مشخصات این فایل
عنوان: کاربرد و مزایای ریخته گری
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 165
این مقاله درمورد کاربرد و مزایای ریخته گری می باشد.
خلاصه آنچه در مقاله کاربرد و مزایای ریخته گری می خوانید :
انواع مواد پوششی در قالب های موقت:
بطور کلی مواد پوششی قالب و ماهیچه را می توان به دو گروه جامد و مخلوط مایع تقسیم نمود.
مواد پوششی جامد که بیشتر در قالب های ماسه ای تر بکار می روند، شامل مواد دیرگدازی نظیر مواد سیلیکاتی، مواد کربنی و مواد اکسیدی می باشند.
این مواد با استفاده از غربال های بسیار ریز و یا کیسه پودر به سطح قالب پاشیده می شوند و یا با ابزار و وسایل مخصوص به سطح قالب مالیده می شوند و پودر اضافی توسط فوتک با هوای فشرده از محفظه قالب خارج می گردد.
مواد پوششی مخلوط مایع اصولاص در قالب های ماسه ای خشک و نیز ماهیچه ها بکار می روند این مواد چهار جزئی اصلی دارند که عبارتند از:
الف- ماده پر کننده دیرگداز
ب- عامل غوطه ور سازی
ج- چسب
د- ماده حلال یا واسطه ( آب، الکل و روغن می باشد)
مواد سیلیکاتی : شاموت، کائولن و ترکیب Alo3 , Sio2
مواد کربنی: گرافیت، پودر زغال و پودر کک
مواد اکسیدی: پودر سیلیس Sio2، پودر آلومین Alo3 ، پودر Mgo
پودر کروبت، Cr203, Feo ، پودر Zro2, Sio2
پودر تالک، Mgo, 4Sio2, 2H2o 3
علاوه بر اجزای فوق ممکن است موادی برای بهبود بخشیدن مشخصات پوششی به آن اضافه شود، بعنوان مثال ماده فعال در سطح قالب ( موادی که در تغییر تنش سطحی مذاب موثر باشد)
موادی که برای بهبود خاصیت چسبندگی و یا موادی برای جلوگیری از کف کردن پوشش اضافه شود.
مواد دیر گداز علاوه بر دارا بودن شکل و اندازه مناسب، بایستی تا حد امکان از وزن مخصوص پائینی برخوردار باشند تا غوطه ور شدن آنها درداخل ماده حلال یا واسطه به آسانی صورت گیرد.
انبساط حرارتی این مواد بایستی پائین بوده و از نظر شیمیایی نسبت به مذاب خنثی باشند.
فراوانی و پائین بودن قیمت نیز از اهمیت قابل توجهی برخوردار می باشد.
براساس نوع فلز مذاب و نیز شرایط ریخته گری ممکن است از مواد دیرگداز مختلفی استفاده شود، این مواد عبارتند از:
پورد سیلیسی، زیرکن کرومیت، آلومین، شاموت، الیوین، نیزیت و کروم، نیتریت جهت دستیابی به پوشش یکنواخت، توزیع یکنواخت ذرات مواد دیرگداز در سراسر مخلوط پوششی امری ضروری است، بدلیل اختلاف موجود در وزن مخصوص مواد دیرگداز و ماده حامل یا واسطه، از موادی بنام عامل غوطه ور سازی استفاده می شود.
این خواص عبارتند از: حفظ ثبات و استحکام دیرگدازی، عدم تمایل به واکنش با مذاب
روشهای پوشش دادن قالب و ماهیچه:
روشهای معمول پوشش دادن قالب و ماهیچه توسط مواد پوششی مخلوط مایع به سه دسته تقسیم می شود که عبارتند از:
- پوشش دادن با استفاده از قلم مو در اثر نیروی وارده مواد دیرگداز حفره های موجود در سطح قالب را پر می کند.
- روش پاشیدن یا اسپری نمودن محدودیت در استفاده از مواد جامد یا مواد غلیظ
- روش غوطه ور سازی
پوشش قالب ویژه
در قالبهای ویژه پوشش قالب بعنوان سری در برابر نفوذ و تماس فلز مذاب و قالب عمل می کند.
بطور کلی پوشش قالب برای چهار منظور بکار می رود.
الف- برای جلوگیری از انجماد سریع فلز مذاب
ب- بمنظور کنترل سرعت و نحوه انجماد و نتیجتاً کمک به سلامت قطعه
ج- به حداقل رساندن شوک های حرارتی در قالب
د- جلوگیری از جوش خوردن مذاب به قالب
انواع مواد پوششی در قالب ویژه
مواد پوششی مورد استفاده در قالبهای ویژه عموماً دو نوع هستند.
