ریخته گری دقیق – قالب مومی

Investment casting

قالب ریخته گری دقیق-قالب مومی قطعات مختلفی توسط قالبسازی و مدلسازی بن قطعه طراحی و ساخته شده است که می توان به قالب اسپایدر و قالب فرمان ماهک اشاره نمود

فرایند ریخته گری دقیق روشی است که مدل را با ذوب کردن از قالب بیرون می ریزند.جنس مدل اکثرا از موم مصنوعی است ولی از مواد مصنوعی،اوره و جیوه نیز استفاده می شود.از آنجا که مدل قبل از ریختن مذاب،از قالب بیرون ریخته می شود،باید برای هر قطعه تولیدی یک مدل تهیه شود. قالب مومی با استفاده از ماشینهای تزریق تمام خودکار و یا نیمه خودکار که به طور پنوماتیکی (بادی)و هیدرولیکی کار می کنند و یا با استفاده از پرسهای مومی با فشار 60-80 بار ساخته می شوند.

 

مدل چوبی ریخته گری

 مدل چوبی قطعات مختلفی توسط قالب سازی و مدل سازی بن قطعه طراحی و ساخته شده است که می توان به مدل پمپ آب که از جنس چوب توسکا ساخته شده است اشاره نمود.

مدل چوبی ریخته گری

به تمام مدل هایی که از چوبهایی مثل کاج،توسکا،اسفندان،گلابی،گردو و یا فیبرها و روکشها ساخته می شوند مدل چوبی می گویند

اکثر مدلهای اولیه از چوب ساخته می شود.ساختمان مدل اولیه  تا اندازه ای باید محکم باشد تا به هنگام فرم گیری،ابعاد آن تغییر نکند.

مدلهای کمکی که اندازه های آن در حالت عادی برابر با اندازه مدلهای بعدی واقعی است مدلهای اولیه نامیده می شود

نکته :مدل اولیه فقط یک بار مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

مدل چوبی ریخته گری پمپ آب

مدل چوبی پمپ آب

 

 

قالب ریخته گری

قالب ریخته گری

شرکت بن قطعه با توجه به سابقه طولانی در زمینه قالبسازی و مدلسازی این افتخار را دارد که پیچیده ترین مدل ها را با بهترین کیفیت طراحی و اجرا نموده به گونه ای قطعه ریخته گری به سرعت و با کم ترین هزینه به تولید انبوه رسیده اندو همچنین از خطوط قالبگیری عمودی و افقی که برای آنها مدل سازی شده است می توان به خطوط قالب گیری اتوماتیک دیزا ( DISA ) ، هانزبرگ ( Hansberg ) ، گیزاک ، واگنر  ( Wagner ) و AGM اشاره کرد.

مدل ریخته گری

از آنجایی که ریخته گری و قالب گیری در برخی از کارخانجات و کارگا هها،به روش دستی و نیمه اتوماتیک صورت می پذیرد.آنچه که حائز اهمیت می باشد ،کیفت مدل ساخته شده است که مبنای قالبگیری قرار می گیرد و به صورت مستقیم در کیفیت قطعه نهایی تاثیر می گذاردو همچنین مدل به گونه ای ساخته شود که با امکانات ،محدودیت ها،الزامات و  شرایط قالب گیری ریخته گر هماهنگ بوده و به راحتی قابل تولید باشد.

مدلی که مبنای قالب گیری قرار می گیرد

مدلی است که برای تولید قطعات چدنی،آلومینیومی و فولادی به روش ریخته گری استفاده می شود که از نوع ریختن مذاب درون قالب ماسه ای  حاصل می شود.

جنس مدل ریخته گری و قالب ماهیچه ها

جنس این نوع مدل ها و قالب ماهیچه ها معمولا از آلومینیوم است زیرا

1-آلومینیوم نسبت به چدن از استحکام بیشتری برخوردار است

2-از نظر وزن بر خلاف چدن بسیار سبک تر بوده در نتیجه برای قالبگیری راحت تر هستند و اپراتور ها به آسانی آنها را بلند و جابجا می کنند.

3- از آنجایی که  هزینه CNC  و زمان ماشینکاری آن نسبت به چدن کمتر بوده در نهایت قیمت تمام شده پایین تر است.

 ویژگی های یک مدل استاندارد و دقیق

1-  قطعه ریخته گری شده پلیسه نداشته باشد ، زیرا پروسه ای که صرف اطلاح قطعه می شود بسیار هزینه بر و زمان بر است به خصوص درخطوط ریخته گری اتوماتیک.

2-  ابعاد ریشه ماهیچه ( سر ماهیچه ) به گونه ای در نظر گرفته شود که علاوه بر مصرف بهینه ماسه از افتادگی و کج شدن ماهیچه ها جلوگیری کند.

3- صافی سطح مدل به گونه ای باشد که هنگام قالب گیری ماسه ریزی رخ ندهد

تولید قطعات چدنی با تیراژ بالا و قیمت تمام شده مناسب

بهترین روش برای تولید قطعات چدنی با تیراژ بالا و قیمت تمام شده پایین استفاده از خطوط ریخته گری اتوماتیک می باشد. در این خطوط قالبگیری توسط دستگاه و بدون دخالت اپراتور صورت می گیرد.مزایای این روش این است که میزان تراکم ماسه در تمام قالب ها یکسان است.

