بنابراین باید میزان لازم ،گرد ذغال اضافه گردد.این میزان برای قطعات کوچک،2 تا 3 درصد و برای قطعات بزرگ 7 تا 8 درصد است.افزودن گرد ذغال بیش از حد حفره هایی گازی را افزایش میدهد .گرد ذغال را  باید درجایی نگهداری کرد که از خطر آتش سوزی در امان بوده و انبار به گونه ای باشد که گرد ذغال های قدیمی اول مصرف شوند.

4) چسب های نباتی:

در ریخته گری فولاد به منظور افزایش استحکام و چقرمگی ماسه تر استافده می شود.دو نوع کلی از چسب های نباتی،نشاسته ذرت(Starch) و گلوکز ذرت ( Dextrin) اضافه می کنند.با اضافه کردن آب به این مخلوط ماسه و نشاسته در بین دانه های ماسه حالت ژله ای شکلی به وجود می آید.

روشهای چسباندن ماسه :

1)چسب طبیعی=خاک رس

2)چسب شیمیایی فعال شده به کمک CO2

3)رزین های غیرCO2

 


 
 
روش قالبگیری با گاز CO2
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٩:٤٧ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/٢/۱۱
 

                 روش قالبگیری با گاز CO2

Na2O.(X)SiO2+XH2O+CO2àNa2CO3+SiO2X(H2O)

این واکنش بین ماسه و سیلیکات سدیم ( آب شیشه) و CO2 است.

دراین فرآیند از سیلیکات سدیم به عنوان چسب اصلی جهت استحکام بخشی ماسه ها استفاده می شود .به طوری که در حالت  تر  وقتی که چسب سیلیکات سدیم با ماسه مخلوط شد آن را روی مدل ریخته گری یا داخل جعبه ماهیچه ریخته و با نیروی کم کوبیده می شود ت شکل خود را حفظ کند.سپس گاز CO2 به درون ماسه تزریق شده و باعث تکمیل واکنش استحکام بخشی ماسه شده و استحکام آن را به مقدار زیادی افزایش می دهد.

مزایای روش CO2

1)این روش شبیه قالبگیری ماسه تر بوده ،فقط استحکام آن بالاتر است.لذا برای نگه داشتن شکل قطعات پیچیده احتیاج به آرماتور بندی اضافی درون ماسه نیست.

2)استفاده از این چسب و اجرای روش قالبگیری نیاز به افراد متخصص و وسایل پیشرفته ندارد.

3)قالب و ماهیچه های تولید شده در این روش احتیاج به خشک شدن در گرم خانه ندارند.

4)قالبها و ماهیچه های تولیدی با این روش دارای صافی سطح و دقت ابعادی بالایی بوده ،لذا کیفیت سطح قطعه نهایی نیز بالا خواهد بود.

5)به علت وجود خاک رس خیلی کم دراین روش قابلیت عبور گاز در قالب و ماهیچه ها بالا است.

6)از نظر محیط زیست و سلامتی پرسونل این روش بر سایر چسبهای شیمیایی برتری دارد زیرا چسب سیلیکات سدیم غیر سمی، بی بو و غیر قابل احتراق است.

7)چون این چسب به راحتی در آب حل می شود لذا استفاده مجدد ماسه های مصرفی ممکن خواهد بود.

معایب روش CO2

1)عیب و محدودیت اساسی این روش مربوط به پایین بودن قابلیت خرد شوندگی قالب پس از اتمام رخیته گری است.

2)در ثابت نگه داشتن مقادیر چسب،ماسه و گاز CO2 در محدوده مشخصی باید دقت به خرج داد.زیرا خروج از آن منجر به اشکال در قالبگیری و ایجاد قطعات معیوب خواهد شد.

3)زمان نگهداری ماسه مخلوط با سیلیکات سدیم خیلی محدود است. یعنی باید سریعا عمل قالبگیری و گازدهی را انجام داد  وگرنه در اثر جذب CO2  از هوا ماسه سفت می گردد.

4)ماهیچه ها و قالبهایی که پس از تزریق CO2 نیز سفت شده اند را نباید بیش از 24 ساعت نگهداری کرد ،زیرا با جذب  CO2از هوا باعث ایجاد عیب می گردد.

اجزای روش CO2

1)سیلیکات سدیم (آب شیشه): سیلیکات سدیم سیال از تاثیر خاکستر سودایی مذاب(Na2O) روی ماسه سیلیسی خالص (Si2O) حاصل می شود.نسبت وزنی Si2O و Na2O به مدول آب شیشه معروف است و معمولا رقم آن در حدود 22/3 به 1 می باشد . مواد مذاب حاصل با این روش دارای ویسکوزیتهء خیلی بالایی هستند.این مواد را در اتمسفر تحت فشار و درجه حرارت بالا با آب مخلوط کرده تا غلظت آن تغییر نماید. آب شیشه به دست آمده با این روش بیشتر در صنایع مواد شوینده استفاده می شود.جهت تهیهء آب شیشه مناسب برای ریخته گری حدود 6/1 به 1 است که در شرایطی همچون مایچه سازی می واند تا 2/1 به 1 نیز کاهش یابد. معمولا در صنعت برای مشخص کردن آب شیشه علاوه بر مدول دانسیته (غلظت)آن در مقیاس تادل (Twaddel) نیز که با علامت Tw نشان داده می شود،باید بیان گردد.عدد Tw با ضرب دو رقم بعد از میز چگالی آ ب شیشه در عدد 2 به دست می آید .مثلا اگر چگالی آب شیشه 4/1  گرم به سانتیمترمربع باشد.مقدار Tw برابر 80 خواهد شد.

2)ماسه مصرفی

الف)خلوص ماسه:ماسه باید عاری از رطوبت باشد تا نتوان بر روی نسبت های دقیق موجود در ترکیب اثر گذارد.در این حالت میزان رطوبت مخلوط نباید از 256/0 افزایش پیدا کند.

ب) شکل و اندازه ماسه: باریز شدن اندازهء دانه های ماسه، استحکام آن نیز بالا خواهد رفت.همزمان با عمل هم مصرف سیلیکات سدیم افزایش می یابد و هم قابلیت عبور گاز هم می گردد.لذا تا حد امکان باید از ماسه های درشت تر استفاده کرد.معمولا عدد ریزی مناسب در حدود 55 تا 85AFS است.شکل دانه های مصرفی باید گرد و کروی باشد.

ج)خاک رس ماسه: عمدتا وجود خاک رس از نوع بنتونیتی در مخلوط ماسه موجب می شود که استحکام آن پس از گازدهی افت یابد.بنابراین ارگ لازم بود به ماسه خاک رس اضافه گردد از خاک رس کائولیت استفاده می کنیم و اصولا برای افزایش قابلیت متلاشی شدن ماسه پس از ریخته گری تا حدود5/2 درصد وزنی خاک رسی کائولینی اضافه می کنیم.

مواد افزودنی به مخلوط ماسه:

پودر گرافیت:به منظور افزایش کیفیت سطح قطعه و همچنین کاهش استحکام پس ماند به مخلوط ماسه افزوده می شود.مقدار گرافتی حدود 1درصد است و افزایش بش از حد موجب می شود که  تاثیرات سوئی بر استحکام خشک اتفاق بیفتد.بعضی اوقات از شکر (اضافه چغندر قند) و دکسترین به عنوان کاهنده استحکام پسماند استفاده می گردد.افزودن حدود 2 درصد از این مواد موجب افت استحکام پس ماند خواهد شد.

مخلوط شدن ماسه با چسب و افزودن مخلوط کردن ماسه با چسب سیلیکات سدیم و سایر افزودنی ها باید به طور کامل همگن عملی شود وگرنه اگر مناطقی از مخلوط چسب و افزودنی ها به صورت توده ای بدون خلوط شدن بماند موجب ایجاد اشکالات زیر می گردد؛

1)واکنش استحکام بخشی چسب و ماسه کامل عملی نمی شود.

2)در بعضی نقاط رسوبات Na2O ،انباشته شده که موجب افت شدید نقطه زینتر ماسه می گردد.

3)استحکام قالب پس از عمل گازدهی یکنواخت نخواهد شد.

4)روان و سیال بودن ماسه در حین قالبگیری با اشکال مواجه می شود.

روشهای مختلف گازدهی ماسه:

گازدهی با پروب:این روش مرسومترین نوع گازدهی قالب می باشد و به این صورت انجام می شود که میله هایی با قطر حدود 3 میلیمتر در ماسه فشرده شده فروکرده تا قالب سوراخ شود.باید توجه داشت که فاصله نوک فرورفتگی از محل تماس مذاب با قالب حدود 25 میلیمتر فاصله داشته باشد.

فاصله بین هر دو سوراخ به میزان 150 میلیمترکافی است.پس از آن درهر یک از سوراخ ها CO2  می دمیم.دبی گاز حدودا 4 تا 7 کیلوگرم­برساعت و فشار آن 20 تا 40 PSI  است.

گازدهی با محفظه:در این روش که برای قطعات بزرگ استفاده می گردد و معمولا ماسه سیلیکاتی فقط روی لایه ای از مدل ریخته می شود،استفاده می گردد.در این جا پس از درآوردن مدل از قالب یک صفحه روی طرف باز درجه گذاشته و کناره های آن را با سطح لبه درجه آب بندی می کنیم و پس از آن گاز CO2 دمیده می شود.

گازدهی از سطح مدل:در این قبیل قالبها،گازدهی از سطح مدل انجام می شود. به این صورت که در نقاط مختلف از مدل،سوراخهایی ایجاد کرده و در سر هر سوراخ یک سوپاپ یک طرفه نصب می شود به طوری که از داخل ستون ماسه به سوراخ ها جلوگیری می شود ولی از طرف دیگر گاز می تواند به راحتی عبور کرده و وارد حجم ماسه شود.

مقدار فشار گاز لازم:هر چه قدر عدد ریزی ماسه افزایش یابد به همان نسبت نیز مقدار چسب مصرفی بیشتبی می شود از طرف دیگر هر چه قدر مقدار چسب بیشتر گردد مقدار ماسه مصرفی نیز بیشتر خواهد شد.باید در نظر دشات که نوع منحنی تغییرات استحکام فشاری ماسه نسبت به مقدار گاز CO2 مصرفی نیست و هموغره با افزایش CO2 استحکام افزایش نمی یابد و تنا در مراحل اولیه است که این افزایش مشاهد می شود.در هر اندازه دانه­های ماسه خاص ین فشار  زمان گازدهی در ناحیه مشخصی منجر به بیشترین استحکام شده و پس از آن استحکام کاهش می یابد.

 

بیشترین استحکام برای انواع ماسه در حوالی 5 تا 20 است .(PSI*min).

اگر زمان و فشار گازدهی  را از این میزان بیشتر کنیم استحکام کاهش می یابد. این افت استحکام در اثر پدیده­ای به نم بیشگازدهی نامه می شود.در این پدیده به جای رسوبات چسبناک سیلیس ژله ای در بین دانه های ماسه مواد غیر چسبی دیگری به نام ( بی کربنات سدیم) رسوب خواهد کرد که موجب کاهش یا از بین رفتن تمام اتصالات بین دانه اهی ماسه خواهد شد.تجربه نشان می دهد که  بیشترین استحکام موقعی به دست می آید که سطح فشار گاز پایین بوده و زمان گازدهی را طولانی انتخاب کنیم.این روش در عمل به این صورت است که عمل گازدهی به مقدار کمی توسط گاز فشار پایین شروع شده و میزان گاز را به حد نهایی نمی رسانیم.مابقی گاز مورد نیاز از طریق نگه داشتن قالب در هوای آزاد انجام می شود.

موارد کاربرد قالبگیری CO2

از این روش می توان در پروسهء قالبگیری و ماهیچه سازی در اکثر موارد ساتفاده کرد.اما در بعضی از روشها این مورد مرسومتر است.

1)قالبگیری در کف کارگاه:معمولا در این روش قالبگیری قالبها از نظر ابعادی وسیع بوده و در کف کارگاه درون گودال ایجاد شده یا در جه­های آن به وسیلهء آجرچینی روی کف ایجاد می شود.

2)ماهیچه سازی :به علت بالا بودن دقت ابعادی این روش اکثر ماهیچه­ها به این روش ساخته می شود.از طرفی چون استحکام ماسه­ها کم است.لذا مخلوط ماسه و چسب سیلیکات می تواند به شکل ماهیچه­های پیچیده ساخته شود.

 


 
 
ریخته گری گریز از مرکز
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٦:٠٤ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/٢/۱۱
 

     

               ریخته گری گریز از مرکز

معمولا برای تولید لوله استفاده می شود.قالب را با سرعت دوران می دهیم .مذاب با سرعت به طرف انتهای قالب هدایت می شود.(لوله چدنی)

·        ریختن مذاب در قالب در حال دوران

·        عقب کشیدن قالب برای ایجاد طول لوله

·        بیرون اندازی لوله

 

مزایای ریخته گری گریز از مرکز

·        جدایش ناخالصی و گازها

·        انجماد تحت فشار،به علت نیروی گریز از مرکز مذاب

·        تحت فشار جامد می شود بنابراین دارای تخلخل کمتری است.

·        حذف ماهیچه

·        حذف سیستم راهگاهی و امکان تولید انبوه

 

روشهای ریخته گری گریز از مرکز

الف)آبگرد(دی لاوود)

ب)قالب گرم

 

آبگرد:

در سال 1920 یک دانشمند برزیلی قالب فولادی آلیاژی است و داخل یک محفظه که آب هست،قرار داد.نه دلیل وجود جریان آب در اطراف قالب،انجماد سریع صورت گرفته و گردش دورانی قالب باعث گردید همواده انجماد از سطح دیواره به سمت داخل انجماد صورت گیرد.دستگاه های آبگرد ،قادرند لوله به قطر 500 میلیمتر و طول 6متر با ظرفیت 13 لوله در ساعت تولید کنند.(برای تولید چدن سفید)

روش قالب گرم:

این روش توسط یک شرکت آلمانی ابداء شد.برای تولید چدن خاکستری (چدن خاکستری از چدن داکتیل نشکن تولید می شود.)که با پیشرفت فرآیند توانستند چدن نشکن هم تولید کنند.در این روش قالب،دیواره ضخیم از نجس چدن یا فولاد آلیاژی دارد به دلیل ضخامت بالا انجماد این روش با تاخیر بیشتر انجام شده و شرایط ایجاد گرافیت را تسهیل می کند.قبل از ریختن مذاب قالب حود 250 درجه سانتیگراد گرم میشود و پس از هر مرحله ریخته گری با اسپری آب به سطح خارجی قالب را خنک می کنند.

