نکات خیلی مهم و ضروری در مورد ذوب ریزی آلومینیوم در قالب ریژه

1 دیدگاه

 

1- قالب را قبل از ذوب ریزی می بایست حدود 300 درجه گرم کنید.

2-قبل از ذوب ریزی، داخل قالب را با پوشان شماره 39 سفید رنگ جهت جلوگیری از چسبیدن مذاب به محفظه قالب پوشش دهید.

3-برای قسمت های متحرک قالب از پوشان شماره 11 مشکی رنگ جهت روان کاری اجزاء قالب استفاده کنید.

4-درجه حرارت مذاب حدود 700 تا 750 درجه باشد.

5-پس از ذوب ریزی قالب را بعد از مدت زمان 1 دقیقه و 30 ثانیه باز کنید و قطعه را از قالب خارج نمایید.

6-برای تمیز کاری قالب از فرچه برنجی استفاده نمایید.

 

 

قالب ریژه

قالب ریژه

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 ۶۰-۸۰ بار ساخته می شوند.

روش ریخته گری در قالبهای ریژه ( روش ثقلی )

از آنجایی که در چنین روشی قالب ها را از دو تکه می سازند و با استفاده از گیره و پیچ و امکانات دیگر به هم وصل می کنند و از طرف دیگر برای پر کردن قالب از فشار که در نتیجه اختلافات ارتفاعی که بین دهانه بارریزی و محفظه قالب وجود دارد استفاده می شود این روش ریخته گری وزنی نیز می نامند.

اصول کلی کار به این ترتیب می باشد که در ابتدا می بایستی قبل از اینکه عمل بارریزی انجام شود قالب را گرم کنیم تا قطعات ریختگی که تولید می شوند از کیفیت بالایی برخوردار باشند.

برای اینکه سرعت تولید قطعات را بالا ببریم و از طرفی قالب به راحتی باز و بسته شود نیاز به وسایل کمپرسی و هیدرولیکی داریم.

در بعضی از صنایع مانند صنایع خودروسازی که نیاز به تعداد زیادی از قطعه های کوچک و متوسط دارند حتما باید از سیستم گردان برای چنین قالب های دائمی استفاده به عمل بیاید.

در ریخته گری قالب ریژه از فلزها و آلیاژهای به خصوصی استفاده به عمل می آید که در ذیل به شرح آن می پردازیم :

الف) آلیاژ آلومینیوم

اگر بخواهیم قطعاتی که تقریبا وزن بین ۳۴۵ – ۷۰ کیلوگرم دارند را به صورت انبوه تولید کنیم بایستی از آلیاژ آلومینیوم در قالب ریژه استفاده کنیم.

ب) آلیاژ منیزیم

از آنجایی که این نوع آلیاژ قابلیت کمی برای ریخته گری دارند برای قطعاتی که وزن ۳۰ – ۱۰ کیلوگرم دارند و قصد تولید بالایی از آن را داریم مورد استفاده قرار می گیرند.

ج) آلیاژ مس

استفاده از آلیاژ مس و برنج در قالب ریژه متدوال است. از آنجایی که درجه انجماد آلیاژ مس بالا بوده که در نتیجه سرعت انجماد بالایی خواهد داشت باید به سرعت بعد از ریختن مواد مذاب و انجماد ماهیچه فلزی از قالب بیرون بیاوریم در غیر این صورت به علت انقباضی که رخ می دهد موجب گیر کردن ماهیچه در داخل قطعه می شود. آلیاژ مس برای تولید انبوه قعاتی که وزن کمتر از ۱۰ کیلوگرم دارند مورد استفاده قرار می گیرد.

د) آلیاژ روی

آلیاژ روی بیشتر در روش ریخته گری تحت فشار استفاده می شود و در روش ریژه به ندرت به کار می رود.

ه) چدن خاکستری

برای تولید تعداد بالایی از قطعات که تقریبا وزن ۱۴ کیلوگرم دارند از چدن خاکستری هیپواتکتیک در روش ریژه استفاده می شود.

ریخته گری در قالب ریژه به سه روش مختلف انجام می شود که در ذیل به شرح آن می پردازیم :

الف) روش دستی

استفاده از روش دستی در ریخته گری قالب ریژه بسیار ساده بوده و کاربرد زیادی دارد به طوریکه تا امروز حجم بالای قطعاتی که تولید می شوند از طریق روش دستی است.

از این روش زمانی استفاده می کنیم که با طرحی ساده مواجه هستیم که متناسب با ضخامت قطعه می توان آن را ساخت. لازم به ذکر است که این روش برای تولید قطعه های ریخته گری که ضخامت کم و نازک دارند و همچنین برای تولید قطعات با ضخامت زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.

ب) روش نیمه اتوماتیک

در روش نیمه اتوماتیک ریخته گری در قالب ریژه هدف اصلی تولید قطعات با تیراژ بالا هست. که این روش جایگزین روش دستی شده است. به طور خلاصه در روش نیمه اتوماتیک از سیستم هیدرولیکی و یا پنوماتیکی برای باز و بسته شدن قالب استفاده به عمل می آید. ولی پر کردن قالب و خارج نمودن قطعات ریخته شده از آن توسط دست انجام می شود.

ج) روش خودکار (اتوماتیک)

اگر بخواهیم قطعات متفاوت کوچک و بزرگ را با تیراژ بالا تولید کنیم می بایستی از روش خودکار که تمام مراحل کار به صورت اتوماتیک توسط ماشین و رباط ها انجام می شود استفاده کنیم.

برای انتخاب جنس قالب و ماهیچه باید چهار فاکتور اصلی را مدنظر داشت که در ذیل به بررسی آن می پردازیم.

الف) بارریزی مذاب با چه درجه حرارتی صورت می پذیرد. لازم به ذکر است که هرچقدر با درجه حرارت بالاتری درون قالب ریخته شود عمر قالب کوتاه تر می شود.

ب) ابعاد و اندازه و تعداد قطعات ریختگی

ج) قیمت مواد قالب

قالب وکیوم فرمینگ و ترموفورمینگ

0 دیدگاه

قالب وکیوم فرمینگ و ترموفورمینگ

تعداد بیشماری از قطعاتی که جنس پلاستیک دارند به روش ترموفورمینگ یا به عبارتی شکل دهی حرارتی ساخته می شوند. برای مثال ظرف های یک بار مصرف، طلق های بسته بندی محصولات، داشبورد خودرو و … همگی توسط این روش که یکی از روش های متداول و رایج شکل دهی پلاستیک می باشند ساخته می شوند.

به طور کلی در این روش، ابتدا ورق های پلاستیکی که ماده اولیه آن به روش اکستروژن تولید می شوند را به اندازه ای حرارت می دهند که کاملا نرم و انعطاف پذیر شوند بعد از این مرحله، ورق ها را روی قالب مورد نظر می گذارند و توسط یکی از روش ها از جمله اعمال فشار هوا، ایجاد خلاء و یا به صورت مکانیکی به درون قالب می کشند تا اینکه شکل قالب را به خود بگیرد.

فرآیند ترموفورمینگ در دو مرحله گرمادهی و شکل دهی صورت می پذیرد.

الف) گرمادهی

اولین مرحله گرمادهی است که در این مرحله ورق های پلاستیکی را بوسیله المنت های حرارتی از یک یا هر دو طرف که فاصله مشخص و تعریف شده ای از ورق پلاستیکی دارند قرار می دهند تا اینکه ورق ها نرم شوند. لازم به توضیح است که میزان حرارتی که به ورق های پلاستیکی گرما نرم ( ترموپلاست) می دهند با توجه به جنس پلیمر و ضخامت ورق ها متغیر می باشد.

ب) شکل دهی

دومین مرحله از فرآیند ترموفورمینگ، شکل دهی است که از سه روش استفاده به عمل می آید که در ذیل به شرح آن می پردازیم.

وکیوم فرمینگ یا شکل دهی با خلاء (VACUUM FORMING)

1-ورق پلاستیکی را حرارت می دهند تا نرم و منعطف شود.

2-ورق های پلاستیکی انعطاف پذیر را روی قالب حفره دار می گذارند.

3-خلاء که دراین مرحله ایجاد می شود باعث می شود ورق پلاستیکی به درون قالب کشیده شود.

4-از آنجایی که قالب سرد است در اثر تماس ورق پلاستیکی با سطح قالب سخت می شود که در نهایت قطعه را از قالب جدا می کنیم و قسمت های اضافی آن را می بریم.

شکل دهی با فشار هوا (PRESSURE FORMING)

روش ترموفرمینگ با فشار هوا جهت قالب گیری در دو مرحله انجام می شود که در ذیل به شرح آن می پردازیم.

در مرحله اول، ابتدا می بایستی ورق پلاستیکی که از قبل گرم شده را روی حفره های قالب بگذاریم در مرحله دوم، اعمال نیرو توسط فشار هوا از سمت بالا روی ورق قالب می باشد در این حالت ورق به درون حفره قالب کشیده می شود و لازم به توضیح است که برای بیرون راندن هوایی که در بین ورق و قالب به دام افتاده است منافذی در قالب باید تعبیه شود.

ترموفرمینگ مکانیکی (MECHANICAL THERMOFORMING)

روش کار در ترموفرمینگ مکانیکی به این صورت است که ورق پلاستیکی گرمانرم را روی قسمت منفی قالب ( CAVITY) قرار می دهیم بعد قسمت مثبت قالب (CORE) را روی این ورق پلاستیکی می گذاریم به عبارتی ورق پلاستیکی در بین قسمت CORE  و CAVITY قالب قرار می گیرد در نهایت به صورت مکانیکی و با نیروی مستقیم قسمت CORE  قالب را بر روی ورق پلاستیکی فشار داده و ورق به درون حفره های قالب CAVITY  کشیده می شود.

برجسته ترین مزیت این روش، دقت ابعادی بهتر محصول و دقیق تر بودن جزئیات هندسی آن در هر دو طرف قطعه نسبت به روش های قبلی می باشد.

تنها مشکلی که این روش دارد، نیاز بودن به هر دو قسمت CORE  و CAVITY قالب است که در نتیجه موجب بالا بودن هزینه تولید آن می شود.

ریخته گری قالب ریژه یا قالب دائمی ( روش ثقلی )

2 دیدگاه

ریخته گری قالب ریژه یا قالب دائمی ( روش ثقلی )

به طور کلی ریخته گری در قالبهای دائمی به یکسری از روش های ریخته گری گفته می شود که

یا به عبارت دیگر نیروی ثقل، قالب را پر می کند. در چنین روشی ماهیچه های ساده را از فلز می سازند اما اگر ماهیچه ها پیچیده تر باشند باید از ماسه یا گچ آنها را ساخت. قابل ذکر است زمانیکه از ماهیچه های ماسه ای یا گچی در قالب استفاده بشود به آن روش نیمه دائمی گفته می شود.

روشهای ریخته گری در قالب دائمی بر طبق چگونگی پر کردن قالب به سه دسته کلی تقسیم بندی می شوند که در ذیل به شرح آن می پردازیم.

-فرآیند ریخته گری در قالب ریژه که مطابق با نیروی وزن مذاب، محفظه قالب را پر می کند.

-فرآیند ریخته گری تحت فشار که در این روش قالب متناسب با نیروی فشاری وارد بر مذاب پر می شود.

-فرآیند ریخته گری گریز از مرکز که در چنین روشی مذاب بر اساس نیروی گریز از مرکز قالب مورد نظر را پر می کند.

روش ریخته گری در قالبهای ریژه ( روش ثقلی )

از آنجایی که در چنین روشی قالب ها را از دو تکه می سازند و با استفاده از گیره و پیچ و امکانات دیگر به هم وصل می کنند و از طرف دیگر برای پر کردن قالب از فشار که در نتیجه اختلافات ارتفاعی که بین دهانه بارریزی و محفظه قالب وجود دارد استفاده می شود این روش ریخته گری وزنی نیز می نامند.

اصول کلی کار به این ترتیب می باشد که در ابتدا می بایستی قبل از اینکه عمل بارریزی انجام شود قالب را گرم کنیم تا قطعات ریختگی که تولید می شوند از کیفیت بالایی برخوردار باشند.

برای اینکه سرعت تولید قطعات را بالا ببریم و از طرفی قالب به راحتی باز و بسته شود نیاز به وسایل کمپرسی و هیدرولیکی داریم.

در بعضی از صنایع مانند صنایع خودروسازی که نیاز به تعداد زیادی از قطعه های کوچک و متوسط دارند حتما باید از سیستم گردان برای چنین قالب های دائمی استفاده به عمل بیاید.

در ریخته گری قالب ریژه از فلزها و آلیاژهای به خصوصی استفاده به عمل می آید که در ذیل به شرح آن می پردازیم :

الف) آلیاژ آلومینیوم

اگر بخواهیم قطعاتی که تقریبا وزن بین 345 – 70 کیلوگرم دارند را به صورت انبوه تولید کنیم بایستی از آلیاژ آلومینیوم در قالب ریژه استفاده کنیم.

ب) آلیاژ منیزیم

از آنجایی که این نوع آلیاژ قابلیت کمی برای ریخته گری دارند برای قطعاتی که وزن 30 – 10 کیلوگرم دارند و قصد تولید بالایی از آن را داریم مورد استفاده قرار می گیرند.

ج) آلیاژ مس

استفاده از آلیاژ مس و برنج در قالب ریژه متدوال است. از آنجایی که درجه انجماد آلیاژ مس بالا بوده که در نتیجه سرعت انجماد بالایی خواهد داشت باید به سرعت بعد از ریختن مواد مذاب و انجماد ماهیچه فلزی از قالب بیرون بیاوریم در غیر این صورت به علت انقباضی که رخ می دهد موجب گیر کردن ماهیچه در داخل قطعه می شود. آلیاژ مس برای تولید انبوه قعاتی که وزن کمتر از 10 کیلوگرم دارند مورد استفاده قرار می گیرد.

د) آلیاژ روی

آلیاژ روی بیشتر در روش ریخته گری تحت فشار استفاده می شود و در روش ریژه به ندرت به کار می رود.

ه) چدن خاکستری

برای تولید تعداد بالایی از قطعات که تقریبا وزن 14 کیلوگرم دارند از چدن خاکستری هیپواتکتیک در روش ریژه استفاده می شود.

ریخته گری در قالب ریژه به سه روش مختلف انجام می شود که در ذیل به شرح آن می پردازیم :

الف) روش دستی

استفاده از روش دستی در ریخته گری قالب ریژه بسیار ساده بوده و کاربرد زیادی دارد به طوریکه تا امروز حجم بالای قطعاتی که تولید می شوند از طریق روش دستی است.

از این روش زمانی استفاده می کنیم که با طرحی ساده مواجه هستیم که متناسب با ضخامت قطعه می توان آن را ساخت. لازم به ذکر است که این روش برای تولید قطعه های ریخته گری که ضخامت کم و نازک دارند و همچنین برای تولید قطعات با ضخامت زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.

ب) روش نیمه اتوماتیک

در روش نیمه اتوماتیک ریخته گری در قالب ریژه هدف اصلی تولید قطعات با تیراژ بالا هست. که این روش جایگزین روش دستی شده است. به طور خلاصه در روش نیمه اتوماتیک از سیستم هیدرولیکی و یا پنوماتیکی برای باز و بسته شدن قالب استفاده به عمل می آید. ولی پر کردن قالب و خارج نمودن قطعات ریخته شده از آن توسط دست انجام می شود.

ج) روش خودکار (اتوماتیک)

اگر بخواهیم قطعات متفاوت کوچک و بزرگ را با تیراژ بالا تولید کنیم می بایستی از روش خودکار که تمام مراحل کار به صورت اتوماتیک توسط ماشین و رباط ها انجام می شود استفاده کنیم.

برای انتخاب جنس قالب و ماهیچه باید چهار فاکتور اصلی را مدنظر داشت که در ذیل به بررسی آن می پردازیم.

الف) بارریزی مذاب با چه درجه حرارتی صورت می پذیرد. لازم به ذکر است که هرچقدر با درجه حرارت بالاتری درون قالب ریخته شود عمر قالب کوتاه تر می شود.

ب) ابعاد و اندازه و تعداد قطعات ریختگی

ج) قیمت مواد قالب

کوره القایی چیست

0 دیدگاه

کوره القایی چیست

 

مکانیزم کار کوره های القایی

اساس کار کوره های القایی براصل القا میدان مغناطیسی مبتنی می باشد. نحوه عملکرد بدینصورت می باشد که ابتدا با استفاده از جریان برق شهرو بوسیله مبدل فرکانس ، جریان نسبتا زیادی ( بیش از 1000 آمپر ) با فرکانس 300 تا 10000 هرتز ساخته می شود ( درکوره های فرکانس بالا بیش از 100 کیلوهرتز می باشد ) سپس این جریان به سیم پیچ کوره ، اینداکتور یا کویل  اعمال شده و با عبور از آن باعث ایجاد میدان مغناطیسی با همان فرکانس در وسط کویل می گردد. در صورتیکه در وسط سیم پیچ کوره جسم هادی مانندی فولاد چدن یا سایر فلزات قرار گیرد میدان مغناطیسی ایجاد گردیده باعث القا جریانهای گردابی در این اجسام می گردد و این جریان های القایی جسم را گرم نموده و تا حد ذوب و احیانا تبخیر (درکوره های Coating ) پیش می برد با مانور روی فرکانس و قدرت کوره می توان سیستم را جهت انواع کاربردها آماده نموده و در آن جهت به کار گرفت .

 

مزایای کوره های القایی نسبت به سایر کوره ها

– اپراتوری بسیار ساده بعلت وجود بخش کنترل کامل الکترونیک

– عدم آلودگی و اکسیداکسیون بار به علت عدم وجود گاز و شعله اکسید کننده

– شروع به کار سریع و عدم نیاز به پیش گرم یا ذوب اولیه

– سرعت بالای انجام عملیات در مقایسه با سایر کوره ها

– راندمان بسیار بالاترنسبت به کوره های سوختی

– قابلیت تهیه آلیاژهای یکنواخت به علت چرخش داخل مذاب

– قابلیت تهیه و نگهداری ذوب در ظرفیت های مختلف

– سادگی عمل تغذیه و تخلیه

– امکان کنترل دقیق درجه حرارت

– قابلیت ذوب قراضه

– اشغال فضای کمتر نسبت به سایر کوره ها

– عدم تاثیر بر آلودگی محیط زیست

 

کاربرد کوره های القایی در صنعت

ساختمان و روش کار کوره القایی

 

کوره القایی در مقایسه با کوره های سوخت فسیلی دارای مزایای فراوانی از جمله دقت بیشتر ، تمیزی و تلفات گرمایی کمتر و … است . همچنین در کوره هایی که در آنها از روشهای دیگر ، غیر القاء استفاده می شود ، اندازه کوره القایی بسیار بزرگ بوده و زمان راه اندازی و خاموش کردن آنها طولانی است . کوره القایی از نظر افزایش و تقلیل مصرف انرژی نسبت به سایر کوره ها دارای مزایای فراوانی می باشد . این کوره ها در ظرفیتهای مختلف قادر به ذوب از 15 کیلوگرم تا چندین تن می باشد.درکوره القایی

هیچ گونه فعل و انفعالی شیمیایی که باعث افزایش ناخالصی و تغییرات ترکیبی مذاب گردد ، انجام نمی شود و علاوه بر آن به دلیل عدم استفاده از الکترود نسبت به کوره های قوس الکتریک امکان ورود ناخالصی های مواد از طریق مکانیکی نیز امکان پذیر نیست و از نظر توزیع حرارت و کنترل ترکیب مطلوب می باشد و از نظر مسائل الکتریکی محدودیتی برای افزایش درجه حرارت ندارند .

 

قسمتهای مختلف کوره القایی

به طور کلی قسمتهای مختلف کوره القایی را می توان به بوته ، تاسیسات الکتریکی ، تاسیسات خنک کن ، تاسیسات حرکت بوته ، محل استقرار کوره ، تاسیسات تهویه تقسیم بندی کرد.

الف) بوته 

حاوی اسکلت فلزی کوره ، کویل ، جداره نسوز ،هسته ترانسفورمر، بوغها ، پلات فرم

ب)  تاسیسات الکتریکی

شامل دژنکتور، سکیونر، ترانسفورماتور، مبدل فرکانس ، خازنها ، چوکها ، کلیدهای کولر، مکنده ها وتابلوها ی کنترل

عبور جریان از یک سیم پیچ و استفاده از میدان مغناطیسی برای ایجاد جریان در هسته سیم پیچ ، اساس کار کوره القایی را تشکیل می دهد . در کوره القایی از حرارت ایجاد شده توسط تلفات فوکو و هیسترزیس برای ذوب فلزات یا هرگونه عملیات حرارتی استفاده می شود.

لازم به ذکر است که مزیتهای دیگر کوره القایی همچون دقت زیاد برای گرم کردن تا عمق مورد نظر و حرارت دادن نواحی سطحی در طی پیشرفتهای بعدی ( در سالهای جنگ جهانی دوم ) بیشتر آشکار شد . در گرمایش القایی عدم نیاز به منبع خارجی گرم کننده ، تلفات گرمایی کمتر شده و تمیزی شرایط کار تامین میگردد در این روش همچنین نیازی به تماس فیزیکی بار و کویل نبوده و علاوه بر این چگالی توان بالا در مدت زمان گرمایش کم به آسانی قابل دسترس می باشد .

در ابتدا کوره القایی مستقیماً از شبکه قدرت تغذیه می شدند که به نوبه خود گام موفقی در استفاده از توان الکتریکی جهت عملیات حرارتی بحساب میآمد .

از آنجائیکه تلفات فوکو و هیسترزیس با فرکانس نسبت مستقیم دارند و اینکه ابعاد کویل کوره القایی با بالا رفتن فرکانس کاهش می یابد ، مهندسین به فکر تغذیه کوره القایی در فرکانسهای بالاتر از فرکانس شبکه قدرت افتادند . اولین قدم در این راه استفاده از فرکانسهای دو برابر و سه برابر که از هارمونیکهای دوم و سوم بدست می آمدند ، بود .

از لحاظ سیستم قدرت می توان سیستم کوره القایی را به چهار دسته اساسی تقسیم نمود :

الف ) سیستمهای منبع کوره القایی         (Supply Systems)

در این سیستمها که فرکانس کار آنها بین 50 تا 60 هرتز و 150 تا 540 هرتز می باشد احتیاجی به تبدیل فرکانس نیست و با توجه به فرکانس کار ،‌عمق نفوذ جریان زیاد بوده و حدود 10 تا 100 میلیمتر می باشد . همچنین مقدار توان لازم تا حدود چندین صد مگا وات نیز میرسد .

 

ب ) سیستمهای موتورـ ژنراتور کوره القایی   (Motor-Generator Systems)

فرکانس این سیستمها از 500 هرتز تا 10 کیلو هرتز می باشد . در این سیستمها تبدیل فرکانس لازم بوده و این عمل بوسیله ژنراتورهای کوپل شده با موتورهای القایی صورت می پذیرد  همچنین در این سیستمها توان به وسیله ماشینهای 500 کیلو وات تامین میگردد و برای بدست آوردن توانهای بالاتر ، ‌از سری کردن ماشینها استفاده میشود . عمق نفوذ در این سیستمها به خاطر بالاتر بودن فرکانس نسبت به سیستمها منبع ، کمتر بوده و در حدود1 تا 10 میلیمتر است . این هارمونیکها بر خلاف طبیعت مخرب خود در این نوع کاربرد سودمند تشخیص داده شدند . پائین بودن راندمان در استفاده از هارمونیکهای فوق موجب گردید طراحان روش دیگری را مورد استفاده قرار دهند در این مرحله سیستم موتورـ ژنراتور توسعه یافت که با استفاده از این سیستم توانستند فرکانس تغذیه را تا صدها هرتز افزایش دهند.درکوره القایی افزایش فرکانس باعث کاهش عمق نفوذ جریان القایی میگردد لذا در عملیات حرارتی سطحی که سختکاری سطح فلز ، مورد نظر می باشد از کوره القایی با فرکانس بالا استفاده می شود .

با ورود عناصر نیمه هادی مانند تریستورها ، ترانزیستورها و موسفت ها به حیطه صنعت محدودیت فرکانس و عدم تغییر آن ، در تغذیه کوره ها مرتفع شد .

 

ج ) سیستمهای مبدل نیمه هادی کوره القایی   (Solid-State Converter Systems)

در این سیستمها فرکانس در محدوده HZ 500 تا KHZ‌100 بوده و تبدیل فرکانس به طرق گوناگونی صورت میپذیرد . در این سیستمها از سوئیچهای نیمه هادی استفاده میشود و توان مبدل بستگی به نوع کاربرد آن تا حدود MW 2 میتواند برسد .

 

د ) سیستمهای فرکانس رادیویی کوره القایی (Radio-Frequency System)

فرکانس کار در این سیستم در محدوده KHZ 100 تا MHZ 10 می باشد . از این سیستمها برای عمق نفوذ جریان بسیار سطحی، در حدود 1/0 تا 2 میلیمتر استفاده می گردد و در آن از روش گرمایی متمرکز با سرعت تولید بالا استفاده میگردد.

 

پ) تاسیسات خنک کن کوره القایی

تاسیسات الکتریکی کوره القایی مثل ترانسفورماتور، خازن ها ، کلیدهای فشار قوی و تابلو مدار فرمان در محدوده ی زمانی خاصی می توانند کار کنند و اگر از حد معینی گرمتر شوند باعث ایجاد مشکلاتی در کوره القایی می گردند ، لذا این تاسیسات باید خنک گردند ، خنک کردن تاسیسات الکتریکی کوره القایی می تواند با فن ، ارکاندیشن یا کولرگازی صورت گیرد .کویل و بدنه کوره در کوره القایی ، پوسته ی اینداکتور ، پوسته خنک کن و گلوئی کوره در کوره های کانال دار نیز باید خنک شوند این قسمت ها عموما با آب خنک می گردند (برخی از کوره های القایی کوچک کانال دار بگونه ای طراحی می شوند که تمام قسمت های فوق الذکر یا قسمتی از آن با هوا خنک می شود ) و تاسیسات مخصوصی شامل مبدل های حرارتی ، پمپ ،برج خنک کن و غیره را دارا می باشد و معمولا مقصود از تاسیسات خنک کن همین قسمت می باشد.

 

ت) تاسیسات حرکت بوته کوره القایی

برای کوره القایی بزرگ هیدرولیکی و همچنین کوره القایی کوچک مکانیکی یا هیدرولیکی است و شامل جک های هیدرولیک ، پمپ هیدرولیک، مخزن روغن ، شیر ها ، فیلتر ها ، دیگر تاسیسات هیدرولیک و میز فرمان هیدرولیک یا سیستم های چرخ دنده ای دستی یا چرخ دنده ای موتوردار.

 

ث) محل استقرار کوره القایی

شامل اتاق محل استقرار بوته (furnace pit) ، فونداسیون ، چاله ی تخلیه ی اضطراری ،محل استقرار تاسیسات الکتریکی کوره القایی ، هیدرولیکی و خنک کن و محل استقرار تابلو های مدار فرمان ، تابلوی کنترل مدار آب و میز فرمان هیدرولیک می باشد.

 

ج) تاسیسات تهویه کوره القایی

تاسیسات دوده و غبارگیر، بخصوص در کوره القایی بزرگ را نیز می توان  از تاسیسات مهم کوره به حساب آورد.

 

انواع کوره القایی              

1) کوره القایی فرکانس بالا

2) کوره القایی فرکانس متوسط

3) کوره القایی فرکانس پایین

4) کوره القایی ذوب در خلاء

 

طرز کار کوره القایی

 

در کوره القایی حرارت لازم برای ذوب فلز به وسیله ایجاد جریان القایی حاصل از یک میدان الکترومغناطیسی با فرکانس کم یا زیاد تامین می گردد.که جریان برق از یک شبکه یک مدار اولیه هدایت می شود و یک میدان مغناطیسی غیر دائمی ایجاد می کند . میدان مغناطیسی  غیر دائمی نیز به نوبه خود یک نیروی الکتروموتوری در بار کوره القایی به وجود می آورد . این نیروی نیروی الکتروموتوری القایی شدت جریان نامنظمی به داخل کوره القایی می فرستد . این شدت جریان نامنظم مطابق قانون ژول فلز داخل کوره القایی را گرم میکند.شرط اینکه انرژی الکتریکی تبدیل شده به انرژی حرارتی برای ذوب بار داخل کوره القایی کافی باشد این است که قطر بار کوره القایی(d) که در میدان مغناطیسی قرار می گیرد یک حد مینیمم داشته باشد قطر بار کوره القایی باید بزرگتر از نصف طول موج باشد     d>p.3.14  p= راه نفوذ    = مقدار نفوذ

مسئله فوق برای فرکانسهای پایین اهمیت زیادی دارد چون فرکانسهای پایین به قطر نسبتا زیاد بار احتیاج دارند .

 

کوره القایی فرکانس کم = شارژ با قطر بزرگ

کوره القایی فرکانس زیاد = شارژ با قطر کوچک

این مسئله در کوره القایی با فرکانس کم اشکلاتی بوجود می آورد چون باید بار کوره را از قطعات درشت انتخاب کرد . داخل کوره القایی بوسیله ماده دیر گداز احاطه شده در حقیقت منطقه ذوب کوره را تشکیل می دهد و اصطلاحا آن را بوته ذوب می نامند اطراف بوته توسط لوله های مسی بطور مارپیچ احاطه گردیده است.

وظیفه کویل مسی آن است که جریان القایی (معمولا 1000تا 30000 سیکل بر ثانیه ) را بر روی فلز و یا مذاب محتوی بوته اعمال نماید در اثر عبور جریان القایی (که خود توسط ژنراتورهای مخصوص در مورد کوره القایی با فرکانس بالا به وجود می اید) از کویل مسی و القاء آن در سطح فلز درون بوته جریان الکتریکی بالایی در سطح فلز به وجود آمده این جریان تولید حرارت زیاد در نتیجه منجر به ذوب سریع فلز می گردد همواره در جریان کار کوره القایی آب در داخل کویل مسی جریان دارد تا از ذوب آن که در اثر حرارت حاصل از جریان القایی ایجاد می گردد جلوگیری شود .

به هنگام گرم شده بار کوره القایی مسئله ”اثر کناره های“ بوضوح دیده می شود (به این ترتیب که بار کوره القایی در مناطق نفوذ امواج بیشتر از سایر قسمتها انرژی حرارتی را جذب می کند ) حسن این مسئله در این است که بازده تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی در کناره های کوره القایی و بار بیش از سایر قسمتهای آن است این عمل گذشته از موارد فوق در اثر بوجود آوردن حرکت در حمام به انتقال حرارت در کوره القایی کمک کرده و بازده ذوب را بالا می برد .در کوره القایی به علت قدرت دریافت زیاد سیم پیچها گرم شده بار به سرعت عملی شده و زمان ذوب تا حد زیاد پایین می اید گذشته از آن اتلاف حرارتی در کوره القایی کمتر از سایر روش ها است .

 

کوره القایی فرکانس بالا

کوره القایی کانالی (هسته دار) نیز به طور گسترده ای در صنایع ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرد در کوره القایی کانالی کویل القاء کننده در داخل حمام مذاب (در قسمتی محدودی از بوته) قرار می گیرد . از آنجا که به هم خوردن مذاب در اثر ایجاد جریان القایی ، تنها به منطقه ای در اطراف کویل القاء کننده محدود می گردد و تحت چنین شرایطی ، در صورت افزودن مواد جامد فلزی (شارژ یا عناصرآلیاژی ) ذوب و جذب شدن آنها نمی تواند به خوبی صورت گیرد کوره القایی کانالی بیشتر به عنوان نگهدارنده مذاب و افزایش دادن فوق ذوب به کار می رود

کوره القایی با فرکانس بالا معمولا شامل یک ژنراتور به قدرت 5 تا 1000 کیلووات است که فرکانس معمولی را به 10000 می رساند . اصول کلی ساخت کوره القایی با کور ه القایی فرکانس کم تفاوت چندانی نمی کند جز آنکه برای تامین انرژی و فرکانس به ژنراتورها و ترانسفورماتورها قوی نیازدارد و ظرفیت آنها کم و محدود می باشد و حداکثر از 35 کیلوگرم الومینیوم تجاوز نمیکند .

کوره القایی با فرکانس بالا معمولااز سیستم یک فاز تغدیه می شوند ویک خازن و ژنراتور برای عرضه راندمان انرژی در سیستم 3 فاز درآنها بکار گرفته می شود بوته ها و مواد نسوز در داخل کوره القایی بایستی دو پارامتر متضاد را شامل شوند اول آنکه برای انتقال جریان و القاء ان نازک و از قابلیت انتقال برخوردار باشند و دوم آنکه به اندازه کافی ضخامت داشته باشند تا از استحکام زیاد برخوردار باشند که معمولا این ضخامت را 8 درصد قطر بوته منظور می کنند .

کوره القایی فرکانس پایین

کوره القایی با فرکانس پایین به دلیل بی نیازی از مولد یا ژنراتور با فرکانس بالا و در نتیجه پایین بودن قیمت اولیه آن ، به طور وسیعی در صنایع ریخته گری به کار می روند . کوره القایی فرکانس پایین دارای دو جفت کویل مسی القایی می باشد و ظرفیت آنها حدود 100 تا 2500 کیلوگرم آلومینیوم می باشد سیم پیچهای کویل مسی که در آنها آب جریان دارد مهمترین عامل انتقال الکتریسیته به حرارت می باشد . در کوره القایی بخصوص در انواع آن که با فرکانس پایین کار می کنند همواره لازم است در بوته مقداری مذاب نگهداری گردد تا در مراحل افزودن شارژجامد به مذاب شارژبا سرعت زیادی انجام گیرد ، اصولا هنگامی کوره القایی فرکانس پایین را خالی از مذاب می کنند که نیاز به تعمیر داشته باشد .

کوره القایی فرکانس پایین اکثرا به صورت ناودانی ساخته می شوند . کوره القایی فرکانس پایین دارای یک هسته (مداراولیه) بسته ای هستند که ناودان .حمام مذاب (مدار ثانویه) به صورت حلقه ای دور این هسته قرار می گیرد . تعداد ناودانها می تواند یک یا دو عدد باشد .در کوره القایی فرکانس پایین چون فرکانس پایین است باعث افزایش تلاطم در مذاب می گردد به طور کلی هر چه فرکانس کاهش یابد تلاطم افزایش می یابد به همین جهت افزایش شارژ و مواد کمکی در کوره القایی فرکانس پایین به سهولت انجام می گیرد . در نتیجه کوره القایی فرکانس پایین را می توان برای ذوب ، نگهداری مذاب و افزایش فوق ذوب استفاده نمود .

 

کوره القایی بوته ای در خلاء

عموما برای ذوب فولاد روشهای زیادی وجود دارد که یکی از انواع آنها را می توان ذوب در کوره القایی بوته ای در خلاء نامید. کوره های بوته ای ذوب وپاتیل هر دو در داخل محفظه خلاء قرار می گیرند . در کوره القایی غلیان حمام مذاب سبب می شود تا عمل گاز زدایی بخوبی انجام گیرد ، در هر صورت اشکالات زیر هم وجود دارد.

1 ) گاز های درونی مواد نسوز نیز به بیرون کشیده می شوند .

2 ) هادی های الکتریکی و عایق بندی آنها ایجاد اشکال می کنند .

3 ) عایق کردن سیمها ، سیمها و مدار اولیه ایجاد اتصال می کند .

سه نکته فوق گنجایش کوره القایی بوته ای را محدود می کنند کوره القایی بوته ای اکثرابرای تهیه آهن خالص و فولادهای آلیاژدار عالی در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند . در صنعت از این نوع کوره ها  به علت بالا بودن هزینه تولید استفاده چندانی به عمل نمی آید .فولاد تولید شده در کوره القایی بوته ای به علت  خالص بودن ( گاز کمتر، اضافات کمتر) جز بهترین فولادها محسوب می شوند . عملیات ذوب  در فشارهای پایین ( 10-5 )  تا (10-4 ) عملی می باشد .

در اثر ذوب در خلاء مقدار اکسیژن به سرعت پایین می آید ، در صورتی که مقدار ازت بالا باشد به علت وجود داشتن عناصری نظیر آلومینیوم – کرم وتیتان به آهستگی کاهش می یابد.

 حرکت حمام مذاب کوره القایی

میدان الکترومغناطیسی در داخل مذاب نیرویی ایجاد می کند که سبب حرکت حمام مذاب می شود . حرکت حمام مذاب سبب می شود که عناصر آلیاژی بخوبی در داخل مذاب پخش شوند ترکیبات و دما نیز یکسان شوند عیب حرکت حمام در این است که دیوار ه های کوره القایی در اثر چسبیدن مذاب روز به روز کلفت تر می شوند در اثر سرد بودن سرباره و حرکت حمام مذاب در بالای کوره القایی گنبدی از مذاب بوجود می آید بلندی این گنبد از روی فرمول زیر محاسبه می شود

  •   h=3.16/(p.f)1/2 χ N χ 1/Ϋ

h = بلندی گنبد

P = ضریب هدایت مخصوص بر حسب امگامیلیمتر مربع بر متر

f = انرژی وارده بر سطح     kw/cm2

N = نیروی الکتریسیته در واحد سطح    kw/cm2

Ϋ= وزن مخصوص   kg/m3

هرچه فرکانس کوره القایی کمتر باشد به همان نسبت گنبد تشکیل شده بلند تر می شود از آنجاییکه ارتفاع گنبد نباید از حد ماکزیمم تجاوز کند پس باید در کوره القایی با فرکانس کم مقدارN کم نگه داشته شود . برای جلوگیری از تشکیل گنبد در کوره القایی با فرکانس بالا کوره ها را تا 25 درجه مایل نگه می دارند این عمل سبب خوردگی زیاد جداره کوره القایی می شود اگر در چنین کوره هایی گنبد تشکیل شده به علت مایل بودن کوره القایی مقدار زیادی سرباره لازم خواهد بود.