از جمله قالب و مدل های ریخته گری که توسط قالبسازی و مدلسازی صفوی طراحی و ساخته شده است می توان به مدل و قالب های پمپ  توربینی ، پمپ  شناور ، پمپ کف کش ، پمپ لجن کش ، پمپ حلزونی ، پمپ سانتریفیوژ ، پمپ ترمز ، پمپ روغن ، سر تخلیه پمپ ، بوستر پمپ ، هوزینگ ، بچینگ ، گیربکس ، پوسته گیربکس، منیفولد ، گیربکس پچینگ ، چرخ گوشت ، درب قابلمه ، قابلمه چدنی ، شبکه چدنی اجاق گاز ، سیلندر و سر سیلندر چدنی و آلومینیومی ، کپه یاتاقان ، مقره ، پرشر پلیت ، بازویی اتاق پژو206 ، منیفولد 206 ، فرفورژه (گل نرده) ، دیسک ترمز هوا خنک سمند ، سگدست پژو ، فن ، هواکش ، سیم کش بکسل ، شیر هیدرولیک ، شیر آتشنشانی ، فلایویل ، شیرآلات صنعتی

 

فلزات غیر آهنی سبک و سنگین و آلیاژهای آن

فلزات غیر آهنی و آلیاژهای آنها

فلزات غیر آهنی بر خلاف آهن گاهی به صورت خالص کاربرد فنی دارند.در جدول ذیل به شرح فلزات غیر آهنی  بر اساس جرم مخصوص آنها به گرم بر سانتیمتر مکعب می پردازیم.

 

فلزات سنگین فلزات سبک
روی 7.1 منیزیم 1.7
قلع 7.3 بریلیم 1.8
نیکل 8.9 آلومینیم 2.7
مس 8.95 تیتانیم 4.5
سرب 11.34

 

فلزات غیر آهنی سبک و آلیاژهای آنها – آلومینیم

آلومینیم –( AL ( DIN 1712 بعد از اکسیژن و سیلیسیم سومین عنصر پوسته زمین از نظر مقدار است. در طبیعت آلومینیم به صورت شیمیایی پیوندهای اکسیدی پایدار دارد که برای احیاء آن هزینه انرژی بالایی لازم است.

خواص آلومینیم خالص

1- خواص آلیاژ سازی خوب

2- قابلیت براده برداری و شکل دهی خوب

3- قابلیت رسانایی گرما و الکتریسیته زیاد

4- غیر مقاوم در برابر مواد قلیایی

5- استحکام و سختی پایین

6- مقاوم به خوردگی، آلومینیم یک پوشش اکسیدی محافظ در ست می کند.

آلیاژهای آلومینیم ( DIN 1725 )

از طریق آلیاژ سازی می توان قبل از هر چیزی قابلیت ریخته گری، استحکام و سختی آلومینیم را بهبود بخشید.

منیفولد 206 - روبرو

منیفولد 206 – روبرو

آلیاژهای ریختگی آلومینیم

این آلومینیمها چنانچه از نامش مشخص است  قابلیت ریخته گری خوب دارد که این امر موجب می شود از آن در ریخته گری تحت فشار، ریخته گری قالب فلزی و ریخته گری ماسه ای استفاده به عمل بیاید.

در ذیل به شرح آلیاژهای ریختگی غیر قابل سختی رسوبی می پردازیم.

1- آلیاژهای ALSi  : با خواص قابلیت ریخته گری، جوشکاری و پایداری شیمیایی خوب مشخص می شود. در قطعات پیچیده جدار نازک و تحت تنش شیمیایی به کار می رود.

2- آلیاژهای ALMg : پایداری خیلی بالا نسبت به خوردگی، استحکام و قابلیت ریخته گری متوسط دارد. در ساختمان کشتی و صنایع شیمیایی به کار می رود.

3- آلیاژهای ALSiMg : خواص و کاربرد آن تقریبا شبیه آلیاژهای ALSi است، با این همه استحکام و پرداخت بهتر نیز دارد.

4- آلیاژهای ALSiCu : بالاترین استحکام و سختی را دارد و قابلیت ریخته گری آن با کاهش Si و افزایش Cu بدتر می شود. قابلیت براده برداری آن خیلی خوب است. در سفینه های فضایی و مدلهای ریخته گری به کار می رود.

آلیاژهای خمیری آلومینیم

آلیاژهای خمیری باید دارای قابلیت شکل دهی خوب برای ساخت قطعه نیمه تمام باشد.

آلیاژهای خمیری غیر قابل سختی رسوبی

آلیاژهای ALMg : قابلیت خوب شکل دادن سرد و پرداخت کاری دارد ولی استحکام آن کمتر  است. از این آلیاژ برای پوشش ظروف، تابلوهای خیابانی و زوارهای زینتی استفاده می شود.

آلیاژهای  خمیری قابل سختی رسوبی

آلیاژهای –ALCuMg : برای قطعاتی که تحت تنش بالا قرار می گیرند به کار می رود.

آلیاژهای –ALMgSi : با استحکام متوسط خاصیت رسانایی خوب الکتریکی دارد. این آلیاژ در خودروها، دستگاهها و ماشین سازی استفاده می شود.

آلیاژهای –ALZnMg : در صورتی که عاری از مس باشد پایداری شیمیایی و استحکام بالا دارد. در صنایع معدنی، ساختمان خودروها و ماشینها به کار می رود.

