اثر بار فلزی :
اثر بار فلزی و تاریخچه مذاب روی پتانسیل در چدن نشکن
تاریخچه مذاب ، بسته به نوع بار مواد و چدنهایی که شکل داده اند وارد و از طریق علم شیمی و مرحله ذوب کردن مواد پردازش می شوند که اثراتی بر روی ساختارهایی و خواص ریخته گری دارد . تشخیص پتانسیل هسته ای از گرافیت چدن قبل از عملیات تلقیح است که به مدت طولانی صورت می گیرد .
سرد کردن گوه ها :
آزمایش سرد کردن گوه ها بر پایه آهنهای کوپلی است و به اپراتور اندازه کیفیت گرافیتی ، پتانسیل هسته ای از آن چدن را نشان می دهد . شکل شماره 1 .
چدنی که به میزان بالایی سرد شده است ( تمایل به تشکیل کاربید در مرحله انجماد دارد )به این معنی است که دارای پتانسیل هسته ای پایینی است . بنابراین با اندازه گیری میزان سرد شده (کاربیدها ) قسمتی از گوه ، تغییراتی بر روی مقدار بار یا نوع موادی که می تواند ساخته شود می دهد . گوه دیگری را ریخته بعد از مرحله تلقیح می توانیم تاثیری از تلقیح شدن را تشخیص دهیم . قبل از ورود برای تهیه کردن و زمان آنالیز شیمیایی و مخصوصاً قبل از توسعه و آنالیز منحنی سرد شده توسط کامپیوتر ، سرپرست باید کاردان باشد و این کارها بستگی به ریختگی سرپرست دارد . در واقع درآزمایش گوه تشخیصی مناسب از چدن بدهد . مذابها تغییرات در بار و تغییرات ترمودینامیکی و تغییرات واضح و دراماتیک در گوه سرد شده از چدن نشکن را به طور سریع پی می برند . برای مثال چدن معرفی شده به نسبت باری که دارد به نوعی مقدار سرد شدنش تغییر می کند و کاهش می یابد . همانطور که در فولاد بخشی از میان بار افزایش پیدا می کند ، مقدار سرد کردن نیز افزایش پیدا می کند . همچنین مذاب بسته به موقعیت و شرایط اکسیداسیون حرکت می کند که باعث افزایش سرد شدن می شود. تاثیر به حداکثر رساندن هسته دار کردن کک ( ذغال سنگ ) کنترل می شود ، تمام این تغییرات در پتانسیل هسته ای دیده شده هرچند که اکثر اوقات تغییرات را انجام نمی دهند . با افزایش و عمومی شدن کوره های ذوب به عنوان گدازه های اولّیه که در آزمایش گوه استفاده می شود . چندان مطلوب نبود و مورد توجه قرار نگرفت .از زمانیکه آنالیز شیمیایی را توانستند بیشتر کنترل کنند ، به طور غلط فرض شده بود که پتانسیل هسته ای بیشتر کنترل می شود .
چدن نشکن انتهای گوه :
اغلب اوقات افراد ریخته گر چدن نشکن چیزی به جز چدن سفید (%100 کاربیدیک) و شکستگی در پایه های گوه چدن ندیده اند . زیرا این مربوط به پایین بودن سولفور و سیلیکون و همچنین فاکتورهایی وجود دارد که تاثیر بر پتانسیل هسته ای و کیفیت چدن متالوژیست می گذارد .
آنها : بار فلزی ، نوع تجهیزاتی که در ذوب به کار برده می شود ، نگه داشتن دما و زمان ذوب شدن .ترکیبات شیمیایی و تلقیح می باشد . هر کدام از این عوامل در بعد بیشتری بررسی می شوند .
