فرآیند ساخت و تولید بخش هشتم
عملیات ریخته گری ماسه ای:
عملیات ریخته گری ماسه ای شامل ریختن فلز مذاب درون قالب ماسه ای، جامد شدن مواد ریخته گری در قالب و برداشتن ریخته گری می باشد. این فرآیند با جزئیات بیشتر در بخش عملیات ریخته گری فلزات آمده است.
تمایل به انجام ریخته گری ناشی می شود از: اثرات و اتلاف حرارتی در طول مخلوط قالب ماسه ای خاص در طول زمان جامد شدن، تاثیرات جریان فلز مایع بر روی درستی قالب، (مشخصات مخلو ماسه و موارد مربوط به بایندر)، و فرار گازها از میان مخلوط. معمولا ماسه میتواند در برابر سطوح شدید دمایی از خود مقاومت نشان دهد، و معمولا به گازها بخوبی اجازه فرار میدهد. تولید با ریخته گری ماسه ای اجازه میدهد که ریخته گری با اشکال و هندسه های پیچیده را بوجود آورد. تولیه با ریخته گری ماسه ای تنها یک بخش کوچکی از دقت ابعادی قطعه ریخته شده را تامین می کند.
پس از آنکه ریخته گری ماسه ای از قالب جدا شد، آن را میلرزانند ، تا تمام ماسه ها از قالب بیرون ریخته شود، و سیستم حفره ها قطعه را پس میزند. ممکن است که پس از ان قطعه تحت فرآیندهای دیگری قرار بگیرد مانند گرما دادن، ماشینکاری، و یا نورد فلزات. غالبا بر روی قطعه نهایی باید بازرسی انجام شود تا اثرپذیری و رضایت تولید ارزیابی شود.
گازها در ریخته گری فلز
فلز مذابی که در حین فرآیند ریخته گری استفاده می شود ممکن است بدام بیافتد و حاوی گاز باشد. دلایل مختلفی وجود دارد که گازها در طول تولید جذب فلز مذاب میشوند. جریان مغشوش از مواد ریخته گری در میان سیستم ممکن است منجر به بدام افتادن گارهای موجود در هوا می شود. ممکن است که گازها از مواد و یا از اتمسفر موجود در بوته ذوب قلزات زمانیکه مذاب آماده می شود بدام افتد.
بدلیل اینکه فلز مایع از فلز جامد حلالیت بیشترب دارد، همزمان که ریخته گری سرد می شود، این گازها دفع می شوند. اگر این گازها نتوانند خارج شوند، می توانند در قطعه خلاء ایجاد کنند، و موجب حفره دار شدن فلز ریخته شده می شوند.
یافتن اینکه خلاء ایجاد شده در فلز ریخته شده بدلیل وجود گاز باشد یا بدلیل انقباض بسیار دشوار است. اگر این فضاهای توخالی گرد و صاف باشند می توانند بدلیل حضور گازها باشند. فضاخای زاویه دار و نامرتب نیز میتواند ناشی از انقباض فلز باشد. کمبود فلز در حین فرآیند ریخته گیری فلز میتواند عامل انقباض باشد.
ممانعت از نقایص گازی در زمان تولید قطعه بوسیله ریخته گری
- گازهای دفع شده توسط مواد در حین زمان جامد شدن را میتوان بوسیله تعبیه سیستم تهویه در قالب خارج نمود. این مورد را میتوان در زمان طراحی قالب در فراینذ ریخته گری فلز برنامه ریزی نمود.
- کاهش مقدار اغتشاش در جریان سیال میتواند منجر به کاهش جذب گاز در فلز شود.
- حذف مذاب میتواند به حذف گازها و ناخالصیها در ریخته گری کمک کند.
- همچنین میتوان گازها را بوسیله فلش کردن فلز مذاب با گاز بی اثر تخلیه نمود.
- همچنین میتوان با وکیوم نمودن ریخته گری فلزی گازهای موجود را حذف نمود.
انتخاب مواد
انتخاب مواد اولیه مناسب جهت طراحی فرآیند ریخته گری، بسیار با اهمیت است. در اینجا چیزهایی وجود دارد که در انتخاب مواد باید رعایت شود.
- فلزات، زمانیکه در فاز مذاب هستند، ممکن است با برخی موادی که در طول فرآیند ریخته گری برحورد دارند واکنش دهند. این مورد باید در نظر گرفته شود. برای مثال، آلومینیوم مایع به سرعت با آهن واکنش میدهد. سطوح و الات آهنی که با آلومینیوم مذاب در ارتباط هستند میتواند با یک اسپری سرامیکی جهت ممانعت از این واکنش پوشانده شوند.
- زمانیکه یک نوع فرآیند تولید را انتخاب میکنید، بخاطر داشته باشید که ممکن است بسیاری از مواد در تکنیکهای ریخته گری فلزی مختلف، از دیگر مواد کاربرد بیشتری داشته باشند.
- با دانستن حرارت ویژه قالب و فلز مورد استفاده در کنترل گرادیان حرارتی سیستم موثر میباشد.
- بخش فلز ریخته شده بشدت بر روی سیالیت مذاب تاثیر میگذارد.
- یک ماده با گرمای گداخت بالا زمان بیشتری برای جامد شدن میبرد و ممکن است مشخصات جریان را بهبود دهد.
