قالبسازی – قالبگیری
مقدمه :
کارگاه ذوب فلزات مدرن در سال1342 تاسیس گردیده این کارگاه واقع در نزدیکی ایستگاه وردآورد جاده مخصوص کرج می باشد .
کارگاه 5 هکتار می باشد که شامل یک سوله بزرگ و در کنار آن یک ساختمان دو طبقه که شامل دفتر کارگاه محل قرار گرفتن دستگاهها می باشد. در پشت سوله یک محوطه می باشد که در آن انواع کوره ها از جمله کوره زمینی – دوار – کوپل قرار دارد . بیشتر تولیدات این کارگاه شامل سفارشات چدن – چدن نشکن و آلومینیوم می باشد . البته مس ، روی و برنج و برنز و غیره نیز هست ولی کمتر از این سفارشات را دارند. عمده سفارشات تولیدات این کارگاه شامل کارتر روغن کمپرسورهای 250 لیتری ، لوازم دستگاه آپارت گیری و پنچر گیری و سیلندر ماشین های سنگین و غیره که اینها برای ریخته گری آلومینیوم و همچنین چدن ریزی برای انواع و اقسام قطعات ماشین آلات سنگین می باشند .
روش کار دراین کارگاه به صورت قالبگیری سنتی می باشد و لوازمی که برای قالبگیری سنتی استفاده می شوند شامل :
1- جعبه ماهیچه
2- درجه و زیر درجه
3- قاشک
4- سیخ هوا
5- کوبه
6- خط کش فلزی یا کاردک
7- الک
8- پودر تالک
9- ماسه سیلیسی و غیره
انواع روشهای قالبگیری در کارگاه :
1- روش CO2 برای ماهیچه سازی : 1- چسب سیلیکات سدیم 2- گاز CO2 و غیره
2- روش قالبگیری گچی (دوغابی ) : بعد از ریخته گری قطعات آنها را با ساتفاده از عملیات داخل کارگاه آماده فروش می رسانند .(1- کندن راهگاه و سیخ هوا 2- سوراخ کردن محل هایی که باید سوراخ شوند 3- پرداخت کاری بر روی قطع 4- رنگ کردن بعضی از قطعات (مخصوصاً قطعات آپارات ) 5- بسته بندی کردن و غیره )
لوازم و وسایل برقی که در کارگاه موجود می باشد :
1- مخلوط کن که برای مخلوطکردن ماسه و چسب و آب و غیره انجام می گیرد .
2- دستگاه آسیاب که برای جدا سازی ناخالصی ها از ماسه انجام می گیرد .
3- دستگاه برش 4- کمپرسور هوا 5- دستگاه تراش کاری 6- دریل 7- دستگاه جوشکاری (ترانسفورماتور )
مطالبی در مورد مذاب آلومنیوم و مذاب چدن قبل از ریختن درون قالب :
مذاب آلومنیوم : برروی این مذاب بعد از خارج کردن از بوته از پودر کاورال (که قرمز رنگ می باشد ) استفاده می شود که باعث چسبندگی مذاب و گرفته شدن تفاله و سیالیت بیشتر در مذاب می گردد .
مذاب چدن : بر روی این مذاب بعد از خارج کردن از بوته پودر سیلاکس که قرمز رنگ و دانه درشت تر از کاوارل می باشد می ریزند تا شیره و تفاله و سرباره را جذوب خود بکند و باعث می شوند که این مواد غیره ضروری بر روی مذاب جمع شده و به راحتی جمع آوری شوند در ضمن پودر بوراکس که سفید رنگ و نرم می باشد و همچنین حالت دانه ریزتری دارد برای مذاب آلیاژهای مس ، برنج ، برنز و غیره استفاده می شود .
مدل سازی
نقشه های آماده برای مدلسازی :
مدل سازی با فوم یا یونیلیت : فوم یک مدل مصرفی است از مدل در قالب می سازند و مدل ذوب شونده است که گاز زیادی تولید می کند .
اکثر کارها چوبی هستند ، اگر تعداد کم باشد از چوب در صورت زیاد بودن قطعه ها و دقت ابعادی بالا قطعه دار AL می کنند و بعد وارد خط تولید می شود .
برای قطعاتی که اضافه تراش و دقت ابعادی بالا دارند وقتی AL می شود و بر می گردد که AL 1 در صد انقباض چدن 2 در صد در کل 3 در صد می شود که بعد از آن برای ریخته گری انقباض 2 در صد باید لحاظ شود .
در صد اضافی برای ابعاد 100 و قطعه ریختگی AL است که این قطعه اول AL می شود و بعد فولاد می شود . که 3 در صد انقباض دارند که بعد از AL شدن 2 در صد انقباض نهایی است .
پوشش مدل چوبی بستگی به جدول استاندارد دارد .
در روشهایی که تعداد زیادی قطعه نیاز باشد در مدلسازی از فوم استفاد می شود که فوم نیاز به خارج کردن ندارد ومی سوزد و گاز زیادی تولید می کند و فقط مشکل ما این است که گاز زیادی که تولید می شود را از قالب خارج کنیم در غیر این صورت قطعه معیوب می شود .
در فوم کاری برای قطعات زیاد می شود که فقط لوله راهگاه را خارج می کنند و بقیه یعنی مدل از جنس فوم است .از قالب خارج نمی شود و قبل از ریختن مذاب با حرارت فوم را می سوزانند و بعد از مذاب را می ریزند .
روش گریز از مرکز – سانتیریفوژ
ریخته گری گریز از مرکز افقی با قطعه داخلی :
قالب با دور مشخص می چرخد دور دستگاه – بار ریزی – درجه حرارت – مهم است جنس فلزی فولاد – فولاد ساده جنس ریخته گری شده است وقتی داخل قالب ریخته می شود باید از منجمد شدن سریع باید توسط آب خنک شود . چون ذوب سریع وارد می شود یا انبساط ناگهانی روبرو نشود .
سرعت بار ریزی توسط دستگاهی مشخص می شود
اگر ذوب مدت زمانی طول بکشد تا برسد آخر باید سپس اول سریع ریخته شود .
زمان بار ریزی مهم است که دوش آب روی پاشیده می شود .
سفارش مشتری :
دارای کیفیت بالا . قطعه دارای ترک است که در قالب گر کرده و در اثر انقباض ترک خورده .