همانطور که گفته شد در مذاب کوپل چدنها ، ترکیبات فلزی بار به کار برده شده تاثیر زیادی روی پتانسیل هسته ای مذاب می گذارد . این اثر در فولاد نیز وجود دارد و به این دلیل است که ترکیبات فولاد که به عمل شارژ کمک می کند خیلی
می باشد و همچنین برای رشد گرافیت کم می باشد . اما در چدن نشکن (چدن) به بخشی از بار بر میگردد . کاملاً دی اکسیده شده و در طول عملیات و تلقیح ، برای تشکیل جوانه زنی کوچک کمک می کند .
اثر ذوب مجدد :
وقتی ذوب مجدد به طور مکرر انجام شود ، تنها دو دفعه این عمل صورت
می گیرد و استحکام آهن به صورت کربیدیک می شود . کاهش این اثر و جوانه زنی مجدد ، گرافیت ، کاربید سیلیکون ، دیگر آلیاژهای فروسیلیکون ، مذاب روان و مایع می سازند . به منظور تهیه ذوب چدن نشکن که در قالب گذاشته شود واکنش مناسبی برای تلقیح و ارائه میزان پتانسیل خیلی کم برای شکل کاربید در مدت عملیات است . عمل برگشت محدود است و بیش از 50 درصد نیست ، ترکیبات فولاد بیشتر از 40 درصد نیست . استفاده برخی از آنهایی که در قالب قرار داده شده اند در عمل شارژ کردن در شمل 4 نشان داده نشده است . تاثیر زنگ زدن تکه ای در عمل سرد کردن در چدنی که دارای 1/ 4 درصدC.E. است ، بدون تلقیح می شود .
اثر زنگ زدن روی میزانی که سرد شده است :
نظافت مواد نقش مهمی در تعیین میزان سردکردن دارد . اگر بار مواد به سختی با اکسیژن ترکیب شده باشد ، آهن به مقدار زیادی سرد شده است . همچنین عکس این قضیه نیز مشاهده می شود .
وقتی اپراتور متوجه می شود که چدن نشکن تمایل زیادی برای سرد شدن دارد پی برد که این چدن دارای معایب بسیاری است .
نوع امکانات ذوب می تواند در چدن که تشکیل جوانه زنی داده نقش مهمی داشته باشد . چدن ذوب شده در نوک گوه مشروط به اثر هسته تشکیل شده تمایل نزدیک میان چدن ذوب شده و زغال در گنبد (نوک) و نسبتاً زمان کوتاه در دمای بالای ذوب دارد . نوک چدنهای ذوب شده معمولاً مشاهده شده که میزان سرد کردن کم بوده و به طور کلی مستلزم تلقیح کمی است به منظور تولید کاربید مستقل از ساختمان میکروسکوپی آنها می باشد . علاوه بر اکسیدهای مناسب موجود و سولفیدها به عنوان محلهایی که تشکیل هسته می دهند در گنبد کوپل چدن ذوب شده مربوط به چگونگی فن استخراج وذوب فلزات می باشد . همان طور که در آزمایشات بسیار که در میان سالهای 1950 و 1940 با ذوب چدنهای خاکستری و چدنهایی که قابلیت هدایت دارند و مشتعل هستند ، اشاره شد که این چدنها به مقدار زیادی در معرض سردسازی قرار گرفته شده اند و تمایل بالایی به انقباض دارند حتی وقتی که ترکیبات شیمیایی یکسانی دارند به عنوان گنبد (کوپل) چدنهای ذوب شده است . چندین دلایل در این باره موجود است : درکوره الکتریکی تماسی با ذغال کک وجود ندارد و نیز شرایط ایستا نمی باشد ، دمای ذوب بالا به کار برده می شود برای ذوب کربن و زمان زیادی طی میشود و اغلب اوقات میزان اکسید کاهش می یابد . این سبب می شود که آهن در ابتدا به زمانی زیاد سرد شود . به همین دلیل ، به طورکلی کوره الکتریکی برای گداختن چدنها با بار متفاوت برای نسبتی و میزان اضافی که اغلب اوقات ماده تلقیحی سخت است . چدنی که درقالب قرار داده شده در کوره های الکتریکی ، دمایی بالغ بر 50000F دارد . بنابراین چدنهایی که در این مراحل عملیات قرار داده شده اند را چدنهای "گداخته " می نامند ، چون همه هسته ذوب می شود ، چدن باقی مانده به میزان کم سرد نخواهد شد .
