X
تبلیغات
پروژه های متالورژی - ریخته گری
 

ریخته گری

ريخته گري يکي از مهمترين فرآيند هاي توليد است ، به طوري که مثلا در ايالات متحده آمريکا که يک کشور توسعه يافته صنعتي مي باشد، ريخته گري از نظر حجم در مقام ششم صنايع اساسي قرار دارد. يک موتور 8 سيلندر اتومبيل ممکن است تا حدود 130 قطعه ريخته گري داشته باشد. قطعات ريخته گري (ريختگي) از نظر اندازه از حدود 1 ميليمتر با وزن کمتر از 1 گرم مانند دندانه يک زيپ لباس شروع و ممکن است تا حدود 10 متر با وزن چندين تن، مانند قطعات کشتي هاي بزرگ اقيانوس پيما برسد.
در فرآيند ريخته گري اگر قطعه حاصل از توليد به شکل نهايي باشد آن را قطعه ريختگي (Casting) و اگر به شکل واسطه باشد که بعدا به شکلها و مقاطع مختلف تبديل شود آن را شمش (Ingot) مي نامند.
ريخته گري اساسا به فرآيندي گفته مي شود که طي آن ماده مذاب ( معمولا يک فلز مذاب) در فضاي خالي قالبي که قبلا تهيه شده ريخته مي شود ، تا پس از انجماد شکل نهايي قالب را به خود بگيرد. امتياز مهم ريخته گري در امکان تهيه اشکال پيچيده، قطعات با سطوح منحني نامنظم، قطعات خيلي بزرگ و قطعاتي که امکان ماشينکاري آنها دشوار است، مي باشد.امروزه تقريبا تمام فلزات را مي توان ريخته گري کرد، اما اين نکته هميشه بايد مد نظر باشد که از هر فرآيند شکل دهي زماني استفاده مي کنيم که در مقايسه با روشهاي ديگرمقرون به صرفه بوده و دسترسي به تجهيزات و لوازم آن آسان باشد. البته هر فرايند شکل دهي مواد از عواملي نظيرتعداد ، اندازه، کاربرد قطعه و توجيه فني و اقتصادي تاثير پذير خواهد بود.
فلزاتي که غالبا در ريخته گري مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از: آهن، فولاد، آلومينيم، برنج، برنز، منگنز و بعضي از آلياژهاي روي. در ميان اين فلزات آهن از نظر خواص مطلوب ريخته گري از قبيل سياليت در حالت مذاب، انقباض نا چيز بعد از سرد شدن ، استحکام کافي و موارد کاربرد ، بيش از ساير فلزات به روش ريخته گري شکل داده مي شود. در حاليکه فلزات ديگري از قبيل آلومينيوم به علت وزن کمتر و مشخصات مخصوص در بعضي از صنايع از قبيل صنعت خودرو سازي ، به تدريج جاي آهن را مي گيرد.
عموما مراحل ريخته گري فلزات به شرح زير است :
1- طراحي قطعه مورد نظر و تهيه نقشه ريخته گري از آن.
2- تهيه مدل مناسب قطعه از روي نقشه هاي ريخته گري.
3- تهيه مذاب از فلز مورد نظربا آناليز مطلوب.
4- تهيه قالب مناسب يا فضاي خالي که به شکل قطعه است.
5- تهيه ماهيچه براي مناطق تو خالي قطعه ريختگي و نصب آن در داخل قالب.
6- ريختن فلز مذاب به داخل قالب با دما و سرعت مناسب به طوريکه گازهاي متصاعد شده بتوانند از داخل قالب خارج شوند و فضاي قالب به طور کامل از فلز مذاب پر شود.
7- کنترل سرد شدن فلز مذاب در داخل قالب به طوري که بر اثر انقباض، فضاي خالي يا حفره در داخل قطعه ايجاد نشود.
8- بعد از انجماد قطعه ريختگي به راحتي بايد بتواند از درون قالب بيرون بيايد.
9- قسمت هاي اضافي که به قطعه چسبيده اند بايد به آساني از قطعه جدا شوند.