بهبود کیفی آلیاژهای ریخته گری فلزات سبک

با خنک کردن آرام قالبهای ماسه ای و قالبهای فلزی جدار ضخیم، اکثر آلیاژهای حاوی سیلیسیم دارای دانه های درشت می شوند. ریز کردن دانه ها با اضافه کردن سدیم 0.1% یا نمک استرونسیم عملی است و بدین وسیله قابلیت تغییر طول و استحکام آلیاژ بهبود می آید.

سخت کردن رسوبی یک عملیات حرارتی است که بدین وسیله می توان استحکام آلیاژ را زیادتر کرد، سخت کردن رسوبی در سه مرحله صورت می گیرد که در ذیل به شرح آن می پردازم.

1- محلول سازی : با حرارت دادن در حدود 500 درجه سانتی گراد عناصر معینی همچون Mg، Si، Cu، Zn حتی در حالت جامد هم در بلورهای مخلوط بوجود می آید.

2- سرد کردن سریع: با سرد کردن ساختار مورد نظر در محلول ثابت می ماند.

3- پیر سختی : با گذشت زمان سختی آلیاژ افزایش پیدا می کند. با حرارت دادن (180 – 130 درجه سانتی گراد) می توان مدت زمان رسیدن به سختی حداکثر را کاهش داد (به مدت 5 تا 14 ساعت). در پیر سختی عادی (در دمای اتاق) جهت رسیدن به سختی بالا نیاز به گذشت مدت زمان زیادی دارد.

فلزات سنگین و آلیاژهای آنها – مس

مس فلزی است که به خاطر خواص مناسب کاربردی از هزاران سال پیش مورد استفاده قرار می گیرد.

براکت رانا - روبرو

براکت رانا – روبرو

روش تولید مس

مس اغلب از سنگ معدن سولفیدی یا اکسیدی به دست می آید. تهیه مس طی چهار مرحله صورت می گیرد:

1- آماده سازی سنگ معدن: با شکستن، آسیاب کردن و شناور سازی، مواد معدنی از هم جدا شده و مس تغلیظ شده به دست می آید.

2- سرخ کردن : در این مرحله قسمتی از گوگرد و آهن آزاد شده و اکسید گوگرد و اکسید آهن به دست می آید.

3- ذوب کردن : در کوره کوپل یا کوره شعله ای به عنوان محصول میانی سنگ مس باقی می ماند و مقداری آهن نیز شلاکه می شود.

4- احیاء : با دمش هوا به زیر پوشش شلاکه در کنتور، مس خام 98 تا 99% به همراه گوگرد 1% و فاقد سایر فلزات به دست می آید. تصفیه مس  به صورت حرارتی یا الکترولیزی صورت می گیرد.تصفیه گرمایی بر اساس ذوب کردن اکسید مرتب در کوره شعله ای است، در صورت استفاده از روش تصفیه الکترولیزی، مس با درجه خلوص بالا به دست می آید لازم به ذکر است که حداکثر خلوص به دست آمده 99.99%است.

خواص و کاربرد مس

1-قابلیت شکل دادن سرد و گرم خوب، کاهش سختی و شکنندگی افزاینده آن با عملیات حرارتی میانی( اشیاء، هنری، ورق، میله وسیم)

2-قابلیت بالای رسانایی گرمایی

3-قابلیت بالای رسانایی جریان الکتریسیته

4-در معرض هوا پوشش مقاومتی از کربنات مس درست می کند، پایداری بالا نسبت به خوردگی با جوهر سرکه زنگ مسی سمی درست می کند.

5-قابلیت ریخته گری بد، استحکام و سختی کمتر، کار براده برداری سخت

6-قابلیت آلیاژسازی خوب

در این قسمت به شرح آلیاژهای مس می پردازیم.

آلیاژهای مس در مدلسازی به کار می رود، این آلیاژها قابلیت ریخته گری، ماشینکاری و پرداخت خوب دارد و چسبندگی کمی در قبال مواد قالب گیری از خود نشان می دهد، رسانای خوب گرما است و در برابر خوردگی پایدار است. جرم مخصوص بالا و قیمت گران آن جزء معایب این آلیاژها است. مهمترین عناصر آلیاژی آن روی، قلع، آلومینیم، نیکل، سرب و بریلیم است.

 

آلیاژهای مس – روی (برنج DIN 1709)

برنج با حداقل مس 50% است. افزایش درصد روی باعث افزایش تغییر طول، سختی و استحکام می شود. وقتی مقدار روی از یک درصد معین افزایش پیدا می کند درصد تغییر طول کاهش یافته و آلیاژ شکننده می شود. مقدار سرب تا 3% قابلیت براده برداری را  بهتر ولی قابلیت رسانایی گرما را بدتر می کند. بسته به کاربرد آلیاژ، آلیاژ ریختگی و خمیری به کار می رود.

 

آلیاژهای مس – قلع (برنز DIN 1705)

برنزها آلیاژی با حداقل مس 60% هستند که البته روی به عنوان عنصر اصلی آلیاژی در آن به حساب نمی آید. برنزها در مقایسه با برنج دارای استحکام کششی و سایش و پایداری به خوردگی بالا هستند و سختی و خواص لغزشی بهتری دارند. در صنعت برای اتصالات تاسیسات بخار داغ – سرد- اسیدی، پمپها، یاتاقانهای لغزشی، دسته پیستون حلزونها، فنر، زنگ و… به کار می رود.