 

عوامل موثر در کار کوره القایی

مهمترین عوامل موثر در بالا بردن راندمان کاری کوره القایی عبارت است از : اجرای دقیق برنامه تعمیر و نگهداری کوره القایی ، شارژ مناسب ، اپراتوری صحیح ، وضعیت جداره نسوز .

الف ) اجرای دقیق برنامه تعمیر و نگهداری کوره القایی

کوره القایی بسته به نوع آن ( کانال دار ، بدون هسته ) ، ظرفیت آن ، مقدار فرکانس ، نوع سیستم خنک کن ، سیستم حرکت بوته و نوع جداره ی نسوز برنامه تعمیر و نگهداری مخصوص به خود دارد و باید به دقت اجرا شود اصول و خطوط کلی تعمیر و نگهداری کوره القایی در قسمت های بعدی خواهد آمد.

 

ب ) شارژمناسب کوره القایی

کوره القایی بدون هسته ذوب القایی با فرکانس پایین تر از 250 هرتز تمام ذوب خود را تخلیه نمی کنند تا زمان شارژ بعدی کوتاه تر شود . بعلت وجود ذوب در کوره القایی بدون هسته مواد شارژ باید عاری از روغن و رطوبت باشد در غیر این صورت خطر پاشش ذوب و قطعات شارژ جامد به بیرون از کوره القایی وجود دارد ضمنا وجود روغن و دیگر مواد آلی باعث ایجاد دود در کارگاه می شود . سرد بودن سرباره نسبت به ذوب در کوره القایی ضمن اینکه این کوره ها را در امر احیای مواد اکسیدی ناتوان می کند باعث می شود کوره القایی نتوانند مقدار زیاد مواد اکسیدی ، خاک و سرباره را تحمل کنند و وجود مقادیر زیاد مواد غیر فلزی غیر آلی باعث ایجاد پل بالای ذوب بخصوص هنگام سرد بودن ذوب می شود که خود می تواند مشکلاتی را درکار کوره القایی ایجاد کند.

ابعاد نامناسب شارژ نیز می تواند هم مستقیما به جداره صدمه بزند و هم در ایجاد پل روی ذوب کمک نماید.

 

پ ) اپراتوری صحیح کوره القایی

چرخش و تلاطم ذوب در کوره القایی بدون هسته به خصوص با فرکانس های پایین تر باعث می شود تهیه ذوب با آنالیز معین و همگن و درجه حرارت مشخص و یکنواخت ، ساده تر شود .

با این حال برای بالا رفتن راندمان و سلامت کوره القایی اصولی را در کار با کوره القایی باید رعایت کرد انتخاب شارژ مناسب ، دمای صحیح ذوب در مراحل مختلف، فرآیند تهیه ذوب ، شارژ کوره القایی به روش صحیح ، اضافه کردن مواد آلیاژی و دیگر مواد افزودنی در زمان های صحیح و مقادیر معین ، توجه به تابلو های مدار فرمان وابزار و وسائل هشدار دهنده و توجه به مسائل ایمنی از جمله وظائفی است که اپراتور کوره القایی ( کوره دار ) هنگام کار با کوره القایی باید رعایت کند ، اپراتوری کوره با توجه به نوع کوره القایی ظرفیت آن ، نوع ذوب تهیه شده، نوع شارژ مواد جامد و پارامتر های دیگر تفاوت می کند .

برنامه تعمیر و نگهداری کوره القایی ،انتخاب شارژ مناسب و اپراتوری صحیح از جمله دستور العمل هایی است که معمولا فروشنده یا سازنده کوره القایی همراه کوره ارسال می کند و می بایست جهت سلامت و بالا بودن راندمان کوره القایی به آن ها عمل کند.

 

ت ) وضعیت جداره نسوز کوره القایی

جداره کوره القایی می تواند در اثر سایش مکانیکی به وسیله ذوب و شارژ جامد خوردگی شیمیایی به وسیله سرباره ، ذوب و آتمسفر کوره القایی ، شوک های مکانیکی و حرارتی ، کندگی و انهدام در اثر برخورد و تصادم با شارژ جامد شیوه شارژ نامناسب و غیر متناسب بودن ابعاد و کیفیت شارژ ، درجه حرارت بیش از اندازه بالای ذوب آسیب دیده یا نازک گردد .(نصب و پخت ناصحیح جداره و هر گونه انفجار به هر دلیلی داخل کوره القایی نیز می تواند باعث انهدام یا آسیب به جداره نسوز شود و یا در اثر رسوب مواد غیر فلزی غیر آلی بر جداره ضخیم گردد که هر دو مورد برای کوره القایی مضر می باشد . مورد اول ( نازک شدن جداره ) گر چه در مرحله اول باعث بالا رفتن توان گرمایی کوره می شود ولی در مجموع عمر جداره را پایین آورده و گاهی باعث توقف های اضافی می گردد مورد دوم ( ضخیم شدن جداره ) باعث پایین آمدن راندمان کاری کوره القایی شده و گاهی در شارژ کردن نیز اخلال ایجاد می کند . برای شناخت علل ضخیم شدن جداره و نازک شدن جداره بر اثر فعل و انفعال شیمیایی باید ترمومتالورژی ذوب ، سرباره ، آتمسفر کوره القایی و آستر نسوز را شناخت به عنوان مثال وجود اکسید های قلیایی در ذوب آلومینیم در کوره القایی با جداره آلومینایی باعث اکسید شدن آلومینیم مذاب و تشکیل آلومینا و رسوب آن بر جداره و نتیجتا ضخیم شدن جداره می گردد در صورتی که وجود اکسید های قلیایی در کوره القایی با جداره سلیسی باعث خوردگی شدید آستر نسوز می گردد.

 

مزیتهای کوره القایی

1 ) توزیع درجه حرارت و ترکیب شیمیایی در سرتاسر مذاب به دلیل بهم خوردن مذاب

2 ) سهولت افزودن عناصر آلیاژی

3 ) امکان تهیه مذابی تمیز و عاری از آلودگی (به دلیل نحوه ایجاد حرارت در این کوره القایی ) قابل ذکر است که در هرحال ، دستیابی به مذابی تمیز و عاری ، مستلزم استفاده از شارژو قراضه تمیز می باشد .

4 )  تمیزی و عدم سرو و صدای حاصل از کار کوره القایی در مراحل ذوب

 

محدودیتهای کوره القایی

1 )  به دلیل وجود تلاطم و نیز سرد بودن مذاب در سطح فوقانی ، ایجاد شرایط مناسب در سرباره به منظور تصفیه مذاب ( خروج ناخالصی های مضر) امکان پذیر نیست به همین دلیل ،کوره القایی را بیشتر می توان برای مذاب بعضی فولادهای آلیاژی که نیاز به مرحله تصفیه ندارند به کار برد

2 )  لزوم استفاده از شارژ و قراضه تمیز در کوره القایی

3 )  بالا بودن قیمت اولیه و هزینه های جاری کوره القایی در مقایسه با کوره های قوس الکتریک

 

تفاوت کوره القایی فرکانس بالا و پایین:

1 )  پایین بودن قیمت اولیه کوره القایی با فرکانس پایین نسبت به کوره القایی با فرکانس بالا

2 )  در کوره القایی با فرکانس بالا بدون نیاز به مذاب اولیه عمل ذوب صورت می گیرد.

3 )  در کوره القایی با فرکانس پایین قابلیت بهم خوردن و اضافه کردن مواد نسبت به کوره القایی با فرکانس بالا بهتر صورت می گیرد .

4 )  در کوره القایی با فرکانس پایین نیازی به ژنراتور فرکانس بالا و مولد نیست .

5 ) از کوره القایی با فرکانس پایین برای ذوب تمام آلیاژهای آهنی و غیر آهنی می توان استفاده نمود ولی کوره القایی فرکانس بالا عموما برای ذوب آلیاژهای مس و الومینیوم  استفاده می گردد.

 

موارد فنی کوره القایی

در کوره القایی بوته با کوبیدن مواد نسوز در داخل کوره القایی انجام می گیرد که مواد نسوز معمولا از منیزیت و الومین و مخلوط آنها و گاه سیلیس و مواد چسبی جامد تشکیل می شود مخلوط چسب و ماسه که بدون رطوبت در اطراف یک ورقه فولادی (شکل داخلی بوته) کوبیده می شوند ، درجریان شارژ گرم شده و از استحکام زیاد برخوردار می گردند . قبل از ریختن و کوبیدن مواد نسوز از مواد عایق برای جلوگیری از اتصال سیم پیچها استفاده می کنند و بعد از کوبیدن ، سطح آزاد رویش را معمولا با چسپهای زود گیر ( سیلیکات سدیم ) پوشش می دهند

در کوره القایی با هسته و کانال جریان معمولا بدنه کوره القایی بوسیله 10 تا 15 سانتیمتر نسوز آلومینا پوشش داده می شود . کانال و میله های اصلی جریان و حوزه ذوب از مخلوط پرکلین ، آلوندم ، خاک نسوز و پودر باریت به صورت محلول مایع (معمولا خمیری) پوشش می شوند و پس از خشک شدن مورد استفاده قرار می گیرند ( معمولا24 ساعت)

 

جداره های کوره القایی

جداره بازی ،  کوره القایی ،  جداره اسیدی

همانطور که گفته شد تراکم خطوط نیرو در کناره دیواره بیشتر از سایر قسمتها می باشد . اگر بخواهیم بازده کوره القایی را بالا ببریم باید جداره بوته را ، حتی الامکان نازک انتخاب کنیم ؛ انتخاب نازک جداره در کوره القایی اسیدی چندان مسئله ای نیست ولی در کوره القایی بازی اشکالات زیادی را به وجود می آورد ( یعنی که تحمل جداره اسیدی در مقابل نوسانات حرارتی نسبت به کوره القایی جداره بازی بیشتر است)

 

کوره القایی جداره اسیدی

سنگهای اسیدی در صنعت مطمئن ترین سنگها محسوب می شوند نسوز کوره القایی مرکب ازSIO2=98% ،fe2o3 ،AL2O3 تشکیل می شود . برای بهتر ساختن این نسوزها 2 درصد اسید بوریک به آن اضافه می شود .روی سیم پیچها ورقه نازکی از عایق به ضخامت 1 تا 2 میلیمتر پوشیده می شود . برای اینکه ضخامت جداره در تمام قسمتهای بوته یکسان باشد ،یک استوانه از فولاد داخل کوره القایی قرار می گیرد و فضای بین استوانه و سیم پیچ را با نسوز پر می کنند و می کوبند سپس کوره القایی را به آهستگی گرم می کنند تا ماده نسوز زینتر شود . زینتر حدود دو تا سه ساعت طول می کشد . جداره کوره القایی تا 250 شارژ را تحمل می کند .

 

کوره القایی جداره بازی

کوره القایی جداره بازی از نسوزهای منیزیتی همراه با سایر اضافات ساخته می شوند . وجود این نسوزها در کوره القایی مسئله دشواری است گذشته ازآن فاکتور زینتر نسوزه های بازی کمتر است و در درجات تولید فولاد در کوره القایی (دمای بالا) از حجم آنها کاسته می شود  در هر حال به کار بردن نسوزهای بازی در کوره القایی بسیار کوچک امکانپذیر است . عملیات گوگرد زدایی و فسفرزدایی با داشتن جداره بازی ممکن است .

 

کنترل خوردگی و سایش جداره کوره القایی

جداره کوره های بوته ای بسته به شرایط کاری ، نوع جداره از نظر شیمیایی و فیزیکی ، نحوه نصب ، رطوبت گیری و پخت آستر ، نوع و کیفیت شارژ جامد و نحوه شارژ می تواند هنگام کار ضخیم گردد یا اینکه در اثر سایش ، فرسایش خوردگی شیمیایی نازک گردد نازک شدن به مفهوم نزدیک شدن ذوب به کویل و ضخیم شدن به معنای دور شدن ذوب از کویل می باشد در نتیجه مقدار فوران مغناطیسی کم یا زیاد می شود که باعث کاهش سرعت در ذوب می گردد.

 

بتن دیرگداز کوره القایی

این روش به دلیل عدم صرفه اقتصادی و همچنین عدم دانش فنی آن در بین ریخته گران تجربی، برای تهیه جداره دیرگداز کورهای  زمینی استفاده نمی شود وفقط دراین مقاله بصورت یک طرح پیشنهادی ارائه گردیده است . دراین مقاله برروی بتن های دیرگداز تحقیقات گسترده ای در قالب یک مقاله مجزا انجام شده است .

به مخلوطی از سیمان , انواع  پر کننده  و  ذرات  ریز  و  آب  گفته  می شود که  در  درجه  حرارت معمولی  حالت  گیرش  دارد  و  تمام  موادی  که  شامل  سیمان  نیستند  می توان  شبه  بتن  (  concrete  type  ) بحساب  می آورند . لغت  بتن  بیان  کننده  عوامل  چسبا ننده ی  دانه های  ریز  هیدرولیکی  که  عمدتا  شامل  ترکیبی  از Fe2O3 , Al2O3 , Sio2  با   cao که  در  استاندارد های  مشخص  دارای  خواص  معینی  هستند  و  بعد  از  عمل  ترکیب  (بعد  از 28  روز )  به استحکام  فشاری  Psi 3200  می رسد  که  آن رابه  عنوان  مینیمم  استاندارد  در  نظر  می گیرند ,  مهمترین  بتن ها  در  این  رابطه  عبارتند  از :  بتن های سیمان  پرتلند , سیمان  کوره  بلند , آلومینا های  مختلف که  یکی  از مشخصه های  بارز همه ی  آن ها سختی  هیدرولیکی  آنهاست  و  کاربرد  این  بتنها  تا  منطقه  زینتر  شدن  آنهاست  .

مشخصات  استاندارد  بتن های  دیر گداز  عبارت  است  از:

بتن های  دیر گداز  در  درجه  حرارتهای  معمولی  دارای  اتصالات  هیدرولیکی  هستند  و  وقتی  پخته  می شوند  از  مرحله ی  اتصال  هیدرولیکی  به  مرحله ی  اتصال  سرامیکی  تبدیل می شوند بدون  آنکه استحکام آن کاهشی  پیدا  کند , بر  طبق  این  استاندارد ها  مخلوط های  بتنی  ازنظر  کارخانجات  دیر گداز  مخلوطهای  خشک  شدنی  درهوا هستند  که  از  مواد  اولیه  مقاوم  در  برابر  حرارت  با  اندازه  بندیmm 30- 0  و  سیمان  تشکیل  شده اند  .

به  عبارت  دیگر  بتنهای  دیر گداز  عبارتند  از  : بتن هایی  که  خواص  مکانیکی  و  فیزیکی  آن  حتی  بعد  از  مدت  زمان  زیادی  که  در  حرارتهای  بالا تاحد  قابل  قبولی  باقی  بماند  .

 

عاملهای چسباننده

عاملهایی  چسباننده ای  که  در  چنین  بتنهایی  بکار  می روند  ممکن  است  چسبهای  هیدرولیکی  (  معمولا سیمانها )  باشند  و یا چسبهای غیر هیدرولیکی ، بتن  پریکلاس  با  سیمان  سورل ( بتن ما گنزیا ) ,  چسب شیشه  .    در  کشور های  غربی  استفاده  از  چسبهای  هیدرولیکی  در بتن های  مقاوم  در  برابر  درجه  حرارت  بسیار رایج  است  و در  شوروی  استفاده  از عامل  چسباننده  چسب  شیشه  در  بتن های  دیر گدازنقش  مهمی  را  در  صنعت  ایفا  می کند . مواد  نوع  بتنی ( شبه  بتنی )  موادی  هستند  که  دارای  فسفات چسب  شیشه  و ماگنزیا  ( پریکلاس ) می با شند .

 

تقسیم بندی بتن های دیر گداز کوره القایی

بتن های  دیر گداز  را  می توان  بر اساس  درجه  حرارت  کار ، نوع  عاملهای  اتصال ( چسباننده )  و نوع مواد  پر کننده  تقسیم  بندی  نمود  :

1) تقسیم بندی بر اساس نوع بتن

نوع بتن

درجه حرارت

درجه حرارت کار

بتن با دیر گدازی بالا

>1790

> 1300

بتن با دیرگدازی متوسط

1790- 1500

1300- 1100

بتن با دیرگدازی  پایین

<1500

1100 –200

 

2)  تقسیم  بندی  بر  اساس  نوع  اتصالات

 

A – بتن های  دیرگداز  ساخته  شده  از  بتن های  سرباره ( بتنهای کوره بلند با بتنهای آهن پرتلند )

B- بتن های دیر گداز  ساخته  شده  از  سیمان  آلومینیایی ( بتن های آلومینیای بالا )

C- بتن های  دیر گداز  با  عامل  چسباننده ی  چسب  شیشه ( بتنهای آلومینیای باریم )

D- بتن های  دیر گداز  با  عامل  چسباننده ی  ماگنزیا

E- اتصال های  شیمیایی  مانند  فسفاتها با  افزودن  اسید  فسفرین  به  مخلوط

F- اتصال  هیدرولیک

G- عاملهای  چسباننده ی  آلی  مثل  قیر , قطران , سولفیت لای

3 )  تقسیم  بندی  بر  اساس  نوع  مواد  پر  کننده

A – بتن های  دیر گداز  با  مواد  پر  کننده ی  غیر  مقاوم  در  برابر  حرارت (خرده آجر , سرباره و ……)

B- بتن  دیر گداز  با  شاموت ( خاک  نسوز  پخته  شده )

C- بتن  دیر  گداز  با  آلومینات  بالا

D- بتن های  دیر  گداز  با  کراندوم

E- بتن  دیر  گداز  با  سیلیس

G- بتن  دیر گداز  با  مگنزیا

F- بتن های  دیر گداز  با  کرومیت – ماگنزیا

H- بتن دیر گداز با کاربید سیلیسیم

 

ویژگیهای بتن دیر گداز      

تکنولوژی  بتن  دیر گداز  را  می توان  در  مقایسه  با  بتن  معمولی  یا  در  مقایسه  با  مواد  دیر گداز نشان داد .  برای  صاحبان  تکنولوژی  بتن  ویژگیهای  اصلی  در  استفاده  از  پر کننده های  دیر گداز  خاص  با مشخصات  معین  در  نظر  است  و  استفاده  از  پر کننده های  خیلی  ریز  مثل  خاک  نسوز  یا  استفاده  ازسیمان  آلومینیائی  یا  حتی  چسب های  غیر  معمول تر  دیگری  مثل  چسب  شیشه  و  فسفات .

انحراف از تکنولوژی  بتن  معمولا  خیلی  کم  بوده  و  در  خور  توجه  نیست . از  این  نقطه  اثر  به  سختی می توان  انتظار  داشت  که  بتن  دیر گداز مواد  تازه ای  را  عرضه  کند  در  حالی  که  مقادیر  مشخصی  در  استحکام  ساختمانی  برای  بتن  معمولی  اهمیت  دارد .  این  مقادیر  برای  بتن  دیر گداز  از  اهمیت  نا چیزی  برخوردار  است .   زیرا  تنشهای  حرارتی  که  در  بتن  در  حین  سرویس  و  کار  تحمل  می کنداساس  ساختار  آن  را  تغییر  می دهد  .

از  دید گاه  مهندسینی  که  با  مواد  دیر گداز  سروکار  دارند  بتن  دیر گداز  دارای  ویژگیهای  خاص  خود  در  نحوه ی  تولید  و  کاربرد  است  در  حالی  که  تکنولوژی  مواد  دیر گداز  را  می توان  اینطور  ترسیم  کرد  که  تهییه  مواد  به  شکل  دلخواه  در  آوردن  و  سپس  خشک  کردن  در  یک  زمان  طولانی  و  نهایتا  در  آتش  قرار  دادن  . در حالی  که  تکنولوژی  پیش ریختگی  بتن  دیر گداز عبارت  است  از  تهییه مخلوط و به  فرم  دلخواه  در  آوردن  با  ریختن  و لرزش  و  سپس  سخت  کردن  با  پرس  و  سر انجام  در  زمان کوتاهی  خشک  می شود . استحکام  مورد  نیاز  بدون  پخت  بدست  می آید  و  بدین  وسیله  ما  قادر  به تولید شکلهای  پیچیده  و مختلف  می باشیم  بدون  خطر  ترک  و  تغییر  فرم ,  مزایا  و  اهمیت  بتن  دیر گداز درکارخانجات  تکنو  حرارتی  را  می توان  از  نقطه  نظر  فنی  و  اقتصادی  ملاحظه  نمود  .اگر  چه  استفاده  از  این  مواد  گاهی  به  علت  مقدار  دما  محدود  می شود  وجود  بتن های  تولید  شده در مقیاس  وسیع  با  چسب  های  مخصوص  قابلیت  استفاده  از  آن را  در  دماهای خیلی  بالانشان  می دهد

اصول کار با کوره های ریخته گری چیست

1 دیدگاه

اصول کار با کوره های ریخته گری چیست

1) اصول كار كوره

در فرايند استخراج ، تصفيه و ذوب مجدد ، معمولاً راههائي وجود دارد كه بسته به نوع كار طراحي مي شوند و در اين كوره ها عمل ذوب انجام مي شود . در اين جهت مي توان از كوره بلند (كوره اي كه در آن اكسيد آهن تبديل به چدن مي شود) كنورتور كه در آن چدن با دمش اكسيژن خالص به فولاد تبديل مي شود . و كوره هاي ديگر بعنوان كوره هاي ذوب Melting ناميده مي شود ، در اين بحث ما بر روي كوره هائي كه براي استخراج فلزات استفاده مي شود دور نمي زند مثل كوره هاي استخراج آهن در اصفهان , استخراج مس در سرچشمه كرمان ، استخراج سرب و روي در زنجان

در اين جا كوره هائي كه مورد بررسي قرار مي گيرند بيشتر كوره هاي مربوط به صنعت ريخته گري هستند . يعني كوره هائي كه شوشه ها Pigs در آنها ذوب مي شود و با تنظيم آناليز آنها مذاب براي ريخته گري قطعات آماده مي شود .

اصطلاحاً به اين كوره ها ، كوره هاي دوباره ذوب (Re-Melting Furnaces) مي گويند ، كوره هائي كه در ريخته گري براي ذوب مجدد فلزات و آلياژها استفاده مي شوند به ترتيب مي توانيم به شرح زير نام ببريم

1) كوره هاي بوته اي                                       Crucible Furnaces

2) كوره هاي تشعشعي          Radiation or Reverberatory Furnaces

3) كوره هاي ايستاده (كوپل)             Vatical Shaft (Cuple) Furnaces

4) كوره هاي برقي                                           Electric Furnaces

5) كوره هاي با شعاع الكتروني                           Electron Furnaces

6) كوره هاي ديگر (استفاده از انرژيهاي ديگر)

 

 1)كوره هاي بوته اي

همانطو كه از نام آنها پيداست براي عمل ذوب از بوته استفاده مي شود . انتقال حرارت در اين كوره ها بيشتر از طريق هدايت به مواد موجود در داخل بوته مي رود .

حرارت به سه طريق منتقل مي شود : 1 – هدايت  2- جابجائي  3- تشعشعي

 جنس بوته ها

جنس بوته ها كه استفاده مي كنند به شرح زير است . بوته هاي آهن خالص ،  بوته هاي فولادي ، بوته هاي چدني ، بو ته هاي شاموتي ، بوته هاي گرافيتي ، بوته هاي سيليكون كاربايدي ، بوته هاي ديگر

آهن خالص براي فلزاتي كه نقطه ذوب كمتري نسبت به آهن دارند و خوردگي كمتري دارند ، از بوته هاي آهني براي ذوب موادي كه نقطه ذوب آنها پائين تر از نقطه ذوب آهن خالص است (1539-1536درجه سانتيگراد) است . منيزيم را مجبوريم در داخل اين بوته ذوب كنيم چون با بهترين آجر نسوز نمي توان منيزيم را ذوب كرد و دليلش ميل تركيبي منيزيم با اكسيژن است كه اكسيژن نسوز را مي كشد و نسوز متخلخل مي شود.

 

 آهن خالص تجاري

چون آهن بصورت خيلي خالص بندرت يافت مي شود , بيشتر از اين آهن استفاده مي شود و خلوصش 8/99% است و ناخالصي اش 2/0-1/0% مي باشد. آهن خالص تجاري را در دنيا برخي از شركتها توليد مي كنند . از جمله شركت آرمكو و وستينگ هاوس در آمريكا توليد مي كنند كه براي ذوب آلياژهاي با نقطه ذوب كم مثل روي , منيزيم , سرب و … از اين ورقها بوته درست كرده (بوته يكپارچه) استفاده مي كنند (بوته را جوش نمي زنند بلكه با آهنگري درست مي كنند بلكه پرس و گرم كاري) از بوته هاي چدني براي ذوب آلياژهاي روي ، آلومينيوم و ساير آلياژها با نقطه ذوب پائين استفاده مي كنند بشرطي كه مشكل آهن در آن آلياژها وجود نداشته باشد . تجربه نشان مي دهد مذاب Al و Zn ، آهن را در خود حل مي كند چون چدن داراي انتقال حرارت خوب است (بدليل گرافيتهاي لايه اي) و ارزان ريخته گري مي شود . در ايران بيشتر از بوته هاي چدني استفاده مي شود .

 

بوته هاي فولادي

از بوته هاي فولادي براي ذوب آلياژها با نقطه ذوب كم و آلياژهائي كه ميل تركيبي زيادي نسبت به اكسيژن دارد مثل آلياژهاي منيزيم كه علاقه دارند اكسيژن مواد نسوز را بگيرند، استفاده مي كنند . فولادهاي معمولي خوردگي بيشتري دارند و مذاب آلياژهاي مختلف در آن تدريجاً آن را مي خورند يعني بدنه را در خود حل مي كنند0

بوته از جنس مواد نسوز دوام بيشتري در برابر پوسته  پوسته  شدن يعني اكسيد شدن دارد . آناليز يك نوع فولاد نسوز عبارتست از 25% كرم  و 20% نيكل  و بقيه عناصر جزئي ديگر ، از آلياژهاي ديگر نيز كه قيمت آنها گران است بعنوان بوته مي توان استفاده كرد ، از جمله آلياژ 50% كرم  و 50% نيكل  يا آلياژ 50% كرم و 50% نيكل و كمي نيوبيوم Nb  كه دوام و مقاومت خوبي دارد .

 

بوته هاي گرافيتي

همانطور كه از نام اين بوته ها پيداست  جنس اين بوته ها از گرافيت مي باشد . مي دانيم كه كربن در طبيعت به سه صورت ديده مي شود

1) كربن بي شكل

اين كربن شكل بلوري ندارد و به آن كربن آمولف نيز مي گويند . اين كربن در اثر حرارت در مجاورت اكسيژن , مي سوزد و خاكستر از آن باقي مي ماند.

2) كربن بصورت گرافيت

اين نوع كربن بصورت بلوري (كريستالي) مي باشد و بلوري آن طوري است كه داراي صفحات لغزش است و اين صفحات مي توانند روي هم براحتي بلغزند . بهترين آنها گرافيت چرب نقره اي است . اين گرافيت ماده نسوز است و نقطه ذوبي در حدود بيش از 3000 درجه سانتيگراد دارد گرافيت راسب (رسوب يافته) شده در حين انجماد در چدنهاي خاكستري از اين نوع است كه از مذاب جدا شده .

3) كربن بصورت الماس

بلور اين نوع كربن بصورت يك هشت وجهي است ولي رنگي و شفاف است و با سختي 10 موهس سخت ترين ماده در طبيعت مي باشد .

بوته هاي گرافيتي بدليل اينكه نقطه ذوب بالا داشته و گرافيت نيز علاوه بر نسوز بودن از انتقال حرارت زيادي نيز برخوردار است هدايت خوبي داشته و حرارت را از جداره خود به داخل بوته هدايت مي كند .

طرز ساخت بوته هاي گرافيتي

به اين شكل است كه گرافيت را همراه با كمي قير و مواد چسبي آغشته كرده و با فشار زياد پرس مي كنند سپس آن را در مدت زمان طولاني در محيط بسته اي دور از هوا مي پزند (دما در حدود 1600 درجه سانتيگراد) تا عمل تف جوشي (زينتر) روي آن انجام شود و به آرامي در كوره سرد مي شود .

 

بوته هاي سيليكون كاربايد

اين نوع بوته ها از استحكام بيشتري برخوردارند و خود ماده سيليكون كاربايد در اثر حرارت , كمي منقبض و منبسط مي شود . يكي از بهترين موادي است كه به شك حرارتي مقاوم است . براي ذوب چدن بيشتر از بوته هاي سيليكون كاربايدي استفاده مي شود چون چدن آلياژيست از آهن- كربن- سيلسيم , پس كمتر علاقه دارد جداره را بخورد .

 

بوته هاي شاموتي

اين بوته ها از خاك رس نسوز ساخته مي شود . از ريختن رس نسوز در اثر حرارت اصطلاحاً شاموت به دست مي آيد . البته درجه نسوز بوته هاي شاموتي بستگي به درجه خلوص شاموت دارد . بهترين ماده شاموت آن است كه پس از پخت ، مقدار فازهاي موليت در حداكثر خود قرار گيرد (1800 0C . 3Al2O3 . 2SiO2)

موليت نسوزي است كه تا دماي 1800 0C مي تواند دوام بياورد ، در ضمن از نظر مقاومت مكانيكي در دماي بالا نيز خوب است . در بوته هاي شاموتي آلياژهاي غير آهني و بندرت چدن ذوب مي شود . معمولاً دوام بوته هاي شاموتي تا دماي 1650 0C است .

2) اصول كار كوره

انواع كوره هاي بوته اي        Crucible Furnaces

الف) كوره بوته اي چرخان

– چرخان حول تقريباً كمي بالاتر از مركز ثقل

– چرخان حول محور ناوداني كوره

 

ب) كوره بوته اي ثابت (زميني)

1- با سوخت جامد ، اين نوع كوره ها دو نوعند ، يكي كوره سنتي است كه از سوخت جامد زغال سنگ يا كك براي عمل ذوب استفاده مي كردند.اين نوع كوره نياز به برق نداشت و با هواي طبيعي كه از زير كوره از لابه لاي ميله هاي كف به داخل كشيده مي شد زغال سنگ يا ككها را مشتعل مي ساخت . براي ذوب فلزات مخصوصاً چدن بوته را در داخل ككها دفن مي كردند تا هم از بالا و هم از بغل ها و هم از زير حرارت به فلز برسد و ذوب خوب و كامل انجام شود. براي ذوب چدن در اين كوره ها اول بايد ككها را الك كرد يعني ككها را دسته بندي كرد از درشت به ريز و پودر,كك درشت در زير و بعد بوته و بعد شارژ و چند كك گنده در داخل بوته و كك متوسط در اطراف و ريزها را در اطراف مي ريزيم و بقيه را در بالا مي گذاريم.

2- با سوخت مايع – نقشه اين كوره در شكل آمده است كه براي ذوب 100-150 كيلوگرم چدن مي باشد, سوخت اين كوره ها از گازوئيل با ارزش حرارتي 9300 كيلو كالري بر ليتر درجه سانتيگراد يا مازوت با ارزش حرارتي 1100 كيلو كالري بر ليتر درجه سانتيگراد است و مي توان با استفاده از بوته هاي گرافيتي در آن چدن ذوب كرد. مشعل آن از نوع فارسونگاهي(يك نوع مشعل ساده صنعتي كه از طريق يك لوله رابط به يك ونتيلاتور(دمنده هوا) وصل شده است).نوع ونتيلاتور يا دمنده هوا بستگي به ظرفيت كوره انتخاب مي شود ، معمولاً دمنده هائي كه پس از ساخت بالانس شده اند را در اين كوره ها قرار مي دهند (در تهران ,مظفريان و در تبريز,كارخانه متحد) بدنه كوره از اسكلت فلزي است ، از تكه لوله هاي 40 اينچي يا بالاتر از آن به ارتفاع 130 سانتيمتر و اگر نبود از ورق 6 mm به بالا رول كرده و به هم جوش مي زنيم .قطر داخلي 100 و ارتفاع 130- 110 cm پس 100*14/3=314 cm قطر داخلي بدنه مي باشد كه از جوش زدن ورق گسترده بدست مي آيد. و در كف بدنه رول شده رينگ مي زنيم و ميله هاي در جاي خالي رينگ جوش مي دهيم رويش آجر نسوز با كمي شيب قرار مي دهيم تا سرباره ها بيرون رود ، بعد كف بوته قرار داده مي زنيم كه كف بوته مي تواند بوته شكسته باشد و سپس از پائين به بالا نسوز كاري مي كنيم كه نسوز جداره 20- 15 cm است. فارسونگاه را طوري مي گذاريم كه بصورت مماس به كف بوته بخورد تا شعله دور بزند.

از كوره هاي تشعشعي ثابت براي ذوب آلياژهاي غير آهني مخصوصاً آلومينيوم استفاده مي كنند  در اين كوره ها شعله مستقيماً به مذاب نمي خورد ، زيرا اگر مستقيماً به مذاب بخورد موجب اكسيده كردن آن مي شود.

 

كوره هاي تشعشعي نيمه چرخان

از اين كوره ها نيز براي ذوب آلياژهاي غير آهني استفاده مي كنند و موقع تخليه مذاب ، كوره چرخانده مي شود يا در هنگام شارژ كوره چرخانده شده و شارژ را تحويل مي گيرد.

در اين كوره ها نيز سعي مي شود شعله به ديواره ها برخورد كرده و برخورد مستقيم با مذاب نداشته باشد.

 

كوره هاي دوار

كوره هاي دوار كه براي ذوب چدن در سال 1930 در آلمان ساخته شد ولي در حال حاضر در دنيا بيشتر انگليسي ها از آن استفاده مي كنند . يك شركت در انگلستان به نام Manometer سازنده اين نوع كوره ها است.

Rotary Furnace كه با ظرفيت هاي 250Kg تا 70 تن مذاب چدن و تا 12 تن مذاب آلومينيوم مي سازد . سوخت اين نوع كوره ها گاز ، گازوئيل و مازوت است . كوره هائي با ظرفيت كمتر با دست و كوره هاي با ظرفيت بيشتر به كمك جراثقيل شارژ مي شوند. كوره روي جكهاي مربوطه به اندازه 45 درجه بلند مي شود و بعد از شارژ دوباره به جاي خودش بر مي گردد.

جداره نسوز اين كوره ها براي ذوب چدن ، خاك نسوز سيليسي و براي ذوب آلياژهاي آلومينيوم خاك نسوز آلومينائي است .

ساختمان اين كوره ها : اين كوره ها شامل يك اسكلت فلزي كه به شكل يك استوانه متصل به دو مخروط ناقص است و توسط فلنج روي استوانه و مخروط ها به يكديگر متصل مي شود .

به طرف دهانه بزرگ مخروط ها و هر دو طرف استوانه فلنچ نصب شده و روي استوانه دو غلطك وصل مي شود. غلطكهاي محرك ، كوره را با سرعت يك دور در دقيقه مي چرخانند 1 r.p.m و در ايران با سرعت تقريباً 2 r.p.m درست مي شود .

تجربه نشان مي دهد كه به راحتي مي توان با استفاده از گرماي دود ، هواي ورودي را حدود 250- 350 درجه سانتيگراد گرم كرد. اين عمل باعث مي شود راندمان حرارتي كوره بالا رفته و حدود 50 درجه سانتيگراد مذاب داغتر بيرون بيايد.

(مي توانيم ونتيلاتور را از دودكش كوره به طرف دهانه انتقال داد.)

 

 طرز بهره برداري از كوره

ابتدا كوره را روشن مي كنند و كوره را به دوران در مي آورند تا كاملاً بطور يكنواخت مواد نسوز داخل كوره حرارت ديده و گرم شود و تا آن مدتي روشن مي كنيم كه نسوزهاي داخل كوره از حرارت اشباع شود.

نکات قابل توجه در زمينه توليد انبوه بمنطور جايگزيني ميل لنگ‌هاي فورج و سخت کاري القايي شده با چدنهاي داکتيل آستمپر شده (ADI) براي موتورهايبنزيني 4 سيلندر با 120 h.p  و موتور ديزلي تک سيلندر تشريح شده است . ريز ساختار وخواص مکانيکي ، سيستم ريخته‌گري ، عمليات حرارتي و مشکلات ماشينکاري در قطعات ريختگي که از روش‌هاي ساندويچي و درون قالب استفاده شده‌اند، تست گرديده است . تجزيه وتحليل نتايج نشان مي‌دهند که ميل لنگ‌هاي فولادي مي‌توانند بدون تغيير در طراحي بوسيله ترکيبات ADI با 10 درصد صرفه جويي در وزن و 30 درصد کاهش هزينه توليدجايگيزين شوند ، همچنين نتايج نشان مي‌دهند که توليد موفقيت آميز ترکيبات ADI با دقت بالا، نياز به کنترل دقيق تمام مراحل توليد دارد.

 

 

 

ريخته گري تحت فشار ( دایکست ) چیست

0 دیدگاه

 

ريخته گري تحت فشار ( دایکست ) چیست

ريخته گري تحت فشار نوعي ريخته گري مي باشد که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزريق مي شود. اين سيستم بر خلاف سيستم هايي که مذاب تحت نيروي وزن خود به داخل قالب مي رود، داراي قابليت توليد قطعات محکم و بدون مک (حفره هاي دروني) مي باشد. داي کاست سريع ترين راه توليد يک محصول از فلز مي باشد.

بعضي قطعاتي که با داي کستينگ توليد مي شوند عبارتند از: کاربراتورها، موتورها، قطعات ماشين هاي اداري، قطعات لوازم کار، ابزارهاي دستي و اسباب بازي ها. وزن اکثر قطعات ريختگي اين فرايند از کمتر از 90 گرم تا حدود 25 کيلوگرم تغيير مي کند.

ريخته گري دايكاست يكي از اقتصادي ترين روشهاي توليد در صنعت ريخته گري است به همين دليل است كه توليد قطعات دايكاست در اكثر كشورها سال به سال فزوني يافته است. در حال حاضر براي نمونه، سهم اين نوع توليد در جمهوري فدرال آلمان بيش از نصف كل توليدات ريخته گري فلزات غير آهني مي باشد.