انواع فولاد ها با روش سانتیریفیوژ
دمای ریخته گری در این روش باید نسبتاً بالا باشد c 1590
در این واحد کارگاهی 4 کوره القایی که یکی با 2 تن ظرفیت بزرگترین کوره می باشد .
کوره القایی با فرکانس بالا ، متوسط ، پائین
در فرکانس بالا تلاطم کم می باشد .
در فرکانس پائین سطح مذاب
در فرکانس بالا سرعت ذوب دهی و خوردگی جداره کوره کمتر لوله های فولادی توسط نورد تولید می شود لوله های گاز به این روش ریخته گری می شود .
انجماد بصورت ناهمگن و وسط بصورت همگن است . در گریزاز مرکز عمودی
انواع و اقسام غلتکها و رینگها :
دور دستگاه با چیفکتور مشخص می شود . وقتی می گوئیم با 60 g = یک ذره برابر 60 برابر نیرو وارد می شود به بدنه گریز از مرکز دارای انبساط طولی و عرضی می باشد .
گریز از مرکز عمودی وقتی طول به قطر زیاد باشد افقی ریخته گری می کند .نسبت قطر به طول بیشتر باشد ، غلطکهای نورد ذوب آهن آلیاژ STEEL Base % 7 G و مقداری ni-cr که سختی لازم را بدهد .
سانتریفوژ عمودی :
تیرآهن به این روش ریخته گری می شود .
آلیاژ از خود کارخانه گرفته می شود و بیشتر آلیاژ را از روی ساختاری متالوگرافی آلیاژ را دست کاری می کنند .
توزیع کاربید در شبکه برای ریخته گری غلتکها مهم است که نسبت به غلطکها و ساختار غلتکهای تعیین می شود .
قالب را توسط مکپ می بندند :
در ریخته گری به روش گریز از مرکز افقی پوشش زیر کن می دهند . لوله ها با سانتریفوژ افقی ریخته گری می شوند .
فورم گیری دستی به علت تنوع کاری در روز 10 الی 1500 نوع آلیاژ ریخته می شود .
ماسه سیلیسی معمولی :
این گونه ماسه ها بازیافت می شوند .
ماسه تر : یک ماسه معدنی هستند که در این کارگاه در ریخته گری فولاد استفاده می شوند .
چدن – فولاد – برنز – برنج – AL :
قطعات چدنی چون انجماد خمیری دارند و در موقع انجماد خود را جمع می کنند که پودر زغالی یا دکسترین یک فیلم سطحی تشکیل می دهد .
در این کارگاه محاسبه مواد شارژ ذوب حتی سیستم راهگاهی توسط کامپیوتر انجام می شود . کربن از مرکز قطر اصلی قالب آن را تعیین می کند که نداشتن یک قالب سانتریفوژ که ساختن قالبها گران می باشد ، کوچک کردن قالب با جوش دادن رینگ است .
در ریخته گری سانتریفوژ جرم حجمی طبقه بندی می شود .
جنس قالب ها می توانند انواع مختلف داشته باشند : 1- فولادی
2- گرافیتی
کوره های عملیات حرارتی نیز انواعی دارند : 1- زمین 2- آنیلینگ 3- کوئیچ 4- دستگاه شات بلات
کارگاههای خاص :
بالا بردن در صد کربن C % برای کم کردن خوردگی در واقع توسط کنورتور با دمش Ar و O2 که ظرفیت کنوتور 400 کیلو گرم Aod که بالا بدون دما شرط زیاد کردن آن است . کوره پیروکسن برای پخت موم .
قطعات خاص : صنایع دفاع – قطعه نورد در 600 درجه سانتیگراد ، دارای ساختار کاربیدی که کاربیدها سخت می باشند که با زمینه مارتنریت یا پرلیت.
کاربیده ها اگر دارای ترک شوند و این ترکها رشد بکنند انفجار شبکه را در پی خواهد داشت .
انحلال کاربید دردمای بالا و همچنین در زمان بالا صورت می گیرند . آستینت باقیمانده مشکل ساز است به همین خاطر تمپر می کنیم که آستینت را از بین برده و ما در این قسمت نیاز به سختی داریم .
قطعات صنایع دفاع :
بخار اسید نیتریک در این مواد 80 درجه سانتیگراد می باشد . در هر 10 درجه 10 درجه قدرت خوردندگی بالا می رود . این قطعات برای تهیه باروت TNT بکار می روند .
های سیلیکن IRON – چدن 1/0 % کربن 75/14 % ، Si
آلیاژهای خاص فقط در این شرکت موجود است که در صورت شوک حرارتی ممکن است بترکد . رینگ در سانتی فوژ عمودی از جنس فولاد ساخته می شود .
قطعات زیر 1 کیلو گرم حداقل تراشکاری را دارند و همچنین تمیز کار باید باشند و بهتر است برای اینگونه قطعات از ریخته گری دقیق استفاده شود .
تجهیزات کارگاه ریخته گری
در کارگاه ریخته گری به طور کلی به وسیله مدل و ماسه در درجه ، کار قالبیگری را انجام داده و سپس با استفاده از کوره و بوته مذاب را آماده می سازند و داخل درجه قالبگیری ریخته و پس از منجمد شدن مذاب و سرد شدن قطعه مورد نظر را که شکلی دقیقاً مثل مدل دارد ، را از داخل ماسه خارج می کنند . اما کل این مراحل که به سادگی بیان شد احتیاج به مدت زمان طولانی و تجهیزاتی دارد . در زیر تجهیزاتی که جهت تولید یک قطعه به کار گرفته می شود را بیان می کنیم :
1- ماسه : اولین ماده ای که برای قالب گری لازم و احتیاج است ، ماسه نام دارد . این ماسه در کارگاه ریخته گری خود به چهار نوع مختلف تقسیم بندی می شود :
الف) ماسه طبیعی
ب) ماسه مصنوعی
ج) ماسه CO2
د) ماسه چراغی
1-1) ماسه طبیعی : به ماسه ای اطلاق می شود که به صورت طبیعی بدست آمده باشد و همان ماسه هایی است که در کنار رودخانه ها قرار دارد و از آنجا برای قالبیگری به کارگاه آورده می شود . در این نوع ماسه چسب مصنوعی به کار برده نمی شود ، بلکه همان 5 الی 6 درصد خاک رس موجود در آن به همراه آب نقش چسب را بازی می کند و به ماسه استحکام لازم را می دهد .
