آشنایی با کارگاه ریخته گری(قسمت ها،ابزارالات و…)
کارگاه ریخته گری شامل دو قسمت قالبگیری و ذوب می باشد که در مورد هر قسمت توضیح داده می شود.
– قالبگیری :
– ابزار آلات این قسمت عبارتند از : مواد قالبگیری، انواع درجه، محل، جعبه ابزار و مخلوط کن ماسه قالبگیری، که توسط این ابزار آلات و مواد، مدل مورد نظر توسط دانشجویان قالبگیری شده و برای ذوب ریزی آماده می گردد.
– مواد قالبگیری :
– مواد قالبگیری کارگاه : ماسه سیلیسی با دانه بندی AFS60 و بنتونیت، پودر زغال و آب می باشد که برای آماده سازی و مخلوط کردن مواد فوق از دستگاه میکسر ماسه قالبگیری که ظرفیت آن kg 150 می باشد، استفاده می گردد.
نحوه مخلوط کردن و آماده سازی مواد قالبگیری به این صورت است که بعد از ریختن ماسه در میکسر به ترتیب 5% بنتونیت، 5% آب و 2% پودر زغال به آن اضافه کرده و حدود 5 دقیقه عمل مخلوط کردن را ادامه می دهند که پس از آن مخلوط ماسه قالبگیری، آماده قالبگیری می باشد.
درجه :
درجه محفظه ای است که در آن مواد قالبگیری فشرده می شود و دارای اندازه، شکل هندسی و نیز جنس های مختلفی (چوب، آلومینیوم، چدن و فولاد) می باشند. خصوصیتی که در انواع درجه ها ثابت است جفت بودن آنها است که همگی از یک جفت نری و مادگی تشکیل شده اند . اندازه و شکل هندسی درجه ها با توجه به اندازه مدل انتخاب می شوند.
مدل : مدل شکل تقریبی قطعه مورد نظر است.
جعبه ابزار قالبگیری:
جعبه ابزار قالبگیری، شامل ابزار آلات مورد نیاز برای قالبگیری دستی می باشد که شامل کوبه دو طرفه (دستی)، الک ماسه، ابزار قاشقی، سرکج (پاشنه ای)، کیسه پودر تالک (پودر جدایش)، لوله راهگاه، خط کش فلزی و سیخ هوا می باشد.
ذوب :
قسمت ذوب کارگاه شامل کوره های ذوب و وسایل ذوب گیری می باشد.
کوره های بوته ای (زمینی) :
کوره بوته ای جهت ذوب فلزات غیر آهنی و چدن بکار می رود و نحوه کار آن به این صورت است که مواد بار را داخل بوته ریخته و بوته را توسط ابزار دو طرفه داخل محفظه کوره روی زیر بوته ای قرار می دهند، مواد سوختی (مازون، گازوئیل) را توسط فارسونگاه و هوای فشرده به صورت پودر به داخل محفظه کوره فرستاده و آن را مشتعل می کنند. شعله به دور بوته چرخیده و از قسمت فوقانی آن خارج می گردد. در اثر انتقال حرارت از جداره بوته به مواد بار، مواد بار ذوب می شود.
جداره کوره به شکل استوانه ای است که قسمت خارجی آن ورق فولادی رول شده است که روی سه پایه فولادی قرار گرفته است. داخل ورقه فولادی آجر نسوز شاهوتی چیده می شود . جنس بوته اغلب کاربید سیلسیم (SIC) و بندرت گرافیک می باشد.
کوره های شعله ای (دوار) :
کوره شعله ای اکثراً در کشور ایران برای ذوب انواع چدن ها استفاده می شود و نحوه کار آن به این صورت است که مواد بار (شارژ) را از انتهای کوره (قسمت خروجی مواد احتراق) وارد کوره می کنند و سوراخ هایی که در قسمت شکم کوره وجود دارند را توسط ماسه قالبگیری پر می کنند. مواد سوختی که (مازوت یا گازوئیل) توسط فارسونکاه و هوای فشرده به صورت پودر از قسمت ابتدایی کوره وارد شده و آن را منتقل می کند.