اثر گرمایی بسیار :
همان طور که دما هر ذوب افزایش می یابد وقتی در دمای بالاتر از ذوب طبیعی قرارداده شود تشکیل هسته کاهش می یابد . این کاهش هسته دار شدن یا کاهش کیفیت از نظر ذوب بدون اینکه واقعاً تغییراتی از نظر شیمیایی پیدا کند ، مشاهده می شود . اندازه عمق سرما تغییر می کند ازآن میزان قابل قبول وقتی که همه گوه ها در دمای بیش از 200 درجه فارنهایت یا کمتر قرار داده شوند . این کاهش درچگونگی ذوب مواد مستلزم استفاده مقدار بیشتر مواد تلقیحی است به منظور تولید قابل قبول نهایی ساختارهای میکروسکوپی می باشد . احتمال اینکه این چدن را درست کند ، وجود ندارد . بنابراین توصیه می شود چدن ذوب شده که در دمای پائین بود . کاربردی تر است . اثر باقی ماندن طولانی مدت یا نگه داشتن ساعتها چدنهایی که در قالب قرار دارند شبیه اثر دمای بالای ذوب می باشد .مدت طولانی نگه داشته می شود ، در هر دمایی که هست ، میزان بیشتری از جوانه زایی را از دست می دهند . در مدتی که در دمای بالا نگه داشته شده است شرایط وخیم از بین می رود . متداولترین مثال در این باره ب عنوان "چدن صبح روز دوشنبه " معروف است . قابل شناسایی است که چدنها تمام هفته نگه داشته می شوند که در آنها حالات مختلف محکم سازی مشاهده می شود . این چدنهای مشاهده شده که تمایل زیادی به انقباض دارند و دارای کاربید زیادی هستند ناشی از ، از بین رفتن جوانه زایی می باشد . چدنهایی که مجدداً به تشکیل جوانه زایی نمی دهند به خاطر چدنی که تازه اضافه شده یا عوامل که سبب ایجاد جوانه زنی می شود در میزان بالای سرد کردن مشاهده می شود . این موضوع بسیار مهمی است که انجمن پردازش فلز ذوب شده AFS درباره این طرح تحقیق کردند ونشان دادند ریخته گری این فلزات را که بسته به ویژگیهای چدن و معایبشان دارد و این که چطور می توان این شکل را از بین برد یا کاهش داد . ترکیب شیمیایی می تواند تغییر دهد تمایل به جوانه زنی چدنهایی که در قالب قرار داده شده اند در یک محدوده معینی . همان طور که به میزان کربن تمایل برای متبلور شدن کاهش می یابد با افزایش میزانکاربیدیک در ساختارهای میکروسکوپی که همین نتیجه مشاهده می شود . همان طور که میزان کاربید ثابت شده در اجسام افزایش می یابد ، همین نتیجه مشاهده می شود حتی در همان میزان کربن و مقدار باقی مانده جسم ، تغییراتی در نسبت کربن سیلیکون می تواند سبب دگرگونی خصوصیت ذوب وویژگیهای فیزیکی شود . به طور کلی با افزایش میزان کربن تمایل بهانقباض کاهش می یابد در آهنهایی که در قالب قرار داده شده اند و میزان سیلیکون افزایش می یابد وقتی میزان کاربید ساختمان کاهش یابد اما این اثرات ناشی از فقدان جوانه زنی می باشد . چدنهایی که خاصیت رسانایی دارند با آلیاژهای سیلیکون منیزیم سروکاردارند اغلب به عنوان اساس چدنهایی که میزان سیلیکون کمی دارند ، میباشند . ( اغلب اوقات کمتر از 2 /1 درصد) این میزان سیلیکون کم پایه واساس چدنهایی است که همه سرد شده اند که به مقدار کافی جوانه زنی گوه آزمایشی به کار برده می شود . البته ، میزان کم جوانه زنی تشکیل شده کمک می کند به کل مقداری که سرد شده است . بنابراین ، استفاده از میزان مناسب گوه (A 367 ASTM ) بسیار مهم است. به عنوان روند نمونه مناسب است . به منظور این که نتیجه درستی بدست آید . شاید ، انجام آزمایش سرد کردن مفید باشد برای تعیین چدنی که هادی می باشد مشاهده شده که دارای مراحل تدریجی بوده و به میزانی کم سرد شده است .