 

آلیاژهای مس – آلومینیم (برنزهای آلومینیم دار DIN 1714)

خواص این آلیاژها عبارت اند از : استحکام بالا، سختی و چقرمگی بالا، قابلیت جوشکاری خوب، مقاوم نسبت به اسیدها

انواع فولاد و کاربرد آن

به طور کلی فولاد از آهن خام سفید و اکثرا با دمش اکسیژن و روش زیمنس – مارتین تولید می شود لازم به ذکر است که عناصر همراه آهن باعث شکنندگی آن می شوند که می توان آن را از طریق سوختن برطرف نمود و یا اینکه به اندازه های مجاز کاهش داد.

انواع فولادها

فولاد ها را از نظر میزان آلیاژی که دارند می توان به سه گروه اصلی تقسیم نمود که در ذیل به شرح آن می پردازیم.

الف)  فولاد کربنی ساده: این نوع فولادها حداکثر دارای Si=%0.5  ، Mn=%0.8 ،Al =%0.1 ، Ti=%0.1 ، Cu=%0.25 ، S=%0.6 و P=%0.09 است و مقدار کربن بین 0.1 تا 1.5% است.

ب)  فولاد کم آلیاژ: این فولاد دارای کمتر از 5% عناصر آلیاژی است.

ج)  فولاد پر آلیاژ: این نوع از فولاد ها درای بیش از 5% عناصر آلیاژی می باشند.

کاربردهای فولاد

فولاد بصورت بلوکه ها و قطعات نیمه تمام مانند ورقه های نورد شده، پروفیلها، لوله ها و … تولید و یا به صورت قطعات ریختگی فولادی به کار برده می شوند. لازم به توضیح است که قطعه ریختگی فولادی به قطعه هایی گفته می شود که در قالبهای ریخته گری تهیه می شود. همچنین فولاد ریختگی اکثرا برای قطعات متوسط بزرگ و ساده که استحکام و تغییر طول نیاز دارد به کار می رود.

کاربرد فولاد در مدل و مدلسازی

1- در ساخت مدلهای کوچک برای تولید سری، جعبه ماهیچه ها استفاده می شوند.

2- مدل برای روش قالب گیری پوسته ای، ابزار تزریق ریخته گری در تولید ریخته گری ظریف

3- همچنین در قالبهای فلزی و ریخته گری تحت فشار و مدلهای کپی نیز به کار می روند.

انواع چدن و کاربردهای آن

به طور کلی روش تولید چدن ها به این صورت است که مخلوط متناسبی از موادهایی مانند شمشهای آهن خام، براده ها و قطعات برگشتی ریخته گری و سایر افزودنیها همچون فرومنگنز، آهک و… را در داخل کوره های الکتریکی یا کوره کوپل میریزند تا ذوب شوند.

تقسیم بندی چدنها بر اساس تشکیل گرافیت

1- چدن گرافیت ورقه ای (GGL،GG )

2- چدن گرافیت کروی (GGG)

یا چدن خاکستری  DIN 1691) GG)چدن با گرافیت ورقه ای

بر اساس ترکیبات شیمیایی و سرعت سرد شدن در زمان انجماد، ورقه های گرافیتی با ابعاد و پراکندگی های متفاوتی شکل می می گیرند.

ویژگی های چدن خاکستری به شرح ذیل می باشد

1- عمل براده برداری در این نوع از چدنها به علت وجود گرافیت ها بسیار خوب است و همچنین مستهلک کننده ارتعاشات و روانکاو می باشد. 2- پایین بودن قابلیت جوشکاری. 3- هنگامیکه در مقاطع  بزرگ عمل خنک کردن به آهستگی صورت بگیرد گرافیتهای درشت آزاد می شوند که موجب می شود استحکام کم شود، لازم به ذکر است که استحکام در چدنها به عواملی همچون ضخامت دیواره ها بستگی دارد و این استحکام بوسیله قطرهای استاندارد شده امتحان می شود. 4- استحکام فشاری چدنها در حدود سه برابر استحکام کششی آن است.

کاربردهای چدن خاکستری (GG)

برای اجزاء پیچیده و جدار نازک با تحمل تنش مکانیکی کمتر مانند پوسته ها، محفظه ها، یاتاقان لغزشی، بوش خشک و قطعات گرم به کار برده می شود و همچنین در مدلسازی از چدن خاکستری برای صفحه مدل، مدلهای کوچک و قالبهای فلزی نیز استفاده می کنند.

  DIN 1693) GGG) چدن گرافیت کروی

از آنجایی که در این گونه از چدنها، گرافیت های آزاد در زمینه فلزی به صورت کره کامل هستند به چدن گرافیت کروی شهرت دارند. برخی از عنصرها مثل S و Pb اثر بدی روی شکل گیری گرافیت های کروی دارند از این جهت به این عناصر، عنصرهای مزاحم می گویند. برای اینکه گرافیتها بصورت کروی تجمع پیدا کنند می بایستی منیزیم را به صورت آلیاژ ( MgSi، MgNi ) به مذاب اضافه کنیم به علت آنکه منیزیم به آسانی قابل احتراق است.

19

ویژگی های چدن گرافیت کروی

به طور کلی خواص چدن گرافیت کروی  شبیه به چدن با گرافیت ورقه ای یا همان چدن خاکستری است ولی با این تفاوت که چدن گرافیت کروی دارای تغییر طول و استحکام بالاتری نسبت به چدن خاکستری است و همچنین چدن گرافیت کروی با زمینه پرلیتی از فولاد غیر آلیاژی مقاومت بالاتری به سایش دارد و با زمینه فرریتی دارای تغییر طول تقریبا برابر فولاد است.