شعله از ابتدای کوره وارد و بعد از تماس با مواد شارژ از قسمت انتهایی آن خارج می شود در اثر تماس مستقیم شعله با مواد بار، مواد بار ذوب می شوند. برای تخلیه ذوب از کوره یکی از سوراخ را باز و با چرخاندن کوره مواد مذاب وارد بوته می شود. جداره خارجی بدنه کوره ورق رول شده فولادی و جداره داخلی آن مواد کوبیدنی نسوز (ماسه سیلسی، به علاوه چسب سیلیکات سدیم) می باشد. جداره داخلی کوره بعد از 500 تا 600 بار ذوب گیری باید تخریب شود و ماده جدید نسوز کوبیده شود. بوته های مورد استفاده در این نوع کوره ها ورق نازک فولادی می باشد که توسط مواد نسوز داخل آن عایق بندی می شود و یکی از مزایای آن در مقایسه با کوره های بوته ای هزینه پایین تعمیر و نگهداری آن می باشد.
ابزار آلات ذوب :
ابزار آلات ذوب عبارتند از :
– پاتیل، بوته، انبر دو طرفه، کمچه، سرباره گیر، ابزار گاز زدایی، وزنه و غیره می باشد.
نکات ایمنی :
الف ) در هنگام حمل قراضه ها، قطعات ، قطعات برگشتی و غیره برای ذوب و همچنین در هنگام حمل مذاب حتماً از دستکش، کفش مخصوص، لباس کار و عینک محافظ استفاده کنید.
ب) ماسه قالگیری را قبل از استفاده الک کنید تا قطعات نوک تیزی که در هنگام قالبگیری به دست و یا بدنه قالب آسیب می رسانند، جدا شوند.
ج) درجه های خالی، جعبه ماهیچه ها و مدل را در جای مناسب قرار دهید، تا امکان سقوط و ایجاد آسیب به آنها و یا اشخاصی که در کارگاه کار می کنند وجود نداشته باشد.
د) گازی که در هنگام بار ریزی از قالب های ماسه ای متصاعد می شود، حاوی مقادیری گاز سمی بوده و خروج این گاز در اکثر موارد توام با شعله می باشد، لذا ضمن توجه به این مطلب لازم است که هوای موجود در کارگاه را با روشی مناسب تهویه کرد.
هـ) قبل از اطمینان کامل از سرد بودن قطعه ریخته شده آن را با دست لمس نکنید.
و) کلیه وسایلی که با مذاب تماس دارند، بایستی کاملاً خشک باشند، در غیر اینصورت در اثر تماس با مذاب، آب آنها به سرعت تبخیر شده و امکان پاشیدن مذاب به اطراف وایجاد سانحه وجود دارد.
ز) بی احتیاطی در مواقع پا کردن و زدودن ماسه ها از اطراف قعطه ریخته شده می تواند باعث آسیب دیدن چشم شده و نیز امراضی را تولید کند که ناشی از وجود ذرات سیلیس معلق در هوا می باشند، لذا توصیه می شود که ضمن استفاده از عینک محافظ و تهویه محیط، با پاشیدن آب و مرطوب نگه داشتن محیط کارگاه از انتشار ذرات سیلیس دار جلوگیری نمایید.
انواع قالبگیری:
یک قالب ریخته گری عبارتست از حجمی شامل مشخصات عمومی زیر :
الف) محفظه ای که قابلیت ساخت مجدد جهت تولید تعداد معینی از قطعات ریختگی با شکل و اندازه معین را داشته باشد.
ب) در طول زمان پر کردن قالب تغییر شکل ندهد و بتواند حرارت مذاب را به نحوی خارج نماید که بهترین خواص ریخته گری را شامل باشد.
ج) ساخت و استفاده از آن در بهترین شرایط اقتصادی ممکن باشد.
قالب ها یا مواد قالب را می توان به دو دسته بزرگ تقسیم نمود :
1) قالب های فلزی یا دایمی که به دفعات زیادی قابل استفاده می باشد.
2) قالب های ماسه ای یا موقت یا غیر دایمی که پس از هر بار تولید احتیاج به ساخت مجدد دارند.
– قالب های غیر دایمی (موقت) :
– قالب گیری دستی :
با وجود پدید آمدن ماشین آلات و وسایل مدرن قالبگیری هنوز هم بعضی از مدل ها را به وسیله دست قالبگیری می کنند، در کارخانجات مدرن ریخته گیری به دلایلی نظیر تعداد کم قطعه ریخته گری و یا بزرگ یا خیلی بزرگ بودن قطعات هنوز هم قالبگیری دستی به کار می رود.