در عمل سرعت دوران یموجب نیروی گریزاز مرکزی بین 60 تا 80 گرم برای قطعه ریخته گری می گردد.

تکنولوژی آماده کردن ذوب

مشخصات مواد اولیه:

معمولا مذاب برای تولید داکتیل با استفاده از شارژ قراضه های فولاد مرغوب،شمش چدن و مواد برگشتی تشکیل می شود.

مناسبترین نسبت قراضه به چدن 70 به 30 است.به کارگیری قراضه دارای مشکلات زیر است:

·        کاهش راندمان ذوب دهی کوره

·        تسهیل در خردگی جداره نسوزکوره

·        بالا رفتن میزان مواد کمک ذوب مانند گرافیت و فروسیلیس

·        مصرف انرژی زیاد

چدن = آهن+ کربن

سفید (کربنFe3c ) عملیات حرارتی = مالیبل

خاکستری (گرافیت) + منیزیم=داکتیل

منیزیم تنشهای سطحی گرافیت را تغییر می ده و باعث کروی شدن آن می شود.

داکتیل کردن مذاب توسط منیزیم خالص یا آلیاژ فروسیلیس میزیم(FeSi-Mg) و یا آلیاژ منیزیم سدیم( Ce-Mg) به روشهای مختلف صورت می گیرد.

حساس ترین مرحله تولید چدن داکتیل میزان بازیابی منیزیم به عنوان ماده کروی کننده می باشد.

متغییر های اثر گذار روی بازیابی منیزیم:

·        ترکیب شیمیایی و درجه حرارت مذاب

·        اندازه و غلظت مواد کروی کنند.

·        روش تلقیح منیزیم.(وارد کردن منیزیم به مذاب)

 

مقدار منیزیم که می تواند گرافیت کروی تشکیل دهد به میزان اکسیژن و گوگرد در مذاب بستگی دارد و بین 03/0 تا 06/0 درصد متغیر است.دمای مناسب جهت اضافه کردن منیزیم بین 1450 درجه سانتیگراد تا 1500 درجه سانتیگراد خواهد بود.

(هرچه گوگرد مذاب کمتر باشد،میزان منیزیم  اضافه شده نیز کمتر خواهد بود.)

اندازه مواد باید به گونه ای باشد که سطح آنها به قدری زیاد نباشد که به سرعت بسوزد و به مذاب نرسد.همین طور نباید به قدری کم باشد کهزمان طولانی برا ی حل احتیاج داشته باشد.

روش پاتیل سرباز:در این روش مواد کروی کننده به سرعت آلیاژ به کار می روند.آلیاژ کروی کننده در ته پاتیل تا حدود 1200 درجه سانتیگراد پیش گرم می شود.پس از آن متناسب با وزن آلیاژ کروی کننده بر روی آن پدن مذاب می ریزیم.هرچه با سرعت بیشتری چدن ریخته شود مقدار بازیابی بیشتر خواهد بود.

روش ساندویچی:

در این روش آلیاژ منیریم در قسمت گود ته پاتیل قرار داده شده و روی آن را با ورقه فولادی می پوشانیم.بازیابی منیزیم در این روش به مراتب بیشتر از روش قبل است.احتمالا به علت ذوب ورقه فولادی و در نتیجه کاهش درجه حرارت چدن احتمال سوختن منیزیم در اثر اکسیداسیون کاهش می یابد.برای جلوگیری از شناور شدن ورقه فولادی و در عین حال،سریع ذوب شدن آن ضخامت ورقه باید بین 1.5 تا 2 درصد وزن چدن باشد تا شیب دمایی لازم ایجاد گردد.

روش فروبری:

در این روش منیزیم با غلظت بالا در ظرفی شبیه ناقوس به عمق پاتیل پر از مذاب فروبرده می شود به انی ترتیب از بالا آمدن مواد کروی کننده جلوگیری می شود و میزان بازیابی افزایش پیدا می کند.این ظرف در محیط بیرونی سوراخهایی دارد تا منیزیم داخل ظرف بتواند از آن خارج شود.حداقل عمق لازم برای فروکردن 60 سانتیمتر است.

روش تزریق مفتول:

در این روش آلیاژمحتوی منیزیم در داخل مفتول که در حقیقت ،غلاف فولادی می باشد قرار گرفته و توسط یک ماشین مخصوص به داخل مذاب فرو می رود.سرعت تزریق باید به گونه ای باشد که غلاف فولادی در طبقات فوقانی مذاب نشود تا منیزیم به پایین پاتیل برسد.

پوشش سطح داخلی قالب در روش آبگرد:به منظور جلوگیری از خوردگی قالب و افزایش عمر آن و همچنین خروج آسان لوله از قالب و کاهش تخلخل و بهبود ساختار میکروسکوپی لوله از پودر فورسیلیکون به عنوان ماده پوشش دهنده سطح قالب استفاده می کنند.این پودر از طریق یک لوله فولادی مقاوم به حرارت که در زیر ناودانی مونتاژ شده و قبل از این که مذاب در ناحیه ای ریخته شود،این پودر را در آنجا می ریزند.

پوشش سطح داخلی قالب گرم: در این روش جهت کاهش سرعت سرد شدن و سهولت خروج لوله از قالب به وسیله پوششی به تریکب زیر پوشانده می شود.

·        بنتونیت سدیم ( نوعی خاک رس ) به میزان 1کیلوگرم در ده لیتر آب

·        افزودن 90 لیتر آب به مخلوط حاصل

·        افزودن CaSi به مخلوط فوق

·        در این نوع قالب ماده پوششی با فشار 7/0 تا 1 بار به سطح داخلی قالب اسپری می شود.


 
 
ریخته گری دقیق
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٩:۱٠ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/٢/۱٠
 

         

           ریخته گری دقیق

در ریخته گری دقیق از موادی قبیل موم، پلاستیک، یونولیت به عنوان مدل از بین رونده و محلول دوغابی سرامیکی مانند پودر سیلیس، زیرکون و گچ حل شده در حلال های مشخص به عنوان قالب استفاده می شود.پس از تزریق مدل مومی در قالب و مونتاژ مدل ها بر روی هم به طریق فروبردن آنها داخل دوغاب سرامیکی یک لایه نازک سرامیکی روی آن می نشیند. با قرار دادن آن در درجه حرارت اتاق لایه سرامیکی خشک می شود و استحکام پیدا می کند. برای افزایش استحکام این عمل را چندین بار تکرار می کنند. سپس با قرار دادن این پوسته سرامیکی درون کوره موم داخل آن ذوب می شود و تنها پوسته سرامیکی خالی باقی می ماند.برای افزایش استحکام بیشتر دور آن را ماسه می ریزند و سپس مذاب در آن ریخته می شود.این روش هزینه بالایی دارد اما دارای مزایای زیر است؛

1)تولید انبوه و سریع قطعات با اشکال پیچیده

2)چون مواد قالبگیری دوغاب سرامیکی است، دقت ابعادی و صافی سطح قطعات تولید شده به طور قابل ملاحظه ای بالا است.

3)علرغم این که این روش برای ریخته¬گری قطعات ظریف به کار می رود در بعضی موارد می توان قطعاتی به وزن 30 کیلوگرم نیز تولید نمود.

4)میزان عملیات ماشینکاری قطعه به حداقل می رسد.

5)نوع قالب و ریخته مذاب این امکان را می دهد که مذاب مذاب ریزی را در خلا انجام دهیم.

ساخت مدل مومی ؛

دقت مدلهای مومی تولید شده تاثیر مستقیم روی کیفیت و صافی سطح قطعات دارد.برای قالب های تولید انبوه از فولاد یا چدن به عنوان جنس قالب استفاده می شود برای تعداد کم از قالب های چوبی یا گچی نیز می توان استفاده کرد.

خواص موم؛

انواع مختلف موم های صنعتی که مشتقات نفتی هستند و موم های طبیعی وجود دارد.

خواص موم مورد استفاده (Wax)

1)مقدار خاکستر آن نباید بیش از 05/0 درصد وزنی باشد.

2)سیالیت آن در هنگام مذاب بودن بالا باشد.

3)استحکام موم منجمد شده بالا باشد.

4)انقباض و انبساط آن کم باشد باعث تغییر ابعاد و یا ترک خوردن پوسته نگردد.

5)موم باید سطحش سازگار با مواد قالبگیری باشد.

6)موم ها باید غیرسمی باشند.

مونتاژ مدل مومی

در مواقعی که به علت پیچیده بودن شکل قطعه نتوان مدل مومی یکپارچه تهیه کرد لازم است که با استفاده از تکه های جداگانه و مونتاژآن این کار را انجام داد.

ساخت مدل مومی

در مواقعی که ساخت مدل های مونتاژی از نظر فنی ممکن نباشد از موم حل شونده کمک گرفته می شود.بدین صورت که ابتدا مدلهای کمکی حل شونده تهیه می شود .واضح است که ساخت قالب آنها باید امکان پذیر باشد.در مرحلهء بعد این مدلهای حل شونده را مونتاژ می کنیم و سپس در فضاهای خالی آن  موم اصلی حل نشونده را تزریق می نمایی.سپس این مجموعه را داخل حلال گذاشته تا موم حل شونده از بین برود.حال می توان از این مدل برای قالبگیری استفاده کنیم.

سایر مواد مناسب برای مدل

پلی استیرن،مواد ترکیبی بر مبنای اوره، جیوه

مواد قالبگیری: هر نوع دوغاب باید خواص زیر را داشته باشد.

الف)دیرگداز بودن و مقاومت به درجه حرارت بالا مذاب

ب)پایداری ابعادی قالب در اثر گرمایشی ناشی از ذوب ریزی

ج)پایداری خواص فیزیکی و  شیمیایی دوغاب و سازگاری آن با جنس مذاب

د)دانه بندی و شکل دانه ها باید به گونه ای باشد که قابلیت عبور گاز به حدکافی باشد.

انواع چسب دوغاب:مهمترین چسب های به کار رفته در این روش اتیل سیلیکات،سیلیس کلوئیدی و گچ می باشد.علاوه بر این مواد که مولفه های اصلی تشکیل دوغاب که سرامیکی یعنی مواد دیرگذاز، چسب و حلال مواد دیگری نیز به عنوان افزودنی ممکن است اضافه گردد که شامل مداد زیر است:

الف)مواد لازم برای کنترل ویسکوزیته

ب)مواد مرطوب کننده برای کامل مرطوب شدن سطح مدل توسط دوغاب

ج)مدا جلوگیری کننده از کف کردن و ورود هوا به دوغاب

روش موم زدایی:

پس از این که قالبها کاملا خشک شد لازم است که مدل مومی داخل آن به طریقی ذوب شده و بیرون ریخته شود.در این رابطه یکی از عوامل بسیار مهم انبساط موم است.

الف)استفاده از حرارت به همراه فشار خارجی:

یکی از روشهای جلوگیری از ترک خوردن پوسته اعمال فشار خارجی توسط ساچمه یا ماسه گرم است. در این روش قیف سرامیکی را بر عکس قرار داده و اطراف آن را با ماسه یا ساچمه داغ پر می کنیم.در این روش دمای ساچمه حدودا 400 درجه سانتیگراد است.که گرمای لازم برای ذوب موم با دمای 80 درجه سانتیگراد را فراهم می کند.علاوه بر آن فشار وزن ساچمه ها به جلوگیری از ترک خوردن قالب کمک می کند.

ب)استفاده از حلال مومی:

در این روش از بخار گرم حلال موم برای موم زدایی استفاده می¬شود.روش کار به این صورت است که بخار حلال موم از سطح خارجی پوسته و از طریق منافذ ریز موجود در آن فشار به داخل آن نفوذ می کنند و به محض تماس با موم شروع به حل کردن آن می نماید با این عمل مقداری فضای خالی ایجاد شده که می تواند انبساط موم را در اثر حرارت دهی بعدی آزادنه تحمل کند.بقیه عمل ذوب کامل موم به راحتی و بدون ترک خوردن قالب در کورهء معمولی صورت می گیرد.

ج)ذوب در کوره با دمای بالا:

در این روش پوسته ها را در داخل کوره ای با دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد قرار می دهیم.و به این وسیله شیب حرارتی زیادی ایجاد می شود به گونه ای که دمای پوسته به شدت بالا بوده در حالی که مرکز موم هنوز دارای دمای پایین است.لذا تنها پوستهء خارجی موم ذوب می شود.این مقدار موم ذوب شده فضای کافی برای انبساط موم جامد را فراهم کرده و دیگر نیازی به درجه حرارت بالا نیست و می توان ادامه ذوب را در کورهء معمولی انجام داد.

د) ذوب در اتوکلاو:

اتوکلاو کوره ای است که در آن بخار گرم به سطح خارجی قالب گرما داد و همزمان آن را تحت فشار قرار می دهد.فشار اعمالی از ترک برداشتن قالب در اثر انبساط موم جلوگیری کرده و حرارت بخار باعث ذوب کامل موم می شود.

پیش گرم کردن قالبها:

قبل از این که مذاب ریزی انجام شود لازم است تا قالبها پیش گرم شود.علل آن به شرح زیر است:

1)سوزاندن تمام بقایای موم

2)کمک به قابلیت پرکنندگی مقاطع نازک توسط مذاب

3)کاهش عیوب گرم قالب نظیر ترکهای گرم

درجه حرارت پیش گرم کردن قالبهای سرامیکی پوسته ای برای قطعت آهنی حدودا 1000 درجه سانتیگراد است که برای فلزات غیر آهنی با دمای ذوب پایین در حدود 550 تا 650 درجه سانتیگراد خواهد بود.