کاربردهای چدن گرافیت کروی

این چدنها در اجزایی که نیاز به استحکام، تغیر طول و سختی بالا دارد استفاده می شود به عنوان نمونه در ساخت چرخنده ها، میل لنگ، محور عقب خودرو یا در ساخت میز ماشین تراش که دارای وزن زیادی بوده و از طرف دیگر باید نیروهای براده برداری را تحمل کند از چدن گرافیت کروی استفاده می کنند.

DIN 1694) GGL) چدن آستنیتی

این چدن از عناصر آلیاژی همچون منگنز، مس، کرم تشکیل شده است که تشکیل گرافیت های آن ممکن است بصورت ورقه ای یا کروی باشد.

کاربردهای چدن آستنیتی

از آنجاییکه چدن آستنیتی در برابر خوردگی و گرما از مقاوت زیادی برخوردار است در اجزایی مانند منیفلد، محفظه گاز و جعبه های عملیات حرارتی و… استفاده می شود. لازم به توضیح است که چدن سفید به چدنهایی می گویند که ترکیبات آن (Si-Mn ) در مورد ضخامت دیواره طوری تنظیم می شود که کربنها بعد از انجماد بصورت گرافیت آزاد تشکیل نمی شود بلکه در آهن بصورت کاربید آهن قرار می گیرد. کاربرد چدن سفید در اجزایی است که می بایستی از استحکام خیلی زیادی در برابر سایش داشته باشد و همچنین در لوله های دمش سند بلاست، غلتکها، گلوله های آسیاب و … می باشد.

چدن چکش خوار

به طور کلی چدن چکش خوار از طریق ذوب شدن آهن خام سفید ، براده های فولاد و افزوده Mn و Si در داخل کوره هایی مانند کوره الکتریکی و یا کوره کوپل بدست می آید. همانطور که می دانیم چدن چکش خوار یک نوع آلیاژ آهن – کربن است  و کربن و سیلیسیم آن به نحوی تنظیم می شود که فلز بدون هیچ گونه گرافیتی منجمد شود تا در نهایت کربن بصورت کاربید آهن در زمینه باقی بماند.

ویژگی ها و خواص چدن چکش خوار

خواص چدن چکش خوار زمانی بوجود می آید که یکسری عملیات حرارتی بر روی آن انجام شود تا زمانیکه بر رروی آن عملیات حرارتی صورت نگیرد همانند چدنGG از قابلیت ریخته گری خوبی برخوردار بوده ولی بسیار شکننده است. همچنین لازم به توضیح است که بعد از اینکه عملیات حرارتی بر روی چدن چکش خوار انجام شود این چدن شبیه فولاد می شود و با قابلیت تغییر طول زیادی همراه است.

18

انواع چدن چکش خوار

به طور کلی چدن چکش خوار دو نوع هستند که عبارت است از  چدن چکش خوار مغز سیاه GTS و چدن چکش خوار مغز سفید GTW که در ذیل به شرح آن می پردازیم.

چدن چکش خوار مغز سفید

عملیات حرارتی بر روی چدن چکش خوار مغز سفید اصولا در سنگ معدن آهن که اکسیژن پس می دهد به عنوان مثال سنگ آهن خام یا در اتمسفر گازی اکسیدی صورت می گیرد.در نهایت این عوامل باعث می شود که از تمامی سطوح قطعه کربن گرفته شود و ساختار GTW تا یک عمق معین که حدودا 6mm هست به طور کامل فرریتی بشود. لازم به ذکر است که استحکام چدن چکش خوار مغز سفید به ضخامت دیواره بستگی دارد.

چدن چکش خوار مغز سیاه

در چدن چکش خوار مغز سیاه عمل کربن گیری صورت نمی گیرد در نتیجه میزان محتویات آن در مقایسه با چدن مغز سفید متفاوت تر است به عبارت دیگر چدن چکش خوار مغز سیاه از کربن کمتر و سیلیسیم بیشتر ی برخوردار است. از آنجایی که عملیات گرمایی GTS در دو مرحله و در اتمسفر خنثی (ماسه سیلیسی و گاز نیتروژن) انجام می شود باعث می شود که بر خلاف GTW از ساختار یکنواخت عملیات گرمایی  برخوردار باشد و لازم به ذکر است که استحکام چدن چکش خوار مغز سیاه هیچ گونه ارتباطی با ضخامت دیواره ها ندارد.

کاربرد چدن چکش خوار

به طور کلی از این چدنها بیشتر برای اجزایی که تهیه فولاد ریختگی آنها مشکل است به کار می روند.

کاربرد چدن چکش خوار مغز سفید

این نوع از چدنها در اجزاء جداره نازک مثل در پوشها، اتصالات لوله، کلیدها و اهرم ها به کار می روند همچنین قطعات کربن گیری شده قابلیت جوشکاری، لحیم کاری و نیز قابلیت فرم دادن سرد و گرم تا ضخامت 6mm را دارند.

کاربرد چدن چکش خوار مغز سیاه

این نوع از چدنها در اجزاء جداره کلفت که بعدا براده برداری می شوند به کار می روند مانند اجزاء موتور، پیستون، چرخ دنده ها، محفظه محور عقب و… همچنین از قابلیت ماشینکاری خوبی برخوردار هستند.