- زمان تولید ریخته گری یا یک آلیاژ فلزی که در محدوده دمایی منجمد میشود، زمانی که فاز جامد با فاز مایع تداخل پیدا میکند ممکن است که مشکلاتی بوجود آید، که هر دو انها در محدوده دمایی وجود دارند. برای کمک به رفع این مشکل، برای تولید ریخته گری، یک فلز با محدوده دمایی جامد شدن کوچکتر باید انتخاب شود. یا باید مواد قالب با هدایت حرارتی بالا انتخاب شوند که میتواند زمان صرف شده در جامد شدن را با افزایش سرعت خنک کردن کاهش دهد.
ریخته گری قالب گچی
روش ریخته گری با گچ روش مشابه با ریخته گری ماسه ای دارد. به جای استفاده از ماسه، گچ پاریس برای ساختن قالب ریخته گری استقاده میشود.در قطعات صنعتی مانند شیرها، ابزارالات، دنده ها و اجزاء قفل ها ممکن است با ریخته گری قالب گچی تولید شوند.
فرآیند
گچ اولیه پاریس با آب مخلوط شده مانند اولین مرحله از تشکیل هر قطعه گچی. در مرحله بعدی ساخت قالب گچی برای ریخته گری، گچ پاریس و آب با افزودنیهای مختلف مانند پودر تالک و سیلیکا باهم مخلوط میشوند. افزودنی ها به کنترل زمان تنظیمی گچ کمک می کنند و قدرت آن را بهبود می بخشند.
سپس گچ پاریس مخلوط شده بر روی الگوی قالب ریخته میشود. دوغاب حاصله باید حداقل بمدت ۲۰ دقیقه قبل از اینکه از الگو جدا شوند بر روی آن بنشیند. الگوی مورد استفاده در این نوع ریخته گری باید از پلاستیک یا فلز ساخته شود. بدلیل اینکه مخلوط گچی زمان زیادی در معرض آب قرار میگیرد، بنابراین الگوهای ریخته گری چوبی تمایل به پیچ خوردگی دارد. پس از جداکردن و تمیز نمودن الگو، قالب باید برای ساعت ها پخته شود، تا رطوبت خود را از دست بدهذ و آنقدر سخت شود تا قلز ریخته گری را درون آن بریزند. سپس دو نیمه قالب برای فرآیند ریخته گری به هم متصل میشوند.
ملاحظات و خواص تولید با ریخته گری قالب گچی
- مدت زمان پخت ن قالب ریخته گری باید باندازه ای باشد که تنها مقداری رطوبت در آن بماند. رطوبت زیاد در قالب میتواند موجب بروز نقایص و عیوب در ریخته گری شود، اما اگر قالب بمقدار زیاد آب از دست بدهد، موجب کاهش استحکام ان میشود.
- سیال دوغاب گچی سریعا بر روی الگو جریان میابد، و موجب اثری با جزییات زیاد و سطح نهایی خوب میشود. همچنین بدلیل هدایت حرارتی پایین مواد قالب، جامد شدن ریخته گری با سرعت کمی انجام میشود و موجب میشود ساختار دانه ای یکنواخت تشکیل شود و همچنین اثزات تاب خوردگی ریخته گری خفیف شود. کیفیت قالب گچی فرآیند را قادر میسازد تا قطعاتی با سطح نهایی فوق العاده و دقت ابعادی بالا تولید نماید.
|
|
Castings of high detail and section thickness as low as .04 – .1 inch,- بنابراین حقیقت که قالب های گچی نمیتوانند دماهای بالاتر از ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل کنند، در این نوع فرآیندها محدودیت های وجود دارد. فلزات با دمای ذوب بالاتر را نمیتوان با این نوع قالب ساخت. این نوع فرآیند معمولا برای تولید قطعاتی با جنس آلومینیوم، منگنر، روی و یا آلیاژهای پایه مسی مناسب می باشد.
- سرعت تولید در این نوع ریخته گری فلزی نسبتا کم میباشد، بدلیل زمان زیادی که برای آماده سازی مورد نیاز است.
- قالب گچی نفوذپذیر نیست، که موجی محدودیت در خروج گازها میشود.
حل کردن مشکل نفوذپذیری
بزرگترین مشکلی که در کارخانه های ذوب فلزات با فرآیندهای ریخته گری با قالب گچی با آن موجه هستند کم بودن نفوذپذیری قالب گچی است. ممکن است تکنیک های زیادی برای مقابله با این مشکل بکار رود. ممکن است که فلز ریخته گری را بصورت وکیوم شده یا تحت فشار بریزند تا دقیقا قبل از ریختن حفره قالب تخلیه شود. یک راه دیگر برای افزایش نفوذپذیری هوادهی دوغاب گچ قبل از تشکیل قالب برای ریخته گری می باشد. این “فوم گچی” اجازه میدهد تا گازها سریعتر از ریخته گری خارج شوند. برخی اوقات در تولید صنعتی یک تکنیک خاص بنام فرآیند Antiochبرای افزایش نفوذپذیری قالب گچی استفاده میشود.
فرآیند Antioch
در فرآیند Antioch 50 درصد گچ پاریس و ۵۰ درصد ماسه باهم مخلوط می شود. مخلوط را بر روی الگو ریخته و میگذارند بماند. پس از اینکه الگو برداشته شد، قالب با بخار اتوکلاو می شود، (در آونی قرار میگیرد که از بخار داغ با فشار بالا استفاده میکند.)، و سپس اجازه میدهند تا در هوا بماند. قالب بدست امده براحتی به خروج گازها از ریخته گری اجازه میدهد.
منبع : اینترنت
برگردان : ایران ملد