ذوب ریزی:پس از آنکه قالبها کاملا مستحکم شد و درجه حرارت پیش گرم هم به حد لازم رسید نوبت به مرحله مذاب ریزی است. مرسوم ترین روش مذاب ریزی ریختن ثقلی مذاب توسط پاتیل است.در صورتی که قطعه ریخته گری خیلی نازک بوده یا بسیار پیچیده باشد نیروی ثقل برای پرکردن قالب کافی نیست و باید نیروی خارجی دیگری نیز اعمال شود.مرسوم ترین اعمال نیروی خارجی این روش ریخته گری نیروی گریز از مرکز است.


 
 
قالبگیری به روش پوسته ای
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۸:۳۸ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٠/٢/۱٠
 

             

           قالبگیری به روش پوسته ای:

قالبگیری پوسته ای از طریق پاشیدن مخلوط ماسه سیلیسی یا زیرکونی و چسب های ترموست روی مدل و صفحه مدل فلزی گرم شده ایجاد می شود .حرارت متصاعد شده از مجموعه صفحه مدل فلزی باعث می شود که چسب ترموست موجب در ماسه  ذوب شده و دانه های ماسه به هم بچسبند.گرمای صفحه فلزی تا هر عمقی که نفوذ کن تاهمان عمق پوسته سخت می شود و مابقی ماسه برای استفاده مجدد در مخزن ریخته می شود.با ایجاد دو پوسته و چسباندن آنها به هم،حفره قالب تشکیل می گردد.برای محکم شدن صفحات و جلوگیری از شکستن آنها،پشت آنها را با ماسه معمولی پر می کنیم. برای اولین بار این روش توسط شخصی به نام کرونینگ در آلمان به اجرا در امد و امروزه در بسیاری از کشورها،به عنوان روش کرونینگ ساخته می شود.

مزایا

1)دقت ابعادی قطعات رخیته شده نسبت به ماسه تر،خیلی بالا بوده و در نیتجه می توان اضافه بار ماشینکاری کمتری را در نظر گرفت.

2)صافی سطح قطعات تولید شده در این روش نسبت به ماسه تر خیلی بالاست

3)میزان ماسه مورد نیاز در این روش خیلی کم است.

4)ایجاد اشکال پیچیده امکان پذیر است.

5)قابلیت عبور گاز در این روش به علت نازک بودن دیواره قالب،خیلی بالاست.

معایب:

1)وزن قطعات تولیدی محدود است و تا حدود 200 کیلوگرم می باشد.

2)هزینه ساخت مدل به علت اینکه باید ا زجنس فلز باشد بالا است.

3)هزینه چسب ترموست و ماسه بالا است.

4)ایجاد محل راهگاه و تغذیه در تمام نقاط قالب امکان پذیر نیست و اجبارا باید در سطح جدایش منظور شود.

خواص ماسه مورد استفاده در این روش:در این روش ،از ماسه سیلیسی یا زیرکونی استفاده می شود و لازم است مواد ناخالص آن از قبیل مواد آلی و خاک رس، خیلی کم باشد.مقدار خاک رس برای ماسه های سیلیسی ماکزیمم 2 درصد است و برای ماسه های زیرکونی کمتر از این مقدار باید باشد.شکل دانه های ماسه،روی استحکام پوسته ها موثر است.به گونه ای که جهت بالا بردن استحکام آن ها بهتر است از دانه های سوزنی استفاده شود.اما برای ماهیچه ها جهت بالا بردن قابلیت عبور گاز،از ماسه های کروی استفاده می شود.

از چسب های اوره فرم آلدهید می توان استفاد کرد.این چسب ها هم ، احتیاج به کاتالیز اسیدی دارند.

خواص چسب ترموست یا ریزین :رزین های مورد استفاده اکثرا از ترکیبات فنول فرم آلدهید هستند که جهت تسریع واکنش به عنوان کاتالیز از هگزامتیلن تتراآمین استفاده می شود.اکثرا این مواد کاتالیز به اختصار هگزا نامیده می شوند.چسب فنول را به صورت های مختلفی مانند پودر جامد و مایع و همچنین ورقه¬های جامد استفاده می شود.در حالتی که از حلال الکلی استافده می شود خط اشتعال وجود دارد.بنابراین بهتر است که از حلال های آلی دیگر استفاده کرد.

برای جلوگیری از پخش شدن گردوغبار مضر درهنگام قالبگیری از دانه¬های ماسه که قبال توسط چسب فنول پوشش نازکی رو یآن ایجاد شده،استفاده می شود.این ماسه را از قبل پوشش داده شده یا در اصطلاح pre-coated یا در اصطلاح فارسی ماسه چراغی می گویند.(یعنی وقتی روی حرارت می گیریم،سفت می شود.)به منظور صافی سطح پوسته از مواد سیال جداکننده به نام وکس(Wax) استفاده می شود.برای افزایش مقاومت پوسته در حین بیرون اندازی از قالب و جلوگیری ازترک برداشتن آن،از ماده ای به نام Vinsol استفاده می شود.برای راحت جدا شدن پوسته از مدل،ازمواد روغن کارجامد مانند استئارات کلیسم یا استئارات روی استفاده می شود.

مکانیزم قالبگیری به روش پوسته ای ( Shell Moulding)

1)مدل و صفحه مدل:در این روش تنها از مدل های فلزی که اکثرا از جنس چدن خاکستری هستند استفاده می شود.از آلیاژهای آلومینیم نیز می توان استفاده کرد ولی در مقابل خستگی حرارتی مقاوم نیستند.

2)گرمایش مدل و صفحه مدل:گرمایش می تواند هم به روش گازی و هم به روش الکتریکی انجام شود.در سیستم های گاز سوزه  مشعل ها بیشتر از زیر صفحه مدل آن را گرم می کنند.اگر بخواهیم صفحه ای را از بالا گرم کنیم( به روش گازی) باید روی مشعل یک سرپوش نصب گردد تا از اتلاف حرارت جلوگری شود؛از روش الکتریکی هم می توان استافده نمود.در این حالت از لامان های میله ای شکل،سیمی یا صفحه ای استفاده می شود.اکثرا المان ها در زیر صحفه مدل و در داخل شیارهای ماشینکاری شده در آن جاسازی می شود.

3)مراحل قالبگیری ماشینی ( روش قالبگیری پوسته ای)

1)مخلوط ماسه و چسب،روی مدل گرم ریخته شده و در بعضی موارد به کمک هوا بر روی آن پاشیده می شود.برای استحکام بخشی لایه ماسه، دمای مدل حدود 250 تا 300 درجه سانتیگراد می باشد.زمان مورد نیاز نگهداری پوسته روی مدل بسته به ضخامت مورد نظر 5 تا s40 خواهاد بود.

2)وقتی ضخامت مورد نظر ماسه سفت شد مدل را 180 درجه سانتیگراد چرخانده تا ماسه سفت نشده آن پایین بریزد.

3)جهت افزایش استحکام پوسته آن را تا دمای 500 تا 600 درجه سانتیگراد گرم  می کنیم.

4)پس از آنکه استحکام پوسته ها به حد کافی بالا رفت،توسط سیستم بیرون انداز(پران) از روی صفحه مدل جدا می شود.

5)در این مرحله پس از آنکه دو پوسته قالب آماده شد،در صورت ماهیچه خور بودن ماهیچه ها را در سر جای خود گذاشته و دو پوسته را به هم می چسبانیم.جهت اعمال نیروی کامل به پوسته ها، بدون شکستن آن-ها،معمول ترین روش این است که پوسته ها را در وسط لایه ای انعطاف پذیر مانند برزنت قرار داده و به کمک پمپ خلاء هوای آن را تخلیه کنیم.لذا  فشار اتمسفر نیروی یکنواختی جهت چسباندن پوسته ها اعمال می-کند.

انواع ماشین های قالبگیری:

در ماشین های مختلف،کم و بیش 5 مرحله بالا انجام می شود.یکی از ماشین های معمول قالبگیری به کمک دوران مخزن است.


 
 
روش ریخته گری دایکاست
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۱٢:٢٧ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٩/۱٠/٦
 

 

 

روش ریخته گری دایکاست

فهرست :

  •        مقدمه
  •        مزایای تولید از طریق دایکاست
  •       محدودیت‌های روش دایکاست
  •        انواع ماشین‌ های دایکاست
  •      ماشین‌های دایکاست با سیستم تزریق محفظة گرم
  •     دستگاه دایکاست با سیستم تزریق محفظة سرد

 

مقدمه :

دایکاست یا ریخته‌گری تحت فشار عبارت است از روش تولید قطعه از طریق تزریق فلز مذاب و تحت فشار به درون قالب. روش دایکاست از این نظر که در آن فلز مذاب به درون حفره‌ای به شکل قطعة ریخته شده و پس از سرد شدن قطعة مورد نظر به دست می‌آید، بسیار شبیه ریخته‌گری ریژه است. تنها اختلاف بین این دو روش نحوة پر کردن حفرة قالب است.

 در قالب ریژه فلز مذاب تحت نیروی وزن خود سیلان پیدا می‌ کند و به درون قالب می‌ رود، حال آنکه در روش دایکاست فلز مذاب تحت فشار و سرعت بیشتری به درون قالب می‌رود. به همین دلیل در دایکاست قطعات با اشکال پیچیده‌ تری را می‌توان تولید کرد.

 

در قالب‌ های دایکاست پس از بسته شدن قالب، مواد مذاب به داخل یک نوع پمپ یا سیستم تزریق (بسته به طرح دستگاه) هدایت می‌ شوند، سپس در حالی که پیستون پمپ، مواد مذاب را با سرعت از طریق سیستم تغذیة قالب به داخل حفره می‌ ‏فرستد، هوای داخل حفره از طریق سوراخ‌های هواکش خارج می‌شود. این پمپ در بعضی از دستگاه‌ها دارای درجه حرارت محیط و در برخی دیگر دارای درجه حرارت مذاب است.

معمولاً مقدار مواد مذاب تزریق شده بیش از اندازة مورد نیاز برای پر کردن حفره است تا سرباره‌ گیرها را پر کند و حتی پلیسه ها را در اطراف قطعه به وجود آورد. سپس در مرحلة دوم زمانی که مادة مذاب در حال سرد شدن در داخل حفره است، پمپ همچنان فشار خود را ادامه می‌دهد. در مرحلة سوم قالب باز شده و قطعه به بیرون پرتاب می‌شود.

 در آخرین مرحله همچنان که قالب باز است داخل حفره قالب تمیز و در صورت نیاز روغنکاری شده و دوباره قالب بسته و آمادة تکرار عملیات قبل می‌شود.

 

مهترین مزایای تولید از طریق دایکاست عبارت‌اند از:

·        اشکال پیچیده‌تری را می‌توان تولید کرد.

·        به دلیل آنکه قالب با سرعت و تحت فشار پر می‌شود قطعات با دیواره‌های نازکتری را می‌توان تولید کرد و خلاصه آنکه در این روش نسبت طول قطعه به ضخامت قطعه به مراتب بیشتر از سایر روش‌ها است.

·        نرخ تولید در این روش خیلی بالا است، به ویژه اگر قالب‌های چند حفره‌ای باشد.

·        معمولاً قطعة تولید شده به وسیلة دایکاست از پرداخت سطح خوبی برخوردار است و احتیاجی به عملیات ماشین‌کاری بعدی ندارد و به دلیل عملیات فوق‌العاده اقتصادی است.

·        قالب‌های دایکاست مثل قالب‌های ریژه معمولاً قبل از آنکه فرسوده شوند و در ابعاد قطعة تولید شده اختلافی به وجود آید، هزاران قطعه تولید خواهدکرد، در نتیجه سرمایه‌گذاری برای تولید قطعه کمتر است.

·        نسبت به دیگر روش‌های تولید قطعه، از فلز مذاب با روش دایکاست مقاطع ظریفتری را روی قطعه می‌توان به وجود آورد.

·        اغلب قطعات تولید شده با کمترین پرداخت، آمادة آب فلزکاری هستند.

·        قطعات آلومینیومی تولید شده توسط دایکاست معمولاً نسبت به روش‌های دیگر مانند ریخته‌گری آلومینیوم در ماسه مقاومت بیشتری دارند.

از طرف دیگر محدودیت‌های این روش به قرار زیر هستند:

·        وزن قطعه محدود است. به ندرت وزن قطعه از 25 کیلوگرم بیشتر است و معمولاً کمتر از 5 کیلوگرم است.

·        نسبت به شکل قطعه و سیستم تغذیة قالب، مک دار بودن قطعه به دلیل وجود حباب هوا از مشکلات این روش تولیدی است.

·        امکانات تولید از قبیل قالب، ماشین، و لوزام جنبی نسبتاً گران است و در نتیجه فقط تولید انبوه آن، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.

·        به غیر از موارد استثنایی فقط فلزاتی را می‌توان در دایکاست مورد استفاده قرار داد که نقطة ذوب آنها چیزی در حد آلیاژهای مس باشد.

انواع ماشین‌ های دایکاست

 

ماشین‌های دایکاست به طور کلی دو نوع هستند:

·        ماشین‌های تزریق با محفظة (سیلندر) گرم

·        ماشین‌های تزریق با محفظة (سیلندر) سرد

 

اگر نقطة ذوب فلز تزریقی پایین باشد و به سیستم پمپ آسیب نرساند، پمپ می‌تواند مستقیماً در فلز مذاب قرار گیرد. به این سیستم، تزریق با محفظة گرم می‌گویند. در صورتی که فلز مذاب به سیستم پمپاژ آسیب برساند در یا صورت دستگاه پمپاژ نباید مستقیماً در فلز مذاب قرار گیرد. به این سیستم، تزریق با محفظة سرد می‌گویند.

 

ماشین‌های دایکاست با سیستم تزریق محفظة گرم

سیستمی که در شکل زیر نشان داده شده است یک ماشین دایکاست محفظه گرم است. همان طور که در شکل دیده می‌ شود مجرای گردن غازی سیلندر تزریق در مواد مذاب غوطه‌ ور است و در نتیجه در درجه حرارتی معادل نقطة ذوب مواد تزریقی، کار می‌ کند. در این سیستم مواد مذاب در حداقل زمان و حداقل افت حرارت به داخل حفرة قالب تزریق می‌ شوند.