تهيه قالب
تهيه قالب يکي از مهم ترين مراحل ريخته گري فلزات مي باشد. توجيه پذيري اقتصادي، تعداد قطعه، اندازه قطعه، کيفيت سطح قطعه، پيچيدگي شکل قطعه از عوامل مهمي هستند که در قالب گيري يا تهيه قالب قطعات ريختگي بايد مدنظر قرار بگيرند. امروزه مهمترين روشهاي قالب گيري ( تهيه قالب) فلزات به شرح زير مي باشند:
1- ريخته گري در قالب ماسه اي
2- ريخته گري در قالب دائمي بدون فشار
3- ريخته گري در قالب دائمي تحت فشار( دايکاست)
4- ريخته گري گريز از مرکز که عمدتا در داخل قالب هاي فلزي صورت مي گيرد. گرچه ممکن است در داخل قالب هاي ماسه اي نيز انجام شود.
5- ريخته گري بامدل هاي ذوب شدني( Lost Wax Casting وLost Foam Casting ) که ريخته گري دقيقي براي قطعات بسيار بزرگ تکي مي باشد.
6- ريخته گري پوسته اي ( Shell Molding )
7- ريخته گري در قالب گچي ( Plaster Molding) که معمولا براي قطعات دقيق و زينتي به کار مي رود که از آلياژهايي که نقطه ذوب پائيني ( کمتر از 1000 درجه سانتيگراد ) دارند، ساخته مي شوند.

تهيه مدل
مدل دقيق مشابه قطعه ريختگي مي باشد که تغييراتي بر حسب نياز بر روي آن انجام مي شود. مدل هاي دائمي بر حسب تعداد قطعات ريختگي از چوب، پلاستيکهاي فشرده يا آلومينيم ساخته مي شوند.
در ساخت مدل پارامترهايي بايد مد نظر قرار بگيرند که عبارتند از:
1- اعمال ضريب انقباض فلز
2- شيب مدل
3- گوشت اضافي براي ماشين کاري

اعمال ضريب انقباض فلز
معمولا اکثر فلزات به هنگام انجماد انقباض حجمي از خود نشان مي دهند و قطعه پس از انجماد به طور پيوسته تا رسيدن به دماي محيط منقبض مي شود. اين انقباض ممکن است تا 6 درصد نيز برسد. بنابراين در ساختن مدل حتما بايد انقباض حجمي فلز منظور شود. نسبت کاستي به حجم قطعه موجود به بيش از 2 درصد يا 25/0 اينچ در فوت مي رسد. ضريب انقباض براي چند فلز معمول مهندسي به شرح زير است:
چدن 8/0 % الي 1 %
فولاد 5/1 % الي 2 %
آلومينيم 1 % الي 3/1 %
منيزيم 1 % الي 3/1 %
برنج وبرنز 5/1 %
معمولا اين ضرايب بر روي خط کش هاي مخصوص اعمال مي شوند که مدل ساز براي ساخت مدل از خط کش مخصوص استفاده مي کند.اگر قرار باشد مدل فلزي از روي مدل چوبي ريخته گري شود ، در مدل چوبي علاوه بر ضرايب انقباض قطعه، ضرايب انقباض مدل فلزي نيز منظور مي شود.البته استفاده از خط کش هاي انقباض بايد با دقت کافي انجام گيرد، زيرا انقباض حرارتي تنها عامل موثر بر تغيير ابعاد هنگام انجماد نيست. تبديل هاي فازي (شامل واکنش هاي يوتکتويدي، مارتنزيتي و گرافيتي شدن) نيز مي توانند موجب انقباض ها يا انبساط هاي قابل توجهي شوند.
شيب مدل
در ريخته گري مدل هاي دائمي حتما بايد مدل بتواند به راحتي از داخل قالب بيرون بيايد. بنابراين قالب معمولا دو تکه است. رعايت دقت محل جدايش يا سطح جفت شونده دو قسمت قالب بسيار مهم است. همچنين براي سطوحي از مدل که به موازات جهت خروج از قالب هستند، بايد شيب مناسبي منظور نمود. اگر سطوح مدل دقيقا به موازات جهت خروج از قالب باشد بر اثر اصطکاک سطوح مدل با ديواره هاي قالب در موقع درآوردن مدل از قالب سطوح و ديواره هاي قالب کنده مي شود. اين اشکال در گوشه ها و زاويه هاي تيز ديده خواهد شد. براي جلوگيري از اين کار در اين گونه صفحات شيبي منظور مي شود که با شکل ، اندازه و عمق مدل در ماسه متناسب مي باشد.
گوشت اضافي براي ماشين کاري
در اکثر قطعات ريختگي ، قطعات بعد از فرآيند ريخته گري، براي رسيدن به صافي سطح مطلوب و اندازه واقعي به انواع مختلفي از عمليات ماشين کاري نياز خواهند داشت. براي انجام اين ماشين کاري ها ابعاد مدل يا قطعه ريخته گري را تا اندازه اي بزرگتر از قطعه واقعي درنظرگرفته مي شود.اين ابعاد اضافي راگوشت اضافي براي ماشين کاري مي نامند.
آماده سازي ماسه قالب گيري
ماسه اي که براي ساخت قالب هاي ريخته گري به کار مي رود عمدتا اکسيد سيليسم(SiO2) است. براي فلزاتي که نقطه ذوب بالايي دارند، از قبيل فولادها، از اکسيد زيرکونيم(ZrO2) استفاده مي شود.قالبي که از ماسه ساخته مي شود بايد استحکام کافي براي ريخته گري سالم قطعه مورد نظر را داشته باشد. علاوه بر آن هر ماسه ريخته گري حتما بايد داراي مشخصات زير باشد:
1- دير گدازي يا قابليت تحمل دماي فلز ريخته گري
2- چسبندگي يا قابليت نگهداشتن شکل مطلوب پس از قالب گيري
3- نفوذ پذيري يا قابليت عبور دادن گازها از خود
4- قابليت متلاشي شدن پس از انجماد فلز
براي تعيين مشخصات ماسه آزمايشهاي استانداردي روي ماسه انجام مي گيرد که عموما پارامترهاي زير را تعيين مي کند:
1- شکل ماده
2- اندازه دانه
3- توزيع دانه بندي
4- دماي ذوب ماسه
5- ناخالصي هاي ماسه ( ميزان خاک رس و ساير اکسيدهاي زود گداز)
6- سختي، استحکام، نفوذ پذيري بعد از فشرده شدن ( تر و خشک)
7- تاثير مقادير افزودني ها روي خواص ماسه