از مهمترین مزایای این نوع ماسه را حتی تهیه کردن آن با هزینه کم و ریزدانه بون این نوع ماسه می باشد . اما در کنار این مزایا این نوع ماسه تحمل حرارتی کمی دارد و زود زینتر می شود که از عیوب آن محسوب می شود
1-2) ماسه مصنوعی : این ماسه که نسبت به ماسه طبیعی مصرف بیشتری دارد تشکیل شده است از 5 الی 6 درصد چسب بنتونیت و 3 الی 4 درصد آب که هنگامی که با هم مخلوط می شوند ماسه چسبندگی خوبی پیدا می کند . این نوع ماسه از خرد کردن و آسیا کردن سنگهای رودخانه ای و ماسه ای بدست می آید که نسبت به ماسه طبیعی درشت دانه تر و با هزینه بیشتری بدست می آید ولی دارای تحمل حرارتی بالایی است و مثلاً در مقابل مذاب چون که نزدیک به C 1500 حرارت دارد ، نمی سوزد .
1-3) ماسه CO2 (دی اکسید کربن) : این ماسه در حالت طبیعی خشک است ولی هنگامی که به مقدار 6% به آن چسب سیلیکات سدیم (آب شیشه) اضافه می شود ، حالت تر شوندگی پیدا می کند و می توان با آن کار قالبگیری و یا ماهیچه سازی را انجام داد . مخلوط این ماسه با چسب سیلیکات سدیم هنگامی که در معرض گاز C02 قرار گیرد سخت و محکم می شود . به همین دلیل به ماسه CO2 معروف است .
1-4) ماسه چراغی : این نوع ماسه که دارای رنگ زرد است بیشتر برای ماهیچه سازی بکار می رود و هنگامی که در معرض حرارت و آتش قرار گیرد ، سخت و محکم می شود به همین دلیل به ماسه چراغی معروف است .
2- مدل : مدل عبارتست از شکلی شبیه به قطعه تولیدی ، از جنس چوب یا آلومینیوم که ان را در ماسه قرار داده و قالبگیری می کنیم . سپس مدل را از ماسه خارج می کنیم . حفره بوجود امده توسط مدل را قالب می گوئیم که شکلی قطعه مورد نظر است مدلها دارای انواع مختلفی هستند که اسامی آنها عبارتند از :
الف) مدلهای ساده که در درجه زیری قرار می گیرند و اکثراً از جنس چوب می باشند .
ب) مدلهای دو تکه یا چند تکه که همانطور که از اسم آنها استنباط می شود ، دارای تکه هایی هستند . هر کدام از این تکه های مدل در یک درجه قالبیگری می شوند که در داخل قالب به وسیله پین و جاپین آنها را روی همدیگر قرار می دهند .
ج) مدلهای صفحه ای که هر دو تکه مدل بر روی یک صفحه مونتاژ می شوند و کار قالبگیری را برای ما آسان می کنند .
3-1) ابزارهای قالبگیری : ابزارهایی که برای یک قالبگیری مورد نیاز است عبارتند از :
3-1) درجه قالبگیری : که عبارتست از محفظه ای چهار گوش که مدل و ماسه را در آن قرار می دهیم . درجه قالبگیری از دو لنگه تشکیل شده است که به وسیله پین و جاپین بر روی همدیگر قرار می گیرند .
3-2) کوبه : وسیله ای است برای کوبیدن ماسه بر روی مدل، تا ماسه شکل مدل را به خود بگیرد .
3-3) پودر تالک (جدایش) : که بین ماسه و مدل و یا بین ماسه دو درجه می زنند که از چسبندگی ماسه به همدیگر یا به مدل جلوگیری کند .
3-4) ابزار قاشقی و پاشنه : ابزاری است که به وسیله آن تعمیرات قالب را انجام می دهیم و کانالهای اصلی و فرعی راهگاه را در ماسه ایجاد می کنیم .
3-5) قلم مو و آب : که برای خیس و مرطوب کردن ماسه اطراف مدل بکار می روند و از خراب شدن ماسه توسط مدل ، جلوگیری می کنند .
4- کوره ها و وسایل تهیه مذاب :
در کارگاه ریخته گری دو کوره وجود دارد : کوره زمینی یا بوته ای و کوره شعله ای یا دوار
کوره زمینی بیشتر برای ذوب آلیاژهای آهنی مثل چدن و آلیاژهای غیر آهنی مثل آلومینیوم ، مس ، برنج ، و …… بکار می رود . بدین ترتیب که بوته را مثلاً از آلومینیوم پر کرده و داخل کوره قرار می دهیم و پس از ذوب شدن بوته را به وسیله طوقچه یا انبر بیرون می آوریم و داخل کمچه قرار داده و دو نفر این طرف و آن طرف کمچه را گرفته و آماده مذاب ریزی داخل قالب می شوند . سوخت این کوره از گازوئیل است که به وسیله هوای که از دم و یا بازدم برقی به همراه سخت داخل کوره می شود ، گازوئیل را پودر کرده و باعث می شود که راندمان حرارتی کوره بالا رود .
کوره شعله ای یا دوار تشکیل شده است از بدنه ، شاسی ، موتور جهت گرداندن کوره و شعله گیر . این کوره بیشتر برای ذوب چدن بکار می رود . بدین ترتیب که چدنها داخل محفظه کوره دوار قرار داده و طی تماس شعله با چدنها ، آنها را ذوب می کند . درهمین حین کوره به وسیله موتور و چدنهایی که در زیر کوره قرار دارد می چرخد و شعله گیر هم جلوی اتلاف حرارت شعله را گرفته و هوای گرم را به طرف بادزن برقی هدایت می کند تا به وسیله هوای گرم راندمان حرارتی کوره بالا رود . بوسیله چرخاندن کوره و قرار دادن بوته در زیر کوره مذاب چدن را از داخل کوره به قالبها انتقال می دهیم .