 در حالی که پیستون در بالا قرار دارد، مواد مذاب به داخل سیلندر فشار یا سیلندر تزریق راه یافته و پس از پایین آمدن پیستون ابتدا دریچة تغذیه بسته می‌ شود، سپس مواد مذاب با فشار از طریق مجرای گردن غازی به داخل حفره راه می‌ یابد.

 پس از گذشت زمان لازم برای انجماد مواد، پیستون دوباره بالا می‌ رود و مواد جدید برای تزریق بعدی وارد سیلندر تزریق می‌ شود. نیروی لازم که به پیستون تزریق منتقل می‌شود، بسته به طرح دستگاه می‌تواند پنیوماتیک و یا هیدرولیک باشد.

 

قطعات مختلف را از وزن چند گرم تا 25 کیلوگرم را می‌توان با این سیستم تولید کرد. در این روش با تغییر اندازة مجرای غازی قطعات با وزن متفاوت را می‌توان تولید کرد. وزن قطعاتی که می‌توان با این روش تزریق کرد بستگی به عوامل زیر دارد:

 

·        آلیاژ تزریق

·        اندازة سطح خارجی قطعه

·        نیرویی که دو کفة قالب را بسته نگه می‌دارد.

 

بسته به طرح دستگاه و متغیرهای عمل تزریق با این سیستم می‌توان از 50 تا 500 ضرب در ساعت تزریق کرد، البته با ماشین‌های ویژه طرح zipper تا 2000 و 5000 و حتی 18000 ضربدر ساعت می‌توان تزریق کرد. مجرای گردن غازی از چدن خاکستری و یا چدن آلیاژی نشکن و یا فولاد ریختگی ساخته می‌شود. نوع مواد بستگی به فشار دستگاه، مواد تزریقی و قیمت دستگاه دارد. در هر صورت مواد مورد استفاده برای ساخت این قسمت‌ها می‌یابد در مقابل حرارت و سایش مقاوم باشند. معمولاً مجرای گردن غازی دارای نازل قابل تعویض می‌باشد تا در صورت فرسوده شدن تعویض گردد،‌ زیرا آب‌بندی ناز با قسمت تزریق قالب از اهمیت بالایی برخودار است. برای ساخت پوسته‌های داخلی مجاری عبور مذاب از فولاد گرمکار نوع 13H یا فولاد گرمکار نیتروژه شده و یا فولاد نسوز ضدزنگ استفاده می‌شود. نازل باید دارای مقاومت در مقابل حرارت، فشار و سایش باشد، و معمولاً از چدن آلیاژی، فولاد گرمکار 13H و یا فولاد نسوز ضدزنگ ساخته می‌شود.

سمبة تزریق این سیستم دایکاست معمولاً از چدن آلیاژی ساخته می‌شود و می‌توان بدون عملیات سختکاری آن را مورد استفاده قرار داد. برای اعمال فشار بهتر برخی اوقات روی سمبه تزریق، رینگ (شبیه رینگ پیستون اتومبیل) تعبیه می‌شود. برای افزایش عمر سیلندر تزریق، سطح داخل آن را تا 0.7 میلیمتر اضافه‌تر از اندازة معمول (با پرداخت خوب ) می‌تراشند. پس از این عمل نسبت به اندازة نهایی سیلندر، قطر سمبه (با رینگ و یا بدون رینگ) انتخاب می‌شود. لقی بین سمبه تزریق و سیلندر بین 0.002 تا 0.003 میلیمتر، به ازای هر میلیمتر قطر سیلندر پیشنهاد می‌شود.

 

دستگاه دایکاست با سیستم تزریق محفظة سرد افقی (Horizonal cold chambr machine)

در شکل زیر بخش تزریق این ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظة سرد افقی نشان داده شده است. در این سیستم محفظة تزریق به صورت سرد عمل کرده و فقط از حرارت مواد مذاب که در داخل آن ریخته می‌شود حرارت می‌گیرد. قسمت پیشانی پیستون تزریق برای مقاومت در برابر مواد مذاب با آب خنک می‌شود. جهت تسهیل در امر ریختن مواد مذاب، محفظة تزریق به صورت افقی قرار گرفته و در بالای آن یک سوراخ بارگیری تعبیه شده است.

 

در شکل زیر مراحل مختلف عمل تزریق با این سیستم نمایش داده شده است. در مرحلة اول 2 کفة قالب بسته بوده و پیستون در عقب ترین موضع خود قرار دارد. به صورتی که سوراخ بارگیری کاملاً باز است. در مرحلة دوم پیستون شروع به حرکت کرده، ابتدا سوراخ بارگیری را مسدود کرده و سپس مواد مذاب را با فشار به سوی قالب می‌راند. در آخرین مرحله یعنی مرحلة سوم پس از آنکه زمان مناسبی به مذاب داده شد که منجمد شود دو کفة قالب از یکدیگر باز می‌شوند. هم زمان پیستون باز هم قدری جلو می‌آید که اولاً بیسکویت (پولک منجمد شده در قسمت جلوی سیلندر تزریق) را بیرون بیاورد و ثانیاً کمک کند پس از اتمام این مراحل، قطعه از قالب به بیرون پران شده و دو کفة قالب بسته شود، پیستون عقب آید و دستگاه آمادة تکرار مراحل فوق و تزریق بعدی شود.

سیستم تزریق با محفظة سرد تقریباً برای تزریق کلیة فلزاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد که قابلیت دایکاست شدن را دارند، ولی معمولاً برای تزریق آلومینیم، منیزیم و آلیاژهای مس استفاده می‌شود. مهم ترین مزیت این سیستم این است که اولاً اثرات حرارت فلز مذاب روی بخش تزریق دستگاه ناچیز است و ثانیاً با این سیستم، فشار تزریق را می‌توان به مراتب بالا برد. این سیستم برای فشار از 500 تا 2000 kg/cm2 طراحی شده است ولی در سیستم‌های ویژه آزمایش فشار در حد kg/cm2 3000 هم امتحان شده است (در خیلی از کتابها و دستورالعمل‌های طراحی قالب، فشار 300 تا 600 kg/cm2 برای تزریق آلومینیوم و فشار حدود kg/cm2 140 برای تزریق آلیاژهای روی پشنهاد شده است).

مهمترین محدودیت‌های این سیستم عبارتند از:

·        لزوم داشتن وسایل جنبی برای تهیة ذوب و انتقال آن به سیلندر تزریق

·        طولانی‌تر بودن مراحل مختلف تزریق به دلیل جدا بودن وسایل جنبی از دستگاه

·        امکان ایجاد نقص در قطعة تولیدی به دلیل افت درجه حرارت مذاب

 

 

اندازه سیلندر و پیستون تزریقی بستگی به حجم ماده‌ای دارد که برای تزریق مورد نیاز است. اگر سیلندر تزریق بیش از اندازه بزرگ باشد مواد مذاب در کف آن قرار می‌گیرد و احتمال این که حباب‌های هوا در سیلندر محبوس شوند زیاد خواهد بود.

 از طرفی اگر سیلندر تزریق بیش از اندازه کوچک باشد، مقدار مذاب کمتر از مقدار مورد نیاز برای تزریق قطعه خواهد بود و ممکن است مقداری از مذاب در مرحلة شروع حرکت پیستون از سوراخ بارگیری به بیرون پاشیده شود.

 لذا در طراحی سیستم تزریق و در تنظیم محل پیستون تزریق سعی بر آن است که در مرحلة اول پیستون تزریق سوراخ بارگیری را ببندد. حتی در بعضی طرح‌ها ابتدا پیستون تزریق آهسته حرکت کرده، سوراخ بارگیری را می‌پوشاند و سپس با سرعت خیلی بیشتر ادامة مسیر داده و مذاب را به داخل قالب، تزریق می‌کند.

سرعت پیستون تزریق بستگی به آلیاژ مذاب، اندازه و شکل قطعه، طرح و شکل راهگاه و گلویی تزریق قالب دارد و مقدار آن بین m/s45 و m/s274 متغیر است. لق نبودن سیلندر و پیستون تزریق و جذب بودن حرکت آنها در داخل یکدیگر الزامی است در غیر این صورت مذاب از جدار پیستون پس زده می‌شود و امکان گریپاژ پیستون وجود خواهد داشت. جنس پیشانی پیستون اغلب از آلیاژ بریلیوم و مس یا فولاد آلیاژی نیتروره شده می‌باشد.

جنس سیلندر تزریق اغلب از فولاد گرمکار 13H و یا فولاد آلیاژی نیترور شده است و باید بتواند در برابر فرسایش و حرارت مقاومت کند. از طرف دیگر مکانیزم تزریق باید محکم و مقاوم بوده و حرکت‌های سلیندر به پیستون نیرو دهنده و پیستون تزریق در یک راستا و نظام باشند. در صورتی که مورد فوق رعایت نشوند سیلندر تزریق و پیستون تزریق به سرعت فرسوده می‌شوند.

ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظة سرد عمودی

این دستگاه‌ها به ماشین‌های دایکاست هم معروف هستند. به طور کلی دو نوع ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد عمودی وجود دارد. در نوع اول صفحات قالب به صورت افقی (همان گونه که در شکل زیر نشان داده شده است) و در نوع دوم صفحات قالب به صورت عمودی قرار می‌گیرند. همان طور که در شکل زیر پیداست مواد مذاب از پایین قالب تزریق می‌شود. هوای داخل حفره تخلیه گشته و در اثر افت فشار مواد مذاب به داخل محفظة تزریق مکیده می‌شوند. فشاری که دو کفة قالب را به یکدیگر قفل می‌کند و فشار تزریق هر دو از یک منبع کنترل می‌شوند تا همیشه حالت بالانس بین این دو نیرو که عکس یکدیگر عمل می‌کنند، برقرار شود (حسن این سیستم این است که به دلیل آنکه صفحات قالب به صورت افقی و سیلندر تزریق در پایین قرار گرفته احتمال این که قبل از اعمال فشار توسط پیستون تزریق مقداری مواد مذاب به داخل حفره رانده شود، به کلی از بین می‌رود).

در این سیستم برای بهبود تزریق و تعادل آن در قالب‌های چند حفره‌ای همان طوری که در شکل زیر ملاحظه می‌شود بهتر است تزریق از مرکز اعمال شود. در این صورت راهگاه از هر نقطه در محیط سیلندر می‌تواند منشعب شده و به گلویی تزریق وصل شود. البته در بعضی از طرح‌ها بسته به نیاز، سیلندر تزریق در حالت خارج از مرکز هم گذاشته می‌شود.

در شکل زیر نوع دوم این مدل ماشین‌ها یعنی محفظة تزریق سرد عمودی با صفحات قالب عمودی نشان داده شده است.

 در این مدل محفظة تزریق از طریق یک بوش رابط مستقیماً به قالب متصل می‌گردد و همان طور که در شکل پیداست در هنگام بارگیری یک پیستون از پایین به بالا آمده و جلو برش رابط را می‌گیرد (مرحله 1 در شکل زیر). پس از این مرحله پیستون بالا شروع به پایین آمدن کرده و مذاب از طریق بوش رابط با فشار به داخل قالب رانده می‌شود (مرحله 2 شکل زیر).

 در آخرین مرحله، پس از گذشت زمان لازم برای انجماد مذاب، پیستون بالا به جای خود بازگشته، پیستون پایین بالا آمده و باقیمانده مواد را از بوش رابط قطع کرده و بیرون می‌آورد. البته همزمان قطعة تزریق شده نیز پران می‌شود.

یکی از نکات منفی این روش دایکاست این است که وجود دو پیستون که با هم کار می‌کنند باعث می‌شود که دستگاه بیشتر نیاز به تعمیر پیدا کند. از طرف دیگر از محاسن دستگاه‌های دایکاست با محفظه سرد عمودی که در شکل‌های 5 و 6 نمایش داده شده‌اند همان عمودی قرار گرفتن محفظة تزریق می‌باشد که باعث می‌شود اولاً مواد مذاب فقط پس از حرکت پیستون و به صورت یک توده به داخل قالب رانده شوند و ثانیاً حرکت آشفتة مایع مذاب به حداقل رسیده وجود مک و یا حفره‌های ریز در قطعة تزریق شده کاهش یابد.

 به طور کلی ماشین عمودی موقعی مورد استفاده قرار می‌گیرد که قطعه را با ماشین محفظة افقی نتوان تولید کرد. مثلاً قطعاتی که نیاز به فشردگی بیشتری دارند یا در مورد آنها قرار دادن قطعات اضافی در حفرة قالب قبل از تزریق الزامی است و یا قطعاتی که با قرار دادن محل تزریق در وسط با کیفیت بهتری می‌توان آنها را تولید کرد.

قطعاتی که با ماشین‌های عمودی تزریق می‌شوند معمولاً در مقایسه با قالب‌های ریژه از پرداخت و فشردگی بیشتری برخوردارند و میزان تولید نیز به مراتب بالاتر است. همین صفحات مشبک اکنون با موفقیت به کمک ماشین عمودی با صفحات قالب افقی با سرعت و میزان بیشتری تولید می‌شود. خیلی از قطعات آلومینیوم آلیاژی مثلاً صفحة اتو با همین روش تولید می‌شوند.

ساخت این قطعه اتفاقاً از قطعات نسبتاً مشکل می‌باشد زیرا اولاً المنت حرارتی نسبتاً بزرگی قبل از تزریق باید در داخل حفره قرار گیرد ثانیاً کف صفحه دارای مقطع ضخیم بوده و در سمت بالای آن مقاطع خیلی ظریف قرار دارد. فشردگی (بدون حباب هوا بودن) قسمت پایین این قطعه از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا باید تا حد آینه پرداخت شود. علاوه بر آن تولید این قطعه فقط در تعداد خیلی زیاد و در حد 10000 قطعه در روز اقتصادی می‌باشد. این قطعه معمولاً با این روش تولید می‌شود.