مختصري درباره ي فرآيند انجماد در ريخته گري
انجماد عامل ايجاد بسياري از ويژگي هاي ساختماني است که کنترل کننده خواص محصول نهايي هستند. بسياري از نواقص ريخته گري از قبيل انقباض و تخلخل گازي از فرايند انجماد حاصل مي شوند، که با دقت در فرايند و اشراف به نواقص حاصله تا حدود زيادي مي توان از شدت اين نواقص بکاهيم. هر فرايند انجماد شامل دو مرحله مي باشد که عبارتند از : جوانه زني و رشد.
جوانه زني
هنگامي که يک ذره جامدوپايداردرمايع مذاب تشکيل شود به اين عمل جوانه زني (هسته سازي) مي گوييم.هنگام تبديل به فاز جامد انرژي داخلي ماده کاهش مي يابد ، زيرا در دماهاي پايين تر، فاز جامد پايدارتر از فاز مايع است. در همين هنگام سطوح مشترکي بين نطفه هاي جامد و مايع مذاب اطراف تشکيل مي شود که اين عمل نيازمند انرژي است. به همين علت جوانه زني در دمايي که قدري کمتر از نقطه ذوب تعادلي فلز است، شروع مي شود. به اختلاف بين دماي نقطه ذوب و دماي شروع جوانه زني، فوق تبريد مي گويند.
دربيشترکارگاه هاي بزرگ ريخته گري قبل ازريختن مذاب به درون قالب مقداري ناخالصي به آن اضافه مي کنند ( به اين عمل تلقيح يا پالايش دانه نيز مي گويند). دليل اين کار اين است که در اين حالت انجماد بدون ايجاد يک فصل مشترک کامل گرد هسته صورت مي گيرد.معمولا جداره هاي داخلي قالب و ذرات جامدي که به عنوان ناخالصي وارد مذاب شده اند، اين سطوح را تشکيل مي دهند. از آنجا که هر جوانه به بلور يا دانه اي در قطعه ريختگي منجر مي شود و از طرفي ساختار ريز دانه داراي خواص مکانيکي و استحکام بهتري است، لذا هر عاملي که موجب هسته گذاري شود موجب بالا رفتن کيفيت محصول نهايي مي شود. در نتيجه ذرات جامد ناخالصي مکانهاي زياد مناسبي براي جوانه زني در سرتاسر قطعه به وجود مي آورند و در نتيجه محصول ريزدانه و يکنواخت به دست مي آيد.
رشد
رشد وقتي صورت مي گيرد که گرماي نهان ذوب به طور پيوسته از فاز مايع خارج شود.جهت، آهنگ و نوع رشد با با نحوه خارج کردن حرارت از فاز مايع ارتباط دارد. براي جبران نقيصه انقباض ، ماده مذابي که در طرف مايع وجود دارد، به طور پيوسته به طرف قالب جريان مي يابد. هرچه آهنگ سرد کردن سريع تر باشد، ماده حاصله ريزدانه تر و در نتيجه داراي خواص مکانيکي بهتري خواهد بود.

+ نوشته شده توسط حمزه عیدی وندی در شنبه ششم آذر 1389 و ساعت 20:40 |


Powered By
BLOGFA.COM


جملات ارز ساعت

دریافت كد ساعت