توجه : در کشور ایران به علت وجود کارگاه های کوچک ریخته گری، اغلب قطعات بوسیله قالبگیری دستی ریخته گری می شوند و فقط چندین کارخانه بزرگ ریخته گری وجود دارند که از روش های قالبگیری ماشینی استفاده می کنند.
قالبگیری با درجه :
برای قالبگیری دستی با مدل های چوبی، فلزی، پلاستیکی و نظایر آن از درجه استفاده می شود و بستگی به چگونگی سطح جدایش مدل دو تا چند درجه بکار می رود. به عنوان مثال برای قالبگیری مدل های دو پارچه از دو لنگه درجه استفاده می شود که یکی را نیم درجه زیرین و دیگری را نیم درجه رویی می گویند.
قالبگیری زمینی روبار :
ماسه الک شده را در داخل گود زمین ریخته و می کوبند و یا اینکه ماسه را به داخل گود زمین شوت می کنند، پس از انجام یکی از عملیات فوق سطح ماسه را به وسیله تسمه (شمش) صاف و تراز سپس مدل را با فشار در داخل آن فرو برده و آن را قالبگیری می کنند.
مدل هایی که برای قالبگیری به روش روباز بکار می روند باید دارای سطح یکنواخت (سطح رویی مدل در یک خط مستقیم باشد) قالبگیری زمینی روباز یک روش بسیار قدیمی است و امروز از آن بیشتر برای ریخته گری قطعات کم ارزش نظیر قانچاق ها، آرماتورها و امثال آنها استفاده می کنند.
قالبگیری زمینی روبسته :
تفاوت آن با قالبگیری زمینی روباز بکار بردن یک لنگه درجه است و یا به عبارت دیگر در قالبگیری زمینی روبسته قالب زیری را زمین و قالب رویی را درجه تشکیل می دهد، مدل هایی که برای قالبگیری با این روش بکار می روند، اسکلتی، شابلونی و یا توخالی هستند، مدل های بزرگ اسفنجی را نیز با این روش قالبگیری می کنند، موادی که برای قالبگیری به کار می روند ماسه یا سیمان است برای فشرده کردن مواد قالبگیری از روش های شوت کردن و یا کوبیدن استفاده می شود. قالب رویی باید مجهز به سیستم راهنما باشد تا در هنگام قرار دادن قالب رویی به روی قالب زیری جابجایی رخ ندهد زیرا که جابجا قرار گرفتن قالب باعث پله دار شدن قطعه می گردد.
ماهیچه سازی :
تعریف ماهیچه : ماهیچه قسمتی از قالب است که سوراخ و شکاف داخل جسم ریختگی ایجاد می کند و بیشتر به ماسه ای گفته می شود که بوسیله جعبه ماهیچه تهیه شده و پس از سفت شدن و خارج کردن آن از داخل ماهیچه مورد استفاده قرار می گیرد . هر ماهیچه شامل دو قسمت بدنه ماهیچه و تکیه گاه ماهیچه می باشد.
الف) ماسه ماهیچه CO2 :
در این نوع ماسه ماهیچه از ماسه سیلیسی با چسب سیلیکات سدیم (مایع) استفاده می گردد که عامل فعال کننده چسب گاز CO2 می باشد.
روش تهیه :
ابتدا مقداری ماسه سیلیسی با مش بالا برداشته و مقدار 5% درصد وزنی آن چسب سیلیکات سدیم به آن اضافه نمایید، به وسیله دست چسب را با ماسه طوری مخلوط کنید که ماسه تهیه شده به هیچ عنوان بدست نچسبد. لازم به توضیح است که در کارخانجات عمل مخلوط کردن چسب با ماسه توسط میکسر ماسه ماهیچه ای انجام می گیرد. بعد از مخلوط شدن چسب با ماسه آن را داخل جعبه ماهیچه ریخته و کمی آن را فشرده سازید، در مرحله بعد چند کانال هوا داخل آن تعبیه کنید و گاز CO2 را به مقدار کمی از کانال های هوا به داخل مخلوط ماسه بدهید. دو نیمه جعبه ماهیچه را از هم جدا کرده و دمیدن نهایی گاز CO2 را آغاز کنید تا ماهیچه سفت شود و سپس ماهیچه را از یک نیمه ماهیچه خارج کنید.