ماشین‌های عمودی معمولاً‌ برای تولید قطعاتی به کار می‌روند که محل تزریق و قالب می‌باید ضرورتاً در مرکز باشد. قطعاتی را که دارای ضخامت نسبتاً زیادی در مرکز و پره‌های ظریف در کنار باشند با این نوع دستگاه می‌توان با کمترین حباب هوا تولید نمود. تولید ماشین‌های عمودی به مراتب بالاتر از تولید با روش ریژه می‌باشد وی اصولاً ماشین‌های عمودی چه از نوع صفحات قالب افقی و چه از نوع صفحات قالب عمودی در مقایسه با ماشین‌های محفظة تزریق افقی کندتر می‌باشند.


 
 
روش قالب گیری فشاری
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ۱٢:٠٥ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٩/۱٠/٦
 

 

روش قالب گیری فشاری


 

فهرست :

·        قالب گیری فشاری

·        مراحل کلی فرآیند قالب گیری فشاری

·        شرح فرآیند قالبگری فشاری و انتقالی

·        انواع روشهای قالبگیری فشاری از نظر ساختمان قالب

·        قالبهای فلاش دار

·        قالب های سنبه ای کفی یا پله ای

·        قالبهای مثبت

·        انواع روشهای قالبگیری انتقالی از نظر ساختمان قالب

·        برای تولید قطعات به روش فشاری

·        مزایای و معایب فرآیند قالبگیری فشاری

·        مزایای و معایب فرایند قالبگیری انتقالی

·        عیب سرد جوشی

·        عیب نیامد

·        عیب مک های گازی

·        عیب مک های انقباضی

·        عیب آبلگی

·        عیب مک های سوزنی ( ریزمک)

·        عیب ترک خوردگی

·        عیب سخت ریزه

·        عیب قطره های سرد

·        نتیجه گیری

 

 

قالب گیری فشاری

قالب گیری فشاری ،یکی از قدیمی ترین فرآیندهای قالب گیری شناخته شده است. در این قالبها ماده پلاستیکی در محفظه قالب قرار گرفته وبا حرارت و فشار شکل می گیرد. در این قالبها ،معمولا از ترکیبات گرما سخت(ترموست)،بصورت عمده واستفاده میشودولی از محصولات گرما نرم (ترمو پلاستیک)در برخی موارد وبه ندرت استفاده میشود.

 موادی که بعنوان شارژ اینگونه قالبها بکار می رود،دارای اشکالی بصورت پودر ،ساچمه ای ،لایه ای وپیش فرم میباشد.

 

قالبهای فشاری عمدتا دارای یک عیب میباشند بطوریکه ،در اثر فشار زیاد موجود در داخل قالب پین های ضعیف ودیوارهای نازک دفرمه میشوند ، بنابراین طراحان این گونه قالبها به منظور کم رنگ کردن این عیب ،از فرایند قالب گیری انتقالی کمک گرفته اند . سال 1909توسط آقای لئو بکلند ،جهت تولید پوسته رادیو پیدایش یافت.

فرایند قالب گیری انتقالی، در زمان جنگ جهانی دوم شناخته شد بطوریکه در ابتدا کاربرد عمده ای در صنایع نظامی داشت.

 

مراحل کلی فرآیند قالب گیری فشاری

در صورت لزوم قالب را تمییز و مواد آزاد کننده را داخل قالب می ریزیم.

قالب را شارژ می کنیم.

قالب توسط پرس بسته میشود.

 

قبل از ایتکه قالب بطور کامل بسته شود ،قالب را کمی بازکرده تا گازهای محبوس از قالب خارج شود(تنفس قالب).

حرارت وفشار را اعمال کرده تا عمل قالبگیری تثبیت شود(در کاربرد فشار قبل از بسته شدن کامل قالب باید اندکی درنگ شود بطوریکه گازها بتوانند از محفظه قالب خا رج شوند).

قالب را باز نموده و قطعه داغ را در فیکسچر خنک کننده قرار میدهیم.

 

معرفی روشهای قالب گیری :

·        قالبگیری فشاری قالبگری انتقالی

·        قالبگیری تحت فشار پیستون

·        قالبگیری بصورت ریخته گی

·        قالبگیری پرسی

 

لازم به ذکر است که دو روش اول بصورت عمده برای تولید قطعات پلاستیکی اعم از مواد ترمو پلاستیکی وترمو ستی میباشد.

شرح فرآیند قالبگری فشاری

در ابتدا قالب توسط شا بلن بار ریز که روی دستگاه پرس قرار دارد ،شارژ شده و قالب شروع به بسته شدن میکند ،بطوریکه سنبه قسمت روئی قطعه را فرم داده و قسمت زیرین قطعه تا سطح جدایش قالب در داخل محفظه پائینی فرم میگیرد.

در این قالبها دمائی در حدود 130تا200 درجه سانتی گراد توسط دو المنت گرم کننده حاصل میشود ، ولی عمدتا دمای نیمه فوقانی قالب کمتر از نیمه تحتانی میباشد بطوری که معمولا قسمت فوقانی تا دمای 145درجه سانتی گراد گرم شده و قسمت تحتانی تا دمای 155درجه سانتی گراد گرم میشود. فشار لازم در حدود 100تا500تن می باشد ،البته این فشار با توجه به سطح تماس قطعه با قالب تعیین می شود.

 

شرح فرایند قالبگیری انتقالی

همانطور که در قسمت چکیده به آن اشاره شد ، این فرایند قالبگیری به منظور بر طرف کردن عیب قالبگیری فشاری از این روش قالبگیری استفاده میشود.

 

در واقع عملکرد این روش قالبگیری به این صورت است که ابتدا مواد شارژ فالب بصورت سرد یا نیمه گرم داخل کانال بار ریز وارد و توسط یک سنبه فشار دهنده مواد از طریق روزنه هایی در سیستم ر اهگاهی ،به حفرهای اصلی قالب هدایت می شود.

 

قالبهایی که با این روش طراحی می شوند غالبا چند حفره ای میباشند،به خاطر اینکه از نظرهزینه مقرون بصرفه شوند.

 

انواع روشهای قالبگیری فشاری از نظر ساختمان قالب :

·        قالب فلاش دار (قی) flash die

·        قالب سنبه ای کفی یا پله ای flat die

·        قالب مثبت positive die

·        قالب نیمه مثبت semi positive die

 

 

لازم به به توضیح است که این قالبها بر مبنای اجازه ی ورود مواد به کانال فلاش دسته بندی شده اند که در اسلایدهای بعدی توضیح اضافی داده میشود .

 

قالبهای فلاش دار

در این قالب در اثر فشار حاصل از طرف پرس ،به مواد اضافی اجازه داده میشود که به راحتی به کانال فلاش راه پیدا کند . در این روش قالبگیری ، فلاش معمولا به صورت افقی است .

 

در این روش قلبگیری لازم است، علاوه بر هزینه طراحی و ساخت،هزینه ای برای سنگ زدن پلیسه حاصل شده در اطراف قطعه در نظر بگیریم .

در واقع یکی از معایب اینگونه قالبها ،همین هزینه اضافی می باشد.

مزیت این گونه قالبها در ارزان بودن و ساده بودن آنها است .

کاربرد این قالبها برای تولید قطعاتی از مواد پلاستیکی با ضریب بالک پایین و قطعاتی که رعایت ضخامت یکنواخت دیوارهای آن مهم نباشد،البته یکنواختی ضخامت دیوارها تا حد زیادی به دقت میله های راهنمای قالب بستگی دارد .

تعریف ضریب بالک: حاصل تقسیم حجم مواد فرم نگرفته به مواد فرم گرفته را ضریب بالک گویند.

 

قالب های سنبه ای کفی یا پله ای

این قالبها شبیه قالبهای فلاش دار میباشند ، با این تفاوت که در اینجا یک محفظه بار دهی به مجموعه قالب اضافه شده است .

 

پله ی کفی عموما 16/3 اینچ عرض دارد به منظور خروج مواد اضافی که از بین سنبه و محفظه نشت میکند.

این قالبها ،قطعات را با چگالی یا دانسیته بیشتری نسبت به نوع فلاشدار می سازند.

قطعات با پین های کوچک و مقاطع ظریف از این راه قابل ساخت هستند.

در این گونه قالبها نیز همانند قالبهای فلاشدار سنگ زنی فلاش یا پلیسه با مقدار کمتری نسبت به قبل لازم است.

 

قالبهای مثبت

در این قالبها فضای خیلی کمتری نسبت به دو نوع قبل برای خروج مواد اضافی به داخل کانال فلاش تعبیه شده است .

سنبه در محفظه فالب دارای انطباق کاملا جذب بوده و تلرانس در هر طرف 3 هزارم اینچ میباشد .

این قالبها برای قالبگیری مواد با فیلر پارچه ای و قطعات عمیق مانند محفظه رادیو بکار میرود و از هر قالبی برای قالبگیری مواد با فیلر پارچه ای مناسب تر هستند .

مزیت این قالبها در این است که پلیسه یا فلاش بصورت عمودی میبا شد و به سادگی بر طرف میشود.

مهمترین عیب این قالبها خراشیدگی محفظه ی قالب توسط سنبه است که مستقیما اثر آن روی قطعه مشاهده میشود .

 

قالبهای نیمه مثبت

این قالبها متشکل از یک قالب سنبه ای پله دار و یک قالب مثبت هستند .

از این قالبها برای ساخت قطعات با عمق زیاد ، قطعاتی که در ته آنها مقاطع بزرگ و قطعا تی که در برخی از مقاطعشان اختلاف ضخامت وجود دارد بکار میروند.پلیسه یا فلاش ایجاد شده به راحتی توسط سنگ بر طرف می شوند.

معمولا برای فرم دادن ملامینها و ترکیبات اوره ای از این نوع قالبها کمک می گیرند .

لقی بین سنبه و ماترس 1هزارم اینچ در هر طرف است .

معمولا این گونه قالبه را بصورت چند محفظه ای با محفظه ی باردهی مشترک می سازند

بطوریکه به آنها قالبهای ویژه اطلاق میشود زیرا گاهی حتی بیشتر از یکصد محفظه درآنها تعبیه شده است.

 

 

نکته

مکانیزم تولید قطعه در قالبهایی که در اسلاید قبل توضیح داده شد برای تولید قطعاتی بود که در دیواره ی جانبی آنها هیچ گونه حفره یا سوراخ وجود نداشت ،حال اگر بخواهیم قطعاتی را که دیوا ه ی آنها دارای حفره یا سوراخ می باشد را تولید کنیم لازم است که این قالبها را بصورت تکه ای با سنبه ی ماهیچه جانبی و متحرک بسازد.

علاوه بر این مکانیزم با توجه به نیاز از مکانیزم صفحه ی بیرون انداز بجای پینهای بیرون انداز و مکانیزم فنری نیز استفاده میشود

انواع روشهای قالبگیری انتقالی از نظر ساختمان :

1. قالبهای لوله راهگاهی

2. قالبهای پیستونی

لازم به ذکر است که این تقسیم بندی توسط انجمن مهندسین امریکا صورت گرفته است.

 

قالبهای لوله راهگاهی

در این قالب ها پلا ستیک ها بر اثر نیروی وزن خود، از طریق لوله راهگاه به داخل قالب هدایت میشوند.

 

قالبهای پیستونی

در این قالب ها مواد پلاستیکی وارد شده به کانال بارریز توسط پیستون فشرده شده ، تا حدی که به سطح جدایش قالب فشار وارد میشود.

اجزاء ساختمانی پلاستیکها (شامل ترموستهاوترمو پلاستیکها)

رزین: عنصر چسباننده

نرم کننده:این ماده آلی برای بهبود سختی ، مقاومت ،قابلیت ارتجاعی قطعه وسهولت در امر قالبگیری به پلاستیک اضافه میشود.

عنصر فیلر:این عنصر نقش پر کننده گی دارد و جنس آن میتواند از گرد چوب، پارچه،سفال وغیره با شد.

رنگ:برای بهبود شکل ظا هری محصولات پلاستیکی،به آنها اضافه میشود.

لازم به توضیح است که ترموستها کلا دارای رزین پلاستیک و عنصر پر کننده بوده وترموپلاستیک ها دارای رزین پلاستیک و رنگ می باشند،البته ماده ی نرم کننده در هر دو نوع پلاستیک استفاده میشود.

 

کاربرد قالبهای انتقالی

·        تولید قطعات با مقاطع پیچیده ویا با ما هیچه های جانبی مشگل

·        تولید قطعات با مغزیهای نازک و پیچیده

·        تولید قطعات با سوراخهای کوچک و عمیق

·        تولید قطعات با چگا لی یکسان تری نسبت به روش قالبگیری فشاری

·        تولید قطعات دقیق

·        تولید قطعات با پلیسه کمتر(خصوصا برای مواد ترموست با فیبرپارچه ای )

·        تولید قطعات با وزن سنگینتر مثلا مواد ترموست از جنس ملا مین ،فرم آلدئید وقطعات با فیبر الیاف نساجی.

 

 

تجهیزات مورد نیاز در فرایند قالبگیری فشاری وانتقالی

برای تولید قطعات به روش فشاری نیاز به پرسهایی داریم که :

تناژ بالا داشته باشند(معمولا250 تن).

به شابلن بار ریز مجهز باشند یا قابلیت نسی این قسمت راد اشته باشند.

به سیستم محرکه هیدرولیکی مجهز باشند(بمنظور تنظیم سرعت حرکت پرس).

در فرایند قالبگیری انتقالی علاوه بر موارد فوق به پرسهایی با تناژ کمتر و مخصوص نیاز داریم.

پرسهای مخصوص به پرسهایی اطلاق می شود که بتوانند هم عمل بستن صفحات قالب را انجام داده وعمل بارریزی،فشار وحرارت را تواما بوجود بیاورند.

مزایای فرآیند قالبگیری فشاری

·        ضایعات کم است(در این قالبها لوله راهگاه و کانال هدایت مواد وجود ندارد).

·        هزینه تجهیزاتی نسبتا اندک است.

·        عملیات می تواند بصورت خودکار یا دستی انجام بگیرد.

·        محصول تولید شده کامل می باشد.

·        جریان مواد در زمان کوتاه انجام شده در نتیجه تنش در قطعه و سائیدگی در قالب کم است.

·        قطعه دارای انسجام و یک پارچگی ساختار ی می باشد.

·        قطعات طویل به راحتی با این روش تولید می شوند.

 

معایب فرایند قالبگیری فشاری

·        قالبگیری قطعات پیچیده دشوار می باشد.