مجتمع آزمایشگاهی و آزمایشگاههای گروه مواد
در این آزمایشگاهها در مورد قطعات و کلاً موادی که در ریخته گری استفاده می شوند ، آزمایشها و تجزیه و تحلیل هایی صورت می گیرد این آزمایشها به صورت زیر می باشد :
1- آزمایشگاه مصالح قالبگیری : در این آزمایشگاه در مورد موادی که با آن قالبگیری انجام می گیرد ، تحقیق و مطالعه و ازمایش صورت می گیرد این مواد می تواند ماسه ، چسب ، آب ، خاک اره ، پودر گرافیت و اثرو درصد هر کدام در مواد قالبگیری باشد . این آزمایشگاه از تجهیزاتی مثل کوبه ، خشک کن ، ترازو ، دستگاه کشش و فشار و … برخوردار است .
2- آزمایشگاه خواص مکانیکی : در این زمایشگاه قطعات ریخته گری شده را مورد آزمایشهای گوناگونی قرار می دهند تا از خواص مکانیکی آنها اطلاعاتی بدست آورند . این خواص مانند کشش ، فشار ، ضربه ، خمش ، پیچش و … می باشد که هر کدام از این خواص بر روی دستگاههایی به همین نام مورد آزمایش قرار می گیرند .
3- آزمایشگاه متالوگرافی : در این آزمایشگاه متالوگرافی قطعات آهنی و غیر آهنی را ابتدا سنگ می زنند و بعد با سمباده های زبر و نرم آنها را سمباده کاری می کنند . و در مراحل آخر پولیش واچ می کنند . اچ کردن به معنی قرار دادن قطعه داخل یک اسید خورنده مثل هیدروکلریدریک یا اسید نیتریک است تا سطح قطعه کاملاً زیر میکروسکوپ پیدا باشد . پس از این مراحل قطعات را زیر میکوسکوپ قرار می دهند و سطح آن را مورد مطالعه و تحقیق قرار می دهند . در مواردی از سطح آن قطعات توسط میکروسکوپ عکسبرداری می کنند . چند عدد دستگاه سمباده ، تعدادی میکروسکوپ ، دستگاه پولیش و اسیدهای گوناگون از تجهیزات این آزمایشگاه به شمار می رود .
4- آزمایشگاه عملیات حرارتی : این آزمایشگاه اثر حرارت بر روی قطعات مختلف را بررسی می کند . بدین ترتیب که قطعات را در کوره های برقی قرار داده و سپس در آب یا روغن یا در هوا خنک می کنند و آنها را در آزمایشگاه متالوگرافی برده و سطح انها را زیر میکروسکوپ می بینند تا تغییرات حاصل شده را متوجه شوند .
قالبگیری مدلهای یک تکه و ساده :
ابتدا درجه ای متناسب با مدل برداشته و صفحه زیر درجه را روی میز قرار می دهیم . برای قالبگیری باید ابتدا درجه زیری را به صورت برعکس بر روی صفحه زیر درجه قرار دهیم . مدل را درون درجه قرار می دهیم . اما چگونگی قرار دادن مدل در داخل درجه خیلی مهم است . برای این کار می توانیم از دو راه استفاده کنیم . یکی اینکه به شیب مدل نگاه کنیم . در اینصورت باید مدل را طوری در درجه قرار دهیم که هنگامی که می خواهیم مدل را از ماسه بیرون بیاوریم ، هر چه مدل بالاتر می آید ، شیب به طرف داخل باشد و ضای آزاد بین ماسه و مدل بیشتر شود . در غیر این صورت مدل به هنگام خروج از ماسه ، قالب را خراب می کند .
راه دوم تشخیص چگونگی قرار دادن مدل در داخل درجه این است که مدل را طوری قرار دهیم که هنگامی که درجه زیری را در حالت عادی قرار می دهیم (180 درجه می چرخانیم) سوراخ مدل به طرف بالا باشد تا بتوانیم به وسیله میخ که در داخل سوراخ قرار می گیرد ، مدل را از ماسه خارج کنیم . هنگامی که مدل را دردرجه زیری قرار دادیم ، پودر تالک روی مدل می پاشیم و بعد از آن ماسه الک شده را روی آن ریخته و می کوبیم . پس از یک مرحله کوبیدن دوباره ماسه ریخته و می کوبیم و برای بار سوم طوری ماسه می ریزیم ، که از سطح درجه بالاتر رود . سپس به وسیله خط کش ماسه اضافه را از روی درجه برمی داریم و درجه زیری را به همراه زیر درجه به حالت عادی برمی گردانیم . بعد از اینکه درجه زیری کامل شد ، درجه رویی را روی آن قرار داده ، از یک چوب مخروطی به عنوان راهگاه استفاده می کنیم و سپس دوباره پودر تالک می زنیم تا ماسه دو درجه به هم نچسبد و مانند درجه زیری ماسه ریخته و می کوبیم . پس از اینکه هر دو درجه کامل شد ، چوبی را که به عنوان راهگاه گذاشته بودیم ، در می آوریم و یک حوضچه قیفی شکل و یا گلابی شکل روی سر درجه بالایی بر روی ماسه ایجاد می کنیم درجه ها را از همدیگر جدا کرده و اطراف مدل را به وسیله قلم و آب می زنیم . مدل را لق می کنیم و سپس به وسیله یک عدد میخ که آن را در داخل سوراخ مدل قرار می دهیم مدل را از ماسه خارج می کنیم . در درجه زیر حوضچه و کانال اصلی و کانالهای فرعی که تعداد آنها بستگی به اندازه و حجم قطعه دارد ، درمی آوریم . با یک میله یا سیخ هواکش چند عدد سیخ هوا دردرجه بالایی ، جهت خروج گازها و بخارات آب می زنیم . بدین ترتیب که سیخ هوا را از این طرف قالب وارد ماسه ها کرده و از طرف دیگر ماسه ها در می آوریم تا یک سوراخ سرتاسری ایجاد شود . این عمل را در چند جای قالب تکرار می کنیم و سپس قالب و راهگاه را با شعله خشک می کنیم . در اینجا سوالی که ممکن است برای هر فرد پیش بیاید این است که دلیل خشک کردن قالب چیست ؟
به خاطر اینکه ماسه خیس است و مذاب داغ را می خواهیم داخل قالب بریزیم ، لذا امکان پاشیدن مذاب به اطراف وجود دارد . برای همین باید قالب را خشک کنم . خشک کردن با شعله به خشک کردن سطحی موسوم است زیرا ما فقط سطح قالب (تا ارتفاع 3-2 سانتیمتری) را خشک می کنیم و بقیه جاهایی را که با مذاب در تماس نیست ، خیس است مذاب را آماده می کنم و بدون قالب می ریزیم و پس از گذشت مدت زمان کافی قطعه را از داخل ماسه خارج می کنیم و اگر سالم باشد آن را سوهانکاری و سمباده کاری می کنم . اما اگر قطعه معیوب باشد (دارای مک یا کشیدگی باشد یا مذاب به تمام قسمتهای آن نرسیده باشد) از آن به عنوان قراضه استفاده می شود و هر ذوب مجدد به کار گرفته می شود .