 

مزاياي ريخته گري تحت فشار

1 ) توليد انبوه و با صرفه

2 ) توليد قطعه مرغوب باسطح مقطع نازک

3 ) توليد قطعات پيچيده

4 ) قطعات توليد شده در اين سيستم از پرداخت خوبي برخوردار است.

5 ) قطعه توليد شده استحکام خوبي دارد.

6 ) در زمان کوتاه توليد زيادي را امکان مي دهد.

 

معايب ريخته گري تحت فشار

1- هزينه بالا

2- وزن قطعات در اين سيستم محدويت دارد.

3- از فلزاتي که نقطه ذوب آنها در حدود آلياژ مس مي باشد مي توان استفاده نمود.

 

ماشين هاي دايکاست

اين ماشين ها دو نوع کلي دارند:

 

1- ماشين هاي با محفظه تزريق سرد: Cold chamber در اين نوع سيلندر تزريق خارج از مذاب بوده و فلزاتي مانند AL و Cu و mg تزريق مي شود و مواد مذاب توسط دست به داخل سيلندر تزريق منتقل مي شود.

 

2- ماشين هاي با محفظه تزريق گرم: Hot chamber در اين نوع سيلند تزريق داخل مذاب و کوره بوده و فلزاتي مانند سرب خشک و روي تزريق مي شود و مذاب اتوماتيک تزريق مي شود.

 

محدوديت هاي سيستم سرد کار افقي

1- لزوم داشتن کوره هاي اصلي و فرعي براي تهيه مذاب و رساندن مذاب به داخل سيلندر تزريق

2- طولاني بودن مراحل کاري

3- امکان به وجود آمدن نقص در قطعه به دليل افت حرارت مذاب آکومولاتور

 

بسته نگه داشتن قالب (قفل قالب DIE LOCK)

فشارهايي که در ريخته گري تحت فشار در فلز مذاب به وجود مي ايند مستلزم داشتن تجهيزات ويژه جهت بسته نگه داشتن قالب مي باشد تا از فشاري که براي باز کردن قالب در طي تزريق به وجود مي ايد و باعث پاشيدن فلز از سطح جدا کننده قالب مي شود اجتناب شده و تلرانس هاي اندازه قطعه ريختگي تضمين گردد. قالب هاي دايکاست به صورت دو تکه ساخته مي شوند يک نيمه قالب به کفشک ثابت (طرف تزريق) و نيمه ديگر به کفشک متحرک (طرف بيرون انداز) بسته مي شود. قسمت متحرک قالب بوسيله ماشين روي خط مستقيم به جلو و عقب مي رود و به اين ترتيب قالب دايکاست باز و بسته مي شود. بسته نگه داشتن هر دو نيمه قالب طي تزريق، بسته به طراحي ماشين ريخته گري تحت فشار با روش هاي مختلف صورت مي گيرد. يک روش اتصال با نيرو است که از طريق اعمال يک نيروي هيدروليکي بر کفشک متحرک به وجود مي آيد. روش ديگر اتصال با فرم به کمک قفل و بندهاي مکانيکي صورت مي گيرد. اين قفل و بند ها فقط با يک نيروي کوچک پيش تنش کار مي کنند. در هر دو مورد يک بسته نگه دارنده ايجاد مي گردد که با نيروي به وجود آمده باز کننده در قالب دايکاست مقابله مي کند. نيروي باز کننده نتيجه فشار تزريق است که هنگام پر کردن قالب ايجاد مي گردد.

 

سيستم قفل قالب به روش اتصال با نيرو معمولا شامل قسمت هاي زير است

1) دوميز ثابت جلو و عقب و يك ميز متحرك مياني

2) چهار عدد بازوي راهنما و هشت عدد مهرة فيكس

3) سيلندر محرك ميز متحرك

 

قدرت قفل شوندگي قالب بستگي به موارد زير دارد

1) قدرت پمپ

2) قدرت سيلندر محرك ميز

3) قدرت چهار عدد ميله راهنما

 

قالب هاي دايکاست

قالب دايکاست عبارت است يک قالب دائمي فلز ي بر روي يک ماشين ريخته گري تحت فشار که براي توليد قطعات ريختگي تحت فشار به کار مي رود. هدايت کردن فلز مذاب به درون حفره قالب توسط کانال هايي انجام مي گيرد که به آن سيستم مدخل تزريق –راهگاه- گلويي گفته مي شود. هر قالب دايکاست از دو قسمت تشکيل شده است تا بتوان قطعه را بعد از انجماد از حفره قالب بيرون آورد. اجزاء قالب دايکاست که با فلز ريختگي مذاب در تماس هستند از فولاد گرم کار و يا از آلياژهاي مخصوص نسوز و مقاوم در برابر تغيير دما ساخته مي شود.

 

تقسيم قالب

همان طور كه ذكر شدهر قالب دايكاست بصورت دو تكه است يعني قالب ازيك نيمه ثابت(طرف تزريق)ويك متحرك (طرف بيرون انداز)تشكيل شده است. نيمه ثابت قالب (نيمه تزريق قالب) به كفشك ثابت ماشين ريخته گري تحت فشار مونتاژ مي شود. در حالي كه نيمه متحرك قالب (نيمه بيرون انداز قالب )به كفشك متحرك محكم مي شود هر دو نيمه قالب در حالت آماده تزريق بسته هستند و با نيروي بسته نگهدارنده اي كه از طرف ماشين ايجاد مي گردد،در حالت بسته نگه داشته مي شوند. سطح تماس هر دو نيمه قالب ، سطح جدايش قالب ناميده مي شود. براي اجتناب از نفوذ فلز مذاب به خارج بايستي سطح قالب كاملاً آب بندي و از اين جهت به صورت سطح سنگ زني شده و يا هم سطح شده باشد.دقت انطباق صفحات قالب كه روي هم قرار مي گيرند اهميت زيادي دارند.بهتر است كه لبة خارجي در هر دو صفحه قالب حدواً 1 m m تا 2 m m تحت ز ويه 4 5 پخ زده شوند. به اين ترتيب از خرابي لبه ها توسط ضربه يا برخورد كه منجر به تغيير شكل لبه ها مي گردد و مي توانند دقت انطباق را بر هم بزنند اجتناب مي شود.

 

تخليه هواي قالب

يكي از شرايط مهم براي توليد قطعات مهم توليد تزريقي بدون عيب آن است كه در موقع تزريق مقدار گازهاي محبوس در ساختار قطعه محبوس در ساختار قطعه تا حد امكان كم باشد. و اين تعداد كم تخلخلهاي گازي با ابعاد كوچك ميكروسكوپي به هم فشرده شوند. بدين ترتيب دو خواسته مطرح مي گردد.

اولاً بايد در پروسه تزريق تا حد امكان هيچ هوايي از تجهيزات تزريق به درون مذاب نفوذ نكند و ثانياً هواي موجود در كانال تغذيه و حفره قالب بتواند هنگام تزريق بطور كامل خارج گردد.

فشردن تخلخلهاي باقيمانده درقطعه از طريق اعمال فشار نهايي بعد از پر شدن قالب صورت مي گيرد اين فشار نهايي را مي توان از طريق اتصال يك مولتي بليكاتور افزايش داد.اولين خواسته به خصوص به واحد ريخته گري و در اينجا قبل از هر چيز به سيستم كنترل محرك ريختگي و مربوط مي باشد. بايستي توجه داشت كه پيستون مذاب آهسته حركت كرده و فلز مذاب قبل از آنكه با سرعت براي پوشيدن قالب شتاب بگيرد در محفظه انتقال جمع گردد.تجمع در محفظه انتقال بدون تشكيل يك موج برگشتي از نفوذ هوا به درون محفظه انتقال جلوگيري كرده و شرايط را براي خروج بلا مانع هواي وارد شده از طريق جريان فلز به درون كانال تغذيه وحفره قالب و سپس از آنجا توسط كانالهاي تخليه هوا به بيرون آماده فرايندهاي ويژه ، مانند حركت شتابدار پيستون مذاب ، تأثيرمبتني بر كاهش هوا و ناخالصي هاي گازي در فلز تزريقي مي گذارند.

درخواست دوم مربوط به تخليه هواي حفره قالب مربوط است. هواي نفوذ ي توسط جريان فلز بايستي به راحتي خارج گردد. بنابر اين بايستي كانالهايي براي تخليه هوا در نظر گرفت تا هواي گازهاي قالب بتوانند از طريق آنها به بيرون انتقال يابند تخليه ناقص هوا از قالب يكي از علتهاي رايج عدم نفوذ كيفيت قطعه مي باشد. برحسب تجربه پايين بودن بيش از اندازه سرعت فلز باعث عيوب ريختگي مانند سطح خارجي زبرورگه دار تزريق سرد و ناخالصي هاي گازي مي گردد.

بنابر اين سرعت جريان فلز مذاب د رحفره قالب تاوقتي كه قالب كاملاً پر شود با ازدياد فشار گاز ( در نتيجه تخليه خيلي آهسته هوا) كاهش مي يابد. فشار گاز در حفره قالب از گلوئي تا اخرين ناحيه پر شده حفره قالب افزايش مي يابد ، با توجه به ميزان اثر گذاري تخليه هواي قالب ، اندازه حد اكثر فشار گاز متفاوت است. تجمع عيوب ريختگي در آخرين قسمت هاي پر شده قطعه تزريقي هميشه نمايانگر آن است كه تخليه هوا ناقص انجام گرفته است. بهبود و توسعه تخليه هواي قالب در اين نقاط از حفره قالب خطر عيوب ريختگي را كاهش مي دهد ، زيرا به اين ترتيب فشار گاز پايين آمده و متناسب با آن سرعت جريان فلز مذاب كمتر مي گردد.

به اين ترتيب بايستي در قالب دايكاست كانالهايي با ابعاد كافي براي سطح مقطع جهت تخليه هوا تغيير گردند همه سطوح انطباقي قسمت هاي قالب در حفره قالب (مغزيها قالب، ماهيچه ها ثابت و متحرك ، پينهاي پران ) و طبيعتاً سطح جدايش قالب نيز در تخليه هوا مؤثر هستند اما معمولاً اين مقاطع كه در تخليه هوا نقش دارند به آن اندازه اي نيستند كه هواي موجود در قالب تزريق را در مدت زمان بسيار كوتاه پر شدن قالب بطور كامل تخليه نمايند. سطوح جدايش قالب بويژه در قالب هاي جديد غالباً با دقت زيادي ماشين كاري و آب بندي مي گردند. بطوري كه سهم آنها در تخليه هوا ناچيز است.

كانال هاي تخليه هوا در سطح جدايش قالب مرز كاري مي گردند و از كناره حفره قالب يا از سر باره گيره ها بصورت خط مستقيم تا لبة خارجي هدايت مي شود.

عرض كانال ها در حدود 10mm تا 15mm و عمق آنها 0.1mm تا 0.2 mm است فلز مذاب به درون كانال هاي تخليه هوا نفوذ مي كنند ، اما طول نفوذ براي يك كانال با عمق 0.2mm بسيار كوتاه است. براي جلوگيري از تخلخل هاي ايجاد شده در اينجا ، كانالهاي تخليه هوا در سر باره گيره ها قرار داده مي شود و اين سر باره گيره ها در پليسه گيري ان جدا مي گردند.

طول كانالهاي تخليه هوا بايد حداقل 100 mm باشد و به همان اندازه بايستي ما براي آن بر روي سطح جدايش در اختيار باشد. وجود كانالهاي تخليه هوا فقط در يكي از دونيمه قالب در سطح جدايش كافي است.

بهتر است هميشه از ماهيچه هاي ثابت موجود در قالب دايكاست نيز جهت تخليه هواي قالب بهره برد. براي اين منظور با يك لقي انطباق حدوداً 0.05 mm در صفحه قالب قرار داده مي شوند.

بايد به فاصله تقريباً 100mm از پشت ديواره قالب ، يك گاه در نظر گرفته شود تا هواي رانده شده جمع آوري و سپس از طريق سطح ايجاد شده بر روي شفت ماهيچه به خارج انتقال يابد.هم چنين سطوح لغزش ماهيچه هاي متحرك ، كه داراي يك لقي انطباق زياد در حدود 0.1 mm هستند و نيز پينهاي پران كه معمولاً بالقي كمتر از 0.03 mm نصب مي گردند در تخليه هوا مؤثرند.

در حالي كه روشهاي ممكن جهت تخليه هواي قالب كه از آنها نام برده شد ، تنها براي آن بكار مي روند تا هواي رانده شده از فلز تزريقي را از حفره قالب دور نگهدارند و از تشكيل يك فشار معكوس و مزاحم گاز در حفره قالب جلوگيري كنند ، بايستي از طرف ديگر تدابيري نيز جهت انتقال هواي محبوس در جريان فلز به بيرون انديشد معمولاً تا حدودي تشكيل حركت گردابي در جريان پر كننده اجتناب ناپذير است، بطوري كه مثلاً در تغيير مسير جريان و در برخورد ماهيچه هاي بر آمده و ديوارهاي قالب و هم چنين توسط يك جريان برگشتي امكان تشكيل گرداب وجود دارد بعلاوه باقيمانده مواد جدايش با جريان تزريق همراه شده و يا توسط آن شسته مي شوند از اين رو اتخاذ تدابير بايستي هوا ، گازهاي قالب و يا اكسيد هاي به وجود آمده توسط حركت گردابي فلز مذاب جمع اوري و از حفره قالب خارج گردند براي اين منظور از قسمتهاي بنام سر باره گيرها مناطق فرز گازي شده كوچكي در صفحه قالب نزديك كنارحفره قالب مي باشند كه توسط يك گلويي نازك به حفره قالب متصل مي گردند.به اين ترتيب فلز مذاب به درون سر باره گير سر ريز مي شود. با توجه به اين كه بخصوص ابتداي جريان تزريق ، يعني جبهه جريان ، از هوا ، اكسيدها و باقيمانده مواد جداكننده فني مي باشد سر باره گيرها بويژه در جايي در نظر گرفته مي شوند كه در آنجا جبهه جريان به ديواره قالب پرتاب مي گردد. بنابراين سر باره گير فلز تزريقي را كه ديگر شرايط مطلوب كيفي را دار نمي باشد گرفته و از حفره قالب دور مي كند.

براي طراحي صحيح سر باره گير بايستي تصور روشني از نحوه تغييرات جريان داشت. سرباره گيره ها بر حسب نوع گلويي ، كه نحوه تغييرات جريان را مشخص ميكنند هميشه در ناحيه انتهاي جريان پركننده قرار داده مي شوند.

 

گرم كردن قالب

قالب دايكاست بايستي بر روي ماشين دايكاست قبل از شروع بكار تا دماي لازم گرم گردد. تحت هیچ شرايطي نبايستي با يك قالب سرد و يا به قدر كافي خنك نشده ريخته گري را آغاز نمود ، در غير اين صورت تنش هاي حرارتي بالايي در سطح خارجي قالب پديد مي آيند ، كه معمولاً از بين نمي روند و باعث تشكيل تركهاي زود رس ناشي از سوختگي مي گردند.

دماي گرم كردن قالب بايستي تقريباً به اندازه ميانگين دماي قالب که براي ريخته گري ضروري است باشد ( آلياژ آلومينيم از 250 تا 310 ) بطور كلي اگر در مرز بالاي درجه حرارت هاي توصيه شده براي قالب بهتر بوده و طول عمر قالب مي تواند بطور قابل ملاحظه أي افزايش يابد ، زيرا اختلاف بين دماي ريخته گري و دماي قالب كمتر است. اندازه تنشهاي متناوب حرارتي به عنوان عامل تشكيل تركهاي ناشي از سوختگي به دماي قالب بستگي دارد. هر چه افت حرارتي بين دماي ريختگري و دماي قالب كمتر باشد ، به همان نسبت نيز انبساط در سطح خارجي قالب و خطر ايجاد ترك كمتر است.

براي گرم كردن از دستگاه هاي گرم كننده به تنهايي و همراه با دستگاه هاي خنك كننده استفاده مي شود. مشعلهاي گازي بخاطر اين كه اجزاء بر جسته قالب ، ماهيچه هاي نازك و پينهاي پران شديد تر از نواحي ضخيمتر قالب گرم مي كنند مناسب نمي باشند در اين گونه مواد خطر گرم شدن بيش از اندازه موضعي در فولاد عمليات حرارتي شده قالب وجود دارد، كه تأثيري مانند عمليات بازگشت پس از آن به جا مي گذارد و مي تواند باعث كاهش استحكام گردد. براي اين منظور گرم كننده هاي مادون قرمز و يا گرم كننده هاي سراميكي ، گازي كه توزيع حرارتي نسبتاً يكنواختي بوجود مي آورند و مناسب ترند اين نوع دستگاهها به شكل قاب و يا جعبه ساخته شده و بين دو نيمه باز شده قالب قرار داده مي شوند. اما در اينجا هم بايستي توجه داشت كه هيچ جايي بيش از اندازه گرم نشود و يا در نواحي مشخص از قالب سد حرارتي ايجاد نگردد.

 

خنك كردن قالب

درهر سيكل تزريقي گرما به قالب دايكاست انتقال مي يابد براي بدست اوردن قطعه تزريقي بايستي فلز مذاب منجمد ، تا دماي انجماد سرد گردد. براي اين كه بتوان قطعه تزريقي را از قالب گرفت و يا به بيرون پرتاب نمود ، بايستي آن را تا دماي باز هم پايينتر خنك نمود. اين بدان معني است که براي خنك كردن مطلوب فلز تزريقي بايستي مقداري گرماي زيادي از طرف قالب دريافت و انتقال داده شود. خواص حرارتي جنس ماده قالب به گونه أي كه اين تخليه گرمايي امكان پذير مي گردد اما بايستي اين گرما از خود قالب هم خارج شود و اين وظيفه سيستم خنك كننده قالب است. به عنوان ماده خنك كننده ، معمولاً از آب و بعضاً نيز از روغن موجود در دستگاههاي تنظيم دما ، در صورتي كه هم براي گرم كردن و هم براي خنك كردن بكار رود استفاده مي شود.

براي قطعات تزريقي كوچك و يا جدار بسيار نازك ممكن است بتوان از خنك كردن قالب بطور كامل صرف نظر نمود ، به شرطي كه گرماي ارائه شده از طريق افزايش تعداد تزريق ها بيشتر از گرماي پس داده شده به بهترين وجه از طريق تشعشع ، هم رفت و هدايت نباشد. طبيعي است كه اين موضوع براي ريخته گري آلياژ هاي با دماي ذوب نسبتاً پايين هم مانند قطعات دايكاست كوچك و جدار نازك سرب و قلع صادق است.

حتي د رقطعات دايكاست جدار ضخيم هم گاه نيازي به خنك كردن قالب نيست ولي معمولاً در ماشينهاي اتوماتيك سريع با محفظه ضروري است.

برا ي خنك كردن قالب، كانالهايي در قالب دايكاست براي جريان يافتن ماده خنك كننده تعبيه مي گردد اين كانال ها بطرف ناحيه اياز قالب كه با قطعه تماس دارد هدايت مي شوند يعني جايي كه انتقال گرما از قطعه تزريقي يه سمت قالب آغاز مي گردد اگر صفحه قالب فاقد مغزي قالب باشد كانالهاي خنك كن در داخل صفحه قالب فاقد مغزي قالب باشد كانالهاي خنك كن در داخل صفحه قالب سوراخكاري شده و به مدار سيستم خنك كننده مربوط متصل مي گردد.

كانال هاي خنك كن در قسمتي از قالب كه بايستي خنك گردد به روشهاي گوناگون طراحي مي گردند. نحوه هدايت كانال بايستي طور انتخاب شود كه بخصوص ناحيه اي از قالب كه پشت حفره قالب قراردارد بتواند خوب خنك گردد.

كانال هاي درون قالب به صورت مستقيم هدايت مي شوند اما درعين حال تغيير زاويه و تطبيق اين كانال ها به لبه هاي قالب هم امكان پذير است.

 

 

 

 

 

فورج چیست

1 دیدگاه

 

فورج چیست

 

آهنگری (Forging) کار بر فلز توسط پتک کاری یا پرس کاری و در آوردن آن به یک شکل مفید است. آهنگری از قدیمی ترین هنرهای فلزکاری است و منشاء آن به زمان های بسیار دور باز می گردد. در این فرآیند نیروهای بزرگی به کار گرفته می شود و لوازم کار اغلب بسیار سنگین هستند

پروسه ی آهنگری نوین نیز بر همین اساس استوار شده است. در روش فورج، قطعه ی اولیه که لقمه نامیده می شود در میان دو نیمه ی قالب قرار می گیرد و نیرویی زیاد به صورت آرام و گاهی ضربه ای به آن وارد می شود. به این ترتیب قطعه ی گداخته در محیط قالب، شکل و فرم داخل قالب را به خود می گیرد و فلز اضافی به حفره ی فلاش وارد می شود که بعدا از قطعه جدا می شود و دور ریز قطعه ی فورج شده محسوب می گردد.

پروسه ی فورج معمولا به صورت گرم انجام می گیرد و هر فلزی میزان حرارت مشخصی برای فورج شدن دارد. در روش فورج قطعه ی گداخته شده در کوره که به حرارت مشخص رسیده باشد را در قالب می گذارند که بر اثر فشار، فرم قالب را به خود بگیرد.

قطعات فورج شده نسبت به روش های دیگر تولیدی از استحکام و خواص مکانیکی عالی تری برخوردار می باشند. اکثر فلزات، قابلیت آهنگری و فورج شدن را دارا هستند. فلزاتی مانند فولادهای آلیاژی و فولادهای کربنی و آلومینیوم و آلیاژهای آن، برنج، مس و آلیاژهای آن ها و… برای فورج مناسب می باشند.

قالب های فورج برای فرم دهی و شکل دهی فلزات در تولید انبوه استفاده می شود که گاهی با حرارت دهی قطعات کار و گاهی بدون حرارت دهی صورت می گیرد. قالب های فورج به دو دسته تقسیم می شوند:

 

1) قالب های بسته فورج   (Impression Die forging)

2) قالب های باز فورج            (Open Die forging)

 

 

در روش فورج با قالب بسته ی گرم، قطعه ی کار (لقمه) بین دو نیمه قالب قرار می گیرد و بر اثر نیروی فشاری یا ضربه ای پرس های هیدرولیکی یا مکانیکی و یا چکش های سقوطی، فرم قالب را به خود می گیرد. برای ساخت این قالب های فورج، از فولادهای گرم کار که دارای چقرمگی و استحکام تسلیم بالایی باشند استفاده می کنند. گاهی بر اساس شکل و نوع قطعه برای رسیدن به فرم نهایی از چندین قالب و چند مرحله فورج کاری استفاده می شود، زیرا با یک عمل پرس کاری، تولید قطعه کامل میسر نخواهد بود و قطعه ی کار به مرور و طی چند مرحله باید شکل نهایی را کسب نماید.

 

روش فورج با قالب باز

در روش فورج کاری سرد، عملیات تولیدی به صورت سرد انجام می گیرد که شامل خم کاری، کشش، کله زنی، نقش زنی و اکستروژن، پیچ زنی می شود که در این روش به نیروی بالاتری نسبت به فورج گرم احتیاج است. دقت ابعاد قطعات تولید شده با روش فورج سرد، بیش تر می باشد.

از این روش برای ساختن قطعات با اشکال، اندازه وجنسهای مختلف استفاده میشود. با این روش میتوان جریان فلز وساختار دانهای آن را کنترل نمود ودر نتیجه به استحکام و چقرمگی خوبی دست یافت.از این روش برای تولید قطعاتی که شرایط کاری تنش بالا و بحرانی کارمی کنند استفاده میشود.

از قطعات معروفی که امروزه با استفاده از این روش تولید میشوند میتوان به میل لنگ شاتون،دیسکهای توربینها،چرخدندها،چرخهاوابزارالات اشاره نمودفورج را میتوان دردمای اتاق (فورج سرد) یا در دماهای بالاتر(فورج گرم و فورج داغ بسته به دما) انجام داد.

در فورج سرد به نیروهای فوق العاده بزرگی برای شکل دادن قطعه نیاز است و مادة خام بایستی به اندازة کافی قابلیت چکش خواری داشته باشد، در عوض قطعة تولیدی با این روش دارای سطح پایانی و دقت ابعادی خوبی است در فورج داغ به نیروی کمتری نیاز است ولی قطعات تولیدی با این روش دارای سطح پایانی و دقت ابعادی چندان خوبی نیستندمعمولا قطعات تولیدی توسط فورج به عملیات اضافی ( پایانی) جهت تبدیل شدن به قطعه مناسب کاروحصول دقت مطلوب نیاز دارند.

با استفاده از روش فورج دقیق میتوان این عملیات را به حداقل رساند قطعهای که با استفاده از فورج تولید میشود را نیز میتوان با سایر روشها نظیر ریخته گری، متالورژی پودروماشینکاری تولید نمود وهمانطورکه انتظارمیرود هرکدام ازاین روشها دارای مزایا و محدودیتهای مربوط به خود از نظر استحکام ، چقرمگی، دقت ابعادی سطح پایانی و نقصهای ساختاری هستند.

 

روش فورج با قالب حفره دار و قالب بسته

در فورج با قالب حفره دار قطعه خام توسط نیروهای فشاری پرس به شکل حفره های قالب در میآید توجه شود که مقداری از ماده بین دو نیمه قالب به صورت زائده باقی میماند. زائده نقش بسیار مهمی در جریان ماده در قالب های حفره دار ایفا میکند این زائده کوچک سریعا خنک می شود و به سبب مقاومت اصطکاکی، مادة داخل حفره های قالب را تحت فشار بالا قرار میدهد و باعث پر شدن کامل حفره های قالب میشود

مراحل شکل دهی بیلت در قالب حفره دارتوجه شود که مقداری از مادة اضافی به صورت زائده در بین دو نیمة قالب باقی میماند که بعدا بایستی بریده ماده خام(بلانک) ممکن است از فرایندهایی نظیر ریخته گری، متالورژی پودر، برشکاری و یا فورج بدست آمده بیاید. این بلانک روی نیمة پایینی قالب قرارمیگیرد و با پایین آمدن نیمة بالایی قالب به تدریج شکل میگیرد .

از فرایندهای ماقبل شکل دهی نظیر باریکسازی ولبه زنی  برای توزیع ماده به قسمتهای مختلف بلانک استفاده میشود .  در باریکسازی ماده از یک ناحیه به سمت بیرون دور میشود و در لبه زنی در یک ناحیه جمع میگردد . سپس قطعه توسط فرایند لقمه کاری  و با استفاده از قالبهای لقمه زنی به صورت ظاهری شاتون درمیآید. درآخرین عملیات فورج قطعه توسط قالب های حفرهدار به شکل نهایی را به خود میگیرد. در انتها زائده برشکاری میشوند.

 

سکه زنی به روش فورج

سکه زنی اساسا یک فرایند فورج قالب بسته برای شکل دادن سکه ها ، مدال ها وجواهرات میباشد . برای رسیدن به ابعاددقیق به فشارهایی تا پنج یا شش برابر استحکام ماده نیاز ادست . دراین فرایند از مواد روانکار نمی توان استفاده نمود زیرا باعث پرشدن حفره های قالب شده ودر این فشارهای اعمالی رفتار غیر قابل ترادکم داشته واز شکل دهی دقیق قطعه جلوگیری میکنند از فرایند سکه زنی با فورج برای ایجاد دقت ابعادی روی سایر قطعات نیزاستفاده میشود. این فرایند، اندازه کردن  نامیده می شود. فرایند اندازهکردن به همراه فشارهای بالا و تغییر شکل قطعه میباشد حک کردن حروف و اعداد روی قطعات را میتوان با فرایندی شبیه به سکه زنی با سرعت انجام داد.

 

نیروی فورج

نیروی فورج لازم در فرایند فورج با قالب حفره دار از رابطة زیر بدست می آید:

که kیک ضریب (از جدول 2بدست میاید ) Yf تنش سیلان ماده در دمای فورج و a  سطح مورد فورج به همراه زائده میباشد در فورج داغ فشار واقعی فورج از 550 MPa تا 1000 MPa تغییر می کند.

طراحی قالب های فورج

طراحی فالبهای فورج به دانش زیادی دربارة خواص استحکام، چکشخواری، حساسیت به نرخ تغییرشکل و دما، اصطکاک و شکل قطعه نیاز دارد اعوجاج قالب تحت بارهای بالاخصوصا در تولید قطعات با تلرانس کم قابل ملاحظه میباشد مهمترین قانون در طراحی قالب این است که قطعه در هنگام عملیات فورج در جهتی که دارای کمترین مقاومت است . جریان می یابد

بنابراین قطعه( شکل میانی) بایستی به گونهای شکل داده شود تا تمامی حفره های قالب پر شود. در شکل دهی اولیه قطعه، ماده نباید به آسانی به سمت زائده حرکت کند.

الگوی جریان دانهای بایستی مطلوب باشد و لغزشهای شدید بین قطعه و قالب بایستی به حداقل برسد تا فرسایش کاهش یابد انتخاب اشکال نیازمند تجربة زیادی بوده ، شامل محاسبات سطوح مقطع در هر موقعیتی از فورج میباشد. از آنجاییکه ماده در این فرایند تحت تغییرشکلهای مختلفی در مناطق مختلف حفرههای قالب میباشد، خواص مکانیکی بستگی به موقعیت فورج دارد.

در ادامه درباره این اجزا توضیح داده شده است، بعضی از آنها شبیه به موارد گفته شده درباره ریخته گری می باشد.

در اغلب قطعات فورج شده، خط جدایش Parting line درست در مکان بزرگترین سطح مقطع قطعه قرار دارد.در قطعات متقارن خط جدایش معمولا خط مستقیمی در مرکز قطعه می باشد اما در قطعات پیچیده این خط در یک صفحه قرار ندارد. این قالب ها به گونه ای طراحی میشوند تا هنگام کار قفل شده و از حرکتهای عرضی قالب جلوگیری شود در این حالت تعادل نیروها و هم محوری قطعات قالب حفظ می گردد. بعد از آنکه قالب پر شد به اضافة مواد اجازه داده میشود که به داخل سیمراهه Gutter راه پیدا کند این موضوع باعث میشود که این مواد اضافی باعث بالا بردن فشار قالب نشوند. معمولا ضخامت زائده  Flash برابر3% بیشترین ضخامت قطعه فورج کاری میباشد طول تکة مسطح Land معمولا دو تا پنج برابر ضخامت زائده می باشد در طی سالها چند طراحی مختلف برای سیمراه ارائه شده است در اغلب قالب های فورج به زاویة شیب  Draft angle مناسب برای بیرون آمدن قطعه از قالب نیاز میباشد قطعه در هنگام اغلب قالبهای فورج به زاویة شیب  Draft angle مناسب برای بیرون آمدن قطعه از قالب نیاز میباشد قطعه در هنگام خنک شدن هم از نظر طولی و هم از نظر شعاعی منقبض می شود بنابراین زوایای شیب داخلی بزرگتر از زوایای شیب خارجی ساخته میشوند زوایای داخلی در حدود ٧ تا ١٠ درجه و زوایای خارجی در حدود ٣ نا ۵ درجه میباشند انتخاب صحیح اندازة شعاعها و گوشه ها به منظور اطمینان خاطر از جریان آرام فلز به داخل حفرهها و افزایش عمر قالب بسیار مهم است .

معمولا شعاع های کوچک غیرمطلوب می باشد، چراکه جریان فلز را با سختی مواجه کرده، فرسایش قالب را بالا م قالب میشود یبرد (به دلیل ایجاد تمرکز تنش و حرارت) قوس های کوچک همچنین سبب ایجاد ترک های ناشی از خستگی در بنابراین مقدار این قوسها تا آنجاییکه طراحی قطعة فورج کاری اجازه میدهد باید بزرگ باشد.

در فرایند فورج، خصوصا برای قطعات پیچیده میتوان از قالب های چندتکه به جای قالب های یک تکه استفاده نمود این موضوع باعث کاهش هزینه های ساخت قالب های مشابه می شود این تکه ها ( مغزها ) را میتوان از مواد پراستحکام تر و سخت تر ساخت . در صورت فرسایش و شکست این تکهها آنها را به راحتی میتوان تعویض نمود.

 

جنس قالب ها وروانکار ها

اغلب عملیات فورج خصوصا در مورد قطعات بزرگ، در دماهای بالا انجام میشود. بنابراین مواد قالب بایستی

الف) دارای استحکام و چقرمگی در دماهای بالا باشند

ب ) سختی پذیر بوده و بتوان آنها را به صورت یکنواخت سخت کاری نمود

ج ) در مقابل شوکهای حرارتی و مکانیکی مقاوم باشند

د ) در مقابل سایش به سبب پوسته شدن در فورج داغ مقاوم باشند.

انتخاب جنس قالب به فاکتورهایی نظیر ابعاد قالب، ترکیب و خواص قطعه، پیچیده بودن قطعه دمای فورج نوع فرایند فورج هزینة مواد قالب و تیراژ قطعه بستگی دارد همچنین انتقال حرارت از قطعة داغ به قالب فاکتور مهمی میباشد از مواد که معمولا در ساخت قالبهای فورج استفاده میشوند، میتوان به فولادهای دارای کرم، نیکل، مولیبدن و وانادیم اشاره نمود.

روانکارها، روانکارها به شدت بر میزان اصطکاک و سایش تاثیر میگذارند. بنابراین در مقدار نیروها و جریان فلز به داخل حفرهها موثرند همچنین به عنوان حایل حرارتی بین قطعة داغ و قالب نسبتا خنک عمل کرده، باعث پایین آمدن نرخ خنک شوندگی قطعه و بهبود جریان فلز میگردد. نقش مهم دیگر روانکار عملکردن به عنوان عامل جدایش و جلوگیری کننده از چسبیدن قطعه به قالب میباشد.

در فرایند فورج از روانکارهای مختلفی میتوان استفاده نمود در فورج داغ از گرافیت، دیسولفید مولیبدن و در بعضی استفاده میشود در فورج داغ معمولا قالب مستقیما به روانکار آغشته میشود، در فورج سرد قطعه به روانکار آغشته میشود.

روش کاربرد و یکنواخت نمودن ضخامت روانکار روی بلانک در کیفیت محصول مهم است.

 

نوردکاری چیست

روشی برای کاهش ضخامت (یا تغییر سطح مقطع) قطعات طویل با استفاده از دو یا چند غلتک می باشد. 90% قطعات فولادی تولید شده از فرایندهای شکل دهی فلزات با این روش تولید می شوند. این روش برای اولین با در قرن پانزده گسترش پیدا کرد.

صفحه (PLATE) که معمولا به ضخامت بالای (1/4IN) 6mm اطلاق می شود و در ساختن سازه هایی نظیر پل ها، بویلرها، پوسته راکتورهای اتمی و بدنه کشتی به کار می رود، با این روش تولید می شود.این پلیت ها می توانند به ضخامت (12in)0.3m برای نگهدارنده های بویلرهای بزرگ، (6in)150mm برای پوسته راکتورها، و (4-5in) 100-125mm برای کشتی های جنگی و تانکرهای باشند. ورق (sheet)، معمولا از ضخامتی کمتر از 6mm دارد و برای ساخت انواع قطعات ورقی نظیر بدنه خودروها، هواپیماها، قوطی های کنسروها، لوازم آشپزخانه و …. به کار می رود.

علاوه بر پلیت و ورق، مقاطع فولادی ریل آهن ،چهرگوش، نبشی ، میل گرد، سپری و …( قطر مقاطع گرد از 5.5mm  تا 300mm متغیر است و مقاطع کمتر از 5.5mm را معمولا دیگر با این روش نمی توان تولید نمود و بایستی توسط فرایند کشش و سیم لوله تولید کرد)، لوله و محصولات ویژه مانند چرخ واگن را تولید نمود.

 

نورد تخت

نورد تخت ، نواری با ضخامت ho وارد فضای ما بین یک جفت غلتک شده و در ضخامت آن به hf رسیده است( هر کدام از این غلتک ها توان خود را جداگانه بوسیله یک شفت که به یک موتور الکتریکی متصل است می گیرند). سرعت خطی غلتک ها برابر v2می باشد. سرعت ورودی نوار به هنگام ورود به غلتک ها برابر vo می باشد. وقتی که ورق به داخل فضای مابین دو غلتک  می رود، بایستی سریع تر جریان یابد چرا که ضخامت آن در حال کاهش است .سرعت نوار در نقطه خروج از غلتک ها بیشترین مقدار را دارد (vf ) با توجه به اینکه سرعت گردش غلتک ها یکسان و بدون تغییر می باشد، یک لغزش نسبی بین نوار و غلتک ها در فضای ما بین غلتک ها (l) بوجود می آید. در نقطه خنثی یا نقطه بدون لغزش، سرعت نوار با سرعت غلتک  برابر می شود. در سمت چپ این نقطه فلتک سریع تر از نوار حرکت می کند و در سمت راست این نقطه نوار سریع تر از غلتک حرکت می کند. بنابراین نیروهای اصطکاکی عمل می کنند.

 

نیروهای اصطحکاکی نورد

غلتک ها نوار را توسط نیروی اصطکاک به درون خود می کشند، که جهت این نیرو به سمت راست می باشد. بنابراین نیروی اصطکاک در سمت چپ نقطه خنثی  بایستی اصطکاک سمت راست بیشتر باشد.گرچه به نیروی اصطکاک برای انجام نورد نیاز است ولی انرژی بوسیله اصطکاک هدر می رود و افزایش اصطکاک به معنای افزایش نیرو و توان لازم می باشد. اگر hoو hfبه ترتیب ضخامت ورودی و خروجی ورق، R، شعاع غلتک و  ضریب اصطکاک باشند خواهیم داشت:

با توجه به رابطه بالا معلوم می شود که با افزایش شعاع غلتک می توان مقدار کاهش ضخامت نوار را افزایش داد. این موضوع درست شبیه استفاده از چرخ های بزرگتر در تراکتورها و خودروهای سنگین به منظور جلوگیری از سرخوردن روی گل و لای و جاده می باشد.