·        در این قالبها به قسمتهای داخلی قالب مثل پین های بیرون اندز براحتی آسیب وارد میشود.

·        ممکن است برای تولید برخی قطعات سیکل زمانی از حد استاندارد(2الی4دقیقه)به طور چشمگیری زیاد شود.

·        محصولات معیوب در این روش مجددا قابل باز یابی نیستنند.

 

مزایای فرایند قالبگیری انتقالی

در این فرایند نسبت به روش قبل به فشار کمتری نیاز است ،بنابراین میتوان از پرسهایی با تناژ کمتر استفاده کرد.

بعلت فشار کمتر هیچ گونه صدمه ای به قالب و اجزاء داخلی آن وارد نمی شود.

در این روش میتوان ابتدا مادهی اولیه را گرم کرد و سپس آن را به داخل قالب تزریق نمود که نتیجه آن بهبودتوزیع دما در ماده اولیه و تشکیل شبکهای عرضی ملکولی بطور سریع میباشد .

زمان گردش عملیات کاهش یافته که نتیجتا از عیوب قطعات می کاهد.

از طرفی بهبود در جریان مواد در این قالب ها ،توانایی تولید اشکال پیچیده را فراهم می آورد.

 

معایب فرایند قالبگیری انتقالی

بعلت اینکه این قالبها معمولا چند حفره ای میباشند، هزینه تولید آنها زیاد است.

اینگونه قالبها بخاطر داشتن کانال بارریز جدا گانه به امکانات ویژه نظیر پرسهای مخصوص نیاز دارند.

 

بررسی انواع عیوب ریخته گری در قطعات آلومینیومی ریختگی تحت فشار :

عیب سرد جوشی

سردجوشی عبارت است از برخورد دو جبهه از فلز مذاب اکسید شده که باعث ناپیوستگی در قطعه ریخته شده می شود . در صورتی که انجماد فلز خیلی پیشرفته باشد اتصال دو جبهه مذاب بطور کامل انجام شده و سردجوشی به صورت کشیدگی در قطعه ظاهر می شود .

 

نحوه ایجاد عیب سرد جوشی

سردجوشی نتیجه تقسیم شدن موج مذاب در طول پر شدن قالب می باشد این تقسیم شدن می تواند در اثر وجود یک مانع در راه عبور مذاب ( پین یا ماهیچه ) باشد و یا در اثر یک انسداد ناشی از جاری شدن به صورت جت می باشد حضور اکسید در فلز مذاب قبل از ریخته گری پدیده سردجوشی را شدیدتر می نماید

عیب نیامد

نیامد عیبی است که در اثر نرسیدن مذاب به قسمت هایی از قطعه ایجاد می شود این عیب می تواند در نواحی نازک قطعه ایجاد شود و از نظر ظاهری به عیب سردجوشی شبیه است

نحوه ایجاد عیب نیامد

عیب نیامد نتیجه تقسیم شدن جبهه مذاب در حین پر شدن قالب است فلز خیلی سرد بوده و یا زمان پر شدن قالب خیلی طولانی می باشد و یا حتی ممکن است جهت حرکت مذاب در قالب در حین پرشدن قالب نامناسب باشد به طوری که مذاب مسیر طولانی را برای رسیدن به هدف بپیماید در این حال قبل از اینکه قالب توسط مذاب پر شود انجماد آغاز شده و نیامد ایجاد می شود .

 

عیب مک های گازی

این عیب به صورت مک هایی با دیواره صاف ظاهر می شود که شکل کروی داشته و با سطح خارجی نیز ارتباطی ندارند سطح داخلی این مک ها معمولا ً براق بوده اما گاهی ممکن است تا حدودی اکسیده نیز شده باشد که بستگی به منشأ ایجاد مک ها دارد .

 

نحوه ایجاد عیب مک های گازی

الف ) حبس هوا در حین پر شدن قالب : پرشدن قالب های ریخته گری تحت فشار معمولا ً به صورت تلاطمی انجام شده و این تلاطم باعث حبس هوا در قالب می شود .

ب) حبس هوا در محفظه نگهدارنده مذاب : در ماشین های محفظه سرد در هنگام اولین فاز تزریق ذوب هوا می تواند وارد مذاب شده و در هنگام پر شدن قالب هوا در بخش های زیادی از مذاب محبوس گردد .

پ) حبس گاز در محفظه سیلندر تزریق : این حالت در اثر تبخیر و یا تجزیه ماده حلال موجود در روانساز پیستون ایجاد می شود در نتیجه در هنگام ورود مذاب به این قسمت ها باید ماده روانساز به صورت خشک باشد .

ت) حبس گاز از طریق مواد مذاب : همان فرآیند ذکر شده در فوق می باشد که ناشی از تبخیر ناقص روانساز قالب و یا تجزیه آن هنگام رسیدن مذاب می باشد .

ث) آزاد شدن گاز حل شده در فلز مذاب : آلومینیوم و آلیاژهای آن به راحتی آب و دیگر ترکیبات هیدروژن دار ( مانند روغن و گریس ) را تجزیه می نمایند هیدروژن آزاد شده در هنگام این تجزیه در فلز حل شده و هر چه دما باشد میزان ورود هیدروژن به فلز نیز بیشتر خواهد بود برعکس حلالیت هیدروژن درآلومینیوم در حالت جامد عملا ً ناچیز است در نتیجه در حین انجماد هیدروژن حل شده در مذاب آزاد شده و ایجاد سوراخ های ریز می نماید .

 

عیب مک های انقباضی :

مک های انقباض به صورت حفره با فرم و اندازه متغیر می باشند این مک ها بر عکس مک و حفره های گازی سطوح صاف و براق نداشته و کم و بیش حالت کندگی و سطوح دندریتی دارند .

نحوه ایجاد عیب مک های انقباضی

در هنگام انجماد فلز دچار انقباض حجمی گردیده و در صورت عدم وجود فلز مذاب جبران کننده انقباض ، این انقباض به صورت یک یا چند حفره ظاهر می گردد این حفره ها می توانند در سطح قطعات ریختگی ظاهر شوند ( مثلا ً در مواردی که مذاب در شمش ریزی منجمد می شود ) و یا برعکس به صورت بسته در داخل قطعه محبوس گردند که معمولا ً در ریخته گری تحت فشار مشاهده می شود .

عیب آبلگی

عیب آبلگی همانند حفره های گازی است اما در سطح قطعه ظاهر می شود همچنین در مورد قطعات نازک این عیب می تواند در دو سطح قطعه نیز ظاهر شوند .

 

طریقه ایجاد عیب آبلگی

روش ایجاد آبلگی همانند ایجاد عیب حفره های گازی است ولی در این مورد آزاد شدن هیدروژن حل شده بر خلاف ایجاد حفره های گازی ، به صورت غیر کافی انجام می گیرد در این حال در صورتی که درجه حرارت قطعه در هنگام باز کردن قالب بیش از حد بالا باشد مقاومت مکانیکی آلیاژ بسیار ضعیف بوده و حفره های گازی ایجاد شده تحت فشار فوق العاده قوی موجب تغییر شکل قطعه در نواحی نزدیک سطح می شوند همچنین در صورت نازک بودن قطعه نسبت به قطر حفره گازی نیز عیب فوق به وجود می آید

 

عیب مک های سوزنی ( ریزمک)

ریز مک های سطحی به صورت سوراخ های بسیار ریز ( چند صدم میلی متر ) و اغلب به صورت گروهی مشاهده می گردند .

نحوه ایجاد عیب مک های سوزنی

الف ) حبس گاز : در این مورد تاول های ریزی به وسیله حباب های گازی که در نواحی بسیار نزدیک سطح محبوس گردیده اند ایجاد می شود .

ب) اکسیدها : اکسیدهای موجود در فلز نیز می توانند عیب فوق را ایجاد نمایند .

 

 

عیب ترک خوردگی

عیب ترک خوردگی به صورت ایجاد ترک های کم و بیش نازک و عمیق ظاهر می شود در برخی موارد این ترک ها می توانند حتی ضخامت قطعه را نیز طی نمایند .

 

نحوه ایجاد عیب ترک خوردگی

این نوع ترک ها بین دانه ای بوده و به فرم های غیرمنظم می باشند این ترک ها هنگامی ایجاد می شوند که آلیاژ در انتهای انجماد تحت تنش باشد . در اغلب موارد خطر ایجادترک در نواحی از قطعه که مستعد ایجاد تنش می باشند و در نقاط گرم بیشتر است .

 

عیب سخت ریزه

این عیب به صورت ناهنجاری ساختاری و یا حضور اجسام خارجی می باشد که در حین ساخت و یا فرسایش و یا شکست ابزار برش ایجاد می شوند.

نحوه ایجاد عیب سخت ریزه

عیب سخت ریزه در ریخته گری تحت فشار می تواند مبدأ متفاوتی داشته باشد .

الف ) ترکیبات بین فلزی

الف – 1 – ترکیبات m-Al(Fe,Mn)Si

این ترکیبات بر روی برش های قطعات به صورت سوزن های کوتاه دیده می شود که در حقیقت به صورت ذرات بریده مشاهده می شود .

الف – 2 – ترکیبات x-Al(Fe,Mn)Si

این ترکیبات به فرم خطوط چینی ریز مشاهده می شوند این ترکیبات نسبت به ترکیبات قسمت قبل (m-Al(Fe,Mn)Si) بر روی خواص مکانیکی ضرر کمتری داشته و در فرآیند ساخت عملا ً مشکلی را ایجاد نمی نمایند .

الف – 3 – ترکیبات c-Al(Fe,Mn)Si

این ترکیبات به شکل بلورهای چند وجهی با طول متغیر می باشند این نوع ترکیبات هنگامی ایجاد می شوند که درجه حرارت حمام مذاب به کمتر از حد معینی باشد که این حد بستگی به مقدار آهن ، منگنز و کروم در آلیاژ دارد.

ب) اکسیداسیون ، واکنش با دیرگدازه ها

آلیاژهای آلومینیوم مخصوصا ً در حالت مایع طبیعتا ً بسیار اکسید شونده هستند روی حمام آلیاژ مذاب معمولا ً لایه ای از اکسید آلومینیوم ایجاد می شود که به آن اکسید آلومینیوم گاما می گویند این لایه به شدت محافظت کننده است اما طی چند ساعت یا چند ده ساعت به اکسید آلومینیوم آلفا تبدیل می شود سرعت تبدیل تابعی از درجه حرارت می باشد از طرفی سرعت اکسیداسیون همچنین به حضور برخی عناصر آلیاژی و از همه مهم تر در ریخته گری تحت فشار بستگی به حضور فلز روی در آلیاژ دارد .

 

پ) ذرات خارجی

آزمایش سیستماتیک بر روی تعداد زیادی از نمونه ها به کمک میکروسکوپ الکترونیکی نشان داده اند که اغلب ذرات خارجی موجود در قطعات ، متشکل از ذرات دیرگدازنشان داده اند که اغلب ذرات خارجی موجود در قطعات ، متشکل از ذرات دیرگداز ،(احتمالا ً با شکل تغییر یافته در اثر واکنش با آلومینیوم و یا ذرات بوته ) می باشند .

 

 

عیب قطره های سرد

قطرات سرد به صورت طبله های کم و بیش کروی به صورت محبوس در روی قطعه ظاهر می شوند واغلب موارد نیز قابل حل شدن و ایجاد پیوستگی ساختاری با فلز اطراف خود نمی باشند تنها راه تشخیص این عیوب ، بررسی ریز ساختار آنها می باشد.

نحوه ایجاد عیب قطره های سرد

قطرات سرد قسمت هایی از فلز هستند که به سمت دیواره های قالب و یا ماهیچه پاشیده شده اند و بلافاصله نیز منجمد گردیده اند بدون آنکه بتوانند توسط مذاب بعدی حذف گردند این قطرات منجمد در داخل قطعه محبوس شده ، بدون آنکه ذوب مجدد شده باشند این قطرات فقط باعث ایجاد یک غیرهمگونی در ساختار فلزی می شوند .

 

علل عیب سرد جوشی :

·        عدم تنظیم حرکت پیستون تزریق

·        طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی

·        پایین بودن سرعت دومین فاز مرحله تزریق

·        بیش از حد بودن مقدار مذاب تزریق شونده

·        سرد بودن قالب

·        سرد بودن مذاب هنگام تزریق

·        کوتاه بودن کورس ( زمان ) دومین مرحله تزریق

 

علل عیب مک های گازی

·        طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی

·        کم بودن سرعت دومین مرحله تزریق

·        بالا بودن سرعت دومین مرحله تزریق

·        طولانی بودن زمان مرحله تزریق

·        مشکل قالب گیری

·        عدم وجود هواکش به میزان کافی در قالب

·        کیفیت نامناسب مذاب ( تمیز نبودن یا حضور اکسیدها

·        عدم تنظیم سرعت مرحله اول تزریق

 

علل عیب مک های انقباضی :

·        فشار نامناسب مرحله سوم ( تزریق

·        عدم تنظیم حرکت پیستون تزریق

·        طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی

·        سرعت خیلی پایین مرحله دوم تزریق

·        گرم بودن قالب

·        کیفیت نامناسب مذاب ( تمیز نبودن یا حضور اکسیدها

 

علل عیب آبلگی

·        عدم تنظیم حرکت پیستون تزریق

·        سرعت پایین مرحله دوم تزریق

·        بالا بودن سرعت مرحله دوم تزریق

·        طولانی بودن زمان مرحله دوم تزریق

·        مشکل قالب گیری

·        عدم وجود هواکش به اندازه کافی در قالب

·        کیفیت نامناسب مذاب ( تمیز نبودن یا وجود اکسیدها

·        عدم تنظیم سرعت مرحله اول تزریق

 

علل عیب مک های سوزنی :

·        طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی

·        طولانی بودن زمان مرحله دوم تزریق

·        زمان نامناسب قالب گیری

·        عدم وجود هواکش به میزان کافی در قالب

·        کیفیت نامناسب آلیاژ مذاب ( تمیز نبودن یا وجود اکسیدها

·        عدم تنظیم سرعت مرحله اول تزریق

 

علل عیب ترک خوردگی

·        نامناسب بودن عمل تزریق

·        فشار نامناسب مرحله سوم تزریق

·        گرم بودن قالب

·        گرم بودن مذاب تزریق شونده

·        مشکل قالب گیری

·        کیفیت نامناسب مذاب ( تمیز نبودن یا وجود اکسیدها

·        علل عیب سخت ریزه

·        نامناسب بودن ترکیب شیمیایی آلیاژ

·        نامناسب بودن زمان انجماد

·        وجود ترکیبات بین فلزی در آلیاژ

·        اکسید شدن آلیاژ و واکنش با دیرگدازه ها

·        وجود هر گونه ذرات خارجی در آلیاژ

 

علل عیب قطرات سرد

·        عدم تنظیم حرکت پیستون تزریق

·        طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی

·        پایین بودن سرعت مرحله دوم تزریق

·        سرد بودن مذاب تزریق شونده

·        کوتاه بودن زمان مرحله دوم تزریق

 

 

نتیجه گیری

با توجه به مزایا و معایب قالبهای فشاری به این نتیجه می رسیم که فرایند قالبگیری فشاری یک روش کاملا مناسب برای تولید قطعات فشرده،طویل وقطعاتی که دقت زیادی ندارند ، میباشد.از طرفی از این فرایند بطور عمده برای تولید قطعات ترمو ستی استفاده میشود.