– قالبگیری مدلهای دو تکه با ماهیچه متحرک
این نوع قالبگیری همانند قالبگیری مدلهای یک تکه می باشد ولی با این تفاوت که در اینجا مدل دارای دو تکه است و برای ایجاد حفره یا شیار باید به صورت دستی و با همان ماسه قالبگیری ، ماهیچه بسازیم . ماهیچه سازی در این نوع قالبگیری بدین صورت است که باید جاهایی را که حفره یا شیار دارد از ماسه خالی کنیم و شیب دهیم . سپس مدل رویی را روی مدل زیری قرار داده و ماهیچه را به صورت شیبدار و با دست ، طوری که از ماسه قالبگیری جدا باشد (یعنی بین ماسه ماهیچه و ماسه قالبگیری پودر جدایش بریزیم) می سازیم . به دلیل اینکه ماهیچه قابلیت تحرک و جابه جایی را در هر دو لنگه درجه دارد به "ماهیچه متحرک" مشهور است . در ماهیچه سازی متحرک ، باید در داخل ماهیچه از قانجاق استفاده کنیم .
تعریف قانجاق : قانجاق عبارتست از میله مسی که به شکل ماهیچه ساخته می شود و در وسط آن قرار دارد و لاعث استحکام ماهیچه می شود ، تا هنگام جابه جا کردن ماهیچه نشکند .
قالبگیری زمینی
قالبگیری زمینی همانطور که از اسمش پیداست بر روی زمین صورت می گیرد و برای تولید قطعات بزرگی است که قالبگیری آنها در درجه های کوچک امکان پذیر نیست . در این نوع قالبگیری ممکن است زمین به عنوان درجه زیری باشد و درجه رویی بر روی زمین قرار گیرد . یا ممکن است با استفاده از دو لنگه درجه بزرگ قالبگیری صورت گیرد . اما در این کارگاه به دلیل کمبود درجه مجبور هستیم از زمین به عنوان یک لنگه درجه استفاده کنیم . ماسه خشک را با کمی بنتونیت و آب مخلوط می کنیم و به وسیله الک آن را الک می کنیم تا دانه های درشت و کلوخه های آن گرفته شود . پس از الک کردن ماسه را بر روی زمین به اندازه یک درجه پهن کرده و می کوبیم و سپس صاف می کنیم . در اینجا باید ماسه زیر را تراز کنیم تا سطح کاملاً صاف و یکنواختی داشته باشد . سپس مدل را که می تواند یک پروانه بزرگ یا یک درجه کوچک باشد را روی ماسه قرار می دهیم . در زیر مدل و کناره های آن از پودر تا لک استفاده می کنم . بعد درجه بالایی را روی مدل قرار می دهیم و ان را از ماسه پر می کنیم و می کوبیم . از یک چوب متوسط برای راهگاه و از یک چوب بزرگ به عنوان تغذیه استفاده می کنیم . پس از آنکه قالبگیری تمام شد چهار عدد میخ در چهار گوشه درجه بالایی به عنوان راهنما قرار می دهیم تا موقعی که دوباره خواستیم درجه بالایی را زا زمین جدا می کنیم . پس از همه این کارها نوبت به درآوردن مدل از داخل ماسه می شود . برای این کار باید ابتدا جاهایی از مدل را که با ماسه در تماس است و ممکن است موقع دراوردن مدل ، از جایش بلند شود ، آب می زنیم و سپس مدل را لق می کنیم تا کاملاً مدل در جای خودش حالت بازی داشته باشد . مدل را در می آوریم و به طراحی حوضچه پای راهگاه و کانال اصلی و فرعی می پردازیم . قالب را به وسیله مشعلی که به سیلندر گاز وصل است ، خشک می کنیم و مذاب را که از قبل آماده کرده ایم بوسیله بوته داخل قالب می ریزیم . بعد از اتمام مذاب ریزی حدوداً 20 تا 30 دقیقه طول می کشد تا قطعه سرد شود . قطعه را از داخل ماسه در می آوریم . راهگاه و تغذیه آن را می بریم و ماسه اضافه ان را به وسیله کاردک و برس سیمی تمیز می کنیم . بعد به کمک سوهان اضافات قطعه را می سائیم و بدین ترتیب توانسته ایم یک پروانه بزرگ تولید کنیم .
از مزایای قالبگیری زمینی می توان قابلیت تولید بزرگ با حجم زیاد را نام برد و از معایب آن مشکل بودن این نوع قالبگیری و داشتن وسایلی مانند جرثقیل برای بلند کردن درجه است که در همه کارگاهها یافت نمی شود .
قالبگیری co2 (دی اکسید کربن)
مقداری ماسه co2 را برداشته و الک می کنیم و آن را به مقدار 5 تا 6 درصد با چسب سیلیکات سدیم (آب شیشه) مخلوط می کنیم تا ماسه حالت ترشوندگی به خود بگیرد . سپس مانند قالبگیری معمولی آن را بر روی مدل ریخته و با کوبه می کوبیم . مدل در این نوع قالبگیری به صورت صفحه ای می باشد . به مقدار 5 تا 6 سانتیمتر بر روی مدل را ماسه co2 می ریزیم و با کوبه می کوبیم و بعد بقیه فضای خالی درجه را از ماسه معمولی قالبگیری پر می کنیم . پس از انکه کار قالبگیری یک درجه تمام شد بوسیله چند ضربه به درجه مدل را لق می کنیم واز بالا با سیخ هواکش چند سیخ بر روی ماسه می زنیم تا به مدل برسد . پس از آن از گاز co2 استفاده می کنیم و بوسیله کپسول و تفنگی ان گاز co2 را به آن می دهیم . در اثر واکنش گاز co2 با چسب آب شیشه ماسه استحکام خوبی پیدا می کند . لنگه دوم درجه را نیز به همراه راهگاه بدین صورت قالبگیری کرده و با گاز محکم می کنیم . بعد از این مدل را از درجه جدا کرده و قالب را بدون خشک کردن اماده مذاب ریزی می کنیم این نوع قالبگیری دارای مزایا و معایبی نیز هست که در زیر به ان اشاره می شود :
از مزایای این نوع قالبگیری می توان استحکام خوب و قدرت نفوذ گاز بالا و همچنین صافی سطح ریختگی اشاره کرد .