 

نیرو و توان لازم برای نورد

نیروی نورد در حالت نورد تخت را می توان از رابطه زیر بدست آورد

که L طول نوار در تماس با غلتک ،W پهنای نوار و Yavg تنش متوسط نوا مابین دو غلتک می باشد. رابطه رابطه بالا در حالت بدون اصطکاک می باشد. هر چه ضریب اصطکاک مابین غلتکها و نوار بیشتر باشد، تفاوت بین نیروی واقعی و نیروی بدست آمده از رابطه فوق بیشتر می شود و رابطه فوق کمتری از نیروی واقعی را پیش بینی می کند.

با فرض آنکه نیروی F به وسط قوس در تماس اعمال می شود( شکل 2-C) خواهیم داشت: a = L/2 گشتاور پیچشی هر غلتک برابر با حاصلضرب F در a می باشد بنابراین توان غلتک در سیستم SI از رابطه زیر بدست می آید:

که F بر حسب نیوتن، L بر حسب متر و N بر حسب rpm( تعداد دور غلتک در یک دقیقه) می باشد.

 

کاهش نیروی غلتک

نیروهای غلتک می توانند باعث تغییر شکل و له شدگی غلتک بشوند؛ چنین نیروهایی می توانند برای غلتک بسیار مضر باشند و بر فرایند نورد تأثیر نامطلوبی بگذارند. همچنین تکیه گاه های غلتک ها که شامل پوسته، یاتاقان ها و غلتک های پشتیبان می باشند ، ممکن تحت نیروها نورد دچار کشش آمدن شده، در نتیجه فاصله بین دو غلتک به میزان قابل توجهی از دیاد پیدا کندوبنابراین برای جبران این تغییر شکل و رسیدن مطلوب غلتک ها را بایستی از مقدار محاسبه شده به یکدیگر نزدک تر نمود تا ضخامت مطلوب نوار بدست آید. با هر کدام از روش های زیر می توان نیروهای غلتک را کاهش داد:

 

1 )  کاهش اصطکاک

2 ) استفاده از غلتک هایی با شعاع کمتر

3 ) پایین آوردن میزان کاهش ضخامت در هر مرحله از نورد

4 ) انجام نورد در دماهای بالاتر به منظور کاهش استحکام ماده

یک روش دیگر برای کاهش نیروهای نورد،کشیدن نوار در طی فرایند نورد می باشد. در این حالت به نیروی فشاری کمتری برای تغییر شکل پلاستیک ماده نیاز است. از آنجاییکه برای نورد کردن مواد پراستحکام به نیروی فشاری زیاری نیاز است، کشیدنن نوار در این حالت بسیار مهم است. می توان نوار را چه در ناحیه ورودی ( کشش پشتی) وچه در ناحیه خروجی (کشش جلویی) و یا هر دو تحت کشش قرار دارد.

کشش پشتی توسط اعمال نیرو به غلتک ها حامل نوار را به دورن غلتک های نورد می فرستند،اعمال می شود.کشش جلویی بوسیله افزایش سرعت غلتکهای تحویل گیرنده نوار اعمال می شود.همچنین می توان نورد کاری را بدون اعمال هیچ گونه نیروز اضافی به غلتک های نورد و فقط با اعمال نیروی کششی از سمت جلو انجام داد که به این روش نورد استکل گویند.

 

عیوب ایجادی در صفحات و ورق های نورد شده

عیوب نورد می تواند چه در سطح صفحات و ورق ها و چه در ساختار داخلی آنها بوجود آید.این عیوب چه به سبب کاهش کیفیت سطح و چه به سبب کاهش استحکام و شکل گیری تولیدات نامطلوب می باشند.تعدادی از عیوب نظیر پوسته شدن ،زنگ زدگی، خراش، گدازش، حفره و ترک در ورق های فلزی شناخته شده اند. این عیوب ممکن است که سبب

آخال ها (Inclusions) و یا ناخالصی های (Impurities) موجود در ماده اصلی ریخته

گری شده و یا در طی شرایط مختلف مربوط به آماده سازی و فرایند نورد بوجود آمده باشند.

موج دار شدن لبه ها  نتیجه خمش غلتک می باشد. نوار در لبه ها نازک تر از مرکز می باشد؛ چرا که شکم دادن غلتک در وسط بیشتر است.ترک های بوجود آمده در شکل های c,b-4 نتیجه چکش خوار بودن ضعیف ماده در دمای نورد می باشد.

پوست سوسماری شدن پدیده ای پیچیده می باشد که به سبب تغییر شکل غیر یکنواخت در طی فرآیند نورد و یا به خاطر وجود عیب در ماده خام ریخته گری شده بوجود می آید. از آنجاییکه لبه های ورق در فرایندهای کل دهس ورق مهم می باشد، عیوب لبه ای با برش کاری غلتکی لبه ها از بین می رود.

 

دستگاه ها و روش های نورد

دستگاه نورد به مجموعه ماشین آلات و ابزارهایی گفته می شود که به کمک هم محصول مورد نظر را به دست می دهد که شامل یک پایه نورد اصلی و ماشین آلات کمکی است. ماشین آلات کمکی می توانند از قبیل دستگاه تغذیه ،دستگاه تحویل،سیستم خنک کننده، روغن کاری کننده، کنترل اتوماتیک (کنترل ضخامت به کمک اشعه x) و امکانات کنترل دیگر برای جلوگیری کردن از طبله شدن ورق باشند که به این تشکیلات، دستگاه نورد گویند.

برای انجام فریند نورد چندین نوع تجهیزات و غلتک های مختلف ساخته شده است.گرچه تجهیزات اصلی لازم برای نورد سرد و داغ شبیه به هم می باشند ولی تفاوت هایی در نوع ماده نورد، پارامترهای فرایند، روانکارها و سیستم خنک کاری وجود دارد. طراحی، ساختن و عملکرد دستگاه های نورد به تحقیقات زیادی نیاز دارد. دستگاه های اتوماتیک صفحات و ورق هایی با دقت و نرخ تولید بالا به همراه قیمت ارزان تولید می کنند عرض تولیدات نورد می تواند از 5m تا 0.0025mm تغییر کند. سرعت نورد می تواند از 25m/c (تقریبا یک مایل در دقیقه) در نورد سرد و حتی سریع تر در دستگاه های تمام اتوماتیک و کنترل شونده با کامپیوتر تغییر کند.

از دستگاه های نورد دو یا سه غلتکی  برای انجام مراحل مقدماتی نورد (خشن کاری یا پیش نوردکاری) شمش ریخته گری شده در ریخته گری پیوسته استفاده می شود. قطر این غلتک ها از 0.9m تا 1.4m متغیر است. در نورد سه غلتکی یا رفت و برگشت جهت حرکت ماده پس از هر مرحله تغییر میکند؛ صفحه نورد شده مکرر را به بین دو غلتک بالایی رفته و سپس توسط انبر ماشینی( Manipulator) و بالا برنده های مختلفی به بین دو غلتک پایین فرستاده می شود.

دستگاه های نورد چهار غلتکی و خوشه ای (سندزیمیز یت دستگاه z) بر این اصل پایه گذاری شده اند که غلتک های کم قطر تر به نیرو و توان کمتری نیاز دارند و موجب کاهش پخش شوندگی (Spresding) می گردد. علاوه بر این استفاده از غلتک های کم قطر این مزیت را دارد که در هنگام آسیب دیدن و مستهلک شده، به جای تعویص غلتک های بزرگ گران قیمت یک غلتک کوچک تعویض شود. گرچه هزینه تجهیزات نورد خوشه ای یه میلیون ها دلار می رسد ولی برای نورد سرد ورق های نازک و پر استحکام مناسب است. معمولاً پهنای محصولات نورد از 0.66m تا 1.5m می باشد.

در نورد ردیفی نوار به صورت پیوسته در چند ایستگاه نورد می شود تا در آخرین آنها به کمترین ضخامت ممکن برسد. هر ایستگاه شامل یک سری غلتک و سایر تجهیزات لازم می باشد. به یک گروه از این ایستگاه ها قطار نورد می گویند. کنترل سرعت و فاصله ها در این نوع نورد بسیار مهم است و از کنترل کننده های کامپیوتری وهیدرولیکی زیادی( خصوصا در نورد دقیق) در این روش استفاده می شود.

غلتک ها ماده مورد استفاده برای ساخت غلتک ها باید از پر استحکام و مقاوم به سایش باشد.موادی که معمولا برای این منظور به کار می روند، چدن، فولاد ریخته گری و فولاد فورج شده می باشند. در غلتک های کم قطر (نظیر غلتک های نورد خوشه ای) از تنگستن کار باید می باشند. فولاد فورج شده نسبت به چدن دارای استحکام، سفتی و چقرمگی بیشتری است. غلتک های نورد سرد به منظور ایجاد سطح صاف سنگ زنی می شوند و در بعضی از موارد پولیش کاری می گردند. از غلتک های نورد سرد نباید برای  نورد داغ استفاده شود چرا که حرارت موجب ترک برداشتن و پوسته شدن سطح غلتک می شود.

روانکارها نورد داغ آلیاژهای آهنی معمولا بدون روانکار انجام می شود گرچه شاید از گرافیت استفاده شود. از محلول های آبی خنک کردن غلتک ها و کندن پوسته های روی ماده نورد شده استفاده می شود.آلیاژهای غیر آهنی با استفاده از ترکیب روغن ها قابل حل در آب و روانکارهای با لزجت پایین مثل روغن های معدنی، امولسیون ها، پارافین و روغن های چرب انجام می شود.

 

تولید اشکال مختلف با استفاده از نورد

علاوه بر نورد تخت، اشکال مختلفی را می توان با نورد پروفیل تولید نمود. قطعات مستقیم و طویل سازه ها مثل میل گردها (با قطرهای مختلف) کانال ها، تیرهای I شکل و یل های قطار با این روش تولید می شود. از آنجاییکه سطح مقطع ماده به صورت غیر یکنواختی تغییر می کند، برای طراحی غلتک های لازم به تجربه زیادی نیاز است تا قطعات تولیدی عاری از عیوب داخلی و خارجی باشند.

 

نورد رینگ ها

در فرایند نورد رینگ ها قطر یک رینگ ضخیم با کاهش سطح مقطع آن، افزایش می یابد. رینگ ما بین دو غلتک که یکی از آنها محرک است قرار گرفته  و با نزدیکتر شدن غلتک های چرخان جبران می شود.قطعه خام اولیه(بلانک) از برش لوله های ضخیم و یا با سنبه کاری(PIERCING) بدست می آید. از قطعات که معمولا با این روش تولید می شوند می توان رینگ های بزرک در راکت ها، توربینها، رینگ های چرخ دنده ها، رینگ های بلبرینگ و رلبرینگ ها، فلانچ ها و رینگ های تقویت کننده لوله ها نام برد.

 

 

ریخته گری گریز از مرکز چیست

0 دیدگاه

 

ریخته گری گریز از مرکز چیست 

طرح استفاده از نیروی گریز از مرکز در ابتدا در سال 1809 میلادی، توسط فردی انگلیسی به نام Anthony Eckhard ارائه شد و اولین استفاده صنعتی از آن در سال 1848 میلادی در بالتیمور به منظور تولید لوله چدنی صورت گرفت. همگام با پیشرفت علم و صنعت از سال 1890 میلادی، پیشرفتهایی در روش ریخته‌گری گریز از مرکز آغاز گردید که در سالهای 1912 تا 1918 میلادی، منجر به ساخت ماشین De- lavaud  توسط  De- lavaud  برزیلی گردید.

 

لوله‌ریزی به روش De- lavaud

در ریخته‌گری گریز از مرکز، برای پر کردن قالب، علاوه بر نیروی ثقل از نیروی گریز از مرکز نیز استفاده می‌گردد. در این روش سطح بیرونی قطعه توسط سطح داخلی قالب شکل گرفته ولی سطح داخلی قطعه به چند صورت امکان شکل‌گیری دارد که خود سبب یک تقسیم‌بندی در روش‌ها گردیده و به طور کلی در سه دسته زیر طبقه‌بندی شده‌اند.

1 )  ریخته‌گری گریز از مرکز حقیقی

2 )  ریخته‌گری نیمه گریز از مرکز

3 )  ریخته‌گری تحت نیروی گریز از مرکز یا قطعات گریز از مرکز شده

در ریخته‌گری گریز از مرکز حقیقی محور ریخته‌گری بر محور دوران قطعه، منطبق بوده و سطح داخلی بدون حضور ماهیچه و به واسطه نیروی گریز از مرکز شکل می‌گیرد. در این روش محور دوران در یکی از سه حالت افقی، عمودی و مایل می‌باشد که ابعاد و شکل قطعه تعیین کننده حالت صحیح آن خواهد بود. اگر طول قطعه استوانه‌ای شکل L و قطر آن D فرض می‌شود، نسبت  L/D > 4روش افقی ،  L/D = 4-1روش مایل و L/D < 4 روش عمودی به کار گرفته می‌شود.

قالبهای مورد استفاده در روش ریخته‌گری گریز از مرکز افقی

قالبهای ریخته‌گری گریز از مرکز افقی بسته به شرایط کاری، سرعت تولید و جنس آلیاژ ریختگی، به دو دسته مصرف شدنی و دائمی تقسیم‌بندی شده است که قالب‌های ممرد استفاده در ریخته‌گری گریز از مرکز لوله‌های چدنی مورد نظر، فولادی دائمی است.

جنس فولادهای قالب  گریز از مرکز

فولادهای قالب لوله‌ریزی از نوع فولادهای گرم کار بوده که جهت تهیه لوله‌های چدنی و همچنین قالبهای تزریق پلاستیک در صنعت مورد توجه می‌باشند. در حین کار سطح داخلی آنها تحت درجه حرارتهای بالا  و بارهای مکانیکی نسبتا پایین قرار دارد.

فولادهای قالب در حین کار تحت تاثیر عواملی قرار می گیرند که بر طول عمر آنها تاثیر دارد این عوامل عبارتند از :

1 ) سیکل تغییرات دما با دامنه 230 تا 700 درجه سانتیگراد در سطوح داخلی قالب

( زمان یک دوره  تغییرات دما تقریباً 120 ثانیه است . )

2 )  نیروی گریز از مرکز بالا در اثر چرخش قالب با سرحت حدود 950RPM  حاصل می شود .

3 )  تنشهای بالا در نواحی نزدیک سطح داخلی ( حدود Mpa 200 فشاری و Mpa 780 کششی )

4 ) خوردگی حاصل از گازها و هوا که از انجام واکنش ها حاصل می شود .

5 ) ترکهای خراشی در هنگام بیرون کشیدن لوله ها از قالب در جهت محور قالب

 

ریخته گری سانتریفیوژ 

اين سيستم بر اساس نيروي گريز از مركز ساخته شده است ميدانيد كه هر گاه جسمي با سرعت معيني حول يك مركز با محور دوران كند نيروئي در جسم متحرك و در جهت مماس بر مسير دوران و به سمت خارج از مركز ايجاد مي گردد . كه به نيروي فراگريز يا گريز از مركزموسوم است كه مقدار آن از رابطه F=MRW2 كه در آن R شعاع دوران M جرم جسم و V سرعت خطي و W سرعت زاويه اي است بدست مي آيد. محور دوران ممكن است به سه حال قائم ، افقي يا مايل باشد قطعه اي كه در اين روش تهيه مي گردد داراي تميزي و سطوح صاف بوده و همچنين درجه خلوص جسم به علت جابجا شدن در اثر قوه گريز از مركز مي گردد همچنين در اين روش احتياج به ماهيچه گذاري نيست جنس قالب ممكن است از ماسه يا ماسه ماهيچه گرافيت و يا فلز باشد كه قالب ها اكثرا فلزي و از جنس چدن يا فولاد هاي مخصوص مي باشند ريخته گري گريز از مركز ممكن است به سه صورت باشد :

 

سانتريفيوژ كامل

كه در اين حالت محور دوران با محور قطعه ريخته شده يكي است و ضخامت قطعه معين و مشخص در تمام قطعه يكسان است.

 

نيم سانتريفيوژ

در اين حالت محور تقارن و محور دوران يكي است ولي سطوح و زوايا و حفره هايي كه در قطعه وجود دارد كه يكنواختي ضخامت قطعه را از بين مي برد و اين پستي و بلندي ها به كمك ماهيچه هاي مناسب در قالب تعبيه مي شود قالب هاي نيم سانتريفيوژ اكثرا از ماسه ماهيچه و گرافيت ساخته مي شوند .

 

ريخته گري تحت فشار سانتريفيوژ

در اين حالت قالب يا قالب ها به طور شعاعي حول محور دوراني قرار دارند و موقعيكه مذاب از مركز وارد شود تحت فشار مستقيم گريز از مركز براي تهيه و توليد لوله ها ، سيلندر هاي چدني و غيره استفاده مي شود و از انواع آلياژ هاي فولادي و مس و نيكل در اين سيستم ريخته گري مي گردند

 

ریخته گری فشاری

آلیاژ مس – بریلیوم به طور فزاینده ای در ساختمان قالب مورد استفاده قرار می گیرد زیرا خصوصیاتی از قبیل سختی نسبتا خوب ( عدد سختی برنیل آن حدود 250 است ) همراه با قابلیت هدایت حرارتی بالا را داراست. این آلیاژ ماده ای مناسب برای ساخت حفره ها، ماهیجه ها و بقیه اجزاء قالب مانند نازلهای واحدهای راهگاه گرم است. قابلیت هدایت حرارتی بالا بدین معنی است که آلیاژ مس – بریلیوم در حفره هایی به کار می رود که نیاز باشد تا حرارات مذاب از حفره نسبت به حفره مشابه از جنس فولاد سریعتر منتقل شده و سرعت خنک کاری بیشتر شود و اغلب منجر به کاهش زمان تزریق می شود. آلیلژ مس – بریلیوم را می توان ماشین کاری نمود. با ماشین افزارهای معمولی این کار عملی است. همچنین روی آن می توان هوبینگ سرد، هوبینگ گرم یا ریخته گری فشاری انجام داد. روش آخر مزایایی نسبت به روش هوبینگ سرد دارد. در عملیات هوبینگ سرد یا گرم قطعه کار از جنس آلیاژ مس – بریلیوم تمایل به کار سختی داشته و در نتیجه باعث گسترش تمرکز تنش می شود. از روش ریخته گری فشاری ( هوبینگ مایع ) ممولا برای تولید حفره به کار می رود. ولی از این روش می توان برای تولید ماهیجه نیز استفاده می شود. این روش ترکیبی از دو روش هوبینگ و ریخته گری است. اصول فرآیند ریخته گری فشاری در شکل زیر نشان داده شده است.

یک سنبه هاب الگو از جنس فولاد با کیفیت بالا ساخته می شود. مقدار انقباض آلیاژ مس – بریلیوم در حدود 0/004 میلیمتر به میلیمتر ( اینچ به اینچ ) است. بنابراین اندازه هاب به نسبت مقدار فوق باد بزرگتر ساخته شود.

سنبه هاب الگو به یک صفحه بسته شده و در داخل یک محفظه قرار می گیرد. ابتدا مجموعه پیش گرم می شود و به موازات صفحه پرس روی صفحه ی پایین پرس هاب بسته می شود.

مواد مس – بریلیوم مذاب، درون فضای ایجاد شده بین محفظه و هاب ریخته می شود. در این مرحله اغلب از یک محافظ برای محافظت از هاب استفاده می شود.

یک پلانچر که به صفحه متحرک پرس بسته شده بر روی مذاب مس – بریلیوم قرار گرفته و به مذاب نیرو اعمال می کند. پلانچر یک انطباق لغزشی خوب با سطح داخلی محفظه دارد.

وقتی که آلیاژ مس – بریلیوم منجمد شد، پلانچر به سمت بیرون کشیده شده و قطعه منجمدشده و سنبه هاب را نیز از داخل محفظه خارج می کنند. سپس هاب از داخل قطعه منجمد شده و اطراف قطعه متناسب با صفحه نگهدارنده قالب ماشین کاری می شود.

سپس قطعه آنیل شده، عملیات سخت کاری می شود و با مقدار کمی عملیات پرداخت سطحی در صفحه نگهدارنده نصب می گردد.

مزایای این روش مانند مزایای بیان شده برای روش هوبینگ سرد روی فولاد است. در هر حال یک تفاوت اساسی بین دو روش وجود دارد. در روش ریخته گری فشاری آلیاژ مذاب مس – بریلیوم پیرامون سنبه هاب الگو را اشغال می کند در حالیکه در روش هوبینگ سرد هوبینگ سنبه هاب الگو به داخل فولاد فشار داده می شود. اغلب شکل های پیچیده تر و ظریفتر توسط روش ریخته گری فشاری ساخته می شود بدون اینکه احتمال خطر شکستن سنبه هاب وجود داشته باشد.

باید توجه داشت که مزیت اصلی این روش استفاده از خواص آلیاژ مس – بریلیوم است. عمده ترین محدودیت در این فرآیند اندازه ی قطعه است. این محدودیت به اندازه پرس قابل دسترسی و ظرفیت مذاب گیری دارد.

 

ریخته گری گریز از مرکز

معمولا برای تولید لوله استفاده می شود.قالب را با سرعت دوران می دهیم .مذاب با سرعت به طرف انتهای قالب هدایت می شود.(لوله چدنی)

ریختن مذاب در قالب در حال دوران

عقب کشیدن قالب برای ایجاد طول لوله

بیرون اندازی لوله

 

مزایای ریخته گری گریز از مرکز

جدایش ناخالصی و گازها

انجماد تحت فشار،به علت نیروی گریز از مرکز مذاب

تحت فشار جامد می شود بنابراین دارای تخلخل کمتری است.

حذف ماهیچه

حذف سیستم راهگاهی و امکان تولید انبوه

 

روشهای ریخته گری گریز از مرکز

الف) آبگرد (دی لاوود)

ب )  قالب گرم

 

آبگرد

در سال 1920 یک دانشمند برزیلی قالب فولادی آلیاژی است و داخل یک محفظه که آب هست،قرار داد.نه دلیل وجود جریان آب در اطراف قالب،انجماد سریع صورت گرفته و گردش دورانی قالب باعث گردید همواده انجماد از سطح دیواره به سمت داخل انجماد صورت گیرد.دستگاه های آبگرد ،قادرند لوله به قطر 500 میلیمتر و طول 6متر با ظرفیت 13 لوله در ساعت تولید کنند.(برای تولید چدن سفید)

 

روش قالب گرم

این روش توسط یک شرکت آلمانی ابداء شد.برای تولید چدن خاکستری (چدن خاکستری از چدن داکتیل نشکن تولید می شود.)که با پیشرفت فرآیند توانستند چدن نشکن هم تولید کنند.در این روش قالب،دیواره ضخیم از نجس چدن یا فولاد آلیاژی دارد به دلیل ضخامت بالا انجماد این روش با تاخیر بیشتر انجام شده و شرایط ایجاد گرافیت را تسهیل می کند.قبل از ریختن مذاب قالب حود 250 درجه سانتیگراد گرم میشود و پس از هر مرحله ریخته گری با اسپری آب به سطح خارجی قالب را خنک می کنند.

در عمل سرعت دوران یموجب نیروی گریزاز مرکزی بین 60 تا 80 گرم برای قطعه ریخته گری می گردد.

 

تکنولوژی آماده کردن ذوب

معمولا مذاب برای تولید داکتیل با استفاده از شارژ قراضه های فولاد مرغوب،شمش چدن و مواد برگشتی تشکیل می شود.

مناسبترین نسبت قراضه به چدن 70 به 30 است.به کارگیری قراضه دارای مشکلات زیر است:

1 )  کاهش راندمان ذوب دهی کوره

2 )  تسهیل در خردگی جداره نسوزکوره

3 )  بالا رفتن میزان مواد کمک ذوب مانند گرافیت و فروسیلیس

4 )  مصرف انرژی زیاد

چدن = آهن+ کربن

سفید (کربنFe3c ) عملیات حرارتی = مالیبل

خاکستری (گرافیت) + منیزیم = داکتیل

منیزیم تنشهای سطحی گرافیت را تغییر می ده و باعث کروی شدن آن می شود.

داکتیل کردن مذاب توسط منیزیم خالص یا آلیاژ فروسیلیس میزیم(FeSi-Mg) و یا آلیاژ منیزیم سدیم( Ce-Mg) به روشهای مختلف صورت می گیرد.

حساس ترین مرحله تولید چدن داکتیل میزان بازیابی منیزیم به عنوان ماده کروی کننده می باشد.

 

متغییر های اثر گذار روی بازیابی منیزیم

ترکیب شیمیایی و درجه حرارت مذاب

اندازه و غلظت مواد کروی کنند.

روش تلقیح منیزیم (وارد کردن منیزیم به مذاب)

مقدار منیزیم که می تواند گرافیت کروی تشکیل دهد به میزان اکسیژن و گوگرد در مذاب بستگی دارد و بین 03/0 تا 06/0 درصد متغیر است.دمای مناسب جهت اضافه کردن منیزیم بین 1450 درجه سانتیگراد تا 1500 درجه سانتیگراد خواهد بود.

(هرچه گوگرد مذاب کمتر باشد،میزان منیزیم  اضافه شده نیز کمتر خواهد بود.)

اندازه مواد باید به گونه ای باشد که سطح آنها به قدری زیاد نباشد که به سرعت بسوزد و به مذاب نرسد.همین طور نباید به قدری کم باشد کهزمان طولانی برا ی حل احتیاج داشته باشد.

 

روش پاتیل سرباز

در این روش مواد کروی کننده به سرعت آلیاژ به کار می روند.آلیاژ کروی کننده در ته پاتیل تا حدود 1200 درجه سانتیگراد پیش گرم می شود.پس از آن متناسب با وزن آلیاژ کروی کننده بر روی آن پدن مذاب می ریزیم.هرچه با سرعت بیشتری چدن ریخته شود مقدار بازیابی بیشتر خواهد بود.

 

روش ساندویچی

در این روش آلیاژ منیریم در قسمت گود ته پاتیل قرار داده شده و روی آن را با ورقه فولادی می پوشانیم.بازیابی منیزیم در این روش به مراتب بیشتر از روش قبل است.احتمالا به علت ذوب ورقه فولادی و در نتیجه کاهش درجه حرارت چدن احتمال سوختن منیزیم در اثر اکسیداسیون کاهش می یابد.برای جلوگیری از شناور شدن ورقه فولادی و در عین حال،سریع ذوب شدن آن ضخامت ورقه باید بین 1.5 تا 2 درصد وزن چدن باشد تا شیب دمایی لازم ایجاد گردد.

 

روش فروبری

در این روش منیزیم با غلظت بالا در ظرفی شبیه ناقوس به عمق پاتیل پر از مذاب فروبرده می شود به انی ترتیب از بالا آمدن مواد کروی کننده جلوگیری می شود و میزان بازیابی افزایش پیدا می کند.این ظرف در محیط بیرونی سوراخهایی دارد تا منیزیم داخل ظرف بتواند از آن خارج شود.حداقل عمق لازم برای فروکردن 60 سانتیمتر است.

 

روش تزریق مفتول

در این روش آلیاژمحتوی منیزیم در داخل مفتول که در حقیقت ،غلاف فولادی می باشد قرار گرفته و توسط یک ماشین مخصوص به داخل مذاب فرو می رود.سرعت تزریق باید به گونه ای باشد که غلاف فولادی در طبقات فوقانی مذاب نشود تا منیزیم به پایین پاتیل برسد.

پوشش سطح داخلی قالب در روش آبگرد:به منظور جلوگیری از خوردگی قالب و افزایش عمر آن و همچنین خروج آسان لوله از قالب و کاهش تخلخل و بهبود ساختار میکروسکوپی لوله از پودر فورسیلیکون به عنوان ماده پوشش دهنده سطح قالب استفاده می کنند.این پودر از طریق یک لوله فولادی مقاوم به حرارت که در زیر ناودانی مونتاژ شده و قبل از این که مذاب در ناحیه ای ریخته شود،این پودر را در آنجا می ریزند.

 

پوشش سطح داخلی قالب گرم

در این روش جهت کاهش سرعت سرد شدن و سهولت خروج لوله از قالب به وسیله پوششی به تریکب زیر پوشانده می شود.

  •  بنتونیت سدیم ( نوعی خاک رس ) به میزان 1کیلوگرم در ده لیتر آب
  •  افزودن 90 لیتر آب به مخلوط حاصل
  •  افزودن CaSiبه مخلوط فوق
  •  در این نوع قالب ماده پوششی با فشار 7/0 تا 1 بار به سطح داخلی قالب اسپری می شود.

 

ریخته گری دقیق چیست

0 دیدگاه

ریخته گری دقیق چیست

 

ريخته گري دقيق به روشي اطلاق ميشود كه در ان قالب با استفاده از پوشاندن مدل هاي از بين رونده توسط دوغاب سراميكي ايجاد مي وشد. مدل (‌كه معمولا از موم يا پلاستيك است ) توسط سوزاندن با ياذوب كردن از محفظه قالب خارج مي شود.

 

ويژگیهای قالب ریخته گری دقیق

در روشهاي قالبگيري در ماسه ، مدلهاي چوبي يا فلزي به منظور تعبيه شكل قطعه در داخل مواد قالب مورد استفاده قرار ميگيرد. در اينگونه روشا مدلها قابليت استفاده مجدا دارند ولي قالب فقط يكبار استفاده مي شود. در روش دقيق هم مدل و هم قالب فقط يك بار استفاده مي شود. درروش دقيق هم مدل و هم قالب فقط يك بار استفاده مي شود .

 

 مزايا و محدوديتها قالب ریخته گری دقیق

الف) مهمترين مزاياي روش ريخته گري دقيق عبارتند از

1) توليد انبوه قطعات با اشكال پيچيده كه توسط روشهاي ديگر ريخته گري نمي توان توليد نمود توسط اين فرايند امكان پذير مي شود.

2) مواد قالب و نيز تكنيك بالاي اين فرايند،‌

3) امكان تكرار توليد قطعات با دقت ابعادي وصافي سطح يكنواخت را ميدهد.

4) اين روش براي توليد كليه فلزات و آلياژهاي ريختگي به كار مي رود . همچنين امكان توليد قطعاتي از چند آلياژ مختلف وجود دارد.

5) اين فرآيند امكان توليد قطعاتي با حداقل نياز به عملايت ماشينكاري و تمام كاري وجود دارد. بنابراين محدوديت استفاده از آلياژهاي با قابليت ماشينكاري بد از بين مي رود.

6) امكان توليد قطعات با خصوصا متالورژيكي بهتر وجود دارد.

7) قالبت تطابق براي ذوب و ريخته گري قطعات در خلاء وجود دارد.

8) خط جدايش قطعات حذف مي شود و نتيجتا موجب حذف عيوبي مي شود كه در اثر وجود خط جدايش به وجود مي آيد.

ب) مهمترين محدوديتهاي روش ريخته گري دقيق عبارتنداز

1) اندازه و وزن قطعات توليد شده توسط اين روش محدود بوده و عموما قطعات با وزن كمتر از 5 كيلوگرم توليد مي شود .

2) هزينه تجهيزات و ابزارها در اين روش نسبت به ساير روشها بيشتر است.

 

 انواع روشهاي ريخته گري دقيق

در اين فرايند دو روش متمايز در تهيه قالب وجود دارد كه عبارتند از روش پوسته اي و روش توپر به طور كلي اين دو روش درتهيه مدل با هم اختلاف ندارند بلكه در نوع قالبها با هم تفاوت دارند. فرايند قالبهاي پوستهاي سراميكي پوسته اي سراميكي درريخته گري دقيق ، براي توليد قعطات ريختگي فولادي ساده كربني ، فولادهاي آلياژي ،‌فولاد هاي زنگ نزن، مقاومت به حرارت وديگر آلياژهايي با نقطعه ذوب بالاي اين روش به كار مي رود

به طور شماتيك روش تهيه قالب را در اين فرآيند نشان مي دهند كه به ترتيب عبارتند از

الف ) تهيه مدلهاي مومي يا پلاستيكي توسط ورشهاي مخصوص تهيه ميشوند.

ب ) مونتاژ مدلها  پس از تهيه مدلهاي مومي يا پلاستيك معمولا تعدادي از آنها ( اين تعداد بستگي به شكل و اندازه دارد) حول يك راهگاه به صورت خوشه اي مونتاژ مي شوند در ارتباط باچسباندن مدلها به راهگاه بار ريز روشهاي مختلف وجود دارند كه سه روش معمولتر است و عبارتند از

روش اول) محل اتصال در موم مذاب فرو برده مي شود و سپس به محل تعيين شده چسبانده مي شود .

روش دوم) اين روش كه به جوشكاري مومي معروف است بدين ترتيب است كه محلهاي اتصال ذوب شده به هم متصل مي گردند .

روش سوم) روش سوم استفاده از چسبهاي مخصوص است كه محل اتصال توسط جسبهاي مخصوص موم يا پلاستيكي به هم چسبانده مي شود.

روش اتصال مدلهاي پلاستيكي نيز شبيه به مدلهاي مومي مي باشد

ج ) مدل خوشه اي و ضمائم آن در داخل دو غاب سراميكي فرو برده مي شود. درنتيجه يك لايه دو غاب سراميكي روي مدل را مي پوشاند

د) در اين مرحله مدل خوشه اي در معرض جريان باران ذرات ماسه نسوز قرار ميگيرد.‌تايك لايه نازك درسطح آن تشكيل شود

ر)  پوسته سراميكي ايجاده شده در مرحله قبل كاملاخشك مي شوند تا سخت و محلم شوند. مراحل ( ج ) (د) ( ه) مجددا براي جند بار تكرار مي شود . تعداد دفعات اين تكرار بستگي به ضخامت پوسته قالب مورد نياز دارد. معمولا مراحل اوليه از دوغابهايي كه از پودرهاي نرم تهيه شده ،‌استفاده شده و بتدريج مي توان از دو غاب و نيز ذرات ماسه نسوز درشت تر استفاده نمود. صافي سطح قطعه ريختگي بستگي به ذرات دو غاب اوليه و نيز ماسه نسوز اوليه دارد.

ز) مدول مومي يا پلاستيكي توسط ذوب يا سوزانده از محفظه قالب خارج مي شوند، به اين عمليات موم زدايي مي گويند . درعمليات موزدايي بايستي توجه نمود كه انبساط موم سبب تنش وترك در قالب نشود

ح) در قالبهاي توليد شده عمليات بار ريزي مذاب انجام مي شود ط: پس از انجماد مذاب ،‌پوسته سراميكي شكسته ميشود.

ي) در آخرين مرحله قطعات از راهگاه جدا مي شوند.

 

مواد نسوز در فرآيند پوسته اي دقيق

نوعي سيليس به دليل انبساطي حرارتي كم به طور گسترده به عنوان نسوز در روش پوسته اي دقيق مورد استفاده قرار مي گيرد.اين ماده نسوز براي ريخته گري آلياژهاي آهني و آلياژهاي كبالت مورد استفاده قرار مي گيرد. زير كنيم شايد بيشترين كاربرد را به عنوان نسوز در فرآيند پوسته اي دارد. اين ماده بهترين كيفيت را در سطوح قطعه ايجاد نموده و در درجه حرارتهاي بالا پايدار بوده و نسبت به خورديگ توسط مذاب مقاوم است. آلومين به دليل مقاومت كم در برابر شوك حرارتي كمتر مورد استفاده قرار ميگيرد. به هر حال در برخي موارد به دليل مقاومت در درجه حرارت بالا ( تا حدودc ْ1760 مورد استفاده قرار مي گيرد.

چسبها :‌ مواد نسوز به وسيله چسبها به يكديگر مي چسبد اين چسبها معمولا شيميايي مي باشند سليكات اتيل ،‌سيليكات سديم و سيليس كلوئيدي . سيليكات اتيل باعث پيدايش سطح تمام شده بسيار خوب ميشوند. سيليس كلوئيدي نيز باعث بوجود آمدن سطح تمام شده عالي مي شود.

اجزاي ديگر: يك تركيب مناسب علاوه بر مواد فوق شامل مواد ديگري است كه هر كدام به منظور خاصي استفاده مي شود.

اين مواد به اين شرح است :

1- مواد كنترل كننده ويسكوزيته

2 – مواد تركننده جهت كنترل سياليت دو غاب و قابليت مرطوب سازي مدل

3- مواد ضد كف جهت خارج كردن حبابهاي هوا

4- مواد ژلاتيني جهت كنترل در خشك شدن و تقليل تركها فرايند تهيه قالبهاي توپر در ريخته گري دقيق

مراحل تهيه قالب به روش توپرعبارتند از :

الف : تهيه مدلهاي ذوب شونده

ب ) ‌مونتاژ مدلها : اين عمليات درقسمت

ج ) توضيح داده شده ح: مدلهاي خوشه اي و ضمائم آن درداخل درجه اي قرار ميگيرد و دوغاب سراميكي اطراف آن ريخته ميشودتا درجه با دو غاب ديرگداز پر شود. به اين دو غاب دو غاب پشت بند نيز گفته ميشود . اين دو غاب در هوا سخت مي شود و بدين ترتيب قالب به اصطلاح توپر تهيه مي شود

د ) عمليات بار ريزي انجام ميشود

ث ) قالب سراميكي پس ازانجماد مذاب شكسته مي شود

و ) قطعات از راهگاه جدا مي شوند شكل دادن به روش ريخته گري دو غابي مقدمه اين طريقه شبيه كار فيلتر پرس است ، به اين معنا كه مقدار آب به مواد اوليه اضافه شده تا حالت دو غابي به خود بگيرد. بايد خارج شود ،به اين دليل براي ساختن اشيا روش كندي است . به طور كلي اين روش موقعي مورد استفاده قرار ميگيرد كه شكل دادن به روشهاي اقتصادي تر غير ممكن باشد. ازطرف ديگر مواقعي از اين روش اسفتاده مي كنند كه تعدااد زيادي از قطعه مورد درخاواست نباشد . برتري بارز اين روش در توليد قطعات پيچيده است . دوغاب،‌داخل قالبهاي گچي متخلخل كه شكل مورد نظر را دارد، ريخته مي شود . آب دو غاب جذب قالب شده و دراثر اين عمل يك لايه از مواد دو غاب به ديواره قالب بسته مي شود و شكل داخل قالب را به خود مي گيرد.دو غاب در داخلي قالب باقي مي ماند تا زماني كه لايه ضخامت مورد نظر را پيدا كند. اگر ريخته گري تو خالي نباشد ،‌نيازي به تخليه دو غاب نيست ، ولي براي قطعاتي كه توخالي باشند، قالب برگدانده ميشود . دو غاب اضافي كه روي سطح قالب قرار دارد،‌به وسيله كرادكي تراشيده مي شود .