بخاطر اینکه در این روش قطعاتی با ساختاری فشرده تولید میشود،امروزه استفاده از این روش برای تولید قطعات حساس همچون چرخ اتومبیل روبه افزایش است.

 

 


 
 
روش قالب گیری کوبشی
نویسنده : مصطفی زارع - ساعت ٩:۳٥ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٩/٩/۳٠
 

 

روش قالب گیری کوبشی

مقدمه :

روش نسبتا جدیدی می باشد ودرصنعت جزء روش های پیشرفته به حساب می آید وسابقه تاریخی آن به سال 1960 میلادی برمی گردد .وابداع کننده گان آن روسها هستند و به سرعت به آمریکا و ژاپن که جزء کشورهای صنعتی می باشند راه یافت . و امروزه یک روش کاملا صنعتی و فراگیر می باشد .

"ریخته گری فشاری"بعنوان روشی تازه در عرضه شکل دادن فلزات بنظر میرسد که در آینده

نزدیکی قادر است با تولیدی مرغوبتر و ارزان تر،سهم بیشتری را در ساخت قطعاتی خاص نصیب خودسازد.

این روش مجموعه ایست از ریخته گری، و آهنگری، بطوریکه زمینه های اصلی آنرا ریخته گری،

یعنی ذوب، بارریزی، انجماد و مسائل دیگر ریخته گری تشکیل داده و آهنگری پس از بارریزی

بصورت اعمال فشار به مذاب در حال اتجماد و شکل دادن آن ظاهر می شود.

 

 

فهرست :


تاریخچه

مراحل انجام فرایند

in Direct casting روش غیر مستقیم

روش حذف حفرات انقباضی

حذف حفرات گازی

پارامترهای موثر بر کیفیت قطعات در روش کوبشی

مشکلات روش ریخته گری کوبشی

نوع قطعات مناسب برای ریخته گری کوبشی

ساختار انجماد قطعات در روش کوبشی


 


 

تاریخچه :

بطور کلی می توان روش "ریخته گری فشاری"را بشکل اعمال فشار به مذاب ریخته شده در قالب در خلال انجماد حهت شکل گرفتن آن تعبیر نمود.

گزارشهای موجود حکایت از این دارند که هم اکنون در تعدادیازکشورهای پیشرفته جهان تولید

انبوه قطعات مختلف فولادی، چدنی و غیر آهنی با این روش انجام می گیرد. اما با توجه به کلیه

جوانب می توان گفت که قابلیت و کارآئی این روش در تولید قطعات مختلف از جنس برنج و برنز و آلیاژهای آلومینیم آشکار گردیده ولی در عرصه فولاد و چدن ضعفهائی چون جوش خوردن قطعه به قالب و سطوح ناصاف در قطعه در اثر ایجاد لبه های سرد اظهار شده است.

قطعات تولید شده در این روش از ساختاری همگن با دانه های ریز و سطوحی صاف برخودار بوده و خواص مکانیکی آنها با مشخصات قطعات آهنگری برابری می کند.

ایجاد ترکهای گرم بعنوان عیب عمومی این روش در قطعات و آلیاژهای مختلف ریخته شده و

مشاهده می گردد که با تنظیم درجه حرارت بارریزی مذاب، درجه حرارت قالب و زمان بیرون آوردن فطعه از قالب قابل کنترل وحذف است. قطعات کاسه ای شکل بعنوان مناسبترین اشکال برای این روش پیشنهادمیگردند.رینگ چرخ اتومبیل و ماشین های حمل و نقل از حنس آلیاژهای آلومینیم، شیرو بدنه رگلاتور، اتصالات هیدرولیک، پیستونهای پمپ، محفظه های کنترل، بوش و یاتاقان از جنسبرنجوبرنزنمونه قطعاتی هستند که بصورت انبوه با این روش ریخته می شوند.

فرآیند ریخته گری فرآیند ریخته گری فلزات بمنظور تهیه و تولید قطعاتی با شکل، اندازه و جنس دلخواه از طریق ذوب فلزات یا آلیاژها و ریختن آنها به داخل محفظهای موسوم به قالب که قبلاٌ به شکل دلخواه طراحی و ساخته شده است، انجام می گیرد.روشهای مختلفی در فرایند ریخته گری متداول است که در هر یک از آنها، طریقه اجرا، نوع عملیات ذوب، جنس قالب و چگونگی قالب گیری با هم متفاوتاست.ریخته گری، امکان ساخت قطعه با شکل نهایی یا نزدیک به شکل نهایی را فراهم می کند و نسبت به روشهای رقیب این مزیتها را دارد که محدودیت اندازه، شکل و آلیاژ ندارد اما در مقایسه با دیگر روشهای شکل دهی و ساخت، دارای مشکلات و عیوبی است که این عیوب به ماهیت این روش و استفاده از مذاب مرتبط است.

آلودگی مذاب، بدام افتادن گازها بدلیل جریان توربولانس و ناآرام سیال و نیز کاهش حد حلالیت گازها در حین تبدیل مایع به جامد سبب می شودقطعه ریختگی حاصل دارای ساختاری دندریتی، غیر یکنواخت و جدایش یافته باشد و معمولاٌ دارای استحکام، داکتیلیته و کیفیت سطحی نامناسبی نیز هستند.جستجوی روشهای جدید و توانمند که ضمن حل مشکلات بالا دارای توجیه اقتصادی نیز باشد همواره مورد توجه بوده است. امروزه روشهای مختلفی از قبیل ریخته گری کوبشی، ریخته گری با فشار کم، ریخته گری در خلا، روش  Cosworth ، روشهای ریخته گری نیمه جامد و غیره جهت نیل به اهداف فوق در حال استفاده و توسعه صنعتی هستند.

مراحل انجام فرایند

مراحل انجام این فرایند در روش کوبشی به 4الی 5مرحلهتقسیم می کنند که در شکل 4،1 مرحله

تصویر

Direct squeeze . نشان داده شده است که این مراحل روش کوبشی مستقیم را نشان می دهد

casting .

الف : این مرحله نشان دهنده عملیات ریخته گری می باشد که در شکل نیمه بالایی سمبه و پایی قالب می باشد .

در این مرحله مواد فلزی را در کوره شارژ می کنیم قالب و ابزار را پیشگرم و روانکاری می کنند و به طور کلی این مرحله شامل همیه و آماده سازی قالب و مذاب می باشد .

ب : مذاب را در داخل حفره قالب بریزید .همان طور که گفته شد در این مرحله حجم مذاب بسیار

بحرانی می باشد .

پسازانجامد و مرحله قلب قالب را می بندیم .مذاب به محض ورود به درون قالب منجمد می :c

شود که معمولا یک لایه جامد به وجود می آید .و به علت اینکه ما نمی خواهیم مذاب را بکوبیم

و اگر زمان کافی نباشد ما به مذاب زمان کافی می دهیم تا درصدی از جامد به Diecast مثلروش

وجود آید .و بعد از ایجادآن است که سمبه را وارد قالب می کنیم و می کوبیم باید توجه داشت که زمان انجماد به دست ماست و اگر زیاد صبر بکنیم دیگر ما مخلوط مذاب و جامد را نخواهیم داشت و ما جامد را پس از انتظار زیاد می کوبیم .و دیگر هدف متالوژیکی نخواهد بود و در کنترل ما نمی باشد .

پ : قطعه را بیرون میآوریم و تمیز کاری می کنیم و مواد اولیه فلزی را در داخل کوره شارژ می کنیم.

in Direct casting روش غیر مستقیم

این روش برای ریخته گری قطعات کوچک به کار می رود . برای قطعاتی ساده ، شمش ها و ...در

این روش سمبه به قالب وارد می شود .و بعد یک سمبه از کف قالب تحت فشار مخلوط مایع و

جامد تحت فشار قرار می گیرد طبق شکل پیستون از کف وارد می شود .در این روش ما نه حفرات انقباضی داریم و نه گازی که این عیوب را باید در متالورژی کننده کرد .که این کنترل نتیجه ایی مثت خواهد شد نسبت به دایکاست

روش حذف حفرات انقباضی :

اول اینکه بخشی از انجماد در انقباض مقداری از انجماد حاصل شده است و وقتی فشار اعمال می کنیم مذاب را به داخل مناطق گرم که باعث به تاخیر افتادن انجماد و ایجاد انقباضی شده اند و به داخل دندریت ها و غیره منتقل می کنیم و چون این فشار که ناشی از کوبیدن می باشد تا اخر انجماد وجوددارد . بنابراین کلیه حفرات انقباضی چه میکرو و چه ماکرو همگی حذف می شوند .

حذف حفرات گازی :

گفته شده که راهی برای خروج این حفرات وجود دارد .در این جا وقتی مذاب Diecast درروش

وارد قالب می شود کاملا پر از گاز و هوا است و درزهای قالب و تاپ و نت ها در حدی نیست که

کاملا هوا و گاز قالب خارج شود .ولی در اینجا یک درزبین دو نیمه قالب عمدا وجود دارد .

ولی این درز در حدی نیست که منجر به پلیسه شود . این درز در حدی می باشد که گازهای حاصل از راندمان مذاب به قالب خارج شود .

در روش دایکستباید کلیه گازها را خارج می کردیم ولی در اینجا فقط گازهای محلول در مذاب را

خارج می کنیم .

این عوامل باعث می شود که ما قطعه ایی داشته باشیم .در حد خروج به گونه ایی که در مقابل

خروج مدعی شویم .

·        افزایش سرعت انتقال حرارت : باعث ریز دانگی مورد مطلوب می شود .

·        تغییر الگوی انجماد آلیاژ که این مورد نیز سبب ریز دانگی قطعه می شود .

·        حذف عیوب

·        دقت ابعادی بسیار بالای این روش .

جنس قالب های مورد استفاده در روش ریخته گری کوبشی

شباهت دارد و معمولا از Diecast بطور کلی جنس قالب با جنس قالب های مورد استفاده در روش بدین منظور استفاده می شود . H فولادهای گرملاک 13

روش های جلوگیری از پیچش قالب :

1) استفاده از عناصر استراتژیک مثل مولیبدن که این عنصر به 3روش در افزایش عمر قالب موثر است

-1-1 داخل آلیاژ باشد به عنوان یک عنصر آلیاژی وارد جنس قالب شود .در این صورت قالب عمر بیشتری خواهد داشت .و مقاومت به سایش و حرارتی قالب بالا می رود .

-2-1 سطوح داخلی لنگه را از مولیبدن بسازند که این روکش کاری باعث افزایش مقاومت به حرارت

و فشار می شود .

-3-1 ایجاد حلقه و شیب مولیبدن در اطراف قالب که از پاره شدن و پیچش قالب جلوگیری می کند .

2) روانکاریقالب

 

برای آلیاژهایآلومینیوم-منیزیم که داخل قالب ریخته می شود .روغن گرافیت کلوئیدی به صورت

اسپری روی قالب پاشیده می شود که حلال آن که آب می باشد بخار شده و به سطح قالب می چسبد و باعث بهبود کیفیت سطحی قطعه می شود .

پارامترهای موثر بر کیفیت قطعات در روش کوبشی :

-1حجم مذاب : حجم مذاب در این روش بایستی کاملا دقیق و حساب شده باشد . تاآن به دقت

ابعادی مورد انتظار در این دست یابیم و این انتظاری است که از یک قالب فلز می رود که باعث

پایین آمدن درصد اسقاط قطعات تولیدی در این روش و ... می باشد . بنابراین در این روش دیگر

نمی توان از پاتیل ها و ملاقه ها و کمچه های معمولی استفاده کرد .

باید در این روش ظروف بار ریزی مذاب در قالب کاملا سنجیده و اندازه گیری شده باشد .

اگر حجم مذاب در این روش از میزان حساب شده و لازم تغییرات داشته باشد در حالت زیر بوجود می آید .

الف : اگر میزان مذاب مقدار خیلی کمی از حجم تعیین شده کمتر باشد .حالات زیر بوجود می آید :

الف- 1 :دقت ابعادی پایین می آید .

ب - 2: فشار موثر نخواهد شد زیرا بالا و پایین قالب (سمبهوقالب)ستشدهاست .ودرمخلوط

جامد و مایع فشار به ان حدی که ما انتظار داریم نمی رسد .

ب : اگر حجم مذاب کمی بیشتر باشد حالات زیر بوجود می آید .

ب- 1:دقت ابعادی تحت تاثیر قرار می گیرد به علت بیرون زدن مذاب و ایجاد پلیسه

ب – 2 :چون اضافه مذاب بیرون زده شده فشار زیاد تحت تاثیر قرار نمی گیرد .

2-دمایباررزی :دمای بار ریزی در این روش بستگی به نوع آلیاژ و نوع قطعه دارد .و در این

روش سیالیت مذاب مطرح نمی گردد زیرا قطعات تولیدی در این روش ساده هستند در مقایسه با

Diecast .

