فرآیند ساخت و تولید بخش پنجم

فرآیند ساخت و تولید بخش پنجم

اتصال بین تغذیه و مذاب بایستی باقی بماند

طراحی تغذیه در فرآیند ریخته گری بسیار مهم است . در صورتی که محل اتصال تغذیه به مذاب پیش از شروع ریخته گری منجمد شود ، جریان فلز مذاب متوقف شده و تغذیه نمی تواند کارکرد خود را داشته باشد . اگر این محل اتصال سطح مقطع بالاتری داشته باشد مدت زمانی که طول می کشد تا احیانا مسدود شود طولانی تر می شود . با این حال ، یک طراحی خوب جهت تولید به منظور کاهش دادن اتلاف ماده تا حد امکان این سطح مقطع را کاهش می دهد . با کوتاه کردن فاصله جریان مذاب می توانیم فلز را در مدت زمان بیشتری بصورت مذاب نگه داریم زیرا محل اتصال می تواند هم از تغذیه و هم از قطعه ریختگی گرما بگیرد .

شکل ۲۱

مخروطی کردن لوله پایین دست  

ملاحظات جریان در فرآیند تولید بروش ریخته گری به محض ورود مذاب به قالب شروع می شود . فلز مذاب از محفظه ریختن به سمت لوله پایینی جریان می یابد .(شکل ۶ بخش اصول ریخته گری فلزات را ببینید ).

همین طور که مذاب به سمت پایین می آید ، افزایش سرعت پیدا می کند و بنابر این تمایل به جدا شدن از جداره قالب پیدا میکند . لوله پایین دست بایستی بصورت مخروطی باقی بماند تا جریان ماده ادامه داشته   باشد . به یاد داشته باشید که معادله مکانیکی برای ادامه یافتن جریان بصورت A1V1=A2V2  است که V سرعت جریان مذاب است و A    سطح مقطع جریان ماده است .  در صورتی که بصورت غیر حرفه ای  ریخته گری می کنید یا نمی توانید اندازه گیری ها را انجام دهید ، به یاد داشته باشید که مقطع A2 را کوچکتر در نظر بگیرید تا نرخ ریختن مذاب خیلی کند نشود . بعبارت دیگر سطح شیب دار را بیشتر کنید و فرآیند ریختن را بگونه ای تنظیم کنید که جریان مذاب بصورت ثابت ادامه یابد .

طراحی ورودی

ورودی نیز بخش دیگری از طراحی جهت تولید است که به جاری شدن ماده در سیستم ریخته گری مربوط می شود . ورودی (شکل ۶) اساسا قسمتی است که ماده ریختگی به حفره اصلی قالب وارد می شود . این آیتم یک آیتم اساسی است و طراحی تمام نقاط دیگر در ریختگی فلز بر اساس آن صورت می گیرد . در موقعیت کنار لوله پایین دستی مقطع ورودی کاهش می یابد (منطقه شوک). کاهش سطح مقطع بایستی با دقت محاسبه گردد . نرخ جریان ماده ریختگی در قالب بایستی در این روش کنترل شود . نرخ جریان باید به اندازه ای باشد که از هر انجماد ناخواسته جلوگیری گردد . در هر حال شما بایستی اطمینان حاصل کنید که جریان فلز مذاب در قالب از نرخ تحویل مذاب از محفظه ریختن تجاوز نکند و ورودی سیستم در طول فرآیند ریخته گری همواره پر از ماده مذاب باشد .

سایر ملاحظات جریان :

در فاز طراحی جهت تولید ، هنگام طرح ریزی فرآیند ریخته گری ، تحلیل مسیر جریان فلز مذاب در قالب بایستی با دقت محاسبه شود .به هیچ عنوان در پر کردن حفره ها در ریخته گری نباید دو جریان فلز مذاب با یکدیگر برخورد داشته باشند . نتیجه این برخورد میتواند منجر به ذوب ناقص فلز مذاب (سرد جوشی) شود . همانگونه که در بخش ناپیوستگی ها توضیح داده شد.

 استفاده از سرد کننده ها

همانگونه که قبلا متذکر شد انجماد جهت دار در تولید قطعات در حین فرآیند ریخته گری بسیار مهم است تا بتوان اطمینان حاصل نمود که پیش از انجماد تمام نقاط ، جریان ماده در هیچ نقطه ای متوقف نگردد .

برای دستیابی به انجماد جهت دار در فرآیند ریخته گری کنترل جریان ماده مذاب و نرخ انجماد مناطق مختلف ریخته گری بسیار مهم است . با توجه به انجماد مذاب در مقاطع مختلف تنظیمات گرادیان دمایی نکته کلیدی است . برخی مواقع ممکن است نیاز باشد یک منطقه از فلز ریخته  گری با نرخ سرعت بیشتری نسبت به سایر نقاط سرد شود تا فرآیند انجماد جهت دار به درستی انجام شود . طرح ریزی تولید و طراحی جریان و موقعیت مقاطع در قالب ممکن است کافی نباشند . به منظور سرعت بخشیدن به انجماد مقاطع این چنینی در ریخته گری ، ممکن است بخواهیم از سرد کننده ها استفاده کنیم . سرد کننده ها بعنوان چاهک های حرارتی عمل می کنند و نرخ سرد شدن در مناطق مجاور خود را افزایش می دهند .