سپس لايه اضافي با كمك چاقو در ناحيه ذخيره برداشته مي شود . جدارة تشكيل دشه كه همان قطعه نهايي موردنظر است، درقالب باقي مي ماند تا زماني كه كمي منقبض شده و از قالب جدا شود. سپس مي توان آن را از قالب در آورد . بعد از اينكه قطعه مورد نظر خشك شد،‌كليه خطوط اضافي كه دراثر قالب روي آن ايجاد شده است، با چاقو زده و يا به وسيله اسفنج تميز مي شود در اين مرحله قطعه آماده پخت است . چون آب اضافي دو غاب حين ريخته گري خارج شده ، سطح دو غاب در داخل قالب پايين مي آيد. به اين دليل معمولا يك حلقه بالاي قالب تعبيه مي شود تا دو غاب را بالاي قعطه مورد نظر نگه دارد. اين حلقه ممكن است از گچ و يا از لاستيك ساخته شود . اگر ازگچ ساخه شود ، داخل آن نيز دو غاب به جدا بسه شده و با كمك چاقو تراشيده ميشود. وقتي كه جسم داخل قالب گچي كمي خشك شد،‌اسفنجي نمدار دور آن كشيده مي شود تا سطحي صاف به دست آيد .

اين روش كه در بالا به ان اشاره شد ، براي ريخته گري اجسامي است كه داخل آنها خالي است . مانند گلدان، زير سيگاري ، و غيره … اما طريقه اي هم هست كه براي ساختن اجسام توپر به كار مي رود ، به اين تريتب كه دو غاب داخل قالب مي ماند تا اينكه تمام آن سف شود. براي ساختن اشيايي كه شكل پيچيده دارند ، ممكن است قالب گچي ازچندين قعطه ساخته شود تا بتوانيم جسم داخل آن را از قالب خارج كنيم ، هر قطعه قالب شامل جاي خالي است كه قعطه قالب ديگر در آن جا مي گيرد. (‌نروماده ) اگر قالب داراي قطعات زيادباشد،‌لازم است در حين ريخته گري خوب به هم چسبد اين كار را مي توان به وسيله نوار لاستيك كه محكم به دور آن مي بنديم انجام دهيم . هنگام در اوردن جسم از قالب بايد اين نوار لاستيكي را باز كرده و برداريم. غلظت مواد ريخته گري بايد به اندازه كافي باشد كه باعث اشباع شدن قالب از آب نشود . بخصوص موادي كه شامل مقدار زيادي خاك رس هستند،‌غلظت آنها به قدري كم خواهد شد كه ريخته گري آنها مشكل شده و معايبي هم در حين ريخته گري ايجادمي شود. براي اينكه دو غاب را به اندازه كافي روان كنيم . مواد روانسازي به دو غاب اضافه مي شود.

ريخته گري دو غابي تجهيزات مورد نياز: مواد مورد نياز – مواد اوليه – آب – روانساز( سودا و سيليكات سديم يا آب شيشه ) ابزار مورد نياز – همزان الكتريكي – ترازو ( با دقت 1/0و01/0 گرم) – پارچ دردار – قالب گچي مورد نياز ( قالب قوري – لوله و قالب هاون آزمايشگاهي – دسته هاون آزمايشگاهي – دسته هاون ) – ويسكوزيته متر ريزشي با بروكفيد – لاستيك نواري – ميز كار آماده سازي دو غاب توزين و اختلاط مواد اوليه :‌در توليد فرآورده هاي سراميكي ،‌عمل توزين مواد اوليه به طور كلي مي تواند به دو روش انجام شود. (‌توزين به روش خشك ) (‌توزين به روش تر )‌در مرحله تهيه و آماده سازي بدنه ،‌روش توزين عامل بسيار مهم و تعيين كننده اي است.

توزين درحالت خشك : در اين روش ،‌عمل توزين هنگامي صورت مي گيرد كه مواد اوليه به صورت خشك و يا تقريبا خشك باشند و هنوز تبديل به دو غاب نشده باشند . هنگام توزين ،‌حتما بايد آب موجود درمواد اوليه و به طور عمده در مواد پلاستيك (‌كه از محيط اطراف جذب شده و يا در معدن در اثر ريزش برف و باران مرطوب و نمدار شده است )‌منظور شود . البته بايد توجه داشت كه تعيين دقيق مقدار رطوبت موجود در مواد اوليه،عملا غير ممكن است و اين موضوع ، يعني عدم دقت ، نقص بزرگ توزين به روش خشك است . در عمل از تك تك مواد اوليه نمونه برداري كنيد ،‌و بعد از توزين آن را در خشك كن آزمايشگاهي در دماي ( ) قرار دهيد بعد از 24 ساعت نمونه را دوباهر توزين كنيد . اختلاف وزن نسبت به وزن اوليه را محاسبه كنيد تا درصد رطوبت خاك مشخص شود . بعد از تعيين درصد رطوبت ، درصد فوق را در توزين نهايي مواد اوليه منظور كنيد . توزين در حالت تر: در اين روش،‌عمل توزين بعد از تبديل هر يك از مواد اوليه به دو غاب انجام مي شود. بديهي است كه هريك از مواد اوليه به دو غاب انجام مي شود . بديهي است كه در روش خشك گفته شد ، وجود نخواهد داشت .

البته در صنعت به لحاظ نياز اين روش به چاله هاي ذخيره سازي كه فضاي بيشتري با سرماهي گذاري اوليه بالاتري را مي طلبد ،‌كمتر استقبال مي شود. در مورد توزين به روش تر ،‌حتما اين روش مطرح خواهد شد كه چگونه مي توان به مقدار مواد خشك موجود در دو غاب هر يك از مواد اوليه پي برد. در عمل براي تعيين مقدار مواد خشك موجود درغابها از رابطه برونينارت استفاده مي شود . W=(p-1) W= وزن ماده خشك موجود در يك سانتيمتر مكعب از دو غاب (‌گرم ) P= وزن ماده خشك موجود در يك سانتيمتر مكعب = وزن مخصوص ( دانسيته ) دو غاب درعمل با توزين حجم مشخصي از دو غابها،‌مي توان به وزن مخصوص يا دانسيته آنها پي برد. در مورد وزن مخصوص مواد خشك بايد اشاره شود كه به طور معمول اين مقدار حدود 5/2 تا6/2 گرم بر سانتيمتر مكعب است. بنابراني اگر با تقريب ،‌وزن مخصوص را 5/2 اختيار كنيد ، مقدار كسري برابر با خواهد بود . پس تنها عامل در اكثر موارد،‌دانسيته دو غابها است .

الك كردن : عمل توزين مواد اوليه چه به صورت تر باشد و چه در حالت خشك ،‌ابعاد ذرات دو غاب بدنه موجود در حوضچه هاي اختلاط نبايد از حدو مورد نظر بزرگتر باشد. تعيين ابعاد ذرات موجود در دو غاب،‌قسسمتي از اعمال روزمره آزمايشگاهها ي خطوط توليد است و اين عمل در پايان نمونه برداري در حين سايش انجام گيرد و سپس تخليه انجام مي گيرد. در هر صورت ،‌انتخاب دانه بندي مناسب بستگي به فاكتور هاي ذيل دارد: – نوع بدنه ( چيني ظروف- چيني بهداشتي ،- نوز) – نوع مواد اوليه و درصد انها (‌- بالكي) – خواص ريخته گري ( تيكسوتراپي ،‌- سرعت ريخته گري) – جذب آب – عمل الك كردن براي جداسازي ذرات درشت و كنترل خواص دوغاب بسيار ضروري است. زيرا اولا وجود ذرات درشت عوارض گسترده اي بر پروسس ريخته گري ،‌- خواص دو غاب ،‌- خواص حين پخت و خواص محصول نهايي دارد. ثانيا ،- كنترل دانه بندي براي خواص دو غاب شديدا تحت تاثير دانه بندي بوده و نبايد از حد متعارفي كمتر باشد . انتخاب و شماره الك توسط استاد كار انجام خواهد شد. عموما به لحاظ وجود ذرات درشت و حضور ناخالصيهاي گسترده در مواد اوليه نظير موادآلي ،‌ريشه درختان ،‌كرك و پشم كه به منظور افزايش استحكام خام به بعضي از مواد اوليه زده مي شود ،‌غالبا چشمه هاي الك زود كورمي شود و ادامه عمل الك كردن را با مشكل مواجه مي كند. لذا غالبا الكهارا چند طبقه منظور كرده و طبقات نيز از مش كوچك به مش بزرگ از بالا به پايين قرار مي گيرند تا دانه هاي درشت تر بالاو دانه هاي كمتري روي الك زيرين كه داراي چشمه هاي ريزتري است ،‌قرار گيرد .

آهن گيري: مي دانيد كه اهن با ظرفيتهاي مختلف در مواد اوليه يا بدنه هاي خام وجود دارد، در مجموع چهار شكل متفاوت آهن وجود دارد. – به صورت يك كاتيون در داخل شبكه بلوري مواد اوليه – به صورت كانيهاي مختلف كه به عنوان ناخالصيهاي طبيعي با مواد اوليه مخلوط مي شوند . – به صورت ناخالصيهاي مصنوعي كه در اثر سايش صفحات خرد كننده سنگ شكنها و آسيابها به وجود آمده اند . فقط در حالت اخير آهن به صورت فلزي يا آزاد وجود دارد. لذا در اين حالت توانايي مي توان عمل اهن گيري را انجام داد. – به صورت تركيبات دو وسه ظرفيتي آهن كه در اثر زنگ زدگي خطوط انتقال دو غاب ،‌- وارد دوغاب ميشوند.در توليد فرآورده هاي ظريف براي تخليص دو غاب از ذرات آهن موجود ،‌- از دستگاههاي آهنر يا مگنت دستي استفاده مي شود . دستگاههاي آهنربا اگر چه عامل بسيار موثري در حذف آهن و تخليص دو غاب هستند،‌- ولي ماسفانه بايد توجه داشت كه اين دستگاهها قادر به جذب تمام مواد وذرات حاوي آهن نيستند . در بين كانيهاي مهم آهن، كانيهاي مگنيت ( ) سيدريت ( )‌و هماتيت( ) به ترتيب داراي بيشترين خاصيت مغناطيسي هستند و بنابراين ،‌به وسيله دستگاههاي آهنربا جذب مي شوند . در كانيهاي ليمونيت ( ) ماركاسيت و پيريت ( ) خاصيت مغناطيسي به ترتيب كاهش يافته و به همين دليل در عمل ، احتمال جدا سازي اين كانيها به وسيله دستگاههاي آهنربا بسيار كم است . در مورد آهن فلزي بديهي است كه دستگاههاي آهنربا به راحتي قادر به جذب آنها هستند. تنظيم خواص رئولوژيكي بعد از اينكه دو غاب الك و آهنگيري شد، دو غاب رابه چاله ذخيره يا به ظرف مخصوص انتقال مي دهيم . در حالي كه همزن الكتريكي با دور كم در حال هم زدن آرام دو غاب است ، از چاله نمونه برداري كرده و آزمونهاي زير را اعمال مي كنيم تا فرم پيوست تكميل شود.

شامل مراحل زير است :‌

اولين مرحله تنظيم دانسيته دوغاب است . بدين معنا كه سرعت ريخته گري يا مدت زماني كه لازم است دو غاب در قالب گچي بماند و به ضخامت مورد نظر برسد، تنظيم شود . بدين منظور در ابتدا قالب گچي مناسب را كه داراي عمر مشخص و درصد آب به گچ ثابت و معيني است آماده مي كنيم و يا اينكه مي توانيم از يك مدل مشخص در خط توليد استفاده كنيم بعد از بستن قطعات قالب، آنها را با كمك يك نوار پهن لاستيكي نظير تيوپ دوچرخه يا لاستيكي كه از تيوپ ماشين معمولي بريده شده است ، كاملا در كنار هم جذب و محكم كنيد . دو غاب حاصل را به داخل قالب گچي بريزيد . و بعد از مدت زمان مشخصي ،‌در نتيجه واكنشهاي متقابل بين دو غالب وقالب گچي ،‌لايه اي درمحل تماس دو غاب و قالب ايجاد مي شود .‌واضح است كه قطر لايه ايجاد شده بستگي به زمان توقف دو غالب در قالب دارد. بعد از گذشت مدت زمان مورد نظر ، دو غاب اضافي موجود قالب تخليه مي شود . اين زمان به طور عمده بستگي به قطر فراورده مورد نظر وسرعت ريخته گري دو غاب دارد . بايد توجه داشت كه تراكم قالب گچي نيز عامل موثري در زمان ريخته گري است . ولي براي ايجاد زمينه اي در ذهن دانش آموزان بايد اشاره شود كه با توجه به كليه عوامل موثر زمان ريخته گري به عنوان مثال براي فرآورده ها بهداشتي به قطر حدود 10 يا 11ميليمتر،‌معمولا حدود تا 2 ساعت ،‌براي ظروف غذا خوري از جنس ارتن و ريا پرسلان با قطر2 تا 3 ميليمتر ، حدود 15 تا 25 دقيقه و براي چيني استخواني به همين قطر حدود 2 تا 5 دقيقه است .سپس قالب و فرآورده شكل يافته در آن براي مدتي به حال خود گذاشته مي شود تا لايه ايجاد شده ،‌تا حدودي خشك و در نتيجه كوچكتر شود .(‌دراثر انقباض تر به خشك ) بعد از اين مرحله قطعه شكل يافته به راحتي از قالب جدا شده و مي توان آ نرا از داخل قالب گچي خارج كرد درهنگام تشكيل لايه در محل تماس قالب و دوغاب،‌حجم دو غاب موجود در غاب به مرور كمتر وكمتر مي شود . به همين دليل لازم است كه مجددا مقاديري دو غاب به داخل قالب گچي ريخته شود. با توجه به اينكه انجام اين عمل نيازمند نيروي انساني بيشتر و نيز مراقيت دايم است، در عمل قطعه اي در دهانه قالب گچي تعبيه شده كه اصطلاحا به آن ((‌حلقه 45)) گفته مي شود. اين حلقه باعث ايجاد ستوني از دو غاب برفراز قطعه ساخته شده مي شود. در نتيجه با كاهش حجم دو غاب موجود در قالب ،‌نيازي به اضافه كردن مجدد دو غاب نيست. در بعضي موارد به جاي تعبيه حلقه از قيف استفاده مي شود . حلقه ها مي توانند از جنس لاستيك و يا گچ باشند. در صورتي كه حلقه ها از جنس گچ باشند، در سطح داخلي حلقه ،‌در محل تماس دو غاب با گچ نيز لايه اي ايجاد ميشود .

اين لايه اضافي و نيز ديگر قسمتهاي اضافي ( به عنوان مثال اضافات ايجاد شده در محل درز قالبها)‌در مرحله پرداخت بريده و جدا مي شوند . قالبهاي گچي به ندرت يك تكه هستند. بدين معني كه معمولا فراورده ها در قالبهاي چند تكه شكل مي يابند. از طرف ديگر در مورد بعضي از شكلهاي پيچيده لازم است مدل اصلي به چند قعطه مختلف تجزيه شده و هر يك از قسمتها جداگانه شكل بگيرند . سپس، بعد از خروج از قالبها به يكديگر متصل شوند. به عنوان مثال ، در مورد ظروف خانگي دسته فنجانها و يا لوله قوريها به صورت مجزا شكل يافته و پس از خروج از قالب، به بدنه اصلي چسبانده مي شوند . مرحله چسباندن قطعات در شكل دادن فراورده ها داراي اهميت زياد است . درشكل دادن به روش ريخته گري به صورت كاملا ساده نشان داده شده است . تعيين زمان ريخته گري دو غابي وسايل مورد نياز مواد اوليه مورد نياز تعداد پنج عدد قالب گچي دو غاب تنظيم شده ليواني كوليس يا ريز سنج كاغذ ميليمتري سيم يا فنر براي برش دادن خط كش كرنومتر مدت زماني كه دو غاب در داخل قالب باقي مي ماند ، در قطر لايه ايجاد شده ويا به عبارت ديگر در ضخامت بدنه خام ، تاثير بسيار زيادي دارد. بدني معني كه چنانچه دو غاب اضافي همچنان در قالب باقي مانده و تخليه نشود و اصطلاحا (( زمان بيشتر به دو غاب داده شود ))‌،‌قطر لايه ايجاد شده افزايش خواهديافت . بايد توجه داشت كه با گذشت زمان ،‌سرعت تشكيل ثابت نبوده و به مروركند تر مي شود . چرا كه در اين شرايط ،‌خود لايه ايجاد شده به صورت سدي در ماقابل نفوذ آب به داخل گچ ،‌عمل مي كند. همچنانكه مشاهده مي شود ، اين عامل كه اصطلاح (( ريخته گري)) به آن اتلاق مي شود، عامل مهمي درتعيين قطر بدنه خام (‌ودر نتيجه ديگر خصوصيات بدنه ) و نيز سرعت توليد است . به همين دليل ،‌يكي از مهمترين خواص دوغابها مقدار ( سرعت ريخته گري) آنها است. به طور مشخص ،‌سرعت ريخته گري عبارت است از ضخامت ايجاد شده در واحد زمان و عوامل موثر در ان كلا عبارتند از : فشار، درجه حرارت ،‌وزن مخصوص دو غاب و بالاخره مقاومت لايه ريخته گري شده در برابر عبورآب . دو عامل اخير وبخصوص آخرين عامل ، مهمترين مواردي هستندكه عملادرصنعت مورد توجه قرار مي گيرند . مقاومت لايه ريخته گري شده در برابر عبور آب ، خود به عوامل ديگري بستگي دارد كه به طور خلاصه عبارتند از:نوع و يا دانه بندي مواد و نيز چگونگي و يا شدت روان شدگي ( به عبارت ديگر تجمع و ياتفرق ذرات )ضمنا بايد توجه داشت كه در سرعت ريخته گري ،‌عوامل خارجي ديگري كه ربطي به خواص دو غاب ندارند نيز موثر هستند. مانند تراكم و يا تخلخل قالب گچي و درصد رطوبت موجود در آن.ضخامت لايه ايجاد شده رابطه مستقيم با جذر زمان ريخته گري دارد. بنابراين ،‌بين زمان و ضخامت لايه رابطه زير بر قرار خواهد بود: ويا در رابطه فوق ، 1ضخامت لايه ايجاد شده ( به ميلي متر )‌و t زمان (‌به دقيقه)‌وk ضريب ثابت است . به همين دليل سرعت ريخته گري معمولا به صورت بيان مي شود . رابطه فوق بدين معني است كه به عنوان مثال چنانچه ساخت فرآورده اي به ضخامت يك ميليمتر ،‌چهاردقيقه زمان احتياج داشته باشد، ساخت فراورده ديگر به ضخامت 2 ميليمتر در همان شرايط به شانزده دقيقه زمان نياز دارد. با اين توضيحات ، براي تعيين سرعت ريخته گري و در كنار آن زمان ريخته گري، به صورت زير عمل كنيد: نخست روي قالبهاي گچي به ترتيب شماره يك تا پنج بزنيد ، سپس دو غاب را به ترتيب در اولين قالب ريخته و بلافاصله كرنومتر را بزنيد .بلافاصله قالب گچي ديگر و درنهايت پنجمين قالب گچي را از دو غاب پركنيد. بعد از يك دقيقه اولين قالب را و بعد بترتيب زيرا قالبهاي ديگر را تخليه كنيد : بعد از اينكه آخرين قطرات دو غاب از چكه كردن باز ايستاد ،‌قالب را به حال خود بگذاريد و بعد از زمان مشخصي كه جداره تشكيل شده در اثر انقباض از قالب جدا شد، آن را از قالب بيرون آورد. با ريز سنج يا با كمك كوليس اندازه گيري كنيد.سپس با كمك كاغذ ميليمتر و با انتخاب دو محور xوy به ترتيبx را به عنوان زمان و y را به عنوان ضخامت با كمك نقطعه يابي رسم كنيد. در اين حالت با رسم 1 بر حسب خواهيد توانست ضريب خط را بدست آوريد كه همان سرعت ريخته گري است . و از انجا مي تونيد به راحتي هر ضخامتي را كه مي خواهيد ، تعيين و زمان آن را محاسبه كنيد. مثلا اگر سرعت ريخته گري 5/0 باشد،يعني ( ميليمتر مربع بر دقيقه) براي داشتن بدنه اي به ضخامت 8/0 سانتيمتر به صورت زير محاسبه مي كنيم . دقيقه َ 2.8 = 60 ÷ 128 يعني بايد 2 ساعت و 8 دقيقه زمان بدهيد تا جداره مورد نظر تشكيل شود.يكي از عوامل موثر درسرعت ريخته گري ، وزن مخصوص دو غاب و يا به عبارت ديگر نسبت بين مواد جامد و آب است . علاوه بر اين مورد افزايش مقار اب در دو غاب ريخته گري باعث اشباع سريعتر قالبها مي شود كه به نوبه خود خشك كردن كامل قالبها باعث فرسودگي سريعتر آنها و نهايتا كاهش بازدهي قالبهامي شود . وزن مخصوص دو غابهاي ريخته گري بايد حتي المقدور بالا باشد. علت اساسي استفاده از روان كننده ها در دوغابهاي ريخته گري ،‌همين مورد است . چرا كه بدون استفاده از روان كننده ها تهيه دو غابهايي با وزن مخصوص بالا ، تقريباً غير ممكن است. به همين دليل يكي از خواص مخصوص آنها است .

در توليد فرآورده هاي سراميك ظريف به طور معمول وزن مخصوص دو غاب ريخته گري بين 5/1 تا است. يكي ديگر از خصوصيات بسيار مهم در دو غابهاي ريتخه گري و يسكوزيته آنهاست .ويكسوزيته يك دو غاب علي رغم وزن مخصوص بسيار بالاي آن بايد درحدي باشد كه درمقياس صنعتي ، دوغاب به راحتي از الكها و يا خطوط لوله عبور كند و درعين حال بتواند تمامي زواياو گوشه هاي قالب را پركند. مساله مهم درارتباط بين وزن مخصوص ويسكوزيته و روان كننده اين موضوع است كه اگر چه تغييرات وزن مخصوص ويا به عبارت ديگر مقدار آب و نيز تغييرات مقدار روان كننده در ويسكوزيته موثر هستند. ولي تغييرات مقدار روان كننده در مقدار وزن مخصوص بيتاير است ودر نتيجه در خطوط توليد كارخانه ها ،‌با اندازه گيري و يسكوزيته و وزن مخصوص در بسياري موارد مي توان به تغييرات مقدار روان كننده پي برد. علاوه برسرعت ريخته گري ،‌وزن مخصوص و ويسكوزيته عامل ديگري نيز دردو غاب بدنه خام اهميت دارد و آن تيكسو تروپي است ؛ خاصيت تيكسوتر را به طور خلاصه مي توان به صورت ‍«افزايش ويسكوزيته دو غاب دراثر س*** و ركود و كاهش ويسكوزيته دراثر هم خوردن» تعريف كرد. دو غابي كه داراي تيكسوتر و پي زيادي است بلافاصله بعد از هم خوردن ممكن است داراي رواني مناسبي باشد. ولي بعد از مدتي س*** ، ويسكوزيته آن به شدت افزايش مي يابد. افزايش ويسكوزيته در اثر خاصيت تيكسوتروپي، گاه به حدي است كه چنانچه ظرف حاوي دو غاب بعد از مدتي س*** ،‌وارونه شود، دو غاب داخل آن از ظرف خارج نمي شود. در دو غابهاي ريخته گري به طور معمول مقادير كمي تيكسوتروپي مطلوب است. چراكه تيكسوتروپي باعث افزايش سرعت ريخته گري شده و درعين حال استحكام و ثبات خاصي را در قطعه ريخته گري شده ايجاد مي كند.( بايد دقت شود كه منظور ، ايجاد استحكام و در حالت پلاستيك است ( درصورتي كه استحكام خشك مد نظر باشد، خلاف اين موضوع صحيح است . بدين معني است كه رسهاي روان شده به دليل تراكم بيشتر داراي استحكام خشك بسيار بيشتري هستند. استحكام خشك زيادتر فرآروده هايي كه به روش ريخته گري شكل مي يابند نيز به همين دليل است ). از طرف ديگر وجود مقدار زيادي تيكسوتروپي دردوغاب نيز باعث بروز اشكالاتي مي شود؛ تيكسوتروپي زياد در دو غاب باعث سست شدن فراورده ريختهگري مي شود ،‌به نحوي كه چنين فرآورده هايي را مي توان به راحتي تغيير شكل داده و با تكان دادن ممكن است مجددا به دو غاب تبديل شوند. به عنوان يك قانون كلي ، روان كننده ها نه تنها باعث كاهش ويكسوزيته مي شوند، بلكه تيكسوتروپي رانيز كاهش مي دهند. بنابراين ،‌مقدار مصرف روان كننده بايد به نحوي تنظيم شود كه با ايجاد بيشترين مقدار رواني ، مقادير كمي تيكسوتروپي در دو غاب ايجاد شود.

دليل استفاده مشترك از سليكات و كربنات سديم به عنوان روان كننده همين مورد است. سيليكات سديم اگر چه باعث رواني دو غاب مي شود. ولي تيكسوتروپي ار ينز به طور كامل از بين مي برد . در حالي كه كربنات سديم درعين حال كه باعث كاهش ويسكوزيته مي شود، مقادير كمي تيكسوتروپي در دو غاب باقي ميگذارد. استفاده توام از اين دو روان كننده باعث ايجاد بيشترين حد رواني و در عين حال وجود مقدار كمي تيكسوتروپي در دو غاب مي شود.

روشهاي ساخت ماهيچه هاي سراميكي: ماهيچه هاي سراميكي به خاطر دقت ابعادي بالا در ريخته گري قطعات دقيق به كاربرده مي شوند. اين ماهيچه ها به دو روش دو غابي و فشاري ساخته مي شوند كه از نظر نوع نسوز يكسان بوده ولي چسبهاي آنها با هم تفاوت دارد. دو روش ساخت ماهيچه ها در ذيل به اختصار شرح داده مي شود:

الف ) ماهيچه هاي ساخت سراميك به روش دو غابي در اين روش يك مدول مومي به شكل ماهيچه موردنظر ( با احتساب انقباضات موم و مواد سراميكي پس از خشك شدن) ساخه مي شوند. پس اين مدل مومي را در داخل يك قالب مي گذاريم به طوريكه يك قسمت از مدل جهت خروج موم و وارد كردن دو غاب سراميك به آن درنظر گرفته شود. پس دو غاب گچي آماده شده را در درون قالب حاوي مدل مومي مي ريزيم و پس ازسفت شدن دو غاب گچ آنرا از قالب خارج كرده و در خشك كن قرار مي دهيم پس از خشك شدن قالب گچي مدل مومي را ذوب كرده و از قالب گچي خارج مي نماييم. دو غاب سراميكي تهيه شده به نسبت 70% پودر نسوز و 30% آب را درون قالب گچي تهيه شده مي ريزيم و پس ازخشك شدن مواد سراميكي قالب گچي را شكسته و ماهيچه سراميكي شكل گرفته را خارج مي نماييم . اين ماهيچه را پس از خشك كردن در دمايي حدود950 درجه سانتي گراد پخت مي كنيم. ماهيچه تهيه شده پس از پخت كامل و خنك شدن آماده استفاده مي باشد. قابل ذكر است كه چسبهاي مورد استفاده دراين روش از نوع سيليكاتها مي باشد ونسوز مصرفي داراي عدد ريز دانگي 200يا325 مش است.

ب ) ساخت ماهيچه هاي سراميكي به روش فشاري

در اين روش پودر نسوز مورداستفاده كه ازنوع زيركني يا آلومينيايي يا آلوميناسيليكاتي مي باشد را با رزين مخصوص(موم و..)‌مخلوط كرده و به صورت خمير در مي آوريم خمير تهيه شده ار در درون قالب ماهيچه كه عمدتااز جنس فلز مي باشدبه روش فشاري تزريق مي كنيم . ماهيچه تهيه شده را حرارت داده تا به آرامي موم آن خارج گردد. سپس اين ماهيچه رادر دماي 950 درجه سانتيگراد تحت عمليات نهايي پخت قرار مي دهيم. پس ازپخت كامل ماهيچه و خنك نمودن آن تا دماي محيط ماهيچه مذكور مورد استفاده قرار مي گيرد.

ریخته گری مداوم و ریخته گری پیوسته چیست

0 دیدگاه

ریخته گری مداوم و ریخته گری پیوسته چیست

 

ریخته گری شمش ها به طریقه تکباری از نظر مشخصات متالوژیکی ، تکنولوژیکی و تولیدی دارای نارسایی ها و نقایص عمده ای است که تبدیل شرایط انجماد و افزایش کمیت و کیفیت تولیدی را ایجاب می نماید و در هر یک از شاخه های متالورژی آهنی و غیر آهنی ، مهمترین مباحث تولیدی بر انتخاب بر آیند مطلوب  از سه عامل متالورژی ، تکنولوژی و اقتصاد قرار دارد . در شمش ریزی که به تولید محصول نیمه تمام می انجامد ، بسیاری از عیوب و نارسایی های تولیدی ، هنگامی مشخص می گردند که کار مکانیکی  نظیر نورد ، پتکاری ، پرس ، فشار کاری و … بر روی قطعه انجام گرفته است و کار و هزینه بیشتری صرف شده است و همین مطلب دقت و کنترل در تولید شمش ها را لازم می دارد .

خواص شکل پذیری مکانیکی آلیاژها ، مستقیماً  ” به نرمش Ductility  و تا و Strength   آنها بستگی دارد و این دو مشخصه نیز شدیداً ” تحت تاثیر ساختار شمش ، همگنی و یا ناهمگنی  دانه های بلوری ، مک حفره و جدایش قرار دارد . مهمترین مشخصات مورد لزوم در ساختار شمش ها عبارتند از

الف ) ریز بودن دانه ها

ب ) گرایش دانه ها از ستونی به محوری

پ ) همگن و هم اندازه بودن دانه ها

ت ) نازک بودن مرز دانه ها

ث ) همگنی شیمیایی و فقدان جدایش های مستقیم یا معکوس

ج ) کاهش مک انقباضی و نایچه

چ ) همگنی در اندازه ، شکل و پخش مک های انقباضی

ح ) کاهش  مک های انقباضی پراکنده

خ ) کاهش و حذف مک های گازی و ریز مک ها

د ) حذف و کاهش ترک های درونی و سطحی

ذ ) کاهش مقدار آخال و سرباره

از مباحث قبل و آنچه که در فصول مربوط به انجماد گفته شده است ، چنین استنتاج می گردد که عیوب و نارسایی های متالولوژی ، ناشی از فقدان شرایط لازم برای سرد کردن و قدرت سرد کنندگی قالب ها می باشد که نوع آلیاژ و شکل و اندازه شمش نیز در حصول به نتیجه دلخواه اثرات قابل توجهی دارند. از نظر تکنولوژیکی و تولیدی نیز ، کندی و آهستگی ، نیاز به مکان و فضای وسیع ، دور انداز و برگشتی ها ی شمش ( در هر دو قسمت فوقانی و تحتانی ) افزایش تعداد کارگر و محدودیت در اندازه شمش ، عوامل دیگری محسوب می شوند که روشهای تکباری را محدود و برای صنعت پویای امروز نا کافی میسازند.

تحلیل عملی معایب و نیاز روز افزون به افزایش تولید ، به اصلاحاتی در روش های تکباری منجر گردید که نیازمندی های علمیو تولیدی را کفایت نمی نمود. روش ریخته گری مداوم و یا شمش ریزی مداوم بر اساس سرد کردن مستقیم تختال یا شمشال ، با طول های تقریباً محدود و زمان بار ریزی  نامحدود  ، فرآیند جدیدی است که قسمت اعظم نیازمندیهای فوق را برآورده ساخته و گسترش تکنولوژیکی و متالوژیکی آن هنوز ادامه دارد .

هر گاه روش یا فرایند جدیدی وارد صنعت گردد ، سال های متمادی ، بدون آنکه طرح اصلی و مکانیسم عمده آن تغییرات فاحشی پیدا کند ، مشمول تحقیقات وسیعی از دیدگاههای مختلف می گردد که به تحصیل محصولاتب بهتر و برتر می انجامد ، مانند تغییر مواد قالب ، سیستم خنک کنندگی ، مبرد و آبگرد که در شمش ریزی تکباری انجام گرفته است . هنگامی میرسد که طرحی کاملاً جدید و فکری نو و سیستمی کاملاً‌ متفاوت ابداع و اظهار می شود . در این حال ، چنانچه روش جدید ، بتواند نظر محققان و تولید کنندگان دیگر را جلب کند و یا پیش بینی تحول های جدیدی بر آن مترتب شود ، مسید تحقیقات و بررسیهای به طرف سیستم جدید گرایش یافته و کلیات آنها در روش جدیدی متمرکز می گردند . بدیهی است گاه ممکن است یک نظریه و یا طرح جدید ، برای سالیان دراز مسکوت بماند ولی چنانچه آن طرح بر موازین علمی استوار باشد و شرایط لازم عملی را در نیازهای صنعتی پیدا کند از لابلای تاریخ علمی بیرون کشیده می شود .

تغییر روش شمش ریزی از تکباری به مداوم ، شاهدی بر بیان فوق است ، زیرا تا قبل از آشنایی با مزایای ریخته گری مداوم ، شاهدی بر بیان فوق است ع زیرا تا قبل از آشنایی با مزایای ریخته گری مداوم ، همواره تحقیقات در اجزاء روش تکباری از نظر قالب ، انداز ته سر ، روش سرد کنندگی ، سیستم آبگرد ، و نظایر آن بعمل می آید و موفقیت هایی را نیز ره دنبال داشت . پس از تدوین علمی و استخراج نتایج تولیدی شمش ریزی مداوم تقریباً بیشتر تحقیقات و هزینه های مربوط متوجه این روش گردید در حالیکه استفاده از روشهای شناخته شده تکباری هنوز در مقیاس وسیعی ادامه دارد .

شمش ریزی مداوم ، روش جدیدی است که هر جند ایده و طرح های اولیه آن به زمان بسمر “Bessemer”  و سال های 1840-1850 مربوط می شود ، ولی عمر کاربردهای صنعتی آن از 50 سال بیشتر نیست . از طرف دیگر ، گشترش تکنولوژی جهانی  سبب شده است که تحقیقات و طرح های مستقلی در کشورهای جهان ارائه شود و تنوع فاحشی را در انواع روش های ریخته گری مداوم پدید آورد بطوریکه مجموع طرح های ثبت شده در این مورداز 500 نوع نیز متجاور

 

مکانیسم سرد کردن

در حقیقت مهم ترین وجه تمایز روش های مداوم ریزی بر روش های تکباری ، سرد کردن سریع و گاه بدون واسطه شمش یا محصول است که عمده مختصات متالوژیکی از این مکانیسم ناشی می گردد . استفاده مستقیم از آب جاری ، آب فشان آب اتمیزه ( پودر شده ) ، مخلوط آب و روغن مهمترین روش های سرد کنندگی را حاصل نموده اند ، در این حال استفاده از قالب یا هر محفظه نگاهدارنده به منظور انجماد اولیه و ایجاد استحکام در پوسته لازم به نظر می رسد . در حقیقت تنوع قالب و مکانیسم های سرد کردن را نمی توان از هم تفکیک نمود از هم تفکیک نمود چه تاثیرات هر یک بر دیگری کاملاً به اثباط رسیده است . تاثیر قالب و یا هر محفظه نگاهدارنده در انجماد اولیه و تا و پوسته کاملاً شناخته شده است و در برخی از موارد کل انجماد در برخوردهای مذاب و قالب انجام میگیرد و قسمتهایی جزیی و درونی به سرد کنندگی شدیدی نیاز ندارند . در هر صورت حرارتی ، تاو ، و مقاومت به فرسایش و خورندگی در قالب ها از اهمیت ویژه ای برخور دارند . ولی در شمش های حقیقی عموماً سیستم سرد کنندگی ثانویه ، همراه با سیستم اولیه ” قالب ” شرایط تکمیلی فرایند انجماد را حاصل می کنند .

با توجه به آنکه شمش ها ة عموماً محصول نیمه تمام تعریف شده اند و همواره پس از ریخته گری تحت عملیات مکانیکی نورد ، پتکاری ، فشار کاری ة مفتول کشی و … قرار می گیرند ، در بسیاری از واحدهای تولیدی ، روش کار به گونه ای است که شمش قبل از سرد شدن کامل به قسمت نورد که در ادامه واحد ریخته گری قرار دارد منتقل شده و تمام و یا قسمتی از تغییر شکل بر روی آن انجام می گیرد . کاربرد همیشگی شمش ها در تغییر شکل ها و بخصوص تغییر شکل و نورد های منجر به تهیه ورق ، صفحه و تسمه باعث گردیده است که از نظر طراحی و تولیدی سعی شود که فاصله قسمت شمش ریزی و نورد کوتاه شده و حتی در هم ادغام شوند همین موضوع به طرح های مداوم ریزی در قالب های دورانی متحرک ، تسمه ریزی و ورق ریزی مستقیم منجر گردیده که در همین فصل درباره آنها سخن گفته خواهد شد و در همین حال وجه تمایز کاربرد ریخته گری مداوم و یا مداوم ریزی با شمش ریزی مداوم  مشخص خواهد شد .