1- عایق کننده ها
2- روان کننده ها
در بعضی مواد از هر دو نوع استفاده می شود.
یک ماده پوششی عایق کننده خوب شامل یک قسمت وزنی سیلیکات سدیم با دو قسمت وزنی کائولن کلوئیدی همراه با آب کافی بوجود می آید. Al203. Sio2. 2H2o
مواد پوششی دو انکار مطلوب معمولاً گرافیک در یک حامل ( واسطه) می باشد.
مشخصات مواد پوششی:
مهمترین مشخصه های مواد پوششی جهت قالبهای ویژه عبارتند از:
الف- برای افزایش عمر قالب، مواد پوششی بایستی حالت خورندگی قالب را نداشته باشند.
ب- بایستی براحتی به سطح قالب چسبیده و در عین حال این عملیات ریختگی براحتی از قالب جدا شوند.
ج- بایستی از تماس مستقیم مذاب و قالب ممانعت نماید.
د- ماده پوششی بایستی خنثی بوده و تولید گاز مضر ننماید.
قبل از پوشش دادن سطح قالب بایستی کاملاً تمیز بوده و عاری از هرگونه چربی و روغن باشد در صورتی که قالب توسط اسپری نمودن پوشش داده می شود، بایستی سطح قالب به اندازه کافی داغ باشد ( حدود 250) به این ترتیب آب موجود در مواد پوششی کاملاً بخار می شود. ( تسریع در عمل صورت می گیرد)
پوشش قالب را می توان توسط روش اسپری و یا برس زدن ( قلم مو) و یا غوطه ور نمودن قالب انجام داد.
عمر مواد پوششی:
عمر مواد پوششی بستگی به عاملهایی نظیر درجه حرارت مذاب، اندازه و پیچیدگی قالب و سرعت بارریزی مذاب دارد.
در برخی قالبها در آغاز هر شیفت کاری و یا هر دوره کاری نیاز به پوشش قالب می باشد به منظور برطرف نمودن و تمیز کردن قالب توسط سنولاست نرم عمل انجام می گیرد.
مواد پوششی برای آلیاژ های مختلف ریختگی:
جنس فلز یا آلیاژی که در قالب ریخته می شود، در تعیین نوع مواد پوششی نقش اصلی را دارد.
در ریخته گری آلومینیم و منیزیم معمولاً از یک نوع ماده پوششی در قالبهای ویژه استفاده می شود و در برخی موارد ممکن است از دو نوع پوششی نیز استفاده شود.
در آلیاژ های مس بدلیل بالا بودن درجه حرات ریخته گری و مشخصه های انجماد آنها، بایستی حتماً از پوششهای عایق برای قالبهای ویژه استفاده نمود.
برای پوششهای قالبهای ویژه مورد استفاده در چدنهای خاکستری دو نوع پوشش مورد استفاده قرار می گیرد.
1- پوشش اولیه که معمولاً قبل از هر شیفت کاری استفاده می شود که شامل سیلیکات سدیم و آن و زیر گداز دیگر می باشد.
2- پوشش ثانویه که قبل از هر بارریزی مورد استفاده قرار می گیرد. شامل لایه های کربن پوشش داده شده روی سطح قالب ( بر اثر احتراق گاز استیلین درسطح قالب ایجاد می شود)
پوشش قالبهای ریخته گری تحت فشار:
در قالبهای دایکاست نیز همانند قالبهای ویژه، مواد پوششی به منظور جلوگیری از تماس مستقیم مذاب و قالب و ایجاد سطح صاف در قطعه های ریختگی مورد استفاده قرار می گیرد. از طرف دیگر، با انتخاب صحیح مواد پوششی می توان هدایت بهتر مذاب را در داخل قالب تضمین نمود.
مواد پوششی قالب براساس عواملی نظیر درجه حرارت بارریزی مذاب، درجه حرارت قالب و نوع آلیاژ ریختگی تعیین می شود.
معمولاً در این روش از مواد پوشش روغنی استفاده می شود.
هنگامی که مذاب با مواد پوششی روغنی در تماس قرار می گیرد، برخی از ترکیبات تشکیل دهنده مواد پوششی تجزیه شده و یک لایه کربنی ایجاد می گردد، که پس از عملیات ریختگی به صورت یک پودر کربنی در سطح قطعه ریختگی ملاحظه می شود، معمولاً مقدار کافی از آن در سطح قالب باقی مانده که برای حداقل 5 تا 6 مرتبه تزریق کافی است.