منیزیم استاندارد :
درمنیزیمی که جزء چدنها هست ، مقدار بالای منیزیم برای افزایش کاربیدیک در ساختارهای میکروسکوپی و افزایش میزان انقباض عمل می کند .
میزان منیزیم باید به دقت کنترل شود برای میزان خنک سازی درریخته گری که مانع افزایش تمایل به سردکنندگی دارد . این میزان سرد شده به عنوان استاندارد می باشد که نسبت میزان ریخته گری برای خنک سازی سطح ناحیه می باشد . بنابراین ، منیزیم استاندارد شده راه کاملاً دقیقی است برای شرح خنک سازی بخش ریخته گری که تنها میزان مقاطع را اندازه می گیرد . همان طور که در شکل 6 نشان داده شده است . همه عناصر ثابت شده کاربید باید نگه داشته شوند نسبتاً برای میزان کم تا اثرشان در خنک کردن کاهش یابد . سپس برای این کار باید کربن موجود برای تغییر شکل به صورت گرافیت وجود داشته باشد . بیشتر کارخانه های ریخته گری که مجدداً بنا شده اند توسط آزمایش سرد سازی گوه یا حرارتی برنامه های تجزیه و تحلیل است چون آنها ساده هستند ومقرون به صرفه و آزمایش گوه برای رسیدگی به نتایج منحنی خنک سازی به کار برده می شود.
اثر تمرکز منیزیم درانقباض :
تلقیح مهمترین و آخرین مرحله درروش ذوب فلزات می باشد .اگرچه همه مشکلات که در بالا ذکر شد را نمی توان برطرف کرد با تلقیح ، چندین واقعیت باقی می ماند . کارخانه های ریخته گری که مواد را در مقابل می ریزند ، دمای بالا به طور یکنواخت می دهند ، تا قادر به ایجاد طرحهای مناسب با تلقیح می باشد . بدون این کار ، ممکن نخواهد بود . استفاده درست ازمواد تلقیحی و عوامل مشروط قبلی برای استفاده از چدنها که هفته ها و مدتهای طولانی نگه داشته شده اند ، می باشد به شرطی که چدن رو به زوال نرود . با وجود کنترل سفت و سخت اجسام باقی مانده در بسیاری از کارخانه های ریخته گری ، درصدی از اجسام زیان آور معمولاً موجود هستند . به کارگیری مقداری مناسب و اثر مواد تلقیحی سبب می شود که به افراد ریخته گر میزان قابل قبولی طرحهایی از این چدنهاتولید کنند .
تمایل به تفکیک اجزاء :
تولید بخش سنگین قالبها مستلزم هسته مناسب و تلقیح است به منظور کوتاه کردن فضای میان یافته ها به طوریکه مانع تفکیک سخت اجسام ثابت شده کاربید شود. حتی با میزان غلظت کم این عوامل شناخته شده تفکیک می کنند فضاهای منجمد شده و کمک می کنند به میزان کاربیدها و خصوصیات مکانیکی که روبه زوال است و نیز قابلیت دستگاه .