سرد کننده ها مواد جامد با هندسه مشخصی هستند که برای این هدف ساخته شده اند . این مواد پیش از ریختن مذاب در قالب قرار می گیرند . سرد کننده دو نوع اصلی هستند . سرد کننده های داخلی که داخل حفره قالب قرار می گیرند و معمولا هم جنس ماده ریختگی هستند . زمانی که فلز منجمد می شود سرد کننده های داخلی نیز در مذاب ذوب می شوند . سرد کننده های خارجی که خارج از قالب قرار می گیرند. مواد ممکن برای سرد کننده های خارجی شامل آهن ، مس و گرافیت هستند . شکل ۲۲ استفاده از دو نوع سرد کننده را برای حل مشکلات نقاط بحرانی در تقاطع های + و T نشان می دهد .

شکل ۲۲

ریخته گری ماسه ای

ریخته گری ماسه ای یکی از روش های ریخته گری فلز میباشد که به طور گسترده ای در تولید استفاده شده است. تقریبا تمام فلزات ریخته گری را می توان توسط ریخته گری ماسه ای ساخت. ریخته گری ماسه ای در اندازه بسیار کوچک تا بسیار بزرگ متغیر است. برخی از نمونه های از اقلام در صنعت مدرن که توسط فرآیندهای ریخته گری ماسه ای تولید میشود عبارتند از قطعات موتور، ابزار ماشین آلات، سر سیلندر، بدنه پمپ، و شیر آلات.

ماسه:

ماسه: محصولات فروپاشی و تخریب سنگ در طول دوره زمانی طولانی است.

اغلب عملیات ریخته گری ماسه ای از ماسه سیلیسی (SiO2) استفاده میکند. یک مزیت بزرگ استفاده از ماسه در کاربردهای تولیدی اینست که ماسه ارزان است. یکی دیگر از مزیتهای ماسه دراستفاده برای تولید محصولات ریخته گری، این است که ماسه نسبت به دمای بالا بسیار مقاوم می باشد. در واقع، ریخته گری ماسه یکی از معدود فرآیندهای است که می تواند برای فلزات با دمای ذوب بالا مانند استیل، نیکل، تیتانیوم و… استفاده شود. معمولا ماسه مورد استفاده برای تولید قالب ریخته گری توسط مخلوطی از آب و خاک رس بیکدیگر چسبیده اند. مخلوطی معمولی حجمی شامل ۸۹٪ ماسه، ۴٪ آب، ۷ درصد خاک رس میباشد. زمانیکه ساخت قطعات توسط ریخته گری ماسه ای انجام میشود، کنترل تمام جنبه های خصوصیات ماسه بسیار مهم است، بنابراین معمولا یک آزمایشگاه ماسه به ریخته گری متصل است.

استفاده از بایندر در ریخته گری ماسه:

یک قالب باید یکپارچگی فیزیکی داشته باشد تا بتواند در سراسر عملیات ریخته گری شکل خود را در حفظ کند. به همین دلیل، در ریخته گری ماسه، ماسه باید حاوی برخی انواع بایندر باشد که بتواند ذرات ماسه را در کنار یکدیگر نگه دارد. خاک رس در روند ریخته گری ماسه ای نقش اساسی بازی میکند، و به عنوان یک عامل اتصال دهنده برای نگهداشتن ماسه قالب ریزی بیکدیگر استفاده میشود. در صنعت تولید عوامل دیگری نیز ممکن است بجای خاک رس برای چسباندن ماسه ها، مورد استفاده قرار گیرند. رزین های آلی، (مانند رزین فنلی)، و مواد چسبنده غیر آلی، (مانند فسفات و سیلیکات سدیم)، ممکن است برای نگه داشتن ماسه ها درکنار هم استفاده شود.. علاوه بر ماسه و عاملهای اتصال، مخلوط شن و ماسه ای که برای ریخته گری فلزی استفاده میشود، گاهی اوقات ترکیبات دیگری نیز به منظور بهبود خواص قالب به آن اضافه میشود.

انواع ماسه مورد اسفتاده در ریخته گری ماسه ای

در فرآیند ریخته گری ماسه ای دو نوع عمومی از ماسه استفاده میشود.

پیوند طبیعی: ارزانتر است ولی دارای ناخالصی های آلی میباشد که دمای گداختگی مخلوط ماسه را کاهش میدهد و باعث میشود که قدرت چسبندگی کاهش یابد و نیاز به محتوی بالاتر رطوبت باشد.

ماسه مصنوعی: این نوع ماسه در آزمایشگاه و با اساس ماسه خالص (اکسید سیلیس) مخلوط شده و ساخته میشود. در این مورد ترکیبات را میتوان با دقت بیشتری کنترل نمود، که مخلوط ماسه ریخته گری را با قدرت بالاتر، و قدرت نسوز بودن بالاتر تولید میکند. به همین دلیل، این نوع ماسه نسبت به نوع دیگر معمولا ترجیح داده میشود.

منبع : اینترنت

برگردان : ایران ملد