 

مکانیسم حرکت

بیرون کشی مداوم شمش یا صفحه از قالب ، طرح ها و روش های گوناگونی را پدید آورده است . در انواع طرح های موجود و ماشین های مورد استفاده می توان به دو روش اساسی اشاره کرد که بر مبنای قالب ثابت و قالب متحرک طراحی شده اند . در قالب ثابت ، بیرون کشی شمشال یا تختال ، متضمن استفاده  از سیستم های هیدرولیکی ، غلتکی و چرخ دنده  ای است در حالیکه در قالب متحرک ، حرکت نسبی قالب و شمش ، باعث می گردد که شمش یا صفحه در مراحل اولیه همراه با قالب و پس از زمان معین که به چرخه ” Cycle ” مربوط است توسط مکانیسم های دیگر بیرون کشیده شود .

 

مکانیسم جدا کردن و انتقال

در مداوم ریزی بر حسب طول شمشال یا تختال و یا تعیین زمان انجماد کامل قطعه ، فضای اضافی برای حرکت محصول لزوم پیدا می کند . هر گاه حرکت مستقیم عمودی یا افقی باعث گسترش فضای طولی یا عمقی گردد ، ممکن است تغییراتی را در جهت حرکت ایجاد نمایند . پس از آنکه طول لازم شمشال تعیین گردید ، بریدن و جدا کردن ، با وسایل مختلف برشی انجام گرفته و سپس محصول به قسمتهای دیگر انتقال می یابد . در تسمه ریزی و ورق ریزی ، برش قطعه با طولی معین لزومی نداشته و عموماً ” صفحات را ” قرقره ” نموده و برش و تعیین اندازه های مناسب در نورد انجام می گیرد .

 

تاریخچه تحولات در مداوم ریزی

مداوم ریزی رشته ای جدید در صنایع ریخته گری و ذوب محسوب می شود و آغاز تاریخ آن را عموماً ” به زمان ” هانری بسمر ” Bessemer ” و سال 1846 مربوط می سازند ، در حایکه در این مورد اختلاف نظرهای جزیی نیز وجود دارد و برخی G.Sellers  در سال 1840 و عده ای  John Laing  در سال 1843 را پایه گذار صنایع مداوم ریزی محسوب داشته اند . مسلم آنکه بسمر در سال 1846 ، عقاید و اصول طرح را حداقل به مدت 30 سال بدون توجه بر کنار ماند ، امروزه می توان مادر صنعت صفحه ریزی و تسمه ریزی و حتی شمش ریزی مداوم دانست که بدون نیاز به قالب معین و معمول ، مستقیماً ورق یا تسمه را تولید می کند .

طرح بسمر بر اساس بار ریزی در بین دو غلطک آبگرد و بیرون کشی ورق یا تسمه قرار داشت . نکته مهم در طرح بسمر ، ترکیب و تلفیق مناسب و توامی ریخته گری و نورد می باشد و بدینگونه بسمر در مقیاس کوچک تولیدی به تهیه ورق دست یافت که از نظر اقتصادی و تجهیزات تولیدی زمان نمی توانست مورد توجه قرار گیرد بسمر معتقد بود که روش نورد شیشه در حال خمیری می تواند بسهولت برای فلزات زود ذوب نظیر سرب و قلع به کار برد و آزمایشات خود را را بر این اساس شروع نمود و حدود 10 سال بعد موفق به تهیه ورق اهنی به طول یک متر گردید .

روش بسمر در سال 1872 بوسیله W.Wiknson و Ge.Taylor‌ و در سال 1874 بوسیله Goodale J. با طرح ماشین تسمه ای و بارریزی در فاصله بین دو نوار فولادی تغییر گردید و در سال 1885 توسط Lyman  به بارریزی بین تسمه و غلطک    ( فولادی ) تبدیل یافت ، در سال 1879 توسط Tasker‌روش جدیدی را که به جای تولید ورق و تسمه به تولید شمشال و تختال می انجامید پایه گذاری نمود که از آن به عنوان اولین نمونه های شمش ریزی حقیقی یاد می شود . در این روش مذاب در یک قالب باز با سیستم آ بگرد ریخته شده و با رریزی و بیرون کشی قطعه مداوماً انجام می گیرد. روش تاسکر توسط دیگران و از جمله Trots در قرن نوزدهم و توسط jonghouns و Rossi‌و kondic و walone ‌ در سالهای 1930 و 1950 تعقیب و اصلاحیه های یا تغییراتی بر آن مترتب گشت که امروزه تحت عنوان شمش ریزی مداوم و نیمه مداوم یکی از مهمترین روش های تولید شمش را در بر می گیرد .

در سال 1898 H.W.lash  روش جدید شمش ریزی مستقیم از کوره را ابداع نمود که توسط Eldred و بسیاری دیگر از پژوهشگران تعقیب گردید . این روش تحت عنوان شمش ریزی بسته یا افقی  Closed Mould c.c.‌ مورد استعمال متعدد یافته است . تاریخچه مختصر فوق نمایانگر  آن است که فقط تا سال 1900 تکنیک و روش های متفاوتی در مداوم ریزی پدید آمده است . و تکامل و گسترش تکنیک و روش آن هنوز ادامه دارد ، نمایی از روش های متفاوت تلخیص شده است که در هر صورت مجموعه روش های موجود را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود

اول ) مداوم ریزی در قالب های متحرک و دوار تسمه ریزی روشهای بسمر لیمال و …

دوم ) مداوم در قالب های ثابت باز با سیستم آبگرد و عموماً خنک کنندگی ثانویه که شمش ریزی در قالب و یا به اختصار شمش ریزی مداوم نامیده می شود .

روش های تاسکر و تروتس  و …

سوم  )مداوم ریزی در قالب های ثابت بسته که قالب در قسمت تحتان کوده  ذوب قرار گرفته است . روشهای Atha . Eldred‌

چهارم) روش مستقیم با بیرون کشیدن ورق میله از پاتل مذاب ‍ روش Lash‌ و..

با ید توجه داشت که گروه بندی فوق پایان یافته نیست و به گونه ای در آخر همین فصل اشاره خواهد شد . روشهای جدید دیگری نیز در تولید بکار می رود که هنوز وسعت کافی نیافتهاند علاوه بر آن هر یک از گروههای چهار گانه فوق خود نیز به دسته های کوچکتر تقسیم شده ند  که به طور اختصار و در حد یک شناسایی مقدماتی معرفی می شود.

 

مداوم ریزی در قالب های متحرک ( تسمه ریزی )

این روش را که باید به عنوان مادر صنایع مداوم ریزی محسوب کرد با طرح بسمر آغاز گردید و اینک تحول فراوان یافته است و دسته های متعدد و مجزایی بوجود آمده که از نظر مکانیسم سرد کنندگی و قالب و زمینه های کاربردی تفاوت هایی را یافته اند . تقسیم بندی زیر بر اساس نوع قالب متحرک و ریختن مذاب در فاصله

دو غلتک                                            Rolls

دو تسمه                                  Endless Belt

دو نوار مفصلی               Moving split mould

تسمه و غلتک ( چرخ )   Belt and grooved roll

انجام یافته است از طرف دیگر با توجه به آنکه محصول کار این ماشین ها عموماٌ به صورت نهایی ورق ، تسمه و گاه مفتول عرضه می گردد ، از نظر دستگاهها نیز می توان این گروه را به دو دسته بزرگ ماشین های ریخته گری نواری – تسمه ریزی و ماشین های نورد بدون شمش دسته بندی کرد در هر دو صورت شناسایی انواع روش ها به ایجاد و ابداع طرح های جدید و یا کاربرد طرح های موفق خواهد انجامید که در این کتاب دسته بندی نوع اول تعقیب خواهد شد .

 

دسته اول : نورد بدون شمش یا تسمه ریزی بین دو غلتک

بسمر در سال 1846 طرحی را مبنی بر بار ریزی مداوم بین دو غلتک ارائه نمود که از نظر شرایط تکنولوژیکی و کمبود سیستم های کنترلی مورد توجه واقع نشد . و بسمر نتوانست بر مشکلاتی که در جریان تولید بوجود می آورد فائق آید یا آنهارا توجیه کند .

 

 نکات حائز اهمیت در طرح بسمر عبارتند از:

الف ) روش بارریزی فوقانی درفاصله بین دو غلتک

ب  ) دو غلتک فولادی که میان آنها آب جریان دارد و افزیش سرعت سرد کردن باعث تشکیل سریع پوسته جامد اولیه می گردد

پ  ) بیرون کشی تسمه که توسط حرکت غلتک های اولیه و غلتک ها و چرخ های ثانویه انجام می گیرد.

غلتک های ثانویه در گسترش های بعدی می تواند عمل نورد و کاهش ضخامت تسمه را نیز انجام دهد . غلتک های اولیه که عملاً نقش قالب را بر عهده دارند از فولاد انتخاب می شوند و بدیهی است که محاسبات متالوژیکی و مهندسی طرح این غلتک ها نسبت به غلتک های نورد تمایزات و اختلافات ویژه ای را دارار هستند که اهم وجوه تماز آنها عبارت است از :

1)انتخاب مواد مناسب آلیاژی از نظر مقاومت در مقابل ماده مذاب و کاهش احتمال خردگی و فرسودگی ترکیبی .

2)مقاومت کافی در مقابل نوسانات حرارتی و خستگی حرارتی بدلیل آنکه پوسته غلتک همواره از یک طرف  با مذاب و درجه حرارت نسبتاً بالا و از طرف دیگر با آب جاری در تماس است .

3)تحمل نیروی کمتر ، به دلیل آنکه تغییر شکل فلز مذاب یا خمیری همواره نیروی کمتری لازم دارد و در نورد معمولی ، تغییر شکل جامد ، فشار بیشتری را بر غلتک اعمال می کند .

در سال 1890 E.norton و J.Hodgson  کوشش های وسیعی را آغاز کردند که با تغییراتی در سیستم بارریزی و طرح جدیدی از غلتک ها و محاسبه شکاف بین آنها همراه بود . و این کوشش ها نیز به دلایل نارسایی های فراوان با موفقیت روبرو نگردید نیاز به ورق و تسمه و احتیاج روز افزون به محصولات تمام شده یا نیمه تمام آهنی وغیر آهنی در طول و پس از جنگ جهانی اول باعث گردید که این طرح مجدداً مورد مطالعه جدی قرار گیرد . G .Hazelett در سالهای 36 و 1935 طرح عملی خویش را مبنی بر تولید فلزات غیر آهنی اجرا نمود و بعد ها همین طرح را با تغییراتی بمنظور تهیه ورق و تسمه فولادهای کربنی نیز بکار برد در این تهیه حلقه عمودی از فولاد کرم دارو به قطر تقریبی 6 متر همراه با دو غلتک فولادی افقی عمل شکل دادن و بیرون کشی تسمه را انجام می دهند یکی از غلتک ها نگاه دارنده و دیگری گردنده است و به سهولت قابل خارج شدن و جاگذاری حلقه و تسمه می باشد . سرعت دوران برابر 150میلیمتر بر دقیقه ( × ) انتخاب گردید ه بود و ” هازلت ” با این ماشین تسمه هایی از مس ، برنج و فولاد سیلیسی به ضخامت 4/0 میلیمتر و عرض 75 میلیمتر تولید نمود که بنا به گزارش او سطح تمام شده بسیار خوب جدایش در آنها مشهود نبود .

جالب توجه است که طرح ” هازلت ” توسط یک آمریکایی به نام J.M.Merle

که در این زمینه مشغول تحقیقات بود به کمپانی های فروخته شد و هنگامی که هازلت از ادعای خود نسبت به حقوق طرح ، طرفی نبست مطالعه بر روی آنرا که در مقایس صنعتی با مشکلاتی نیز روبروبود کنار نهاد و درمورد روش های دیگر به مطالعه  و تحقیق پرداخت . در شوروی نیز از سال 1936 این طرح مورد توجه قرار گرفت و واحد تولیدی novo kramalor‌ بمنظور تولید انواع تسمه و ورق های فولادی در سال 1937 رسماً گشایش یافت در همین سال نیز Uliturtski‌ امکان تولید ورق های چدنی را اعلام نمود . جدیدترین و متحول ترین تغییران در طرح بسمر در سال 1957 بو سیله کمپانی Hunter – Eng – Regular   بعمل آمد و بوسیله این طرح ورق های آلومینیوم به ضخامت 6 میلیمتر و به عرض تا یک متر و با سرعت تولیدی حدود 5/0 تا 5/1 متر در دقیقه تولید گردید ، این طرح به دلیل روش بارگیری از زیر و معکوس و از نظر مدل انجماد و کنترل نیروهای وارد بر پوسته اولیه نسبت به ماشین های قبلی متایز است . شکل 6-8 الف . این طرح بعد ها نیز تغییراتی یافت و در ایران نیز با روش بار ریزی افقی و تحت زاویه 15 درجه در صنایع تولید ورق و زر ورق Foil‌  آلومینیوم مورد استفاده قرار گرفته است . 6-8 ب . در این ماشین محصول بریده نمی شود و در حول قرقره مناسب پیچیده می شود .

 

دسته دوم : تسمه ریزی بین دو نوار ( تسمه )

این طرح را که می توان به نام Goodale ‌ نامید در سال 1874  اعلام گردید ، بار مذاب در یک مسیر افقی در فاصله بین دو تسمه نقاله فولادی ریخه می شود و تسمه حاصل در همان مسیر احتمال نورد گرم را دارد . طرح فوق نیز نتوانست موفقیت مناسبی کسب نماید و تا سال 1937 کاربرد عملی نیافت ، در این سال دو نفر روسی به نام Y.Grudin و E.Frolov  ماشین خود را بر اساس طرح فوق و با تغییرات عمده ای ارائه نمودند که از 4 نواز تسمه که با آب فشان سرد می شوند تشکیل می گردید .

بالاخره در سال های 1945 ، Hazelett  در آمریکا در دنباله مطالعات متعدد خود بر روی تهیه ورق های آلومینیوم و Goldoblin   در شوروی توانستند از این روش و با تکامل آن ، ورق شمش آلومینیوم به ضخامت 6 تا 225  میلیمتر و سپس ورق های نازک تر از مس و حتی فولاد را تهیه نمایند . تسمه های فولادی ، بوسیله تعداد  غلتک شکل مناسب را یافته و تسمه ریختگی حاصل نیز متعاقباً بوسیله غلتکهای فشاری نورد شده و با اندازه و ضخامت دقیق و کنترل شده تولید می گردند ، در این ماشینها ، عموماض از چند غلتک نگاهدارنده استفاده بعمل می آید و محصول پس از نورد فشاری اولیه در قرقره پیچیده و برای مراحل بعدی آملده می شود .

 

دسته سوم : میله ریزی مداوم

این روش هر چند که بوسیله A.Mattes‌ و H.W.Lash‌ در سالهای 1885 پایه گذاری گردید ولی تا سالهای 1920کاربرد صنعتی پیدا نکرد . Mellen‌ در سالهای 1913 تا 1925 موفق گردید که میله ریزی مداومی از برنج  و با قطر های حدود 20 تا 35 میلیمتر را ابداع نماید و در نتیجه به نام وی مشهور گشت ، طرح اولیه متعلق به Lash‌ و ، ‌طرح Mellen  نشان داده شده است . قالب های دو تکه از چدن و با ابعاد132× 125×75 میلیمتر بر روی نوار زنجیر نصب می گردند . دونیمه قالب به گونه ای  طراحی می شوند که در حد اتصال مقطع کامل شمش یا میله مورد نظر را نمایان سازند مذاب در داخل محفظه قالب ریخته می شوند و قالب و فلز مذاب تؤاماً حرکت کرده و در قسمت انتهایی و پس از انجناد میله قالبها باز شده و میله خارج می گردد .

مشکلات اساسی این روش در جفت نشدن کامل قالبها و دوام کم آنها در اثر تغییرات حرارتی گزارش شده است ، از نظر متالوژیکی نیز این روش بر شمش ریزی تک باری امتیاز ویژه ای ندارد زیرا انجماد دقیقاً در قالب انجام گرفته و هیچگونه نیرو یا انرژی اضافی بر گسترش انجماد تأثیر نکرده است هر چند طرح از نظر متالوژیکی خصوصیات بارزی را در بر نداشت ، ولی به دلیل اقتصادی و تولیدی ، محققین بسیاری این روش را تعفیب کردند . در سال 1930 نیز یک فرانسوی بنام Chantrain  موضوع استفاده از هوای جامد را بعنوان قالب در این روش مطرح کرد که تا کنون در حد یک عقیده باقی مانده است . Akopoff‌ در سال 1933 ماشین میله ریزی خود را بر اساس جفت شدن اتوماتیک دو نیمه قالب طراحی نمود که این اصل بعد ها توسطHunter-Douglas‌ مورد استفاده قرار گرفت .

در هر حال ، طرح اقتصادی و عملی در این سیست م در حدود سال های 1950بو سیله Hunter‌ ، ابداع گردید و در مدت کوتاهی به طرح Hunter- douglas‌ اشتهار یافت  شکل 10-8 ، د ر این ماشین قالب ها از چدن های حرارتی انتخاب گشته و هر قسمت قالب دارای سیستم آبگرد درونی بوده و علاوه بر آنها ، حقت شدن قالب ها بطور اتوماتیک انجام می گردد . با توجه به ظرفیت ذوب ، میتوان چنیدن ردیف قالب را در یک ماشین نصب نموده و در یک زمان به تولید زیادی دست یافت . این روش در آبومینیوم ریزی و برنج ریزی بیشترین موارد استعمال را یافته است .

 

دسته چهارم : مداوم ریزی ( تسمه و میله ) بین غلتک و تسمه

سالیان متمادی ، تولید کنندگان ” مفتول لحیم ” از ریختن مذاب در شکاف قالب های گردان استفاده می کردند ، Lyman‌و Ellacott‌ اولین کسانی بودندکه روش مداوم ریز میله را با استفاده از حرکت تؤام غلتک و تسمه توصیه نمودند، ولی تا سال های 1937 – 1940 این روش هیچگونه کاربرد صنعتی و عملی پیدا نکرد . در روش های ابتدایی یک چرخ شیار دار با استفاده از نیروی دورانی بعنوان قالب بکار میرفت که عملاً با توجه به تولید میله های به قطر 12 تا 100 میلیمتر و بطول 5/1 متر ، می توانست مشمول شرایط مداوم ریزی باشد .

در سال های 1945- 1949 Properzi‌ ایتالیایی ، Pechiney  فرانسوی و مرکز آزمایشهای آلومینیوم در انگلستان ، ماشین های مداوم ریزی برای ساختن میلگرد و میله های سرب و روی ابداع نمودند که بسرعت برای آلومینیوم ، مس و حتی فولاد نیز بکار رفت .

قالب متشکل از یک چرخ شیار دار و یک تسمه دوار فولادی است که بر روی 2 یا سه غلتک متکی شده است . از اتصال و جفت شدن تسمه و شیار ، شکل مقطع میله یا مفتول ساخته می شود چرخ شیار دار دارای مکانیسم آبگرد درونی است و تسمه نیز با آب خنک می شود . با تغییر مقطع شیار می توان تسمه و نوارهایی به عرض 30 سانتیمتر و ضخامت 5 تا 40 میلیمتر نیز تولید نمود.

واحد بارریزی

تسمه دوار فولادی

تیغه برای جدا کردن محصول از قاب ( شیار )

قاب مسی چرخ ،

تسمه دوار

میله ریخته شده

7 – نوار میله آماره برای برش یا قرقره پیچی

جدا از مسایل عمومی طراحی و ساخت ماشین و امکانات تولیدی که وجوه متمایز دسته های چهارگانه ماشین های تسمه ریزی و نورد شمش را در بر می گیرد ، کیفیت متالوژیکی و ساختاری انواع قطعات تولید شده در این روش ها متفاوت است .

در ماشین های دسته اول و به عبارت دیگر ماشین های غلتکی نورد بدون شمش ،‌به همانگونه که از متن استنباط می شود ، مشکلات فراوانی وجود داشته که اینک بسیاری از آنها مکشوف و حل گردیده اند. انتخاب مواد مناسب برای غلتک ها به دلیل تماس مستقیم با مذاب و نوسانات حرارتی ، فرسودگی سریع آنها و نیازمندی به بعمیر و تعویض و سرعت تولیدی نسبتاً‌کم ( حدود 40 تا 200 کیلوگرم بر دقیقه ) از اهم مشکلات تکنولوژیکی محسوب میشوند .

کیفیت ساختاری ، انواع تسمه و ورق درروش بسمر ، عموماً مطلوب تر و بهتر از روش های کلاسیک تهیه شمش و تولید ورق می باشد ، علاوه بر آن مشکلات ناشی از انقباضات مک های گازی و جدایش های ترکیبی به حداقل ممکن میرسد . سرعت انجماد ، همراه با اعمال فشار بر تسمه و یا ورق جامد و نازک بودن نسبی محصول باعث می گردد که ساختار ریز و تقریباً هنگن در تمام ضخامت تسمه بوجود آید و هر چه ضخامت کمتر باشد ، همگنی ساختاری بیشتر می گردد ،‌سرعت انجماد همچنین باعث افزایش ضخامت پوسته تبریدی گردیده و رشد دانه ها را محدود می سازد از طرف دیگر نتایج تجربی ، عیوبی را در این قطعات ثبت نموده است که شامل ترک های سطحی ، ذخامت غیر یکنواخت نازکی ،‌آخال های سطحی و زخمه ” scab  ” می باشند که مهمترین آنها ترک های سطحی است که از توزیع ناهموار درجه حرارت و توزیع ناهمگن مذاب در سطح غلتک ناشی می شوند . در سیستم های افقی ، اعمال فشار از دو طرف غلتک برابر نیست و در نتیجه ساختار دانه ها در قسمت های فوقانی و تحتانی تفاوت هایی را داشته اند که در صورت کاهش ضخامت تسمه به کمتر از 10 میلیمتر ناهمگنی فوق به حداقل کاهش یافته و یا اصولاً حذف می شود .

فشار اعمال شده نیز باعث بروز برخی عیوب نظیر ترک ، زخمه و موئینگی ( Fin ) قطعه می گردد که با محاسبه و کنترل فشار در باریزی می توان آنها را کاهش داد . تو زیع هرچه وسیع تر و یکنواخت تر مذاب ، بوسایل مختلف نظیر ناودانک به طول مساوی با عرض تسمه و بهره گیری از روش های پا لایه و روبه گیری در پیاله بار زیز می تواند کلیه عیوب را تا حد بی ضرر تقلیل دهد. در هر حال ساختار میکروسکپی و ماکروسکپی تسمه های فولادی نشان می دهد که اندازه دانه ها در منطقه تبریدی و جداری با منطقه مرکزی برابر نیستند .

Hazellet ‌  اظهار می دارد  که به منظور حذف ناهماهنگی و نامگنی های ساختاری و ترکیبی بهترین روش آن است که فلز مذاب بر روی یک سطح بسیار سرد ریخته شود ( به حلقه فولاد در طرح هازلت توجه شود) و زمان و سرعت به گونه ای انتخاب شود که بیشترین ضخامت قطعه بر این سطح جامد شود و غلتک هافقط قسمت مغزی را تحت فشار قرار دهند و منجمد سازند لازم به تذکر است که طرح Hazllet ‌ در رقابت های تولیدی نتوانست موفقیت زیادی کسب نماید .

مشخصات فوق برای تمام دسته های دیگر گروه ماشین های تسمه ریزی مداوم ، از نظر انتخاب مواد ، کنترل انجماد و کنترل ساختاری به همان نسبت وجود دارد . بسیاری از مشکلات متالورژیکی و تولیدی در ماشین های جدید مرتفع شده است . اجزاء کمکی ، ناودانکهای مناسب ، کنترل اتوماتیک جریان بار ریزی و سایر کنترل های دقیق توانسته است که بهره گیری از این ماشین ها را در تولید ورق های فلزات غیر آهنی و بخصوص آلو منییم و میله های برنجی و برای تهیه انواع ورق های فولادیو فولادهای آلیاژی گسترش دهند .

 

قالب ساکن ( باز ) ” شمش ریزی “

گردش فرایند شمش ریزی و استفاده از قالب های کوچک روباز در جهت تولید انواع شمشه . شمشال و تختال را هرچند با تشابهات فراوان و اصول یکسان ، می توان در زمینه کاربرد آنان برای فلزات غیر آهنی و آلیاژهای آهنی دسته بندی نمود .باید توجه داشت که عموم روش هایی که به مداوم ریزی منجر شده اند اغلب درمراحل اول بر روی فلزات غیر آهنی و بخصوص فلزات زود ذوب آزمایش گردیده و سپس برای فلزات دبر ذوب و فولادها تعمیم یافتهاند به عبارت دیگر مداوم ریزی درمورد فلزات غیر آهنی ، همواره سریع تر از مداوم ریزی فولاد گسترش و تحول یافته است زیرا :

1 ) کنتر ل ریخته گری فلزات غیر آهنی و بخصوص فلزات زود ذوب همواره آسان تر است .

2 ) معمولاً میزان تولید فلزات غیر آهنی کمتر و عملاً شرایط کار فراهم تر است .

3 ) در هر حال هر گونه گسترش و تحول بر روی مداوم ریزی و شمش ریزی بر اساس حل مشکلات ثابتی قرار دارد که در مورد فلزات غیر آهنی با سهولت بیشتر و سرعت بالاتر ی بعمل می آید . بسیاری از این مشخصات به رابطه فلز و قالب و خواص فلز مایع بستگی دارد که اهم آنها عبارتند از :

الف ) مکانیسم عمومی ماشین بر مبنای حرکت شمش یا قطعه در حال انجماد به عبارت دیگر تعقیب مدل انجماد در هر لحظه شرایط متفاوتی را ایجاب می کند که در مجموع انجماد قطعات در مداوم ریزی از فرایند انجماد ، روش های ثابت و تک باری بسیار پیچیده تر است .

ب ) تاو فلز در نزدیک نقطه ذوب  و یا استحکام پوسته جامد اولیه .

پ ) مکانیسم انتقال حرارت و عواملی که بیرون کشی شمش از قالب را محدود می سازد ، نظیر سیالیت مذاب ، طراحی قالب ، طراحی منطقه سرد کننده ثانویه و مکانیسم تشکیل تنش های داخلی .

با توجه به مطالب ارائه شده  و با تشریحی که در این فصل و فصول بعد به عمل خواهد آمد ، شمش ریزی مداوم و نیمه مداوم روشی است که شمشال و تختال جامد از داخل یک قالب که معمولاٌ به سیستم آبگرد مجهز است و طول آن از طول شمش ریخته شده بسیار کوتاه تر است بیرون کشیده می شود ، شمش ریزی نیمه مداوم به روشی اطلاق می گردد که مقدار بار ریزی و اندازه طولی هر شمش محدود بوده و پس از هر بار ریزی ، متوقف و آماده سازی دستگاه برای عملیات بعدی الزامی است .

در هر دو روش شمش ریزی مداوم و نیمه مداوم  و برای تولید شمش های فوالادی و یا آلیاژ غیر آهنی مشخصات و اجزاء ثابتی وجود دارند که تغییر در مکانیسم هر جزء تا کنون به ابداع طرح های متفاوتی منجر شده است . این اجزاء عبارتند از :

الف ) سیستم بار ریزی و کنترل سطح مذاب که از پاتیل ( A ) پیاله بار ریز ( B ) و محفظه ایمنی سر ریز ( D )  تشکیل یافته است .

ب) قالب ( C )  که عموماً از مس و جدن و یا گرافیت ساخته شده است و به سیستم آبگرد بیرونی و یا درونی مجهز است .

پ ) تجهیزات و سیستم خنک کنندگی ثانویه ( e ) به منظور انجماد کامل شمشال یا تختال با استفاده از جریان آب شهر ، آب فشان و …

ت ) مکانیسم و تجهیزات بیرون کشی شمشال از قالب که توسط غلتک ( F‌) میله ( j ) و میله کف بند  ( h   ) تشکیل یافته و با نیروهای هیدرولیکی ، مکانیکی و الکتریکی حرکت خواهند کرد .

ث ) تجهیزات جدا کردن ، بریدن و انتقال شمش متشکل از قسمت های K,O,G‌ که  در روش نیمه مداوم این قسمت تقریباً حذف می گردد .

اجزاء متشکله فوق می توانند از نظر طراحی کاملاً قائم بر روی هم نصب شود و یا به شرحی که گفته خواهد شد تحت زاویه قائمه ازحالت قائم به افقی تبدیل شود که هر یک موارد استفاده مناسب خود را خواهد داشت .

 

دسته اول : طرح های شمش ریزی برای فولادها

در این روش که بر اساس یک بنای کاملاً قائم طرح شده است ، تأ سیسات ساختمانی در دو یا سه طبقه ساخته می شود که معمولاً‌ یک یا دو طبقه آن در زیر زمین بنا می شوند .تا تسهیلات لازم برای انتقال پاتیل و بار ریزی فراهم شود .

در بررسی تاریخی ، اولین طرح بر مینای استفاده از قالب های آبگرد در شمش ریزی مداوم فولادها متعلق به TASK BAR   می باشد که در سال 1879 به ثبت رسیده است و نمی توان از آن به عنوان یک طرح تجربه شده یاد نمود . طرح تاسکر برای لوله ریزی تهیه شده بود و مطابق شکل 15-8 یک میله یا سنبه Mandrel  بعنوان ماهیچه و قسمت درونی قالب بکار می رفت . R.doalen  در سال 1887 ماشین شمش ریزی متشکل از قالب آبگرد ، پیاله بار ریز متحرک و غلتک بیرون کش طرح نمود و برای اولین بار منطقه خنک کننده ثانویه را بطور مستقیم در نظر گرفت . در سال 1895 .Trots  ماشین خود را بر اساس استفاده از قالب تکه و نازک ارائه نمود که از نظر صافی سطوح و استحکام بی نظیر می نمود . کاهش اصطکاک سطحی بین قالب و شمش جامد یکی از مشکلات عمونی شمش ریزی محسوب می گردد و در همین زمینه ، طرح های متعددی نظیر استفاده از قالبهای دوار دوتکه ، بهره گیری از حرکت ارتعاشی قالب و یا قالب های دوار به منظور کاهش ضرایب اصطکاکی ابداع و عرضه گردید .

تحقیقات Z.Janghans‌ و طرح های مختلف او نقطه عطف و مرحله برجسته ای در صنایع شمش ریزی محسوب می شود . او که به تحقیقات و پژوهش های خود در زمینه مداوم ریزی فلزات غیر آهنی اشتغال داشت در سال های 1930 و 39 و 1945 تا 1951 ، تجربیات خویش را برای فولاد نیز آزمود و بالاخره موفق به تهیه حدود 1900 تن فولاد کم کربن فولاد زنگ نزن و فولاد نارام گردید . شمشال هایی به قطر 100 تا 265 میلیمتر و تختال هایی با مقطع 245×80  میلیمتر از محصولات ماشین های Janghans  محسوب می شدند . با تو جه به آنکه عمده تحقیقات او معطوف به فلزات غیر آهنی است لذا در قسمت بعد با تفصیل بیشتری درباره ماشین های Janghans‌ صحبت خواهد شد.

طرح های مختلف و ماشین های متعددی که در کشورهای مختلف جهان ارائه گردیده است ، بسیار وسیع می باشد ،‌بطوریکه فقط اشاره ای مختصر به آنها بیش از حد لازم در این کتاب می نماید . ماشین های نوع Janghans-Rossi‌ را می توان نمونه ای پیشرفته و کامل محسوب داشت که امروزه نیز موارد استعمال فراوان دارد. این طرح از تلفیق دو ماشین janghans ‌ و Rossi  توسط این دو محقق ابداع گردبد در حالیکه طرح Rossi   هنوز موارد استفاده محدودی دارد . در سال 1954 ماشین های Babcock-Wilox  مورد بهره برداری قرار گرفتند وجه تنایز این سیستم بر حرکت رفت و برگشتی شمشال در درون قالب قرار دارد و بدین ترتیب ضریب اصطکاک در بیرون کشی شمشال به مقدار زیادی کاهش می یابد . ماشین های با قالب های چند گانه وهم چنین ماشین مداوم ریزی و شمش ریزی “TsN11cher Metex ”  انواع جدید فولاد ریزی هستند که هر یک در کارخانه های مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند .

کارخانه ذوب آهن اصفهان ، دارای قسمت شمش ریزی مداوم فولاد است که بر اساس طرح کارخانه (NTMZ) Novo Iron  Steel  Works   بنا نهاده شده است . شکل 20-8 و همچنین نمودار دستگاه شمش ریزی کارخانجات نورد اهواز با قسمتهای وابسته به آن در شکل 20-8 مکرر نشان داده شده است .

 

ریخته‌گری پیوسته چیست؟

ریخته‌گری پیوسته (CC) فولاد یعنی شکل ‌دهی پیوسته و مستقیم فولاد مذاب به مقاطع فولادی نیمه نهایی مانند بلوم، بیلت و اسلب که در نتیجه تولید کندله (ingot) و پس از آن نورد آن در واحدهای نورد اولیه حذف می‌گردد.

پیشرفت‌هایی در ریخته‌گری پیوسته

مزیت‌های بکارگیری ریخته‌گری پیوسته در فولاد‌سازی‌ها را می‌توان به شرح زیر خلاصه کرد:

راندمان بالا: راندمان ریخته‌گری کنده به فولاد نیمه‌نهائی بین 82 تا 84 درصد است ولی راندمان در ریخته‌گری پیوسته که فولاد مذاب به محصول نیمه‌نهائی تبدیل می‌شود بین 95 تا 97 درصد است.

فرآیند ریخته‌گری پیوسته در مقایسه با ریخته‌گری کنده 20 درصد از مصرف انرژی می‌کاهد.

با حذف فرآیند نورد در واحدهای نورد اولیه که در ریخته‌گری کنده ضروری است، فرآیند ریخته‌گری پیوست از صرف زمان و هزینه اضافی می‌کاهد.

کاهش نیروی کار در فرآیند ریخته‌گری پیوسته بهره‌وری را افزایش داده، شرایط محیط کار را بهبود بخشیده و از هزینه تولید می‌کاهد.

اگرچه مزیت ریخته‌گری پیوسته در دهه 60 قرن پیش مشخص گردید، پذیرش آن در سطح جهانی به دو دهه طول کشید. در ابتدا حدود 80 درصد ماشین‌های ریخته‌گری ماشین‌های عمودی بودند. اما تا دهه 80 قرن گذشته ماشین‌های عمودی تغییر یافته و تقریباً 98 درصد آن به ماشین‌های ریخته‌گری پیوسته تبدیل شدند که در حال حاضر به شکل قوسی یا خمیده درآمده‌اند.

در دهه 1960 حدود 5 درصد تولید فولاد خام در جهان به صورت پیوسته ریخته‌گری می‌شد. اما هم‌اکنون به حدود 95 درصد رسیده است. از سال 1993 تا سال 2009 رشد ریخته‌گری پیوسته در جهان در جدول شماره یک نشان داده شده است.

 

ریخته‌گری پیوسته در هند

تا اوایل دهه 80 سال گذشته فولادسازان هندی به طور کامل علاقه زیادی به آشنایی و بکارگیری تکنولوژی ریخته‌گری پیوسته و فرآیندهای مدرن مرتبط با آن نداشتند. این یک حقیقت است که فرآیند ریخته‌گری پیوسته نیازمند سرمایه‌گذاری بالاتری نسبت به ریخته‌گری کنده است اما مزیت‌های ریخته‌گری پیوسته این فرآیند را در نزد فولادسازان کشورهای مختلف جهان محبوب کرده است. حتی در سال 1981 کشورهایی مانند برزیل، مکزیک، ونزوئلا، مصر و اندونزی به ترتیب 4/36، 9/31، 2/62، 2/66 و 2/70 درصد ریخته‌گری پیوسته را در صنایع فولادسازی خود به کار گرفتند. در مقایسه با کشورهای فوق هند تا سال 1981 از فناوری CC استفاده نمی‌کرد. در اوایل دهه 1990 هند اولین ریخته‌گری شمش و ریخته‌گری اسلب خود را نصب کرد. اما وضعیت در دو دهه اخیر کاملاً تغییر کرده و همه تولید‌کنندگان در حجم قابل ملاحظه‌ای تکنولوژی ریخته‌گری پیوسته (CC) را به کار گرفتند. هند نیز سال 2010-2011 توانست در فرآیند فولاد خام خود از ریخته‌گری پیوسته استفاده کند.

 

مشخصات کیفی محصولات ریخته‌گری پیوسته

محصول ریخته‌گری پیوسته نه تنها باید از نظر ابعاد دقیق باشد بلکه باید از جنبه کیفی نیز تنوع داشته باشد. از جنبه‌های کیفی آن می‌توان به تمیز بودن، نداشتن ترک سطحی و نداشتن ناخالصی‌ها مختصراً به شرح زیر اشاره کرد:

تمیزی: در ریخته‌گری پیوسته انجماد سریع فلوتاسیون محتویات غیرفلزی در رشته‌ها را نسبتاً به تاخیر می‌اندازد. این محتویات می‌تواند منتهی به تشکیل مناطق ضعیفی یا سستی گردد که در فرآیند بیشتر مشکلاتی را ایجاد می‌کند.

ترک: انواع ترک یا شکاف‌ها را می‌توان در محصولات ریخته‌گری پیوسته در سطح و عمق مشاهده کرد. معمولاً این ترک‌ها به دلیل اینکه در معرض هوا قرار گرفته و در طی نورد جوش می‌خورند در مواقعی باعث عیب و ایراد در محصول می‌شوند. معمولاً برای از بین بردن ترک‌ها از برش شعله‌ای یا سنگ‌زنی استفاده می‌شود اما این اقدامات می‌تواند از میزان تولید یا بهره‌وری بکاهد. تجمع ناخالصی‌ها یا عناصر محلول مانند کربن، منگنز، گوگرد و فسفر باعث به وجود آمدن خواص ناهماهنگی در محصول می‌شوند.