وقتی ما به تمایل تفکیک توجه کنیم ، می بینیم که اجزاء بسیاری تمایل به جداسازی به بخشهای بین یافته ای دارند و آن اجزاء تمایل به افزایش غلیظ سازی اطراف برآمدگی گرافیت دارند . به عنوان نمونه ، از ریزش ، غلظت مولیبدنیم به بالای 25 می رسد در فضای میان یافته ها که در این خالت مقداری چدن باقی می ماند .
برعکس ، تمرکز مس ( وجود مس) اطراف برآمدگی گرافیتی بیشتر از غلظت سیلیکون خواهد بود و درمناطق میان یافته های موجود بیشتر خواهد بود .
تایید کار:
کیفیت فن استخراج و ذوب فلزات یا چگونگی جوانه زنی چدن بررسی شد و توسط بسیاری از نویسندگان چاپ شد . " ورن تیر سون " کسی که " حقایق ریخته گری" را نوشت که چندین هدف که برای اندازه گیری میزان سرمای گوه و اثرات پردازش گوناگون در جوانه زنی چدنهایی که در قالب نگه داشته شده اند ، اختصاص داشت . مزایای بر پاکردن و به کار بردن برنامه کنترل گوه یکی دیگر از اهداف بود .
B.C " گارسل" در انجام AFS اش " شرط مقدمه ای آهنی که رساناست "یک روش ریخته گری که مطابق اساس هسته چدنی که هادی می باشد قبل از این که وارد عمل شود ، شرح دارد . قبل از استفاده از برنامه " شرایط مقدمه ای " کارخانه ریخته گری قادر به تولید قالبها با سختی قابل قبول یا میزان کشیدگی نبود . بعد از این کارخانه ریخته گری برنامه مقدمه ای که برای طبیعی ساختن وضع جوانه زنی قبل از این که وارد عمل شود ، صورت داد که قالبهای چدن رسانا تولید شدند به عنوان قالبی باخصوصیات سازگار برای آن دسته از قالبهایی که حرارت داده شده بود طی عمل "J.M فروست " و D.M " استافن" دریادداشتشان درباره " تشخیص چگونگی ذوب کردن چدن SG از طریق کامپیوتر برای بررسی منحنی خنک سازی " بود از آزمایشاتی به کار بردند که نشان دادانواع پردازشهای گوناگون که اثرات میزان برآمدگی و عمق سرد کردن را برآورد می کند .
همانطور که درصدی ازچدن که در قالب قرارداده شده افزایش می یابد و به حد زیاد حرارت می دهند ، وقتی دما کاهش می یابد میزان برآمدگی افزایش می یابد . همانطور که دمای حرارت بسیار یا درجه گرما کاهش یابد ، برآمدگی افزایش می یابد و میزان عمق سرما کاهش می یابد . شکل 11 مشاهده می شود . علاوه براین ، با کاهش دما و افزایش میزان آهن که در قالب ریخته شده است ،سبب کاهش میزان سرما می شود ، وقتی دما کاهش یافت چنین اثری خواهد داشت . شکل شماره 12 در نتیجه بار فلزی و ذوب گدازه های چدنی که در قالب ریخته شده است اثر مهمی روی ساختار نهایی درباره استخراج و ذوب فلز دارد . این ساختارها ویژگیهایی مکانیکی ، حالت انقباضی و قابلیت ماشینکاری کردن را دارد . اساس چدن که میزان کمی سردشده یا طبق شرایط قبلی ، جوانه زنی بالایی دارد ، سبب خواهد شد که میزان کمی منیزیم داشته و تلقیح را از بین ببرد این معمولاً به این معنی است که مشکلات انقباض کاهش خواهد یافت. آیا تعیین این شرایط جوانه زنی که مهم است درتولید بدون تناقض قالبها با کیفیت بالا اثر دارد ؟
آزمایش گوه :
در آزمایش گوه قسمت تیز ، ضخامت کمتری داشته و سرعت سرد شدن زیاد است و چدن سفید ایجاد می گردد . در حالی که در قسمت های بالایی ضخامت بیشتر بوده و سرعت سرد شدن کمتر است ، در نتیجه چدن خاکستری بوجود می آید .