در قبال این مزایا دارای محدودیتهایی نیز هست که از ان جمله می توان قدرت فروپاشی کم و مشکل بودن تهیه چسب سیلیکات سدیم و همچنین جابه جا کردن کپسولهای بزرگ حاوی گاز دی اکسید کربن نام برد . از این نوع ماسه (ماسه co2) برای ماهیچه سازی نیز استفاده می شود .
ماهیچه سازی
گاهی اوقات مجبوریم برای ایجاد حفره یا شیار یا سوراخ در یک قطعه تولید از دریل یا دستگاه تراشکاری استفاده کنیم . اما این وسایل هم دارای هزینه زیادی است و هم وقت زیادی را جهت انجام کار صرف می کند . بدین منظور از ماهیچه در قالبگیری استفاده می کنند ماهیچه یا به صورت ، ماهیچه سرخود در قالب جای می گیرد که از همان ماسه قالبگیری برای ماهیچه سازی استفاده می شود یا اینکه ماهیچه به روشهای دیگری ساخته شده و درون قالب جای می گیرد . توضیحات مربوط به ماهیچه سازی سرخود که از جنس مواد قالب است در قبل آورده شده است اما ماهیچه سازی جداگانه به دو روش ساخته می شود . روش اول همان روش قالبگیری co2 است فقط در اینجا به جای قالبگیری و قالب ، ماهیچه ساخته می شود . و اما روش دوم ماهیچه سازی با ماسه چراغی می باشد . ماسه چراغی یک نوع ماسه نرم و ریزدانه است که دارای رنگ زرد است و در مقابل اتش و حرارت واکنش نشان داده و محکم می شود . روش کار بدین ترتیب است که ابتدا قالبهایی که با نام جعبه ماهیچه مشهورند را برداشته و آنها را جفت می کنیم و با گیره دستی آنها را به همدیگر محکم می کنیم تا از جایشان تکان نخورند . سپس مشعل را به جعبه ماهیچه که از جنس چدن می باشد می گیریم تا c 250-200 گرم شود . سپس یک صفحه زیر سوراخ جعبه ماهیچه می گذاریم تا ماسه بیرون نریزد و از طرف دیگر ماسه چراغی را داخل جعبه ماهیچه می ریزیم بر اثر تماس ماسه چراغی با جعبه ماهیچه داغ ، ماسه سخت و محکم می شود . بعد از این گیره دستی را باز می کنیم و به وسیله چند ضربه ماهیچه را از داخل جعبه ماهیچه در می اوریم و بدین ترتیب می توانیم ماهیچه سازی کنیم و درون قالب جای دهیم . از محدودیتهای این نوع ماهیچه سازی به خطرناک بودن آن و احتمال سوختگی ماهیچه ساز می توان اشاره کرد .
تکثیر مدل و ساخت مدل صفحه ای
یکی دیگر از کارهایی که ما در طول دوران کارآموزی با آن آشنا شدیم و کار کردیم ساخت مدل صفحه ای و همچنین تکثیر مدلهایی که در کارگاه یه تعداد کمی یافت می شد ، بود . تکثیر مدل بدین صورت است که مدلهایی که تعداد آنها در کارگاه کم است قالبگیری می شود و سپس مذاب آلومینیوم در آن می ریزیم . در این نوع قالبگیری سعی بر ان است که تا حد ممکن قطعه ای سالم و بدون عیب تولید شود . پس از آنکه قطعه را از داخل قالب خارج کردیم وسرد شد جاهایی که مذاب به صورت پوسته نفوذ کرده است را سوهانکاری می کنیم سپس جاهایی که در قطعه کشیدگی (انقباض) ایجاد شده است را با بتونه پر می کنیم و سپس با سمباده های آلومینیومی ساب بتونه اضافی را از بین می بریم . پس از آنکه کار سمباده کاری و پرداخت مدل تمام شد ، اگر مدل دو تکه است بر روی یک تکه آن پین و بر روی دیگری جاپین (سوراخ) ایجاد می کنیم . پس از همه این کارها که مدل اماده شد نوبت به رنگ کاری این مدلها می رسد . بدین صورت مدلهای یک تکه و ساده را رنگ زرد و مدلهای دو تکه و ماهیچه متحرک را رنگ سبز و مدلهای با سطح جدایش غیر یکنواخت را رنگ قرمز می زنیم .
مدل صفحه ای را بدین صورت می سازند که ابتدا یک مدل چوبی صفحه را قالبگیری و ریخته گری می کنند . سپس مدلهایی را که نیز قرار است بر روی این صفحه مونتاژ شوند را به همان روش ریخته گری و بتونه کاری می کنند . از یک تکه چوب و یک جسم مخروطی که آنها رانیز ریخته گری کرده اند . به عنوان حوضچه و کانالهای اصلی و فرعی استفاده می کنند . پس از ریخته گری همه این ریخته گری همه این قطعات نوبت به مونتاژ کردن آنها بر روی صفحه می رسد که آنها را به وسیله چسب آهن یا پیچ و پرچ بر روی دو طرف صفحه مونتاژ می کنند و بدین ترتیب می توان یک مدل صفحه ای را ساخت . بوسیله مدل صفحه قالبگیری خیلی راحتر و سریعتر انجام می شود . مدل صفحه ای بین دو لنگه یک درجه قرار می گیرد . پس باید یک مدل صفحه ای ، مخصوص یک درجه باشد . برای این کار صفحه آن را طبق اندازه یک درجه مورد نظر می سازند و سپس مدل صفحه ای و درجه را شماره گذاری کرده و آنها را رنگ زرد می کنند ، از مدل صفحه ای بیشتر برای قالبگیری های دو تکه با ماسه co2 استفاده می شود .