عناصر اصلی ذوب
بار : شارژ کوره های ریخته گری معمولاً از یک یا چند نوع آلیاژ مختلف تشکیل می گردد که اهم آنها عبارتند از :
فلزات خالص (شمش های اولیه) 2- آلیاژ ساز (آمیژانی ها) 3- آلیاژهای شمش (شمش های ثانویه) 4- فرسوده ها و برگشتنی ها
منطقه های ذوب : عملیات ذوب برای آلیاژهای مختلف متفاوت است ولی بطور اعم می توان حالات زیر را برای تمام آلیاژها تعمیم داد.
ذوب و ترکیب : در این منطقه با افزایش حرارت فلز (آلیاژ) از حالت جامد بصورت مایع در می آید و کاملاً مشخص می باشد که افزایش درجه حرارت باعث افزایش سرعت ترکیب آلیاژ با موادی محیط نیز می گردد که حراست حاصله از چنین ترکیباتی نیز مصرف ذوب می گردد ولی زیانهای ناشی از آلودگی مذاب به مراتب بیشتر از منابع ایجاد حرارت ناشی از ترکیب می باشد.
عملیات کیفی مذاب : هنگامیکه تمام بار مایع شد برای بعضی از آلیاژها شرایط طوری است که فقط با افزایش درجه حرارت فوق ذوب T5 و ریختن مذاب عملیات ذوب پایان می یابد ولی در بسیاری موارد برای خروج اکسیدها گازها و ناخالصی ها عملیات کیفی تحت عنوان Legassing fluxing , slugging لزوم پیدا می کند.
تصحیح ترکیب : در بسیاری از موارد بعضی از عناصر هستند که بایستی در آخرین مرحله قبل از ریختن به مذاب افزوده شوند (کنترل شوند) مانند mg در آلیاژهای AL و یا P در آلیاژها مس زیرا چنین عناصری در جریان ذوب و عملیات مذاب دارای اتلاف زیادی هستند که بایستی نسبت ترکیب آنها تصحیح گردد.
d . تصحیح خواص و کنترل : در چنین حالتی بایستی مذاب از نظر وجود ناخالصی ها و گازها که در خواص ریخته گری موثرند آزمایش شوند و یا اینکه از نظر ریزی و درشتی ذرات کریستال مواد به مذاب افزوده گردد که بیشتر چنین کنترل ها و عملیات قبل از ریختن مذاب به داخل قالب انجام میگردد و در غیر این صورت خواص آنها از بین می رود.
دسته بندی ذوب : ذوب در خلاء و ذوب در محیط بی اثر : مهمترین هدف از ذوب در خلاء تقلیل امکانات فعل و انفعال مذاب یا گازها و سایر عوامل محیط می باشد فشار خلاء معمولاً برابر 2- 10 تا 4-10 میلی متر جیوه منظور می گردد به همین دلیل عملیات ذوب در خلاء فقط برای عناصری مورد استعمال دارد که دارای فشار بخار بسیار پائین باشند.
ذوب مستقیم یا ذوب در هوا : برای بعضی از فلزات رابطه بین مواد محیط و فلز مذاب برای مدذتی کوتاه چندان خطرناک نیست، بسیاری از آلیاژهای قطع سرب روی AL مس نیکل و آهن در این دسته قرار دارند ولی از آنجا که مواد، در چنین سیستمی ترکیبات اکسیدی و یا انحلال گازی در آلیاژ وجود دارند سربار، گیری و شلاکه گیری مستقیم یا با کمک فلاکس ها لزوم می یابد که در این دسته عملیات گازولی اکسیژن زدایی جزء عملیات مذاب قرار میگیرند.
بازرسی و کنترل های کمی و کیفی
بازرسی قطعات ریختگی بر مبنای دو هدف کلی انجام میگیرید.
اول آنکه قطعه از نظر طرح و تولید مناسب باشد و دوم آنکه بتواند اطلاعات لازم جهت کنترل کیفی را تامین نماید و از این دو قسمتهای بازرسی در سرکارخانه ریخته گری از اهمیت به سزائی برخوردار می باشند که ارتباط این قسمت با بخشهای تولیدی از نظر شناسایی عیوب و روشنایی جلوگیری بروز عیوب فقط بر مبنای مبادله اطلاعات عین قسمتهای بازرسی و تولید قرار دارد.
مدیر کارخانه
کنترل کیفی بازرسی
تطابق قابلیت تولید بازرسی و آزمایش محصول
کنترل کیفی و ثبت جداول کاربرد آزمایشات غیر استاندارد