معمولاص بیرون انداز ها و پیستون تزریق ماهیچه را توسط پوشش شامل گرافیک کلوئیدی و مواد روغنی معلق پوشش می دهند تا از جوش خوردگی آنها به قالب جلوگیری شود. گرافیت های سنگین بصورت گریس برای روغنکاری پیستون تزریق بکار می رود.
مواد پوششی در آلیاژ های مختلف مثل Cu, Mg, Al, ZA
کوره های ذوب:
اولین مرحله در انجام یک فرآیند ریخته گری، ذوب کردن مواد اولیه فلزی (فلز یا آلیاژ) براساس ترکیب شیمیایی مورد نیاز می باشد، که این عمل در واحدهایی بنام کوره های ذوب صورت می گیرد.
طبق تعریف، یک کوره ذوب وسیله ای ( واحدی) است که می تواند با ایجاد حرارت لازم، وزن معینی از فلز یا آلیاژ را با سرعت لازم و هزینه های معقول، ذوب نماید.
معیارهای اصلی در انتخاب مناسبترین نوع آن عبارتند از:
1) ترکیب شیمیای آلیاژ و دامنه محدودیتهای ترکیبی
2) درجه حرارت ذوب و فوق ذوب لازم
3) ظرفیت ذوب
4) سرعت ذوب
5) هزینه هیا اقتصادی
کوره های ریخته گری را می توان از نظر مشخصات تکنولوژیکی و متالوژیکی به صورتهای زیر تقسیم بندی کرد
الف) از نظر نوع تولید: کوره های ریخته گری از این نظر، به دو نوع مداوم و تکباری تقسیم می شوند.
کوره های مداوم، کورهایی هستند که در آنها عمل شارژ کردن بطور مداوم و همراه با عمل ذوب صورت می گیرد. مثل کره کوپل با ظرفیت بالا
در حالیکه در کوره های تکباری عمل شارژ کردن برای تهیه هر با مذاب،تنها یکبار انجام می شود بعنوان مثال کوره بوته ای
ب) از نظر نوع انرژی حرارتی: کوره هیا ذوب را از نظر انرژی حرارتی می توان به صورت نمودار 1 ارائه شده تقسیم بندی نمود.
ج) از نظر نحوه تماس مذاب با محیط ذوب: کوره ها را از این نظر می توان به صورت نمودار 2 تقسیم بندی نمود.
مشخصات تکنولوژیک و متالوژیکی کوره های ریخته گری
1- کوره بوته ای
این کوره ها ساده ترین و قدیمی ترین نوع از کوره های ذوب فلزات هستند که بصورت ثابت و متحرک مورد استفاده قرار می گیرند. شکل
سوخت مناسب برای اکثر کوره های بوته ای، سوخت های فسیی ( مایع، گاز) می باشد درمیال سوخت های مایع، گازوئیل و مازوت بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.
مازوت یا نفت کوره از گازوئیل ارزانتر است و ارزش حرارتی بیشتری نیز نسبت به آن دارد. ولی به دلیل گرانروی بیشتر ( سیالیت کمتر)، حتماً به هنگام استفاده باید پیشگرم شود.
مزایا:
1- قابلیت ذوب فلزات مختلف ( بدلیل قابل تعویض بودن بوته)
2- قابلیت دسترسی به سوخت مصرفی
3- کنترل مطلوب ترکیب شیمیایی مذاب ( عدم تماس سیستم مذاب، سوخت و محصولات احتراق)
4- مناسب بودن برای واحدهای کوچک و برای تولید با مقادیر پائین
5- سهولت تعمیر و نگهداری
محدودیتها
1- پائین بودن ظرفیت ذوب ( بخصوص در نوع بوته متحرک)
2- پائین بودن راندمان حرارتی
بدلیل انتقال حرارت از طریق تشعشع و هدایت به مذاب، راندمان حرارتی پائین است و با توجه به نوع سوخت بین 30-15 درصد می باشد.
3- کوتاه بودن عمر بوته ها، بدلیل تغییرات شدید حرارت بوته درطی عملیات ذوب و ریخته گری و همچنین خوردگی بوته توسط مذاب که هزینه های تولید را افزایش می دهد.
کوره های تشعشی: Rever bratory Farnace
در این نوع از کوره ها، شعله ( محصولات احتراق) به صورت جریانی از روی سطح شارژ حرکت می کنند و در اثر تشعشع آن شارژ ذوب می گردد.