در طول دوران کارآموزی من در همه کلاسهای سرپرست شرکت کردم . در یکی از این جلسات سرپرست در مورد چدنها توضیحاتی برای شاگردان گفتند که می توانستم نکات زیر را یاداشت کنم :
چدن (CAST IRON)
خانواده ای از آلیاژهای آهنی هستند که درصد کربن موجود در انها بیش از 2% و سیلیم (SI) بیش از 1 درصد می باشد . در واقع چدن یک نوع آلیاژ سه تایی FE – C – SI می باشد .
چه خواصی موجب برتری چدن نسبت به فلزات دیگر شده است ؟
1- ارزانی قیمت
2- خواص مکانیکی ویژه (از جمله قابلیت جذب ارتفاعش ، مقاومت در برابر سایش و فشار ، عدم حساسیت در برابر شیارهای سطحی)
3- سادگی تهیه قطعات چدنی از طریق ریخته گری به دلیل :
الف) پائین بودن نقطه ذوب و سیاسیت بالا
ب) پائین بودن ضریب انقباض در هنگام استحاله مذاب جامد
عوامل موثر در تعیین خواص مکانیکی چدنها نسبت به گرافیت :
گرافیت نوعی کربن کریستالیز شده است که به علت تغییر فرم پلاستیکی راحتی که در گرافیت وجود دارد سختی بسیار کمی دارد
1) مقدار گرافیت : هر چه درصد ذرات گرافیت در زمینه زیادتر باشد استحکام چدن کمتر می باشد
2) شکل گرافیت : اشکال مختلفی از ذرات گرافیت در ریز ساختار دیده می شود که مهمترین انها عبارتند از :
الف) گرافیت لایه ای در چدن خاکستری
ب) گرافیت تمبر شده در چدن ماسیبل
ج) گرافیت کروی در چدنهای داکتیل
د) گرافیت کرمی شکل در چدن با گرافیت فشرده
3) نحوه توزیع ذرات گرافیت : تاثیر زیادی بر روی خواص مکانیکی دارد مانند ساختار گل رزی
4) اندازه ذرات گرافیت
کربن به دو صورت در ساختار دیده می شود : به صورت آزاد گافیت و به صورت ترکیبی FE3C (سمانتیت)
برخی از مشخصه های سمانتیت :
1) وزن مخصوص نزدیک به آهن
2) فازی بسیار سخت و شکننده است
3) دارای هیچگونه تغییر آلوتروپی نیست و نقطه ذوب حدود C 1250 دارد .
کربن معادل : توسط این فاکتور اثر تمام فازهای موجود در چدن نسبت به اثر کربن و عناصر مشابه سنجیده می شود . مجموعه این اثرات تشکیل عدد خاصی به نام کربن معادل (CE) را می دهد .
(CU %07/.) – (AL %2/.) – (S %4/.) – (P% + SI% 3/1 + C%) = CE کربن معادل (MN %03/.) + (CR %06/.) – (NI % 05/.) –
%10< CR و NI و %4< CU و %2< AL و %4/ S< و %5/2 < MN اگر
(%SI + P) 3/1 + C %= CE کربن معادل
ذوب چدنها : ذوب چدنها راحت و در کوره های معمولی مانند کوره های بوته ای (گرافیتی) زمینی چدنها را ذوب می کنند در حالی که فولاد را در کوره های قوس ، القایی و زیمنس ذوب می کنند . کوره ای که مخصوص ذوب چدن است و صرفه اقتصادی دارد ، کوپل می باشد که تا حدود 1 تن در ساعت می تواند ذوب بدهد . کوره هایی که برای ذوب چدن استفاده می شوند عبارتند از :
کوره کوپل ، القایی ، الکتریکی ، کوره گرم کن شعله ای و کوره زمینی
عوامل موثر در انتخاب کوره :
1- میزان سرمایه گذاری
2- اندازه و نوع قطعه ریختگی
3- سرعت ذوب
4- ظرفیت کوره
5- میزان نیاز به کنترل مذاب
کنترل مذاب چدن (آزمایش کارگاهی) : تعیین میزان تمایل چدن به گرافیت زایی توسط آزمایش چیل (CHILL) مشخص می شود (گرافیت زایی چدن سفید) این کار توسط ریختن مذاب داخل قالبهایی به شکل مکعب مستطیل یا حفره ای شکل صورت می گیرد .
در این آزمایش هر چه عمق سردشدن در نمونه بیشتر باشد تمایل چدن به گرافیت زایی کمتر است .
عمده ترین عواملی که روی سیالیت مذاب چدن اثر می گذارد :
1- درجه حرارت مذاب
2- ترکیب شیمیایی : هر چه ترکیب به ترکیب یوتکتیک نزدیکتر شود سیالیت مذاب بالالتر می رود .
3- ارائه این دو فاکتور بر روی سیالیت چدن خاکستری به صورت زیر ارائه شده است :
155 – T 05/ + CE * 9/14 = درجه سیالیت
آزمایشهای آزمایشگاهی چدن :
1- تعیین ترکیب شیمیایی چدن با استفاده از ابزاری نظیر کوانتومتر
2- تعیین خواص مکانیکی چدن : کلیه خواص کششی ، فشاری ، ضربه و سختی و …
3- کنترل ریز ساختار (با متالوگرافی)
4- تعیین میزان تخلخل چدن با کمک اشعه ایکس (رادیوگرافی)
چدن خاکستری
1) کوره های ذوب : به علت پائین بودن نقطه ذوب عموماً می توان در هر کوره ای عملیات ذوب را انجام داد .
2) روشهای ریخته گری : عموماً گریز از مرکز ، افت فشار وثقلی
3) روشهای قالبگیری : به استثنای روش قالبگیری با گچ سایر روشها به کار گرفته می شود .
خواص مهندسی چدن خاکستری
اصولاً ترکیب شیمیایی ، سرعت سرد شدن و نوع عملیات حرارتی روی ریز ساختار و نتیجتاً روی خواص مکانیکی اثر می گذارد
1- اثر ترکیب شیمیایی : مهمترین اثر خواص مکانیکی مربوط به کربن و سیلسیم موجود در آن می باشد .
با استفاده از نمودار روبه رو با افزوده شدن درصد کربن معادل ، خواص مکانیکی کاهش می یابد .
2/4 %CE
2- اثر سرعت تبرید : افزایش سرعت تبرید موجب افزایش استحکام کششی چدن می گردد . علت این موضوع ریز شدن لایه های گرافیت و تیغه های پرلیتی در ساختار بر اثر سرعت سرد شدن بالا می باشد .