 

گاز محلول

وجود گازهای محلول مانند نیتروژن، هیدروژن و اکسیژن منتهی به تشکیل سوراخ‌های سوزنی‌شکل در طی فرآیند انجماد می‌گردد. حضور این گازهای محلول خصوصاً نیتروژن باعث معایبی در خواص مکانیکی فولاد ریخته‌گری پیوسته می‌شود.

طبق نظریه متخصصین فولاد، فولاد ریخته‌گری پیوسته می‌تواند در ترکیب معایب زیر را داشته باشد:

محصولات ریخته‌گری پیوسته با محتوی کربن در مرحله Peritectic مستعد ترک‌خوردگی بوده و در نتیجه شاید طبق استانداردهای کیفی خاص نباشد.

اگر نسبت منگنز و سولفور به نسبت کمتر از 20 باشد ترک به وجود می‌آید.

میزان فسفر بالا قابلیت شکل‌پذیری بدون ایجاد ترک یا شکستگی (ductility) و استحکام فولاد را کاهش داده و درصد آن در اسلب فولادی باید کمتر از 025/0 درصد باشد.

ریخته‌گری پیوسته تغییرات چشمگیری در طرز فکر فولادسازان هندی به وجود آورده و فناوری ریخته‌گری پیوسته در کشور پذیرفته شده و نتیجه بهبود کیفی محصولات نهائی و توان رقابتی فولادسازان کشور را ارتقاء بخشیده است.

 

ریخته‌گری اسلب نازک

در اواخر دهه 80 قرن پیش دور جدیدی از هیجان دنیای جهانی فولاد را فرا گرفت و آن دست یافتن به فناوری جدید معروف به ریخته‌گری اسلب نازک بود. ماشین‌های ریخته‌گری دهه 60 و 70 قرن پیش اسلب به ضخامت 200-250 میلی‌متر تولید می‌کردند اما ماشین‌های ریخته‌گری جدید اسلبی به ضخامت 50 تا 90 میلی‌متر تولید می‌کنند.

اولین کارخانه ریخته‌گری اسلب نازک در جهان کارخانه فولادسازی — در امریکا بود که در ژوئیه 1989 راه‌اندازی شد. فناوری به‌کار گرفته شده در آنجا تولید فشرده فولاد (CSP) نام داشت. این فرآیند توسط شولمن زیماگ آگ آلان ابداع شده که بین یک ماشین ریخته‌گری اسلب نازک با یک واحد نورد چند‌خطه برای تولید شمه نورد گرم با حداقل هزینه بدون هرگونه افت زیاد انرژی بین فرآیندهای ریخته‌گری و نورد، یک ارتباط مستقیم ایجاد می‌کند.

دومین کارخانه نورد ورق اسلب نازک در جهان تحت عنوان (TS/FR) که اولین نسل این فرآیند بود در ایتالیا در سال 1992 با تکنولوژی نورد تسمه هم‌خط (In-Line Strip) راه‌اندازی گردید. تکنولوژی تسمه هم خط توسط مانسمان و ماگ آلان طراحی شده است.

 

نسل دوم ماشین‌های ریخته‌گری اسلب نازک

دومین نسل ماشین‌های ریخته‌گری اسلب نازک در حد زیادی پیشرفته شده است و دارای چندین مشخصه جدید است. این مشخصات شامل ترمزهای الکتروگلنتیک، قالب نوسانی هیدرولیکی و سیستم کاهش‌دهنده ضخامت ماهیچه اسلب مذاب (LCR) می‌باشند. تمامی این مشخصه‌ها موجب کاهش هزینه و بهبود عمده در کیفیت محصول شده است.

انواع تکنولوژی‌های ریخته‌گری اسلب نازک (تکنولوژی CSP)

در فناوری تولید فشرده اسلب (CSP) اس‌ ام‌ اس آگ آلان (پیشرو در زمینه تکنولوژی اسلب نازک) ماشین ریخته‌گری می‌تواند اسلبی به ضخامت 50 میلی‌متر تولید کند که در یک تونل (کوره متعادل‌کننده) گذشته و به‌طور مستقیم وارد قفسه نهائی یک واحد نورد تسمه گرم سنتی می‌شود. SMS با طراحی یک قالب قیفی شکل به یک دستاورد دست یافت که ورود نازل نیمه غوطه‌ور (SEN) را آسان‌تر می‌کند و در نتیجه موارد زیر بهبود می‌یابد:

قابلیت اطمینان زیاد از ریخته‌گری در سرعت‌های بالا (حداکثر 6 متر در دقیقه) شار حرارتی یکنواخت در عرض و عمق قالب که یک کیفیت مطلوب در سطح در طول تسمه ایجاد نموده و تسمه با ضخامت کمتر از یک میلی‌متر به تسمه 1200 میلی‌متری ارجاع می‌شود. قالب قیفی‌ شکل ماشین ریخته‌گری CSP دارای یک نازل ورودی غوطه‌ور مطلوب است که می‌تواند موارد زیر را تضمین کند:

سطح یکنواخت قالب

تشکیل یکنواخت سرباره

شار حرارتی یکنواخت

اسلب خوب و سطح تسمه بدون هیچگونه ترک خوردگی طولی

99 درصد قابلیت اطمینان بالای ریخته‌گری

یک بار حرارتی یکنواخت و بهبود عمر مفید پلیت‌های مسی

کنترل و جلوگیری از هرگونه توقف در سال‌های بعد با ابداعاتی در قسمت قالب و رهنمای رشته یا خط (Strand Guide) فناوری CSP بیشتر تکامل یافت.

برای تولید ورق‌های تسمه‌ای بسیار نازک و انعطاف‌پذیری در ضخامت اسلب نازک (با توجه به ضخامت نهائی در یک واحد CSP و نیز انجماد گلوله‌ای رشته) یک فرآیند کاهش ضخامت اسلب مذاب (LCR) از زیر قالب شروع شده و یک فرآیند کاهش نرم در فاز انجماد نهائی که قبلاً در کارخانه‌های مختلف CSP به‌کار گرفته شده است، اتفاق می‌افتد.

موسسه تحقیقاتی ورلد استیل داینامیک (WSD) تخمین زده بود که بر مبنای هزینه‌های سال 1999، هزینه تولید یک واحد فولادسازی با ظرفیت 4 میلیون تن در سال حدود 875 دلار در هر تن است در حالی که هزینه ساخت یک کارخانه CSP با ظرفیت 5/2 میلیون تن در سال 200 دلار در هر تن برآورد شده بود.

فرایند تولید تسمه هم‌خط (ISP)

تکنولوژی تولید تسمه هم‌خط مانسمان دماگ آلان ابداع و ساخته شده است. این تکنولوژی می‌تواند اسلب ضخیم 60 میلی‌متری را ریخته‌گری کند که در دو مرحله به شرح زیر این ضخامت کاهش پیدا می‌کند:

ابتدا، ضخامت اسلب توسط غلطک‌های در زیر قالب به 40 میلی‌متر کاهش پیدا می‌کند.

ضخامت اسلب که کاملاً منجمد شده است توسط سه قفسه شکل‌دهی به 15 میلی‌متر کاهش داده می‌شود که در نهایت ضخامت کلاف نورد گرم به 7/0 میلی‌متر تنزل پیدا می‌کند.

تحول بیشتر در فرآیند ISP استفاده از قالب‌های مستطیلی است که کیفیت سطحی را بهبود بخشیده است. سایر دستاوردها در این فرآیند، تکنولوژی پوسته‌زدائی با فشار بسیار قوی است.

 

مشخصه‌های اصلی فرآیند ISP که بهبود یافته است به شرح زیر است:

قالب زرونانس چندکاره

ریخته‌گری و نورد پیوسته با یک هسته یا ماهیچه مذاب

کوره مرکب القائی و مخزن حرارتی گازی

ایستگاه کلاف‌سازی و کلاف بازکنی برای تسمه‌های پیشرفته

نورد دو‌مرحله‌ای

نورد یکسره (بی‌انتها) برای تسمه‌های فو‌ق‌العاده نازک

تکنولوژی نورد اسلب نازک انعطاف‌پذیر دانیلی (FTSR)

ماشین ریخته‌گری اسلب نازک انعطاف‌پذیر دانیلی می‌تواند اسلب‌های به ضخامت 30 تا 140 میلی‌متر توسط قالب قوسی عدسی شکل با سرعت 5/0 متر یا 6 متر در هر دقیقه تولید کند. این تکنولوژی را دانیلی ایتالیا ابداع کرده است که اسلب‌ها از یک کوره حرارتی عبور داده شده و سپس به یک واحد شش قفسه‌ای انتقال پیدا می‌کند. هدف این فناوری به شرح زیر است:

تولید تسمه‌های فوق‌العاده نازک و عریض و نازک، توسعه الگوی ابعادی انواع محصولات بدون کاهش راندمان

پایدار کردن شرایط نورد برای بهبود کیفیت و راندمان

حذف مشکلات مربوط به بهبود کیفیت و بهره‌وری و کاهش میزان شاخص Cobble نورد

 

فناوری TSP

در این فناوری نورد TSP یک ماشین ریخته‌گری اسلب واسطه دارد که ضخامت تولیدات آن بین 75 تا 150 میلی‌متر است و دو قفسه دوطرفه تسمه نورد گرم و کوره‌های گرمایشی کلاف در هر دو طرف نورد دارد که به یک ماشین ریخته‌گری متصل است. کیفیت سطحی آن خوبست چون سرعت ریخته‌گری آن آهسته‌تر است. این فرآیند انواع گریدهای کربنی را تولید می‌کند. در فرآیند TSP نیاز به سرمایه‌گذاری پایینی است چون نورد HS دارای دو قفسه است که کارخانه را فشرده‌تر و کوچک‌تر کرده و در نتیجه از میزان سرمایه‌گذاری زیر‌بنائی آن می‌کاهد.

تکنولوژی TSP دو نوع ظرفیت دارد. TSP I برای ظرفیت یک میلیون تن در سال و TSP II تا دو میلیون تن یا بیشتر برای تولید تسمه کیفی تا ضخامت یک میلی‌متر.

 

فرآیند Conroll

این فرآیند توسط فوست آلپیس اتریش ابداع شده است که اسلب به ضخامت‌های 70 تا 100 میلی‌متر تولید می‌کند. اسلب‌ها از کوره‌های کف گهواری (Walking Beam) عبور داده می‌شود. فرآیند Conroll مدعی است که 30 درصد از مصرف انرژی می‌کاهد و در مقایسه با نورد HS 25 درصد از هزینه‌های ورودی‌های متالیکی و 25 درصد از میزان سرمایه‌گذاری را کاهش می‌دهد.

 

فرآیند تولید تسمه کیفی (QSP)

این فرآیند را سومیتومی ژاپن طراحی کرده است که در این کار صنایع سنگین میتسوبیشی نیز همکاری داشته است. کارخانه QSP دارای دو کوره قوس الکتریک DC با الکترودهای دوقلو، دو ایستگاه متالورژی پاتیلی و دو ماشین ریخته‌گری دوخطه است. این فرآیند تسمه را تا ضخامت یک میلی‌متر نورد می‌کند و ضخامت اسلب آن بین 70 تا 90 میلی‌متر است.

 

تکنولوژی ریخته‌گری X اس ام اس زیماگ

تکنولوژی X-Cast از طریق ریخته‌گری اسلب هوشمند (ISC) کنترل می‌شود. این فرآیند در سال 2007 توسط اس ام اس زیماگ طراحی شده است که پاسخگوی نیازهای روز است. در شرایط کنونی تقاضا به شرح زیر برای فولادهای مخصوصی افزایش یافته است:

فولاد خط لوله برای لوله‌های با جداره ضخیم جهت کاربردهای دریایی

انواع گریدهای خطوط لوله

ورق‌های ضخیم برای کاربردهای مختلف

فولادهای آلیاژی با ترکیبی از نیوبیونم، تیتانیوم، واندیوم و یا کرومیوم، مولیبدینوم

غلطک‌های تفنگی آی‌استار ـ زیمنس فرست آلپین

این غلطک‌های ریخته‌گری جدید نوع خشک توسط زیمنس فرست آلپین طراحی شده است که نیازی به آب خنک کننده ندارد. این نوع غلطک‌ها محصولات کیفی تولید کرده و از نظر حفظ محیط زیست مطلوب است. این فرآیند به مرحله بهره‌برداری صنعتی ریخته‌گری اسلب در افریقای جنوبی و کره جنوبی رسیده است.

تولید شمش فولاد (بیلت) به روش ریخته گری مداوم (Continuous Casting) ، بطور گسترده ای در جهان استفاده میشود. یکی از علل پیدایش روش ریخته گری پیوسته ، تولید محصولات فولادی در مقیاس بالا و با سرعت و کیفیت بالا می باشد. در این روش ، باید از ماشین آلات ریخته گری مداوم (CCM) استفاده کنیم. این روش نسبت به روش تولید فولاد به روش کوره بلند بسیار به صرفه تر می باشد. ولی مستلزم به استفاده از ضایعات و قراضه آهن و استفاده از آهن اسفنجی می باشیم.

بطور تقریبی، 96 درصد صنایع فولادسازی در جهان، از این روش استفاده میکنند. فولاد خام و آهن تولیدی که از روش ریخته گری مداوم تولید میشود، عاری از هرگونه ناخالصی و ناهمگنی در ساختار از لحاظ دانه بندی و آنالیز شیمیایی می باشد. که این مزایا، در صنعت فولاد بسیار مهم میباشد که باعث میشود که فولاد تولید شده به این روش، از کیفیت بالا و قیمت ارزان تری برخوردار باشد. روش ریخته گری مداوم (پیوسته) برای تولید اسلب و بیلت نیز بکار می رود. سپس بعد از تولید بیلت ساخته شده، میتواند به اشکال دیگری همچون نبشی فولاد تبدیل میشود.

 

ترک مرکزی، ریخته گری مداوم، اسلب

ریخته گری مداوم به عنوان یکی از مهمترین فرایندهای تولید ابداع شده در دنیا می باشد ، که نتایجی از قبیل بهبود در کیفیت ، راندمان ، بهره وری و صرفه اقتصادی را در محصولات فولادی به همراه داشته است. امروزه ، بالغ بر 5/95 درصد از تولید فولاد خام جهانی را به خود اختصاص می دهد. تولید با کیفیت مطلوب به همراه بهره وری بالا یک نیاز ضروری برای ماشین ریخته گری مداوم می باشد که تعیین فاکتورهای مهم احتمالی برای عیوب و اجرای مطمئن اقدامات پیشگیرانه ممکن به منظور ارائه یک فرایند ریخته گری عاری از عیب را ناگزیر می سازد.

یکی از مهمترین عیوب داخلی مشاهده شده در اسلب های فولادی Corten می باشد که در نزدیکی خط وسط اسلب ریخته شده ظاهر می شود که ناشی از افت حجمی یا انقباض مذاب در مرکز در هنگام تغییر حالت از مذاب به جامد و تغییر شکل خط نورد می باشد. این ترک ها می توانند در نتیجه تنش های حرارتی ایجاد شوند و از آنجایی که نرمی(داکتیلیته) فولاد در دمای بیش از 1300 درجه سانتی گراد تنها در حدود 2/0 تا 3/0 می باشد،  هنگامی که یک ناحیه از اسلب در ارتباط با نواحی مجاور  در معرض یک تغییر دمای ناگهانی از 100 تا 150 درجه سانتیگراد قرار می گیرد این عیب به وجود می آید.

ترک ها و جدایش های آشکار در طول خط مرکزی اسلب های ریختگی اساساً ناشی از اعمال نوسانات در ابعاد اسلب به دلیل نامیزانی و/یا خمیدگی غلطک های تکیه گاه (support) در نقطه ای از خط نورد که انجماد نهایی در آنجا صورت می پذیرد ، می باشند. در نتیجه این ترک ها، خط مرکزی باز شده و از این رو در طی فرایند سرد کردن اکسید می شود و در نهایت در فرایند نورد ثانویه نیز بسته نخواهد شد.

فولاد Corten جزء دسته ای از فولادهای ساختمانی با نام دسته ضد فرسایشی می باشد که پایداری آنها در مقابل شرایط جوی با افزودن مقدار کمی از عناصر از قبیل مس ، فسفر ، نیکل و کروم بهبود یافته است. این فولاد با یک سرعت کمتری نسبت به فولادهای ساده کربنی زنگ می زند و تحت شرایط آب و هوایی مناسب می تواند یک لایه اکسیدی آهن هیداراته پایدار ایجاد کند که این لایه حملات بیشتر بر روی سطح را به تأخیر انداخته و از این رو برای شرایط آب و هوایی دشوار نیز مناسب می باشد. این فولاد دارای کاربرد وسیعی در واگن های راه آهن و کانتینر ها برای حمل مواد زائد می باشند. این طبقه از فولادها در فرایند ریخته گری مداوم به صورت اسلب تولید می گردند که به شدت در معرض ترک های مرکزی قرار دارند.

فاکتورهای مؤثر برای به وجود آمدن ترک مرکزی در اسلب های فولادی Corten عبارتند از

١  ) جدایش

٢  ) شرایط سرد کردن

٣  ) شرایط ماشین

۴  ) سرعت ریخته گری

 

جدایش

جدایش به معنی غیر یکنواختی ترکیب شیمیایی می باشد که ناشی از پس زدن جسم حل شده در محلول توسط مذاب در طی فرایند انجماد می باشد به طوری که جامد در مقایسه با مذاب دارای انحلال پذیری کمتری می باشد. همچنین افزایش حجمی عناصر رایج از قبیل کربن ، منگنز ، فسفر و گوگرد در فولاد می تواند منجر به اصلاح عیب جدایش در فولاد ها شود. حال آنکه جدایش در حد میکرو ناشی از تفاوت در ترکیب مذاب بین دندریتی و دندریت های بی اثر(inert) می باشد و جدایش ماکرو نیز با غیر یکنواختی ترکیب شیمیایی در مقیاس بزرگ در قسمت ریخته شده ارتباط مستقیم دارد.

فولادهای Corten دارای مقداری از کربن در حدود 10/0 درصد به همراه 085/0 درصد فسفر می باشند و از این رو در طی فرایند انجماد در این فولادها ابتدا مستقیماً فاز δ تشکیل می شود و در نهایت از طریق یک استحاله پریتکتیک  تبدیل به فاز γ  شده و این امر منتج به ایجاد یک افت حجمی یا انقباض در مذاب می گردد که به وسیله جریان ذوب باقیمانده به طور مثال ایجاد جدایش ماکرو ناشی از ضریب نفوذ بالای فسفر در فاز δ ، تقویت می شود. همچنین این اتفاق می تواند در نتیجه جابجایی فیزیکی مکان های جدایش ماکرو به دلیل حرکت سیال و کریستال های آزاد باشد. حرکت سیال به دلایل متعددی از قبیل تفاوت در چگالی ناشی از شیب حرارتی و غلظتی در مذاب که منجر به انتقال حرارت به صورت آزاد می شود ، تبادل حرارتی اجباری به دلیل همزدن از طریق حرکت دورانی گاز و پاشش جریان مذاب، کشش سطحی سیال رانده شده به نزدیکی سطح قالب و همچنین مکش مذاب از بخش بین دندریتی به علت انقباض فلز در طی فرایند انجماد که در اکثر موارد به وسیله تورم سطح فلز ناشی از عقب زنی غلطک ها یا تنش های جزئی در پوسته منجمد شده در نتیجه شیب حرارتی تشدید می شود، صورت می پذیرد.

به منظور کاهش جدایش و در نتیجه کاهش ایجاد ترک های داخلی ، یک منطقه متجانس پیشنهاد می شود. در مذاب، تعداد زیادی کریستال های کوچک شناور وجود دارد. هنگامی که فرایند فوق گداز کم می شود ، این کریستال ها شروح به رشد می کنند و در نهایت تشکیل یک منطقه متجانس یا هم محور را می دهند. بنابراین ، دمای فوق گداز باید تا حد امکان پایین باشد تا جدایش ماکرو کمتری در ناحیه مرکزی اتفاق بیافتد. این امر به طور وضوح تأثیر دمای فوق گداز را بر روی جدایش در راستای خط مرکزی و همچنین ایجاد ترک در این ناحیه را نشان می دهد .

با خمیدگی غلطک ، جدایش مرکزی تشدید می شود. زیرا ، غلطک خم شده ناشی از تنش حرارتی وارده بر آن به صورت غیر معمولی دوران می کند و از این رو به واسطه غلطک خمیده ، هنگامی که سمت محدب غلطک با سطح اسلب تماس پیدا می کند اسلب با یک کاهش چشمگیر در ضخامت مواجه می گردد و سبب جاری شدن فولاد مذاب باقی مانده شده که ممکن است سبب افزایش غلظت عناصر موجود در آلیاژ شود. همچنین ، جدایش در امتداد خط مرکزی در حالتی که اسلب دائماً در معرض نقصان ناشی از تماس با سمت محدب غلطک قرار دارد ، ممکن است به دلیل جاری شدن فولاد مذاب غنی شده به خارج ، این نقصان به طور موضعی اصلاح گردد ، از طرف دیگر در حالتی که اسلب به طور مکرر در معرض نقصان کمتر ناشی از تماس با سمت مقعر غلطک قرار داشته باشد ، به دلیل ریزش فولاد مذاب غنی به داخل و در نتیجه فشرده شدن فولاد مذاب در قسمت غلطک، جدایش می تواند با وخامت بیشتری همراه باشد و از این رو منتج به پراکندگی جدایش مرکزی در جهت ریخته گری می گردد.

 

شرایط سرد کردن

بازگرم کردن سطحی ، پدیده ای است که بر اساس اختلاف دمای بین سطح ریخته گری در زیر منطقه اسپری آب و دمای ثابت نسبی محصول ریخته شده در حدود 2 متر پایین تر از قالب ، تعریف می شود. اندازه و تعداد ترک ها با اعمال بازگرم سطحی کمتر با کاهش مواجه گردیدند. اگر پاشش آب خنک کننده به طور یکنواخت و در یک فاصله طولی کوتاهتر اعمال شود ، موجب بازگرم قابل توجه و افزایش چشمگیر در ایجاد ترک ها می شود. این اتفاق ناشی از افت ناگهانی در میزان خروج گرما از سطح در نتیجه حرکت اسلب از منطقه اسپری آب به سمت منطقه خنک کننده تابشی ، می باشد. دما در خط مرکزی ناگهان کاهش می یابد و به یکباره تمامی گرمای نهان خود را از دست می دهد. خط مرکزی منقبض شده و در معرض تنش قرار می گیرد و همزمان در منطقه داکتیلیته کم منتج به ترک مرکزی می شود.

تشکیل ترک خط مرکزی می تواند به وسیله افزایش شدت خنک کنندگی اسپری برای سطح خط نورد در نقطه پایان انجماد، متوقف گردد. افزایش خنک کنندگی اسپری یک تأثیر سودمند را به همراه دارد، زیرا منتج به ایجاد یک پوسته خنک می شود که می تواند به طور مؤثر تری در برابر فشار فرواستاتیک مقاومت کند. خنک کردن اسپری با شدت بالا می تواند دندیرت های ظریفی را در اسلب ایجاد کند و از این رو باعث کاهش جدایش ماکرو و تشکیل ترک های داخلی گردد.

 

شرایط ماشین

این یکی از مهمترین عواملی است که بر روی تشکیل ترک در امتداد خط مرکزی مؤثر می باشد. فاصله نامناسب غلطک می تواند منتهی به برآمدگی پوسته جامد شود که ایجاد جدایش در امتداد خط مرکزی را تشدید می کند. اگر پوسته به بیرون متورم شود یک فضای خالی در منطقه مرکزی مذاب ایجاد می شود ، از این رو مکش مذاب بین دندریتی ناخالص را از منطقه خمیری اطراف یه منطقه مرکزی افزایش می دهد. تنظیم مجدد فاصله غلطک ها در ماشین ریخته گری مداوم منجر به کاهش ایجاد ترک های مرکزی در اسلب های تولیدی می شود. کرنش ایجاد شده که منتهی به تشکیل ترک می شود ناشی از برآمدگی وسیع سطحی به علت فضای کم بوده و معمولاً به دلیل اعمال نیروی حاصل از تورم بر روی مناطقی با نرمی کمتر در نزدیکی خط جامد در ناحیه مرکزی می باشد.

به طور کلی ، در تکیه گاه غلطک های ماشین ریخته گری اسلب یک سوراخ مرکزی برای خنک کردن اسلب به وسیله آب تعبیه شده است و این غلطک ها به طور متداول غلطک های گرم نامیده می شوند. این امر موجب می شود که سطح غلطک گرم شده در طی فرایند ریخته گری ، بیش از پیش در معرض خمیدگی قرار گیرد. همچنین ، تمایل غلطک به خمیدگی متناسب با توان سوم طول آن می باشد.

زمانی که اسلب گرم وارد فاصله بین دو غلطک می شود، در نتیجه فشار فرواستاتیک به کار برده شده ، یک تغییر شکل خمشی برای غلطک اتفاق می افتد. این خمیدگی در حدود 1 میلیمتر می باشد و تقریباً ثابت باقی می ماند. به هر حال یک وقفه کوتاه (در حدود 1 دقیقه) در فرایند ریخته گری به وجود می آید و اسلب متوقف می شود ( که ممکن است به علت برآمدگی ناشی از تنظیم نا مناسب دستگاه باشد) و غلطک نیز به دلایل حرارتی، به اندازه قابل توجهی نسبت به اسلب تاب بر می دارد. همراه با عقب زنی مجدد ، غلطک برای یک مدت زمان مشخص به طور غیر معمول می چرخد تا این که یک تعادل دمایی حاکم شود ، که بعد از آن غلطک به وضعیت خمیدگی ثابت باز می گردد. در توقف، غلطک های گرم مقدار بیشتری خمیده می شوند و مدت زمان طولانی تری برای بازگشت به حالت اولیه طول می کشد.به طور کلی ممکن است بازگشت به حالت اولیه در غلطک های گرم هرگز رخ ندهد. تنظیم ماشین نیز بر روی سایش غلطک ها به ویژه برای غلطک هایی با قطر کوچک به علت ترکیب تنش و خوردگی، بسیار تأثیر گذار می باشد.

با توجه به تأثیر تنش ناشی از برآمدگی بین غلطک ها و نامیزانی غلطک ها ، جانمایی مناسب غلطک بر حسب لزوم انجام می شود. همچنین از آنجایی که گام های تنگ در غلطک احتمال خمیدگی آن را کاهش می دهند و منجر به افزایش نامیزانی آن می شوند ،اعمال یک گام ((pitchمناسب در غلطک ضروری می باشد. زمانی که برآمدگی در هر گامی از غلطک رخ می دهد و به ناچار غلطک ها از تنظیم خارج می گردند ( در حقیقت بدیهی است که در برخی از غلطک ها می تواند صفر باشد) ، باید توجه بیشتری به ایجاد برآمدگی نمود.

 

سرعت ریخته گری

هرچه سرعت ریخته گری بالاتر باشد زمان کمتر برای خروج حرارت وجود دارد . بنابراین ، طول مذاب داخلی بیشتر شده و منطقه خمیری افزایش می یابد و ضخامت پوسته به محض خروج  از قالب که منتج به برآمدگی اسلب و جدایش ماکرو در مرکز اسلب می شود، کاهش می یابد. ریخته گری با سرعت کمتر منجر به ایجاد پوسته قوی تر می شود که می تواند در مقابل فشار فرواستاتیک مقاومت کرده و احتمال جدایش را کاهش دهد.  بهینه سازی سرعت ریخته گری ضروری می باشد به طوری که این سرعت نباید کمتر از یک محدوده معین بوده زیرا در غیر این صورت می تواند به طور جدی موجب کاهش تولید گردد.

 

تجربه کارخانه فولادهای آلیاژی

واحد صنعتی تولید فولاد آلیاژی در  Durgapurهند، مجهز به یک ماشین ریخته گری منحنی شکل منحصر به فرد اسلب و شمشه برای تولید اسلب در خطوط نورد تک خطه و دو خطه برای شمشه هایی برای انواع مختلف فولادهای آلیاژی می باشد. در طی دوره ای بین سال های 97-1996 میلادی ، این واحد صنعتی با مشکلاتی در رابطه با ایجاد ترک هایی در امتداد خط مرکزی در اسلب های ریخته شده انواع فولادهای Corton مواجه گردید. این مشکل منتج به انجام مطالعات گسترده ای بر روی فرایند های مختلف ریخته گری و همچنین پارامترهای موثر بر ماشین گردید و به منظور تشخیص پارامترهای مؤثر برای ایجاد ترک در این نوع از فولادها، در حدود 105 ذوب شامل اسلب هایی با ترک های مرکزی و بدون ترک های مرکزی ریخته شدند.

اینگونه مشاهده شد که با اعمال یک دمای فوق گداز متجاوز از 40 درجه سانتی گراد ، به کار گیری ترکیبی از خنک کردن قالب به طور شدید (HMC) با جریان آبی با سرعت بیش از 5900 لیتر بر دقیقه یا خنک کنندگی قالب به طور معمولی (NMC) با جریان آبی با سرعت 5900-5250 لیتر بر دقیقه به وسیله یک خنک کننده اسپری ملایم (SSC) با مصرف آب مخصوص در حدود 66/0 لیتر بر کیلوگرم و همچنین فشار هیدرولیک در حدود 70 تا 75 بار در عقب زنی و فاصله بیشتر بین غلطک ها در بخش های (segments) 3 تا 7 ، موارد ایجاد ترک مرکزی افزایش یافت. همچنین زمانی که میانگین سرعت ریخته گری 80/0 متر بر دقیقه بود، در هر دو مورد یعنی اسلب های سالم و یا دارای ترک مرکزی،  هیچ گونه تأثیری بر روی ایجاد ترک نداشت.

یکی از مهمترین عوامل مؤثر بر روی ایجاد ترکهایی در امتداد خط مرکزی ، فاصله زیاد بین دو غلطک در بخش های 3 تا 7 بود. در یک دستگاه ریخته گری ، 5 غلطک در هر بخش وجود دارد که هر یک از آنها دارای غلطکی با قطر 310 میلیمتر با استوانه ای با طول 1350 میلیمتر،  می باشند. غلطک ها در این قسمت ها دارای یک سوراخ در مرکز به همراه یک سیستم تعبیه شده برای خنک کاری غلطک ها در داخل آن طراحی شده اند. فاصله غلطک برای بخش های 3 و4 برابر با 5/174 میلیمتر ، برای بخش های 5 و 6 ،دقیقاً 174 میلیمتر و در نهایت برای بخش 7 برابر با 5/174 میلیمتر می باشد. در تمام غلطک ها ، تلورانس غلطک تحتانی به همراه بالشک (template) حداقل 9/0 میلیمتر و حداکثر 1/1 میلیمتر می باشد. همچنین حداکثر خمیدگی مجاز 2 میلیمتر برای غلطک منفرد و 3 میلیمتر برای غلطک های مرکب می باشد. بعد از ریخته گری و بررسی ذوب های با ترک مرکزی ، برامدگی آشکار و فاصله بالاتر غلطک ها در بخش ها به روشنی مشاهده شد. این امر واضح بود که خمیده شدن غلطک  ناشی از توقف ها در طی فرایند ریخته گری ( نقص دریچه های کشویی ، برآمدگی و …) بوده که موجب بالا رفتن دمای غلطک گردید، همچنین اعمال نا مناسب آب به منظور خنک کردن داخل غلطک ها منتج به تراوش آن در امتداد مفاصل چرخنده شد و در نهایت امکان کارکردن را برای یک دوره زمانی خاص بعد از ریخته گری نیافت. علاوه بر آنچه که ذکر شد ، عدم خارج کردن غلطک های فرسوده از روند تولید ، وارسی غیر منظم فاصله غلطک و تمیزکاری نامناسب ماشین موجبات افزایش فاصله غلطک را تشدید می کنند. نظارت منظم فاصله غلطک ، جلوگیری از ترواش آب در امتداد مفاصل چرخنده توأم با خنک کردن مستمر غلطک ها تا زمان توقف بخار، بعد از فرایند ریخته گری برای اطمینان از پایداری غلطک و بازرسی های دوره ای ماشین برای خارج کردن غلطک های فرسوده و جایگزینی آنها می تواند کمک شایانی به تولید اسلب هایی عاری از ترک های مرکزی کند.

همچنین افزایش شدت اسپری خنک کننده از مصرف آب مخصوص 66/0 لیتر بر کیلوگرم به 80/0 لیتر بر کیلوگرم کمک بسیاری به کاهش مؤثر ایجاد ترک در امتداد خط مرکزی در اسلب ها می کند. ترکیب روش خنک کنندگی ملایم قالب (SMS ) جریان آبی با شدت 5250 لیتر بر دقیقه که افزایش استحکام پوسته را تسهیل می کند و خنک کنندگی اسپری شدید (HSC) با میزان 88/0 لیتر بر کیلوگرم ، میزان بروز ترک در اسلب های فولادیCorton را به حداقل می رسانند. علاوه بر نکات بالا ، نگه داشتن دمای فوق گداز در کمتر از 40 درجه سانتیگراد تمایل به تشکیل ترک را در اسلب های ریخته شده کاهش می دهند.

به کارگیری فشار هیدرولیک بالاتر در عقب زنی (70 تا 75 بار) با استفاده از خنک کنندگی اسپری ملایم (SSC) نشان داد که دارای یک تأثیر مضاعف بر روی تشکیل ترک مرکزی در اسلب ها می باشد. همچنین این امر نشان داد که نوسانات فشار هیدرولیک 15 تا 25 بار بر روی اسلب آزمایشی می باشد. کاهش فشار هیدرولیک در عقب زنی به 60 تا 65 بار و اطمینان از خنک کنندگی اسپری شدید (HSC) موجب کاهش موارد ایجاد ترک مرکزی گردید. در کارخانه فولاد آلیاژی ، با کنترل عوامل فرایند و ماشین ریخته گری، ایجاد ترک ها در امتداد خط مرکزی اسلب ها می تواند برطرف گردد.

 

نتیجه گیری

پارامترهای ریخته گری و ماشین، یک نقش محوری را در ایجاد ترک های مرکزی در فرایند ریخته گری مداوم اسلب های Corton بازی می کنند. امکان رفع این عیوب از طریق نظارت بر فاصله غلطک و برآمدگی آن ، به کارگیری سیستم خنک کنندگی ملایم قالب به همراه خنک کننده اسپری شدید، نگهداری دمای فوق گداز در کمتر از 40 درجه سانتیگراد و همچنین انتخاب مناسب سرعت ریخته گری و فشار هیدرولیک وارده در عقب زنی در فرایند ریخته گری میسر می باشد.

 

ریخته گری چیست (CASTING)

0 دیدگاه

ریخته گری چیست (CASTING)

 

ریخته‌گری عبارت از شکل دادن فلزات و آلیاژها از طریق ذوب ، ریختن مذاب در محفظه ای به نام قالب و آنگاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب می‌باشد. این روش ، قدیمی‌ترین فرآیند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولین کوره‌های ریخته‌گری از خاک رس ساخته شده است که لایه‌هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده می‌شد و برای هوادادن از دم فوتک بزرگی استفاده می‌کردند. بسیاری از قالبهای اولیه نیز از خاک رس ، خاک نسوز ، ماسه و سنگ تهیه می‌شود

شواهدی در دست است که چینی‌ها در حدود 700 سال قبل از میلاد به ریخته‌گری آهن مبادرت ورزیدند. ولی یافتن قطعات ریخته شده از خرابه‌های شهر حسن‌لو در آذربایجان شرقی نشان دهنده توسعه این فن در 900سال قبل از میلاد در ایران بوده است

ریخته‌گری هم علم است و هم فن ، هم هنر است و هم صنعت. به میزانی که ریخته‌گری از حیث علمی پیشرفت می‌کند، ولی در عمل هنوز تجربه ، سلیقه و هنر قالب‌ساز و ریخته‌گر است که تضمین‌کننده تهیه قطعه ای سالم و بدون عیب می‌باشد. این فن از اساسی‌ترین روشهای تولید است، زیرا حدود 50 درصد وزنی کل قطعات ماشین‌آلات به این طریقه ساخته می‌شوند.

برای ریخته‌گری ، از فولاد و چدن‌ها (فلزات آهنی) ، برنزها ، برنج‌ها ، آلیاژهای آلومینیم و منیزیم و آلیاژهای منیزیم و روی (فلزات غیر آهنی) به‌عنوان مهمترین فلزات ریخته‌گری استفاده می‌شود. معمولا روشهای ریخته‌گری را به نام ماده سازنده قالب اسم‌گذاری می‌کنند، مانند ریخته‌گری در ماسه که جنس قالب آن ، ماسه است.

حدود 80 درصد اجسامی که در اطراف خود می بینید ، به روش ریخته گری تولید میشوند. علت اصلی انجام فرآیند ریخته گری آن است که میتوان بوسیله آن ، هر جسم و وسیله ای با هر شکلی (حتی اشکال پیچیده) که تولید و شکل دهی آهن توسط ماشین کاری مشکل است را ایجاد کرد. فراموش نکنید که اکثر خود قطعات ماشین آلات صنعتی هم به این روش تولید میشود.

برای انجام یک فرآیند ریخته گری ، ابتدا می بایست نقشه قطعه ای که قصد ریخته گری و تولید آن داریم را ایجاد کنیم ، سپس از روی نقشه ، مدلی ایجاد کنیم. در مرحله بعدی می بایست فلز مناسب را جهت تهیه مذاب انتخاب کنیم. سپس توسط نمونه ایجاد شده ، قالب را ایجاد کنیم که عموما در ماسه ایجاد میشود و شکل نمونه در ماسه ایجاد میشود. اگر قطعه مورد نظر ما دارای تورفتگی ، یا قسمت های برجسته یا تو رفته است می بایست برای آن ، ماهیچه هایی را در نظر گرفت که این برجستگی ها و تو رفتگی ها را شکل میدهد. اکنون مذاب را به داخل قالب ریخته و در این هنگام می بایست گازهای متصاعد از داخل قالب خارج شوند و قالب ما بطور کامل بوسیله مذاب پر شود. پر کردن قالب توسط مذاب باید در دما و سرعت مناسب انجام شود. سرعت سرد شدن و کنترل مذاب بسیار مهم است چون اگر ملزومات آن رعایت نشود باعث ایجاد حفره هایی در قطعه ریخته گری شده خواهد شد. بعد از انجماد مذاب ،  باید قطعه شکل گرفته را از قالب خارج کرد. بنابراین ریخته گری یا متالورژی بعنوان یک علم و هنر یاد میشود.