چدن خاکستری
چدن سفید
افزایش CE
بین این دو قسمت چدن خالدار بوجود می آید .
چدن خالدار چدنی است که مقطع شکست آن دارای لکه ها یا خالهایی است و زمینه آن را مخروطی از چدن خاکستری و چدن سفید به نسبت های مختلف تشکیل می دهد . همچنین در این چدن کاربید آهن می تواند در مجاورت گرافیت های آزاد تشکیل شود .
درجه حرارت فوق ذوب مذاب باید توسط یک پیرومتر کنترل شود و برای ریختن نمونه های مختلف (گوه) ثابت باشد . دمای گوه تا 600 درجه سانتی گراد
پایین می آید و سپس در آب سرد می شود .
جدول ابعاد و اندازه های گوه مطابق موسسه استاندارد بریتانیا
زمان لازم برای آزمایش و تست کامل
(L)طول
(h) ارتفاع
(B)پایه
گوه
اینچ
میلیمتر
اینچ
میلیمتر
اینچ
میلیمتر
ثانیه 35
25/2
1/57
16/7
1/11
4/1
6
A
ثانیه 40
4
101
8/7
2/22
2/1
7/12
B
دقیقه 1
5
127
5/1
38
4/3
19
C
دقیقه 5/1
5
127
25/2
1/57
1
4/25
D
دقیقه 3
6
152
25/3
7/85
5/1
38
E
دقیقه 10
6
152
3/4
6/120
2
51
F
دقیقه 15
8
203
5/6
1/165
5/2
5/63
G
دقیقه 20
8
203
5/8
9/215
3
2/76
H
این جدول بر حسب اینچ رسم شده است و می توان مشاهده کرد که هر چقدر مقدار ارتفاع کمتر باشد زمان لازم برای آزمایش و تست گوه پایین تر می باشد .
رابطه عمق سرد شده گوه بر حسب کربن معادل چدن :
طبق نمودار هرچقدر مقدار کربن معادل بیشتر شود عمق سرد شده کمتری داریم .
منحنی تغییرات سختی بر حسب عمر گوه () :
این منحنی تغییرات سختی در عمق از گوه را نشان می دهد و بعلاوه نوع چدن نیز مشخص می شود . و همچنین با ترکیب چدن منحنی رسم شده تغییر
می کند. بعلاوه این منحنی با درصد ترکیب می باشد .
اندازه گیری سختی راکول با نوک مخروطی الماس :
فرورفتگی مخروط زیر بار اولیه (حد ارتجاعی)
فرورفتگی مخروط زیر بار ()
فروررفتگی مخروط زیر بارP (عمقی که بدون بار اولیه ایجاد شده است )
نکته : K و C پارامترهای دستگاه راکول هستند .
فهرست مطالب
اثر بار فلزی : 67
اثر بار فلزی و تاریخچه مذاب روی پتانسیل در چدن نشکن 67
سرد کردن گوه ها : 67
شکل شماره 1 68
چدن نشکن انتهای گوه : 69
شکل شماره 1 69
اثر ذوب مجدد : 70
شکل شماره 3 70
شکل شماره 4 72
اثر گرمایی بسیار : 73
شکل شماره 5 75
منیزیم استاندارد : 75
شکل شماره 6 76
اثر تمرکز منیزیم درانقباض : 76
تمایل به تفکیک اجزاء : 77
تایید کار: 78
آزمایش گوه : 81
اندازه گیری سختی راکول با نوک مخروطی الماس : 84
2
86