کوره های تشعشعی روباد ده نیز نامیده می شوند.
این کوره ها در دو نوع ثابت و متحرک مورد استفاده قرار می گیرند.
نوع ثابت بیشتر برای ذوب فلزات و آلیاژهای غیر آهنی مورد استفاده قرار می گیرند کوره های تشعشعی متحرک دارای دو نوع گردان و ذوار می باشند
نوع گردان که با ظرفیت کم ( کمتر از kg 500) تا ظرفیت های زیاد ( تا 75ton) ساخته می شود برای ذوب فلزات و آلیاژهای غیر آهنی مثل برنج و برنز و به طور وسیعی برای ذوب انواع چدن مورد استفده قرار می گیرد.
نوع دوار ( کوره در حین ذوب دوران و چرخش دوار) بطور موفقیت آمیزی برای ذوب چدن، بویژه برای ظرفیت های kg500 و بالاتر مورد استفاده قرار می گیرد.
از ویژگیهای مهم این کوره ها، سهولت مخلوط شدن مذاب و افزودن عناصر آلیاژی در اثر دوران کوره و افزایش عمر جداره آنها به دلیل تماس مداوم مذاب با تمام سطوح کوره
( عدم تمرکز مذاب در منطقه خاصی از جداره دیرگداز) می باشد.
مزایای کوره های تشعشعی عبارتند از:
1- امکان تهیه مذاب با مقادیر زیاد ( بالابودن ظرفیت مذاب بویژه در مقایسه با نوع بوته ای)
2- برخورداری از راندمان حرارتی بیشتر ( 35-25 درصد می باشد)
3- توزیع یکنواخت درجه حرارت و ترکیب شیمیایی ( در نوع دوار)
محدودیت های این نوع کوره ها که از نظر متالوژیکی دارای اهمیت زیادی است:
دشوار بودن کنترل واکنشهای شیمیایی بین مذاب و محصولات احتراق بدلیل تماس مستقیم شعله با شارژ مذاب که بعنوان مثال در صورت اکسیدی بودن بیش از حد شعله، عناصر اصلی موجود در مذاب ( کربن و سیلیسم در چدنها) می سوزند.
کوره های الکتریکی Electric Furnace
در این کوره ها، حرارت لازم برای ذوب فلز از انرژی الکتریکی تأمین می گردد. یکی از انواع این کوره ها، کوره قوس الکتریکی می باشد که حرارت ناشی از ایجاد قوس الکتریکی میان الکترود و شارژ کوره موجب ذوب شدن مواد فلزی می گردد.
کوره های قوسی، دارای انواع مختلفی است که یکی از انواع بسیار متداول در ذوب فولاد، بنام کوره های قوسی مستقیم در شکل نشان داده شده است.
کوره قوس الکتریکی بهترین و مناسبترین کوره برای ذوب، تصفیه، آلیاژ سازی و نگهداری مذاب فولاد می باشد.
کوره قوس الکتریکی سه الکتروری که در شکل نشان داده شده
مهمترین جزء ساختمان این کوره ها، الکترودهای آنست که بصورت سه تایی با زاویه Do نسبت به همدیگر از طریق سقف کوره وارد کوره می شوند. جنس این الکترودها عموماً از گرافیت می باشد که بصورت تکه های مختلف استوانه ای شکل ساخته می شوند و در یک طرف هر کدام زائده ای بنام « nipple» وجود دارد و در طرف دیگر آن سوراخی درست به اندازه « nipple» وجود داردکه می توان از طریق زائد. و سوراخ تکه های مختلف را به هم متصل نمود.
طول و قطر این الکترودها بسته به نوع کوره و ظرفیت آن متفاوت است این الکترودها دارای یک عمر مفید هستند، چرا که براثر عوامل مختلف مثل اکسیداسیون ( بخاطر درجه حرارت بالا و وجود اکسیژن در کوره های معمولی اکسیداسیون بسرعت انجام می شود.) به همین دلیل سفارش می شود که از حداقل درجه حرارت لازم استفاده نشده و ذوب کوره تا حدامکان باز نشود).
- ضایعات مکانیکی
- اتمیزه شدن الکترودها که بخاطر قوس الکتریکی باعث می شود بصورت پودر در اطراف قوس پراکنده شوند.