آهن و فرایند عملیات حرارتی آن چیست

آهن چیست؟

به طور کلی آهن خام از سنگ معدن اکسیدی در کوره های بلند بوجود می آید.می بایستی به صورت متناوب کک، سنگ معدن و مواد کمک ذوب را به کوره مورد نظر اضافه کنیم  تا اینکه کک و مواد فوق ذوب بسوزد و سنگ معدن احیاء شود به عبارت دیگر پیوندی که بین آهن و اکسیژن وجود دارد شکسته می شود و در نهایت آهن آزاد می شود. در بعضی از مواقع ممکن است اکسیژن سنگ معدن با کربن حاصل از گاز سوختی و یا بطور مستقیم با کربن کک ترکیب شود.

نکته: عنصرهای سیلیسیم و منگنز خصوصیات استفاده بعدی از آهن خام را به عنوان آهن خام سفید و یا آهن خام خاکستری تعیین می کنند.

عملیات حرارتی مواد آهن – کربن

از آنجایی که در روشهای مختلف ساخت همچون نورد، آهنگری، ریخته گری، براده برداری، جوشکاری و … این امکان وجود دارد که در قطعه تنشهایی بوجود بیاید که می بایستی این تنشها را از طریق عملیات حرارتی برطرف نمود.

عملیات حرارتی را می توان به آنیل کردن و سخت گردانی تقسیم نمود بدین وسیله قطعه های ساخته شده در کوره قرار گرفته و دمای آن تغییر داده می شود. لازم به ذکر است که دادن گرما تابعی از مقدار کربن و عناصر آلیاژی می باشد.

نکته: جهت کاهش سختی و افزایش میزان قابلیت شکل دادن(تغییر فرم پلاستیکی ) باید آنیل کردن در دمای پایینی انجام شود که در نهایت این امر باعث می شود عملیات ماشینکاری آسانتر شود.

تفاوت آهن خام سفید و آهن خام خاکستری

آهن خام سفید جهت فولاد سازی و چدن چکش خوار به کار می رود به این علت که منگنز موجود در آهن خام سفید زیاد است و کربن آن بصورت سمنتیت قرار می گیرد ولی از آنجایی که در آهن خام خاکستری مقدار سیلیسیم بالا هست و کربن ممکن است بصورت گرافیت آزاد در ساختار آن قرار گیرد موجب می شود که از این نوع آهن در تولید چدن استفاده به عمل بیاید.

در جدول ذیل تاثیر عناصر آلیاژی روی خواص فولاد، چدن و سایر مواد آهنی را مورد بررسی قرار می دهیم.

کاهش افزایش عناصر آلیاژی
دمای ذوب (خط مایع) قابلیت جوشکاری و آهنگری، تغییر طول نسبی استحکام، سختی، قابلیت سخت کردن کربن
قابلیت جوشکاری و آهنگری تشکیل گرافیت، قابلیت سخت کاری مغزی، الاستیسیته (فولادهای فنر)، استحکام، مقاومت به خوردگی (مقاومت به اسید) سیلیسیم
تشکیل گرافیت در چدن خاکستری، قابلیت براده برداری، قابلیت جذب انرژی(چقرمگی) تشکیل سمنتیت، سختی، استحکام، سایش،گوگردگیری منگنز
استحکام ضربه ای (شکنندگی سرد با بیش از 0.03%)تغییر طول نسبی روان شدن چدن خاکستری، سختی، مقاومت به حرارت فسفر
استحکام، استحکام ضربه ای روان شدن مذاب چدن خاکستری، شکنندگی براده گوگرد
تغییر طول نسبی، قابلیت جوشکاری و آهنگری استحکام، سختی، دمای سخت کردن مقاومت به سایش، مقاومت به خوردگی کرم تنگستن
تغییر طول نسبی گرم استحکام، سختی، مقاومت به حرارت، مقاومت خوردگی نیکل
حساسیت به دمای بالا سختی، چقرمگی، مقاومت به حرارت وانادیوم
تغییر طول نسبی، قابلیت آهنگری سختی، مقاومت به حرارت مولیبدن
حساسیت به دمای بالا سختی کبالت

کوره ریخته گری

کوره ریخته گری

در این قسمت به بررسی کوره های ریخته گری و ذوب فلزات از جمله کوره کوپل، کوره قوس الکتریکی، کوره القایی و کوره بوته ای( زمینی) می پردازیم.

کوره کوپل

این نوع کوره یک کوره برجی است که از قسمت بالا با کک، شمش، قراضه و سنگ آهک به صورت لایه ای پر و آماده می شود و برای ادامه مراحل ذوب، هوایی که از قبل کاملا گرم شده به داخل کوره دمیده می شود .منافذ مختلفی در نظر گرفته شده که شلاکه و مذاب از کوره خارج شود.غالبا مذاب به مخزن مذاب هدایت می شود و سپس بسته به مقدار لازم، بوته های ریخته گری پر می شود .

مزایا و ویژگی های کوره کوپل

1- هزینه انرژی و تعمیر و نگهدتار آن پایین است

2- توان و قدرت ذوب آن بسیار بالا است

3- این نوع کوره در تهیه چدن معمولی و چدن چکش خوار  بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد

کوره قوس الکتریکی

جهت شارژ کردن کوره قوس الکتریکی می توانیم فولاد های خام و قراضه های فولاد استفاده کنیم.این نوع کوره جهت فولاد هادی آلیاژی و چدنهای آلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد.