850 درجه ی سانتی گراد. c AL مثلا :دمای بار ریزی برای آلیاژهای دمای بارریزی برای آلیاژهای فولادی 1850 درجه ی سانتی گراد.

3-دمای پیشگرم قالب و سمبه :

در این روش قالبی آن قسمتی می باشد که مذاب به داخل آن ریخته می شود .و سمبه آن قسمتی می باشد که فشار را وارد می کند و شکل قطعه را هم ایجاد 190 درجه می باشد .وهرچهقالبما c 315 درجهو c می کند .دمای پیشگرم در این روش بین ضخیمتر باشد دمای کمتری نیاز است .

نکته :

15-30 درجه می باشد . یعنی دمای سمبه در حدود c اختلاف دمایی بین سمبه و قالب در حدود

15-30c پایین تر از دمای قالب می باشد . بعلت اینکه قطر سمبه کوچکتر می باشد ( بعلت اختلاف

حرارت)تابتواندگازهایموجوددرداخلقالبومذاب را به راحتی خارج بکند .

4-زمان تاخیر

منظور از زمان تاخیر فاصله بین زمان بار ریزی و کوبیدن می باشد .و هدف از این تاخیر آن است که مقداری جامد بوجود آید و یا به عبارتی خمیر می شود . تا کوبش صورت پذیرد . اگر زمان تاخیر دچار تغییرات شود .دوحالت بوجود می آید .

اگر زمان تاخیر کم باشد : به علت عدم تشکیل جامد و شکل نگرفتن دندریت ها حفرات انقباضی در قالب هنوز تشکیل نشده اند .و اگر بگوییم این حفرات پرنخواهند شد .

اگر زمان تاخیر زیاد باشد :عملا جامد خیلی بیشتری تشکیل خواهد شد و باز قادر به پر کردن

حفرات انقباضی نخواهیم بود .

5-فشار ( ازبابتمقداروزمان) : مقدار فشار در این روش بستگی به شکل قطعه و خواص مکانیکی

05 خواهدبود . – 140 mpa مورد نظر دارد و معمولا بین زمان اعمال فشار که باز به شکل ، وزن و خواص مکانیکی و نوع آلیاژ فلز مورد نظر بستگی دارد .

 

مشکلات روش ریخته گری کوبشی :

در این روش سیستم سرباره گیری نداریم و مذابی که در این روش به درون قالب می ریزیم بایستی کاملا دی فلاکسه و تمیز شده باشد و بایستی از ورود اکسیدها و ناخالصی ها جلوگیری کامل بوجود آید .

بانقطه mgo و( Al 2o3 2050c ) که اکسیدهای ناجور دارند mg , Al بعضی از فلزات مثل

2800 و به علت نقطه ذوب بالای این دو اکسید ، دیسکوزیته هر دوی این اکسیدها بالا می c ذوب

باشد .و به راحتی مذاب نمی شوند . پس نباید شرایط اکسید شدگی را هم ایجاد کنیم . بهطورمثال

را مستقیما به قالب می ریزند ولی برای ریختن فولاد از قیف ماسه Al آلیاژهایی مثل مس و آلومینیوم

ایی برای ورود مذاب استفاده می کنند .شکلح : یک نوع قطعه با ابعاد یکسان با سه روش تولیدی

را نشان می دهد .

نوع قطعات مناسب برای ریخته گری کوبشی :

از دیدگاههای مختلفی می توان قطعات مناسب برای این روش را مورد بررسی قرار داد .که این

توضیحات بیشتر برای قطعات آلومینیومی مد نظر می باشد .

1-وزنقطعه : این مورد معمولا برای قطعات آلومینیومی مورد بحث قرار می گیرد که برای آلیاژهای آلومینیوم در منابع مختلف از 125 کیلوگرم تا چند کیلوگرم گزارش شده است .

3- شکلقطعات : معمولا مدورکاسه ایشکل می باشد در این روش تولید می شود .ولی قطعات غیر

مدورهم با این روش تولید شده اند و از جمله قطعات تولیدی در این روش می توان :

پوسته – خمپاره-  دنده ها مخروطی-   پره دیسک-  ترمزبدنه

شیر رگلاتوردرپوش - اتصالات هیدرولیک -  پیستون پمپ

توپی چرخ تراکتور

11- یک سری قطعات هستند که از شمش حاصل از اسکوئز تولید می شوند . پس انواع بلوک نیز برای

تولید قطعه می توان به این روش تولید کرد. و انواع برش ها ، یاتاقان ها ، فلانچ ها ، رینگ ماشین

الات حمل و نقل .

 

2-50 گزارششدهاست .که بدین روش ریخته گری شده mm بین Al -3ضخامت : برای آلیاژهای

نکته :

در یک قطعه اختلاف ضخامت زیاد مجاز نیست .زیرا ما نمی توانیم که برای کدام قسمت قطعه

طراحی ها را انجام دهیم . براساس کدام قسمت باشد . (Delay lime) مثلا زمان تاخیر

3- جنسقطعه :علاوه بر آلیاژهای ویژه ، آلیاژهای تحت فشار ، آلیاژهای فورجینگ ( آلیاژهایی که

قابلیت فورجینگ دارند)هم در این روش قابل عمل هستند .و بهمین خاطر این روش روش نمونه

ایی و پیشرفته می باشند .

بطور کلی جنس های مورد استفاده در این روش عبارتند از :چدن نشکن ، فولاد کربنی ، فولاد ضد زنگ ، برنج ، برنز ، سوپر آلیاژها ، سرب ، قلع ، منیزیم و انواع قطعات کامپوزیتی و از همه بیشتر آلیاژهای آلومینیوم .

5-خواص مورد نیاز : مهمترین خاصیت نشت ناپذیری زیاد ، استحکام خوب ، ساختار فشرده دانه ریزو مقاومت به سایش ، مک گازی و انقباضی پیوسته ( موجود نیست ) .

نشت ناپذیری : بعضی از قطعات و تجهیزات مهندسی وجود دارند که در داخل آن ها یک نوع سیال و با یک نوع گاز عمل می کند و یا برای نگهداری اینگونه سیالات به کار می رود .ودردرجه

حرارت اتمسفر و کمی بالاتر کاملا نفوذ ناپذیرند .ولی در فشارهای بالا نشتی داشته و درز پیدا

(bubble trai) خواهندکرد . البته این درز به صورت ترک نمی باشد .و این ها معمولا ناشی از

(ردحباب)می باشد .

 

رد حباب :

حباب هایی که بیرون می آیند و پشت سر خودشان رگه های اکسیدی باقی می گذارندو سیال نفوذ خواهدکرد .

 

عیوب قطعات در این روش :

ما در این روش هیچگونه فلاکسینک و تصفیه و پاک  oxid in clousion1آخال های اکسیدی

سازی مذاب نداریم در نتیجه مذاب باید کاملا تمیز باشد .چون در این روش مذاب تمیز می باشد

ولی در مراحل انجام کار یا آخرین مرحله آخال های اکسیدی وارد می شوند که مراحل انجام کار

2-دراثربار ریزی . - عبارتنداز : 1

-2-2 ابزار ذوب آلوده استفاده کنیم . که باعث می شود در اخال ها و ناخالصی های اکسیدی وارد مذاب شوند .

2- تخلخلهای گازی: سوراخهای گازی ، خللوفرجگازی

وقتی که ماقطعه را فشار می دهیم این تخلخل ها باید خارج شوند به علت فشار Diecast درروش کمی که در این روش موجود می باشد .

-3وقتی مذاب در حال انجماد می باشد .لایه هایی غنی از عنصر آلیاژی به مناطق گرم دفع می شود . و در فضاهایی بین دندریتی غلظت بالا می رود و حالا وقتی فشار را بالا میبریم مذاب غنی از عنصر آلیاژی موجود در بین دندریت ها به داخل دندریت ها و لابه لای آن ها رانده می شود و در نتیجه یک جدایش در خواص شیمیایی بوجود می آید .

که حاصل آن خواص مکانیکی نامطلوب و مقاومت به خوردگی پایین می آید و از راههایبرطرف

کردنآن .

طراحی صحیحقالب .

ازدیاد درجه حرارتقالب

Delay Time کاهشزمان تاخیر

center line seyragation :  جدایش مرکزی

همان جدایش طبیعی می باشد . یعنی هنگامی که مذاب از اطراف قطعه در حال انجماد می باشد .

قسمت مرکزی مایع می باشد و عنصر آلیاژی به قسمت مرکزی پس خواهد شد .واین مورد در

بیشتر دیده می شود و از راه های برطرف کردن آن می توان AL آلیاژهای پر عیار مخصوصا آلیاژهای

·        افزایش دمای قالب

·        کاهش زمان تاخیر

·        تغییر آلیاژ در صورت امکان

 

Blistering : 5 جوش زدگی و تاول

این مورد همان تلاتم حاصل از پر کردن قالب می باشد که یک سریاز حباب های گازی تشکیل می شود به علت اینکه پوسته جامد زیاد شده است . نمی تواند از قالب خارج شود .شکلظاهریآن

بصورت تاول و بیرون زدگی و جوش در سطح قطعه خودش را نشان می دهد و این عیب در حقیقت در سطح قطعه به دام می افتد .وازراههای برطرف کردن آن می توان :

·        گاز زدایی مناسب مذاب

·        پیشگرم کردن ابزار و تجهیزات انتقال مذاب و

·        افزایش زمان تاخیر

·        افزایش هواکش های سمبه و قالب .

·        کاهشدرجه حرارت بار ریزی

·        درهم جوشی سرد

 

لایه هایی از مذاب در داخل قطعه منجمد شده و لایه های منجمد شده دیگر با آن ها برخورد می

کنیم بدون اینکه در هم آمیخته شوند . از راه های برطرف کردن این مورد می توان :

·        افزایش دمای بار ریزی

·        افزایش دمای قالب

·        کاهش زمان تاخیر

ترکگرم

در آلیاژهایی که دامنه انجماد حرارتی وسیع دارند . احتمال وقوع این نوع ترک بیشتر

است . ترک می باشد که در بالای دمای سالیدوس رخ می دهد .و این عیب فقط به انقباض بستگی

دارد . و هیچ نقش دیگری دخیل نمی باشد . قطعه منقبض می شود و برای جبران آن چیزی وجود ندارد . ترکرخخواهدداد .حال عوامل دیگر مثل مقاومت ماهیچه و قالب نیز دران موثر می باشند راه های رفع این عیب :

·        کاهشدمایبارریزی

·        کاهشدمایقالب

·        ازدیاد زمان اعمال فشار

·        ازدیاد شیب قالب که در جهت تقویت انجماد جهتدار می باشد تا انجماد از پایین شروع شود و به بالا بیاید .

 Sticking : -8چسبیدن قطعه به بخشی از قالب

این عیب معمولا به صورت چسبیدن یک لایه نازک ازقطعه بر روی قالب خودنمایی می کند علت

اصلی این مورد واکنش انحلالی قالب و مذاب می باشد و از علت های اصلی می توان :

·        دور تناوب کوتاه فرایند

·        روغن کاری یا روانکاری ضعیف قالب

·        عدم خنک شدن کافی قالب .

مهمترین راههای برطرف کردن عیب :

·        کاهش دمایقالب

·        کاهش دمای بار ریزی

·        کاهش فشار

·        عدم استفاده از موادی که قابلیت انحلال با مواد قالب را دارند .

 

case Debonding -9 جدا شدگی پوسته ایی از نظر تعریف و شکل در واقع جدا شدن یک پوسته از خود قطعه می باشد .

مثلا : یعنی قطعه احتیاج به ماشینکاری و با تمیز کاری دارد .ودرهنگام ماشین کاری یک لایه پوسته جدا می شود و از راه های برطرف کردن این عیب می توان:

·        ازدیاد دمای قالب

·        ازدیاد دمای بار ریزی

·        کاهش زمان تاخیر

-10 جدا شدگی ناشی از فشار  Extrusion Debonding

قرار بگیرد .ومدتزیادی به حالت Max وقتی بوجود می آید که قطعه تحت فشار بیش از حد

مذاب باقی بماند .در این راستا دیاگرام فازی تحت تاثیر قرار گرفته و انجماد به عقب می افتد در اثر فشار زیاد که و در این فاصله ممکن است اکسید هم بشود . اگر قطعه در همین حال از قالب جدا شود یک بخشی از آن به قالب می چسبد که همان اکسید می باشد و اگرمذاببعدیرابهدرون

قالب بریزیم قادر به چسبیدن به این لایه اکسید جامد نمی باشد . بنابراین در عمل در قطعه بعدی

اتصال فلز به فلز بوجود می آید بعلت واسطه اکسید .

از راه های برطرف کردن عیوب برای قطعه دوم می توان :

·        ازدیاد دمای قالب

·        ازدیاد دمای ریخته گری

·        کاهش زمان تاخیر

مزایای روش ریخته گری کوبشی

·        بهره ریخته گری : برای اینکه اینجا تغذیه گذاری و سیستم راهگاهی نداریم ، و در بررسی صورت . % گرفته بیش از 95

·        صافی سطح بالا در قطعات :در قالبهای فلزی معمولا صافی سطح بالاست .

·        تولید قطعات با ساختار ممکن و ذراتریزتی که معمولا منجر به خواص مکانیکی بالاتر می شود .

·        عدم نیاز به سیاست در مذاب چون شکل قطعه ساده می باشد .و اگر هم پیچیده باشد فشار

·        بالاست .

o       0.25mmابعادی بالاست

·        قابلیت ریخته گری انواع آلیاژهای آهنی و غیر آهنی .

·        سادگی و اقتصادی بودن روش و دیگر اینکه به سادگی هم مکانیزه می شود.وقتی روش زیاد پیچیده نباشد می توان آنرا به سادگی مکانیزه کرد .

·        سرعت تولید نسبتا بالا به طور مثال در این روش گفته می شود حتی تولید یک قطعه در 2دقیقه .

ساختار انجماد قطعات در روش کوبشی :

انجمادقطعاتدراین روش تحت تاثیر چند پارامتر می باشد .که برای بررسی از رابطه لکادیوس –

لکاپرون استفاده می کنیم .