- فرو بردن الکترودها در مذاب فولاد ( در اواخر مرحله فولاد سازی ممکن است نیاز به درجه حرارت بالا وجود داشته بشد مثل فوق گداز لازم، تصفیه کامل و تنظیم ترکیب شیمیایی مثل گوگرد زدایی که در این صورت با پایین آوردن الکترودها و فرو بردن آنها در مذاب درجه حرات را تا حد دلخواه می توان افزایش داد)
در مورد نحوه اتصال الکترودها لازم به توضیح است که هر چه این اتصال بهتر و بدون هیچ مانعی انجام گیرد، انتقال جریان الکتریکی بهتر و راندمان حرارتی بالاتر و مصرف برق کمتر خواهد بود، بنابراین بایستی یکسری مسائل فنی مربوط به حفظ و نگهداری الکترودها،تمیز کردن الکترودها ( با دمتن هوا) و اتصال محکم آنه رعایت شود.
از دلایل استفاده از این کوره ها در ذوب فولادها ( بویژه فولادهای غیر آلیاژی) امکان تصفیه مذاب از ناخالصی های مضر، با ایجاد سرباره مناسب می باشد.
چرا که در این کوره ها سطح مذاب نسبت به حجم آن از وسعت بیشتری برخوردار است در نتیجه عمل تصفیه بطور بسیار مطلوبی صورت می گیرد.
بدلیل همین ویژگی، شارژ این کوره ها را معمولاً قرافه های فولادی تشکیل می دهند. ظرفیت کوره های قوسی بین 1-100Ton متغییر است.
مزایای این کوره:
- امکان استفاده از قراضه به عنوان شارژ
- سرعت ذوب نسبتاً بالا
- کنترل مطلوب درجه حرارت و ترکیب شیمیایی
از مواد دیرگدازی مثل آهک نیز استفاده می شود تا سطح مذاب تولیدی پوشیده شده و علاوه بر جلوگیری از اتلاف حرارتی مذاب از تماس مستقیم مذاب با هوا جلوگیری شود.
محدودیت اصلی در استفاده از این کوده ها بالا بودن هزینه سرمایه گذاری ثابت و هزینه های جاری می باشد.
کوره های القایی Inducticn Furnace
از انواع دیگر کوره های الکتریکی، کوره های القایی هستند. در این کوره ها، حرارت لازم برای ذوب فلز، بوسیله جریان القایی حاصل از یک میزان الکترو مغناطیسی تأمین می گردد. این کوره ها را بر حسب مشخصات مختلف می توان طبقه بندی نمود:
1- از نظر فرکانس
- فرکانس پائین 50-60 HZ
- فرکانس متوسط 500-1000 HZ
- فرکانس بالا > 10000HZ
....
بخشی از فهرست مطالب مقاله کاربرد و مزایای ریخته گری
تعریف ریخته گری:
مراحل ریخته گری:
تعریف ریخته گری
تاریخچه ریخته گری:
دوره برنز ( مس و مفرغ)
دوره تاریک صنعتی:
دوره رنسانس صنعتی:
دوره انقلاب صنعتی:
روشهای تولید قطعات:
اکستروژن
محدودیت ها و مزایا:
روش متالوژی پودر. Powder Metallurgy
مهمترین مزایای روش ریخته گری:
محصولات ریخته گری
ماسه مصنوعی:
چسب ها Binders
تقسیم بندی چسبها از لحاظ ترکیب شیمیایی
بهبود قابلیت از هم پاشیدگی
احیاء و آماده سازی ماسه،
مدلهای چوبی:
مدلهای فلزی:
مدلهای پلاستیکی:
مدلهای طبیعی:
مدل یک تکه:
مدلهای صفحه ای:
مدل با قطعه آزاد:
مدل با سیستم راهگاهی:
مدلهای مخصوص:
میزان اضافه مجاز ماشینکاری آلیاژ های صنعتی
اضافه مجاز ماشینکاری
شیب مجاز
اختلاف مجاز ( تلرانس)
اشتباه در مجاز:
ریخته گری در قالبهای پوسته ای:
روش ریخته گری دقیق Investment casting
مزایای روش ریخته گری دقیق
انواع روشهای ریخته گری دقیق:
مواد نسوز در فرآیند پوسته ای دقیق:
تقسیم بندی روشهای ریخته گری در قالبهای دائمی
انواع مواد پوششی در قالب های موقت:
روشهای پوشش دادن قالب و ماهیچه:
Ppm: قسمت بر میلیون part per million
روشهای کمی :
روش استخراج در خلاء :
روشهای گاززدایی:
روش پیش انجماد:
روش گار زدایی با استفاه از کاهش فشار خارجی
دانلود مقاله کاربرد و مزایای ریخته گری