ریخته گری در زمینه صنایع فولادسازی و آهن آلات ، کاربرد وسیعی دارد که میتوان به تولید فولاد آلیاژی و آهن زنگ نزن اشاره کرد.

ریخته گری مداوم شمش فولاد بعنوان یکی از روش های نوین ریخته گری در دنیا می باشد که به ماشین ریخته گری (Casting Machine) نیاز خواهیم داشت. در ریخته گری اگر قطعه تولید شده مستقیما به شکل نهایی خود ایجاد شود، آن قطعه را ریختگی می گویند.

بطور کلی روش های ریخته گری متعددی به غیر از روش ایجاد قالب ماسه ای همانند ریخته گری دایکاست (ریخته گری تحت فشار) ، ریخته گری گریز از مرکز و و ریخته گری دقیق وجود دارد.

 

 مهمترین روشهای ریخته‌گری عبارتند از:

ریخته‌گری در قالب‌های موقت شامل ریخته‌گری در ماسه و در قالبهای پوسته‌ای

ریخته گری در قالبهای دائمی شامل ریخته‌گری در قالبهای فلزی به روش گریز ازمرکز

 

روش های ریخته گری

فرآیند ریخته گری با تولید قالب آغاز می شود که شکل قالب، قرینه و معکوس قطعه ای است که ما نیاز داریم. قالب از مواد نسوز مانند ماسه تهیه می شود. فلز بر به داخل کوره ذوب ریخته می شود تا ذوب شود. سپس فلز مذاب در گودی قالب که شکل قطعه مورد نظر است ریخته می شود. و تا زمان جامد شدن خنک می گردد. نهایتا قطعه فلزی شکل گرفته از قالب جدا می شود.

 

تعداد زیادی از سازه های فلزی که هر روز با آنها سرو کار داریم به روش ریخته گری تولید شده اند. علل این (گستردگی کاربردی در ریخته گری) عبارتند از :

1- به روش ریخته گری می توان قطعاتی را تولید کرد که هندسه بسیار پیچیده ای دارند و یا دارای حفره های درونی می باشند.

2- برای تولید قطعات بسیار کوچک و همچنین قطعات بسیار بزرگ از چندصد گرم تا چندین هزار کیلو گرم می توان از این روش استفاده کرد.

3- این روش از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است . و هدر رفت کمی دارد. فلزات اضافی در هر بار ریخته گری دوبار ذوب شده و استفاده می شوند.

4- فلز ریخته گری شده ایزو تروپیک است یعنی در تمام جهات دارای خواص فیزیکی و مکانیکی یکسانی است.

 

مثال های پرکاربرد:

دستگیره های در ، قفل ها ،پوشش یا بدنه موتور ها، پمپ ها و غیره، چرخ بسیاری از اتوموبیل ها.

از روش ریخته گری بطور گسترده ای در صنایع اسباب بازی استفاده می گردد . به عنوان مثال در تولید قطعات ماشین ها، هواپیما ها و غیره.

 

ریخته گری با ماسه

در ریخته گری ماسه ای از ماسه طبیعی یا ماسه ترکیبی( ماسه دریاچه) استفاده میشود، که دارای یک ماده نسوز به نام سیلیکا(sio2) می باشد. دانه های شن باید بقدر کافی کوچک باشند تا بتوان آن ها را متراکم کرد.و در عین حال باید آنقدر درشت باشند تا گازهای تشکیل شده در هنگام ریخته گری از بین منافذ آنها خارج شوند. در قالب های بزرگ تر از ماسه سبز استفاده می کنند(ترکیبی از ماسه،خاک رس و مقداری آب)

ماسه را می توان مجددا مورد استفاده قرار داد. همچنین زائده ها و فلزات اضافی بریده شده و مجددا استفاده می گردند.

 

قالب های ماسه ای دارای قسمت های زیر می باشند:

  • قالب از دو قسمت اصلی تشکیل شده است. درجه بالایی copeو درجه پایینی dragنامیده می شوند.
  • مذاب در فضای بین دو درجه که حفره قالب نام دارد ،جاری می گردد. هندسه طرح توسط یک قطعهء چوبی که الگو نام دارد، ایجاد می شود. شکل طرح ، تقریبا شبیه به قطعه ای که ما نیاز داریم می باشد.
  • حفره قیفی شکل: بالای این قیف ظرف مذاب ریزی قرار دارد. و به قسمت لوله مانند قیف sprueگفته می شود. فلز مذاب در داخل ظرف مذاب ریزی ریخته شده و از طریق spureبه سمت پایین جاری می شود.
  • راهگاه ها ، کانال هایی عمودی و توخالی هستند که حفره قالب را به سطح آن متصل می کنند. منطقه ای که این راهگاه ها به حفره ء قالب می رسند ، دروازه (gate) نام دارد.
  • چندین حفره دیگر نیز درون قالب تعبیه می شوند که با سطح آن در تماسند. اضافه مذابی که درون قالب ریخته می شود ، به داخل این حفره ها که “لوله های تغذیه” نام دارند جاری می گردد. این لوله ها مانند مخازن ذخیره مذاب عمل می کنند. همینطور که مذاب در داخل حفره قالب در حال جامد شدن است حجم آن کم می شود. برای جلوگیری از ایجاد حفره در داخل قطعه ، مذاب جبران کننده از داخل این لوله ها به قالب وارد می شود.
  • منافذ هوا : لوله های باریکی هستند که حفره قالب را به فضای بیرون متصل می کنند و به گاز ها و هوای داخل قالب اجازه می دهند که از قالب خارج شوند.

 

ماهیچه ها:

بسیاری از قطعات ریخته گری دارای سوراخ های داخلی هستند(فضا های خالی).یا برخی حفره های موجود در ساختار آنها از هیچ کجای قالب قابل دسترسی نیستند. این سطوح درونی به وسیله ماهیچه ها ایجاد می گردند. ماهیچه ها ازطریق آمیختن ماسه با یک سری چسب های خاص تهیه می شوند . این چسب باعث می شود که وقتی ماهیچه را در دست می گیریم شکل خود را حفظ کند. قالب از طریق قرار دادن ماهیچه در داخل حفره درجهء پایینی و قرار دادن درجه بالایی روی آن و قفل کردن دو درجه به هم، ساخته می شود. بعد از انجام عملیات ریخته گری ، ماسه ها کنار زده می شوند و ماهیچه بیرون کشیده شده و معمولا شکسته میشود.

 

ملاحظات مهم ریخته گری:

1- طرح الگو چگونه روی ماسه ساخته می شود؟

صنعت گران شکل مورد نظر را با دست یا به وسیله ماشین روی ماسه حک می کنند.

2- چرا طرح ایجاد شده دقیقا شبیه قطعه نیست؟

به وسیله طرح ما تنها سطح خارجی قطعه را می سازیم . سطوح داخلی توسط ماهیچه ها ایجاد می شوند.

باید مقدار فضای لازم را برای انقباض قطعه ریخته گری شده بعد از انجماد پیشبینی کرد.

3- وقتی دو درجه تشکیل دهنده قالب را از هم جدا کنیم و طرح ایجاد شده توسط درجه پایینی و بالایی را به دو نیم تقسیم کنیم به یک برشی عرضی از قطعه می رسیم .سطح خارجی ای برش عرضی را ” خط جدا کننده” می نامند. اولین گام در طراحی قالب تشخیص این خط است

4- برای جلوگیری از صدمه دیدن سطح قالب هنگام خارج کردن الگو، قطعات چوبی مربوط به لوله های هوا، راه گاه ها و غیره ، باید سطوح عمودی قطعه را کمی مایل طراحی کنیم. به این شیب ملایم taper گفته می شود. اگر می دانیم که قطعه ما توسط ریخته گری ساخته خواهد شد، باید هنگام طراحی در طرح اولیه به سطوح عمودی شیب ملایمی بدهیم.

5- ماهیچه ها توسط اجزایی به نام برجسته گی های ماهیچه(core print) در جای خود نگه داشته می شوند.اگر طراحی طوری باشد که ساپورت کافی برای نگه داشتن ماهیچه در جای خود وجود نداشته باشد، از نگه دارنده های فلزی به نام چپلت استفاده میشود.چپلت ها در داخل قطعه نهایی جاسازی می شوند.

6-  بعد از به دست آمدن قطعه ریخته گری شده باید آن را با فشار هوا تمیز کرد.

7-  نهایتا ، فلزات اضافی کنار دروازه ها ، لوله های تغذیه و منافذ هوا باید بریده شوند. سطوح مهم باید ماشین کاری شوند تا سطحی پرداخت شده و دقیق حاصل گردد

 

نکات مهم ریخته گری

1- طرح الگو چگونه روی ماسه ساخته می شود؟

صنعت گران شکل مورد نظر را با دست یا به وسیله ماشین روی ماسه حک می کنند.

2- چرا طرح ایجاد شده دقیقا شبیه قطعه نیست؟

به وسیله طرح ما تنها سطح خارجی قطعه را می سازیم . سطوح داخلی توسط ماهیچه ها ایجاد می شوند.

باید مقدار فضای لازم را برای انقباض قطعه ریخته گری شده بعد از انجماد پیشبینی کرد.

3- وقتی دو درجه تشکیل دهنده قالب را از هم جدا کنیم و طرح ایجاد شده توسط درجه پایینی و بالایی را به دو نیم تقسیم کنیم به یک برشی عرضی از قطعه می رسیم .سطح خارجی ای برش عرضی را { خط جدا کننده } می نامند. اولین گام در طراحی قالب تشخیص این خط است . چرا ؟

4- برای جلوگیری از صدمه دیدن سطح قالب هنگام خارج کردن الگو، قطعات چوبی مربوط به لوله های هوا، راه گاه ها و غیره ، باید سطوح عمودی قطعه را کمی مایل طراحی کنیم. به این شیب ملایم taper گفته می شود. اگر می دانیم که قطعه ما توسط ریخته گری ساخته خواهد شد، باید هنگام طراحی در طرح اولیه به سطوح عمودی شیب ملایمی بدهیم.

5- ماهیچه ها توسط اجزایی به نام برجسته گی های ماهیچه(core print) در جای خود نگه داشته می شوند.اگر طراحی طوری باشد که ساپورت کافی برای نگه داشتن ماهیچه در جای خود وجود نداشته باشد، از نگه دارنده های فلزی به نام چپلت استفاده میشود.چپلت ها در داخل قطعه نهایی جاسازی می شوند.

6- بعد از به دست آمدن قطعه ریخته گری شده باید آن را با فشار هوا تمیز کرد.

7- نهایتا ، فلزات اضافی کنار دروازه ها ، لوله های تغذیه و منافذ هوا باید بریده شوند. سطوح مهم باید ماشین کاری شوند تا سطحی پرداخت شده و دقیق حاصل گردد.

 

ریخته گری دوغابی

نزدیک 150 سال است که تکنیک شکل دهی قطعات سرامیکی از طریق ریختن دوغاب در یک قالب متخلخل انجام میشود.

در ابتدا هنوز نقش روان کنندگی املاح سدیم مشخص نشده بود و لذا دوغابهایی که مورد استفاده قرار می گرفتند نزدیک 40 تا 60 درصد آب داشتند. در اوایل قرن نوزدهم استفاده از کربنات سدیم به منظور ساخت دوغابی با حداقل آب مورد توجه قرارگرفت.با کاهش میزان آب در دوغاب ریخته گری:معایبی از قبیل انقباض زیاد قطعات:ترکهای ناشی از فرایند خشک شدن و زمان زیاد برای تولید قطعه از بین خواهد رفت.

 ریخته گری دوغابی اساسا به دو روش انجام میشود

1) ریخته گری باز

2) ریخته گری بسته

در روش ریخته گری باز که ضمنا رایج ترین روش ریخته گری نیز هست ، سوسپانسیون غلیظ به خوبی روان شده و داخل یک قالب گچی ریخته شده و شکل مورد نظر را به خود میگیرد.به دلیل جذب آب قالب گچی یک لایه تقریبا” متراکم از دوغاب مورد نظرتشکیل شده و مابقی دوغاب اضافی از قالب خارج میگردد و قطعه خام به دلیل انقباض جزیی که در آن به وجود می آید از قالب خارج میشود.

در روش ریخته گری بسته ، دوغاب آنقدر در داخل قالب گچی میماند تا تمام قسمت های داخلی آن اصطلاحا (میبندد) و قطعه ای توپر به وجود می آید.

عمده ترین امتیاز روش ریخته گری دوغابی نسبت به سایر روش های دیگر امکان شکل دهی قطعات بزرگ و پیچیده است در حالیکه شکل دهی چنین قطعاتی با روش های دیگر تولید تقریبا” غیر ممکن است.

اما معایب روش ریخته گری مجموعا بیشتر از مزایای آن است.از جمله معایب آن میتوان به زمان زیاد برای تولید:کیفیت کم در قطعه تولید شده: تلرانس ابعادی زیاد در قطعه تولید شده و … را نام برد.

در گام اول از توضیحات بالا میتوان فهمید که عوامل مختلفی در شکل گیری لایه ریخته گری شده نقش دارند.عواملی چون : دانسیته دوغاب، میزان آب موجود در دوغاب، میزان تخلخل در قالب گچی، زمان، فشار سیستم، آنالیز بدنه، دانه بندی دوغاب و … ؛ حتی عوامل جزیی دیگری نظیر دمای سیستم، میزان رطوبت در قالب گچی، توزیع تخلخل در قالب گچی و… نیز در ضخامت لایه ریخته گری شده موثر هستند.

برای فهم اساسی شکل گیری یک دوغاب سرامیکی ابتدا باید به تعامل بین ذرات رسی و آب اشاره کرد.به عبارت دیگر ابتا باید سیستم رس-آب مورد بررسی قرار گیرد.

ذرات رسی به هنگام معلق شدن در آب ممکن است دو رفتار کاملا” متمایز از خود نشان دهند. با توجه به بار الکترو استاتیکی سطحشان: رس ها یا جذب یکدیگر شده و یا یکدیگر را دفع میکنند.

به بیان واضح تر ذرات رس در محیط اسیدی یکدیگر را به صورت لبه به سطح جذب کرده که اصطلاحا حالت  فلکولاسیون در دوغاب به وجود می آید. یا اینکه در محیط قلیایی به صورت سطح به سطح یکدیگر را دفع میکنند و اصطلاحا حالت دفلکولاسیون  بوجود می آورند.

در حالت فلکوله جاذبه لبه به سطح در ذرات باعث بالا رفتن ویسکوزیته دوغاب میشود و در حالت دفلکوله دافعه سطح به سطح ذرات باعث کاهش ویسکوزیته و روانی دوغاب رسی می شود.

 

 تئوری لایه مضاعف و پتانسیل زتا

طبق این تئوری سطح رس از دو لایه بار دار تشکیل شده است.لایه داخلی دارای بار منفی بوده لایه خارجی بار مثبت دارد. بارهای منفی لایه داخلی همان بارهای خنثی نشده سطح رس هستند. بارهای مثبت لایه خارجی ناشی از کاتیون هایی است که سطح رس جذب می کند. در حالت معلق شدن ذرات رسی در آب: ملکول های قطبی آب نیز توسط لایه داخلی جذب می شوند.

باید توجه داشت که ملکول های قطبی آب به صورت منظم جذب سطح رس می شوند یعنی سر مثبت آنها در طرف لایه داخلی بوده و سر منفی آنها به سمت خارج است.

در فاصله x از سطح رس، میزان بار منفی سطح، توسط بارهای مثبت خنثی می شود.میزان بار الکتریکی در مرز x با عنوان جنبش الکتریکی یا همان پتانسیل زتا  معرفی می شود.

میزان پتانسیل زتا عملا” مشخص کننده روانی یا انعقاد دوغاب است.روانی یا انعقاد دوغاب نیز تاثیر مستقیم بر ضخامت لایه ریخته گری شده دارد.

در همینجا اهمیت میزان آب موجود در دوغاب و دانسیته دوغاب در ضخامت لایه ریخته گری شده مشخص میشود.

 

 قالب گچی

قالب گچی به عنوان یکی از عوامل مهم درضخامت لایه ریخته گری شده میباشد. میزان تخلخل قالب گچی، توزیع این تخلخل، قطر تخلخل های موجود و حتی میزان رطوبت قالب گچی تاثیر مهمی در ضخامت لایه ریخته گری شده دارند.

علت افت شدید سرعت ریخته گری درتخلخل های بالاتر مربوط به پیوستن تخلخل ها به هم و بزرگ شدن قطر آنها می شود ، با بزرگ شدن قطر تخلخل ها پدیده اسمز و جذب آب قالب گچی کاهش می یابد.

میزان رطوبت قالب گچی به عنوان لایه مقاومت کننده ای در مقابل جذب آب مطرح است.همچنین باید به میزان مقاومت خود ضخامت x نیز در مقابل جذب آب توجه شود.

 

 مکانیزم های ریخته گری دوغابی

در ریخته گری دوغابی نیروی فشاری پیش برنده فرآیند مجموع میزان فشار کاپیلاری هایی که بخاطر فشار مکش قالب و یا هر گونه فشار اضافی که به سیستم وارد میشود و یا خلاء که به قالب اعمال می شود می باشد. اندازه فشار کاپیلاریها از طریق اندازه گیری میزان اندازه تخلخلهای داخل قالب، میزان نیروی کششی سطح مایع پخش شده و زاویه تماس با تخلخلهای جداره می باشد. گزارش شده است که قالبهای گچ پاریس فشار مکشش در حدود 0.1-0.2 MPa می باشد. در عین حال، مقاومتی بخاطر حرکت مایع جذب شده در طول ساختمان تخلخل در حین تشکیل جداره ریخته گری ایجاد می شود. شکل زیر بطور شماتیک نشان دهنده این موقعیتها است.

برای آنالیزه کردن سینتیک ریخته گری دوغابی محققین زیادی مطالعه کرده اند. آقای Mcdowall و همکارانش از اثر قالب گچی و مقدار کنترل آن بروی فشار مکشش صرفنظر کردند و محاسبه کردند که فشاری که بر شکل گیری لایه ریخته گری شده وارد می شود برابر با فشار مکش می باشد. از طرف دیگر دیگر دانشمندان فشار اعمال شده قالب تر را وارد فرمول کردند.

Lm میزان عمق ترشده قالب، Lc هم متناسب با میزان مایعی است که توسط قالب جذب شده است و هم میزان سینتیک پرابولیک ایجاد شده می باشد. بنابراین محاسبه اینکه مقدار تخلخل قالب نزدیک لایه ریخته گری شده بطور اشباع از مایع پر شده است برابر خواهدبود با:

بطوریکه PT-Pl افت فشار در حین انجام فرآیند و Pl-P0 افت فشار در قسمت تر شده قالب گچی است ، و Xm مقاومت مخصوص تخلخلهای قالب ε0 می باشد. مقدار فشار مکش قالب برابر با PT-P0 است. بنابراین خواهیم داشت.

از طرف دیگری در بعضی از منابع آمده است که فشار در مرز قالب گچی تقریبا برابر با فشار مکش تخلخل، P، است و تقریبا برابر است با مقدار فشار از رابطه ، است و تقریبا برابر است با مقدار فشار از رابطه Laplac که

P=Sσcosγ   که در آن S طیح ویژه گچ، σ کشش سطحی آب و γ زاویه تماس است. ( cosγ=1 چراکه گچ کاملا با آب تر می شود) بنابراین فشار مکشش آب در کاپیلار گچ بین 0.03 تا 0.1MPa متغییر می باشد.

ریخته گری دوغابی بیشتر در تولید لایه های نازک در حدود 15mm مورد استفاده می شود چرا که سرعت ریخته گری بطور تحمیل شونده‌ای تابع مقاومت هیدرولیک می باشد.

تاثیر پرامترهای فرایند ریخته گری دوغابی بروی سرعت ریخته گری از طریق یک مدل *****اسیون سینتیکی که بر پایه شکل شماتیک زیر می باشد مشخص شد.

mc ξ ضخامت لایه ریخته گری، t زمان ، P فشار نهایی موثر در *****اسیون و sξ چگونگی فصل مشترک سوسپانسیون-هوا در زمان *****اسیون ξm چگونگی فصل مشترک کیک-هوا در قالب گچی و η ویسکوزیته سوسپانسیون، c کسر حجمی ذرات جامد سوسپانسیون و n فاکتور توازن جرمی است.

 

ريخته گري تحت فشار

ريخته گري تحت فشار نوعي ريخته گري مي باشد كه مواد مذاب تحت فشار بداخل قالب تزريق مي شود . اين سيستم بر خلاف سيستم ريژه كه مذاب تحت نيروي وزن خود بداخل قالب مي رود امكانات توليد قطعات محكم وبدون مك مي باشد. دايكاست كوتاهترين راه توليد يك محصول از فلز مي باشد .

 

 مزاياي ريخته گري تحت فشار

1-توليد انبوه و با صرفه

2-توليد قطعه مرغوب باسطح مقطع نازك

3-توليد قطعات پيچيده

4-قطعات توليد شده در اين سيستم از پرداخت خوبي بر خوردار است.

5-قطعه توليد شده استحكام خوبي دارد.

6-در زمان كوتاه توليد زيادي را امكان مي دهد.

 

 معايب ريخته گري تحت فشار

1-هزينه بالا

2-وزن قطعات در اين سيستم محدويت دارد حداكثر 3 8 K g

3-از فلزاتي كه نقطه ذوب آنها در حدود آلياژ مس مي باشد مي توان استفاده نمود.

 

آزمايشهاي ماسه قالبگيري

ماسه قالب و ماهيچه ها همواره در معرض نيروهاي مختلف قرار دارند ، واگر نتوانند در برابر اين نيروها مقاومت كنند خرابي قالب حتمي خواهد بود ، لذا آزمايشهايي طراحي شده كه مقاومت آنها را در برابر نيروهاي خارجي مشخص ميكند، به اين نحو كه ابتدا نمونه را با ماسه ماهيچه يا ماسه قالبگيري ميسازند و سپس توسط دستگاه به نمونه ها تنش كششي ، فشاري ، خمشي و يابرشي وارد شده و مقاومت آن اندازه گيري ميشود.

 

 تعيين درصد رطوبت ماسه

-براي تعيين رطوبت ماسه ، 50g ماسه مخلوط را تا حدود 110 درجه سانتيگراد به مدت 2 ساعت حرارت ميدهند و پس از آن ، ماسه را مجددا وزن ميكنند ، وكاهش وزن معادل وزن آبي است كه در مخلوط ماسه وجود داشته است ، آنگاه درصد رطوبت ماسه محاسبه مي شود.

 

 آزمايش درصد نفوذ گاز در ماسه

-سرعت خروج گاز از ماسه بر حسب سانتيمتر مكعب بر دقيقه را قابليت نفوذ مي نامند به اين ترتيب توسط دستگاه حجم هوايي كه در مدت معيني (يك دقيقه) از نمونه اي به اندازه يك سانتيمتر مكعب عبور مي كند ( در تحت فشار10كيلوگرم بر سانتيمتر مربع) را اندازه مي گيرندآنگاه توسط فرمول و ياخود دستگاه بطور اتومات عدد قابليت نفوذ گاز ماسه را مشخص مي كند.

 

 دستگاه مقاومت سنج ماسه

دستگاه مقاومت سنج ماسه تشكيل شده از يك قسمت نيم كره فولادي، كه به فنر و از آنجا به عقربه متصل است و با فشردن آرام آن به ماسه فنر جمع مي شود و عقربه سختي آن را نشان مي دهد ، سختي ماسه رابطه مسنتقيم با فشردگي ماسه دارد.

 

 الك الكتريكي ماسه

براي تعيين اندازه و پخش ذرات ماسه از اين دستگاه استفاده مي شود ، اين دستگاه داراي غربال ها با شماره هاي مختلف است كه ريز به درشت روي هم قرار مي گيرند آنگاه مقداري ماسه را روي غربال اولي كه درشت تر است ميريزند و دستگاه را به مدت 15 دقيقه روشن مي كنند و سپس مقدار ماسه باقيمانده در هر الك را وزن كرده و نمودار پخش ذرات ماسه رسم ميشود و همچنين بوسيله اعداد بدست آمده عدد ريزي ماسه محاسبه ميشود.

 

 استحكام تر و خشك ماسه

ماسه قالبگيري بايد پس از مخلوط شدن با چسب و آب شكل پذير شده و بعد از قالب گيري استحكام خوبي داشته باشد تا هنگام جابجايي و بارريزي،شكل اوليه خود را حفظ كند كه به آن استحكام تر گفته مي شود،همچنين ماسه بايد بعد از بارريزي كه رطوبت خود را از دست مي دهد نيز استحكام داشته باشد تا مذاب كاملامنجمد گردد كه به آن استحكام خشك مي گويند.

استحكام كششي ماسه در حالت تر و خشك توسط دستگاهي اندازه گيري مي شود ، به اين ترتيب كه نمونه ماسه اي به شكل خاصي ساخته ميشود كه بتوان توسط دو فك دستگاه گرفته و سپس كشيده شود مقاوت نمونه در برابر نيروي كشش توسط دستگاه اندازه گيري و ثبت ميگردد.

 

دستگاه نمونه ساز ماسه

اين دستگاه نمونه هاي استوانه اي به قطر2اينچ و ارتفاع 2 اينچ ميسازد براي ساختن نمونه مقدار معيني ماسه را در سيلندر مخصوص مي ريزند و سپس در محل خود در دستگاه نمونه ساز گذاشته و به وسيله آن ضربه هايي به ماسه زده

مي شود تا نمونه ساخته شود و سپس نمونه در دستگاه ديگر تحت آزمايش گوناگون قرار ميگيرد.

ماشین تراش چیست

0 دیدگاه

ماشین تراش چیست

انواع ماشینهای تراش

ماشین خراطی، ماشین تراشی است که هدایت و حرکت ابزار براده برداری در آن به وسیله دست انجام می گیرد. غالبا خراطی اجسام گرد و ساده راحت تر از تراشکاری آن است و بدین جهت دستگاه تراشهای چوبی مجهز به تجهیزاتی اضافی هستند که با آنها می توان خراطی کرد. اکثر ماشینهای تراش دستگاه مرغک دارند که می توان به وسیله آنها قطعه کار را محکم گرفت. ماشینهای فوق را ماشین تراش مرغک دار می نامند. ماشین خراطی کف تراش، بدون بستر ماشین و دستگاه مرغک بوده که از جعبه دنده، صفحه پایه ساپورت تشکیل می شود.  این ماشین تراشها برای قطعات کوتاه و با قطر بزرگ حتی تا 2m به کار می رود. بدین ترتیب واضح است که نمی توان ماشین تراش ترکیبی مرغک دار و صفحه ای داشت، زیرا هر کدام از این ماشینها ساختمان کاملا متفاوتی با دیگری دارد.

ماشین تراشی را ماشین خراطی مدلسازی می نامند که موارد زیر در طراحی آنها مراعات شده باشد:

-مخصوص چوب و فلز (با توجه به یاتاقانها و دور دستگاه)

-کاربرد عمومی برای مدلسازی با توجه به اجزاء زیر:

چهارساپورت، درجه بندی انقباضی، دونظام مدلسازی و غیره.

ساختمان ماشین تراش

بستر ماشین حامل اجزاء ماشین تراش است و توسط نیروهای موتور، براده برداری و عکس العملی تحت تنش خمشی و پیچشی قرار می گیرند، بدین جهت ساخت ریختگی مقاوم آن جزء شرایط دقت ماشین است. جعبه دنده حامل چرخدنده ها و یاتاقان بندی محور اصلی است و ابعاد و نوع یاتاقان بندی آنها تاثیر بسزایی روی دقت کار می گذارد. روی این راهنمای بستر ماشین ساپورتها و دستگاه مرغک حرکت می کند، اجزاء زیر به ترتیب روی هم قرار می گیرند: ساپورت بستر، ساپورت زیر، ساپورت میانی و ساپورت بالایی. سه ساپورت اولی با استفاده از یک موتور جداگانه حرکت پیوسته دارد. هر چهار ساپورت دارای قابلیت پیشروی دستی است.

بستن قطعه کار

وسایل مختلفی جهت بستن کار روی محور ماشین وجود دارد که حرکت را از موتور به قطعه کار انتقال می دهد.

قطعه کار در بین لبه های مرغک چند پهلو و مرغک بسته و خراطی می شود.

مرغکهای چند پهلو

مرغک چند پهلو توسط شافت مخروطی و با دم پیچ شده ای روی محور اصلی محکم می شود. قسمت جلو مرغک دارای نوک مرکزی و لبه های درگیر شونده است. بسته به تعداد لبه ها ممکن است مرغک دو، چهار یا شش پهلو باشد. مقدار نیروی انتقالی تابعی از قطر، تعداد و عمق لبه های درگیر است. جهت استفاده از مرغکهای چند پهلویی لبه های آن به وسیله چکش چوبی در قطعه کار فرو می رود.

مرغک

مرغک متحرک تقریبا جای مرغک ثابت را گرفته است، زیرا نوع اخیر در دورهای بالا داغ می شود و در محل تماس با قطعه کار احتیاج به روغنکاری دارد. مرغک متحرک یاتاقان ساچمه ای دارد و داغ کردن آن در دورهای خیلی بالا جزئی است.

شافت مخروطی مرغک در سوراخ مخروطی استوانه کشویی جا زده شده و محکم می شود، برای بیرون آوردن مرغک، چرخ دستی مرغک چرخانده می شود، به طوری که استوانه کشویی تماما در دستگاه مرغک قرار گیرد، در این حالت مرغک شروع به بیرون آمدن می کند.

فشنگی جازنی

امروزه استفاده از فشنگی جازنی که تکامل یافته نوع چوبی است اکثرا با قطر حدود 100mm، معمول است. ابتدا قطعه کار خراطی را بین مرغک و مرغک چند پهلو بسته به طوری که یک انتهای آن را مخروطی کرده تا در فشنگی جا زده شود. نشیمن خوب قطعه کار در فشنگی این امکان را فراهم می کند که قطعه کار دارای نسبت طول به قطر بیشتر شود. البته بعد از جا زده شدن در فشنگی نیز می توان از مرغک جهت شروع کار استفاده کرد، با این روش امکان براده برداری ضخیم فراهم می شود. برای تراش نهایی، مرغک از قطعه کار دور می شود.

گیره های فکی

گیره های دو نظام، ترجیحا برای بستن جعبه ماهیچه های دو تکه و قطعاتی که شکل خارجی چهارگوش دارند، به کار می رود. دیسک مرکزدار بستن قطعه را آسانتر می کند.

گیره سه نظام، برای بستن قطعات گرد و سه گوش و چهار گوش به کار می رود.

گیره های چهار نظام، مخصوص قطعات چهار گوش و هشت گوش است. در استفاده از آن برای بستن قطعات گرد چوبی که از جنسهای مختلف تشکیل شده می توان فشارهای متناسب با جنس آن و به طور یکنواخت اعمال کرد.

نظام این گیره ها توسط آچار نظام روی پیچ صفحه به طور مرکزی حرکت می کنند. بسته به نوع و ابعاد کار می توان از نظام پله دار خارجی یا داخلی استفاده کرد. نظامها و شکاف نظامها روی گیره شماره بندی شده و به هنگام بستن نظامهای یک گیره باید مطابقت شماره ها با هم مورد توجه قرار گیرد.

سه نظام کلگی

قطعات با قطر بزرگ اغلب روی سه نظام کلگی بسته شده و تراشکاری می شود. سه نظام کلگی دارای سوراخها و شکافهایی است که می توان قطعه کار را از پشت به وسیله پیچ چوبی روی آن بست. ضمنا قبل از اینکه قطعات چهار گوش جهت تراش در سه نظام بسته شود، با استفاده از سه نظام کلگی و یا از صفحه واسط بین سه نظام کلگی و قطعه کار و حتی از صلیب گردشی استفاده کرد.

دیسک قیری

نافیها و قطعات کوچک تراشکاری به وسیله قیر روی صفحه چوبی واسط چسبانده می شود. بدین ترتیب که صفحه چوبی واسط به وسیله پیچ چوبی روی سه نظام کلگی محکم می شود سپس قلم قیر روی صفحه چوبی واسط که در حال دوران است مالیده شده قطعه مورد نظر با فشار و به طور هم مرکز با صفحه واسط، که دارای پین مرکزی تیز است، قرار داده می شود. تا این زمان که قطعه کار در حال دوران است، قیر به واسطه اصطکاک به صورت مایع است و بعد از خاموش کردن دستگاه قیر سرد می شود و به قطعه کار می چسبد. بعد از اتمام کار به خاطر تردی قیر قطعه کار به راحتی و به وسیله مغار تخت از صفحه جدا می شود. از معایب این روش تمیزکاری دوباره صفحه چوبی واسط از قیر است که امکان آسیب دیدگی، مثلا ایجاد گودی و خراشیدگی روی آن وجود دارد.

قطعه کمکی مرغک

جهت تراش قطعاتی که سطح تخت ندارند تا بتوان آنها را به وسیله ای بست و یا اینکه قطر بزرگی دارند، احتیاج به قطعه کمکی مرغک می باشد. این قطعه کمکی روی سه نظام کلگی پیچ می شود.

تراش قطعات دو تکه به وسیله مرغک و مرغک چند پهلو

اکثرا مدلهای دو تکه خراطی شده، به کمک مرغک و مرغک چند پهلوساخته می شوند. برای خراطی این مدلها باید دو تکه خام مدل طبق روشهای گفته شده در زیر به هم چسبانده شود:

-چسباندن با واسطه کاغذی

تمام قسمتهای مدل که بعدا سطح جدایش آن را تشکیل می دهد، چسب مالی شده، بعد از گذاشتن کاغذ روی یکی از سطوح، دو تکه مدل روی هم قرار می گیرد و پرس می شود. بعد از اتمام خراطی، دو تکه مدل به وسیله لبه مغار از هم جدا می شوند. از معایب این روش کنده شدن و کثیف بودن سطوح جدایش است که احتیاج به تمیزکاری دارد.

-چسباندن انتهای کار

در این روش طول انتهای کار پیش از اندازه داده شده در نقشه اختیار می شود. سپس سطوح جدایش اضافی چسب مالی و دو تکه مدل روی هم پرس می شود. بعد از اتمام کار طول اضافی انتهایی مدل بریده می شود.

-ترکیب کردن دو روش فوق برای چسباندن

-استفاده از مرغکهای کوپلینگی برای مدلهای دو تکه، این مرغکها احتیاج به طول اضافی قطعه کار دارد، تا این طول اضافی در شکاف مرغکها بنشیند.این روش برای قطعاتی که متقارن نیستند و توزیع جرم در آن یکنواخت نیست به سبب ایجاد لرزش و نیز خطر بریدن قطعه، به کار نمی رود.

-چسباندن روی دیسک فولادی

-پیچ کردن روی دیسک فولادی

دو روش اخیر اغلب در ترکیب با روش چسباندن انتهای کار مطرح می شود و دیسکها برای گرفتن مرغک و مرغک چند پهلو به کار می رود.

کار با مغار دستی

انواع مغار

مغار تخت: جهت صاف تراشی سطح به کار می رود.

مغار سرگرد: بسته به زاویه لبه برش ممکن است برای صاف تراشی و یا خشن تراشی سطح مورد استفاده قرار گیرد.

مغار نیم گرد: جهت خراطی خشن هیچ خطری به وجود نمی آید.

مغار تخت دوروپخ: برخلاف سایر مغارها سطح پخ خورده دارد.

مغار برش: برای ایجاد شیار برش دو انتهای کار و نیز تراش سطح قطعاتی که فقط از یک طرف بسته می شود به کار می رود.

مغار سرنیزه ای: برای ایجاد شیار تیز در قطعه به کار می رود.

مغار پهلویی: جهت خراطی فرمهای توخالی مورد استفاده قرار می گیرد.

خراطی پوسته ای

جهت به دست آوردن سطح کار بهتر باید خراطی پوسته ای صورت گیرد. بدین منظور لبه ابزار برش به طور مایل نسبت به راستای الیاف چوب حرکت داده می شود. استفاده از مغار تخت دوروپخ و یا نیم گرد برای خراطی پوسته ای بهتر است.

مغار ماشینی

اکثر مغارهای ماشینی جهت تعویض سریع به وسیله قلم گیره های روبنده ای و چهار طرفه و یا قلم گیره های قابل تعویض دیگر بسته می شوند.

فرمهای مختلف این مغارها عبارت اند از:

مغار راست تراش و مغار چپ تراش و بسته به وضعیت لبه برش اصلی به قطعه کار مغار راست، مغار کج و مغار پهلویی

مغار ماشینی بسته به نوع مورد استفاده نیز با هم فرق دارند:

-مغار پرداخت

-مغار خشن تراشی

-مغار شیارزنی، مغار پهلویی

-مغار خارج تراشی

جنس مواد برش

برای خراطی چوب، جنس مغار از فولاد ابزاری مثل C150 و یا فولاد HSS است. برای ماشینهای تراش مدلسازی که برای ساخت تجهیزات مدلهای فلزی و صفحات منطبق به کار می رود اغلب مغارهای فلز سخت (HSS) مورد استفاده قرار می گیرد.

سایر کارهای روی ماشین تراش

یکی از روشهای اقتصادی کار، استفاده های دیگر از بستن کار تراشکاری برای مراحل دیگر کاری مثل خط کشی، فرزکاری و غیره است.

فرزکاری

فرزکاری شعاعی مثل شیار، زبانه و غیره را می توان با بستن کار به سه نظام انجام داد. از شرایط کار، قفل شدن محور کار ماشین و وجود داشتن حلقه درجه بندی شده روی سه نظام است. دستگاه فرز میزی روی ساپورت بسته و به وسیله آن حرکت داده می شود.