3

مزایا و ویژگی های کوره قوس الکتریکی

1- این نوع کوره دمای بالایی در حدود 3600 درجه سانتی گراد تولید می کند که سایر کوره های ذوب در مقایسه با کوره قوس الکتریکی چنین توانایی را ندارند

2- کوره قوس الکتریک با شارژ کمی قادر به تولید مذاب با کیفیت بالایی است

تنها مورد منفی که برای این نوع کوره می توان در نظر گرفت این است که هزینه آن زیاد می باشد

کوره القایی

این نوع کوره یک بوته نسوز است که در  داخل سیم پیچی القایی که توسط آب خنک می شود قرار می گیرد از آنجایی که جریان انرژی شبیه ترانسفورماتور است، باعث می شود که جریان متناوبی در سیم پیچها میدان متغیر الکترومغناطیسی بوجود بیاید که همه این عوامل موجب بوجود آمدن جریان القایی در محتوی فلزی بوته می شود که در نهایت فلز با حرکت شدید و با سرعت زیادی ذوب می شود. همچنین لازم به توضیح است که کوره های القایی از درجه بازدهی کمی برخودار هستند ولی با این حال برای تمامی فلزات قابل استفاده است

کوره های بوته ای(زمینی)

این نوع کوره ها تنها زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که به مقادیر کمی از ذوب فلزات احتیاج داشته باشیم. به طور کلی بوته از جنس گرافیت، چدن یا کاربید سیلیسیم است و درون محفظه کوره محکم توسط سوخت مایع نفتی و یا گاز حرارت داده می شود. در کوره های بوته ای ماده خام ذوب را به همراه ترکیبی که مد نظر داریم می ریزیم تا ذوب شود و قالبها مستقیما بوسیله بوته پر می شود همچنین از این نوع کوره ها می توان برای ریخته گری فلزات سبک و سنگین استفاده نمود

مواد ریخته گری و آلیاژها

به طور کلی مواد ریخته گری را می توان به سه دسته کلی از جمله مواد ریخته گری فلزات سنگین، مواد ریخته گری فلزات سبک و مواد ریخته گری آهنی تقسیم بندی نمود که در ذیل به شرح آن می پردازیم.

مواد ریخته گری فلزات سنگین: 1-آلیاژهای مس 2-آلیاژهای روی 3- آلیاژهای قلع  4- آلیاژهای سرب

مواد ریخته گری فلزات سبک: 1-آلیاژهای آلومینیوم  2- آلیاژهای منیزیم  3- آلیاژهای تیتانیوم

مواد ریخته گری آهنی: 1-چدن با گرافیت ورقه ای  2- چد با گرافیت کروی  3- چدن آستنیتی  4- چدن چکش خوار مغز سفید  5- چدن چکش خوار مغز سیاه  6- فولاد ریختگی

فلزات و آلیاژها

فلزات خالص عناصر شیمیایی (Au ، Cu، Fe و …) است که خیلی کم از آن به عنوان مواد فنی استفاده می شود، به این دلیل که فلزات و آلیاژها از ویژگی هایی که اصولا از مواد فنی همچون استحکام، جرم مخصوص، قابلیت ریخته گری و قابلیت جوشکاری انتظار می رود را دارا نیستند هرچند فلزات و آلیاژها از هدایت الکتریکی خوب و قابلیت شکل پذیری ارتجاعی برخودار هستند.

ذوب فلزات

مذاب لازم جهت ریخته گری را از طریق ذوب کردن فلزات خام بوسیله کوره های تصفیه فلزات تهیه می کنند. براده های فلزی و ضایعات به آلیاژهای مورد نیاز تبدیل می شود

ریخته گری گریز از مرکز

در روش ریخته گری گریز از مرکز، تولید قطعات ریختگی در قالبهای دوار صورت می پذیرد و به دلیل آنکه انجماد آن با اعمال نیروی گریز از مرکز انجام می شود در نهایت این امر موجب بوجود آمدن قطعه ها متراکمتر و دانه های ریز می شود.

قطعاتی را بوسیله روش ریخته گری گریز از مرکز می توان تولید نمود که از ویژگی های ذیل برخوردار باشند

1- قطعاتی که متقارن باشند

2- محور میانی قطعات با محور دورانی ماشین ریخته گری از نوع گریز از مرکز یکی باشد به عنوان نمونه می توان به لوله ها، حلقه ها، بوشها و … اشاره نمود.

مزیت استفاده از روش ریخته گری گریز از مرکز

با استفاده از این روش می توان محفظه خالی قطعات و همچنین ضخامت دیواره ها را بدون اینکه از ماهیچه ها استفتده کنیم و تنها با اعمال کردن نیروی گریز از مرکز ایجاد نمود.

روشهای ریخته گری گریز از مرکز

به طور کلی فرآیند ریخته گری گریز از مرکز به دو روش تقسیم می شوند که در ذیل به شرح آن می پردازیم.

w18

الف) ریخته گری گریز از مرکز با محور افقی

اصولا برای ساختن لوله های دراز از روش ریخته گری گریز از مرکز که محور آن از نوع افقی است و یا از ماشینهای دوار استفاده می کنند.

نکته: اغلب اوقات، ریخته گری با شیب بسیار کمی انجام می شود. همانطور که می دانیم قالبهای ریخته گری از نوع قالبهای فلزی هستند که با استفاده از آب خنک می شوند و ضمنا دارای حرکات افقی و خطی هستند که با استفاده از مواد دیرگداز پوشش خارجی داده می شوند و پیش از ریختن مذاب باید قالبها را تا دمای تقریبی 250 درجه سانتی گراد گرم کرد.

ب) ریخته گری گریز از مرکز با محور قائم

این نوع روش از متداول ترین روشهای ریخته گری گریز از مرکز بوده که در آن محور دوران به صورت قائم هست. روی میز ماشین می توان قالبهای فلزی افقی یا عمودی چند تکه، ماهیچه ماسه ای یک بار مصرف یا قالبهای سرامیکی یک تکه و یک بار مصرف جهت تولید قطعات ظریف و دقیق نصب نمود

ریخته گری تحت فشار

 Die casting

از روش ریخته گری تحت فشار زمانی استفاده می کنیم که سه هدف کلی را مد نظر داشته باشیم که در ذیل به شرح آن می پردازیم

1- هنگامی که بخواهیم تعداد بسیار زیادی از قطعات که از کیفیت سطحی خوب  برخوردار باشند را تولید کنیم

2- دقت بالا در اندازه

3- دیواره ها و پله های نازک از جنس فلزات سبک در قالبهای فلزی دائم

در روش ریخته گری تحت فشار فلز مذاب را با فشار زیاد و سرعتی در حدود 50 تا 300 متر بر ثانیه به درون قالب هدایت می کنند و تا زمانیکه قطعه خنک شود و به انجماد برسد این فشار همچنان اعمال می شود تا در نهایت قطعه ریختگی متراکم شود.

مزیت استفاده از روش ریخته گری تحت فشار

1- از آنجایی که در این روش سرعت عمل بسیار بالا است می توانیم به راحتی قطعات زیادی را تولید کنیم

2- امکان ساخت قطعاتی که اجزا بسیار نازکی دارند و همچنین صرفه جویی در مواد

3- صاف و صیقلی بودن سطوح

4- کمتر بودن تلرانس اندازه ها

5- امکان ساختن قطعاتی که حاشیه های بسیار ظریف، سوراخها و یا بریدگی های کوچکی که دارند به راحتی با استفاده از این روش و جود دارد

براکت رانا

براکت رانا

6- کمتر بودن اضافه تراش و اغلب بدون اضافه تراش بودن

7- هزینه مونتاژ کردن و همچنین عملیات پرداخت پایین بوده که در نهایت موجب صرفه جویی در هزینه ها می شود

ماشینهای ریخته گری تحت فشار

به طور کلی قالب ریخته گری بر روی ماشین ریخته گری تحت فشار محکم بسته می شود و نصفه قالب روی صفحه ثابت و نصفه دیگر روی صفحه متحرک گیره قالب محکم می شود.

نکته: هنگام ریخته گری قالبها بصورت هیدرولیکی و یا توسط روش های مکانیکی ( اهرم زانویی ) با اطمینان بیشتری نگه داشته می شوند. لازم به توضیح است که مقدار نیرویی که بر مذاب وارد می شود بوسیله اندازه ماشین تعیین می شود. ماشینهایی وجود دارند که می توانند نیرویی معادل 500 تا 50000 کیلو نیوتون را بر فلز مذاب اعمال کنند.

ماشینهای ریخته گری تحت فشار به دو دسته کلی تقسیم می شوند

الف) ماشينهاي با محفظه تزريق سردcold chamber

ب)  ماشينهاي با محفظه تزريق گرمHot chamber

ریخته گری در قالب فلزی کم فشار

 ریخته گری در قالبهای فلزی کم فشار

به طور کلی در این روش قطعات ریختگی که اصولا از نوع فلزات سبک هستند را بوسیله قالبهای فلزی دائم بر روی ماشینهای خاص ریخته گری کم فشار تولید می کنند و از طرفی بوته مذاب فلزات سبک، که در داخل محفظه های گرمی در بسته قرار دارد. که این بوته از طریق لوله انتقال مذاب با قالب فلزی در تماس قرار می گیرد.

هوای فشرده و یا همان گاز را به منظور پر کردن قالب به محفظه مذاب هدایت می کنند تا در نتیجه فشاری در حدود 0.2 تا 0.5 بار بر آن اعمال شود و مذاب از طریق لوله انتقال به سمت بالای قالب فرستاده می شود تا در نهایت قالب پر شود.لازم به توضیح است که در مرحله انجماد مذاب، فشار اعمالی بایستی همچنین برقرار باشد تا ساختار بلوری متراکم و یکنواختی بوجود بیاید.

نکته: پیش از از خارج نمودن قطعه، فشاری که اعمال می شود بایستی قطع شود تا مذاب بتواند در لوله به سمت پایین هدایت شود.

ماشینهای ریخته گری کم فشار

در حال حاضر ماشینهای ریخته گری کم فشار به صورت تمام خودکار تنظیم می شوند و همچنین قالبهای فلزی با سطح جدایش عمودی یا افقی دارند که مجهز به کشش ماهیچه و بیرون اندازهای هیدرولیکی یا پنوماتیکی هستند.

نکته: دمای قالبهای فلزی در هنگام کار دستگاه چیزی در حدود 300 تا 380 درجه سانتیگراد می باشد.

روش کار قالبهای فلزی

بر روی صفحه پایینی ماشین، نصفه زیری قالب فلزی به عنوان نصفه ثابت قالب محکم می شود و نصفه متحرک قالب بالایی بر روی صفحه متحرک ماشین محکم می شود که غالبا ماهیچه های فولادی نیز به طور هیدرولیکی روی آن کار گذاشته می شود