براساس این موضوع نمودار روبه رو استحکام کششی را نسبت به قطر استوانه ریخته شده نمایش می دهد .
3- خاصیت جذب ارتعاش : خاصیت جذب ارتعاش (ضریب خفه کنندگی) عبارتست از خاصیتی که براساس آن یک ماده تنشهای ارتعاشی را به تدریج در خود جذب می کند . عواملی همچون افزایش کربن معادل باعث جذب ارتعاش زیادتر می شود . خاصیت جذب ارتعاش با استحکام رابطه معکوس دارد .
چدن نشکن (چدن با گرافیت کروی) :
مزایای این نوع چدن عبارتست از :
1- این چدن دارای مزایای چدن خاکستری بنابراین قابلیت ریخته گری قطعات با اشکال پیچیده را دارد .
2- این چدن دارای مزایای مهندسی بالا است . استحکام مکانیکی بالا ، قابلیت تغییر شکل بالا و مدول الاشیشه بالا
3- چدن نشکن قابلیت نورد ، آهنگری ، عملیات حرارتی را دارا می باشد . استحکام کششی این چدنها g/mm 40 است
4- مثل چدنهای خاکستری خواص آنها تابع توزیع ، اندازه و شکل و … گرافیتها می باشد (اما نه بشدت چدنهای خاکستری)
5- استحکام بین KPSI 150-60 را دارا هستند و %25-1 IEL
در ساخت قطعات ماشین آلات موتور کششی ، موتور تجهیزات کشاورزی ، محورهای انتقال قدرت ، میل لنگ ، دیسک کلاچ ، پمپ کمپرسی و … استفاده می شود .
انجماد این چدنها در تحت انجماد بیشتری صورت می گیرد یعنی F 120 اما چدن خاکستری در F 60
مراحل تولید چدن با گرافیت کروی :
1- انتخاب شارژ فلزی و ذوب آن
2- عملیات گوگردزدایی (زیرا گوگرد یکی از عناصری است که از تشکیل گرافیت کروی جلوگیری می کند )
3- عملیات کرو کردن
4- جوانه زنی مذاب
روشهای افزودن فروسیلسیم منیزیم (%5/2 وزنی مذاب) به مذاب چدن نشکن :
منیزیم (MG) به علت دارا بودن وزن مخصوص کم در سطح مذاب چدن قرار خواهد گرفت . همینطور نقطه جوش آن C 1100 است که به خاطر اختلاف دما با مذاب چدن به بخار تبدیل می شود . همچنین میل ترکیبی زیادی با عوامل محیطی دارد . به همین دلیل باید با استفاده از روشهای زیر فرو سیلسیم منیزیم را به مذاب اضافه کرد :
1- روش فروبری : در این روش مواد حاوی منیزیم را داخل یک قوطی سوراخدار ریخته و ان را داخل مذاب فرو می برند بدین ترتیب می توان منیزیم را به مذاب اضافه کرد . این روش بازیابی حدود %65 دارد .
2- روش ساندویچی : براساس همین روش در کف پاتیل پله ای ایجاد می کنند و مواد منیزیم دار را داخل قسمت پائین پله قرار می دهند و روی آن را به وسیله یک ورق فلزی می پوشانند . بدین ترتیب منیزیم را به مذاب اضافه می کنند این روش بازیابی حدود % 80 دارد .
3- روش روریزی : یکی دیگر از روشهای اضافه کردن منیزیم به مذاب چدن روش روریزی است . بدین صورت که منیزیم را روی سطح مذاب می پاشیم و بلافاصله روی آن را کاورال (که نقش پوشش دارد)می ریزیم تا از بخار شدن منیزیم جلوگیری کند . این روش بازیابی حدود %20 را دارد . به همین دلیل کمتر از ان استفاده می شود
4- اضافه کردن منیزیم در سیستم راهگاهی : در این روش مواد حاوی منیزیم را در یک قسمت از سیستم راهگاهی گذاشته تا پس از ورود مذاب با هم ترکیب شوند و به داخل قالب راه پیدا کنند . این روش بازیابی حدود %95 را دارد و بهترین روش محسوب می شود .
تئوری ریخته گری فولاد ها
ریخته گری قطعات فولادی در بیشتر رشته های صنعت به کار برده می شود. قطعات فولادی از چند گرم تا چند تن ریخته گری می شوند . کلاسه بندی این قطعات خیلی مشکل است . فولاد دارای استحکام وشکل پذیری بالائی بوده و در برابر تنشهای بالا ومرکب وتحت بارهای ضربه ایستادگی می کند . فولاد های الیاژی مخصوص ، دارای مشخصات مکانیکی خوب در دمای بالا ومقاومت خردگی ، مقاومت نسوزندگی ،مقاومت سایشی خوب می باشد . این فولاد ها روز به روز کار بردهای زیادی پیدا میکند . فولاد از نظر ترکیب شیمیایی دو گره اصلی به ترتیب فولاد های کربنی و فولاد های آلیاژی تقسیم بندی می شوند .فولاد های کربنی در بین خودشان به ترتیب به فولاد های کم کربن (0.09-0.2)در صد کربن ،کربن متوسط (0.2-0.45) در صد کربن و پر کربن (0.5) در صد کربن و بالا منشعب می شوند .فولاد های آلیاژی نیز به سه گروه تقسیم می شوند که عبارتند از: فولاد های کم آلیاژ (حد اکثر2.5% عناصر الیاژی )،الیاژ متوسط (2-10% عناصر آلیاژی)وپرآلیاژ (بیشتر از 10% عناصر الیاژی).
تقسیم بندی از نظر روش تولید،فولاد ها نسبت به روش تولید فولاد های زینس مارتین ،السیری،بازی بسمر وکوره هایقوس ،برقی السیری و بازی تقسیم می گردند.تقسیم بندی از نظر کاربرد ،فولاد های ساختمانی که در ساخت اجزاء ماشین ها بکار میروند و به دو گروه تقسیم می شوند که عبارتند از فولاد های ساختمانی کربنی وآلیاژی ،گاهی نیز نسبت به محل کار فولاد های هیدرولیک،توربین، ماشین برقی،راه آهن وغیره تقسیم می شوند.
عناصر تشکیل دهنده فولاد کربنی:
فولاد های کربنی در تولید قطعات فولادی شکل دار که کاربرد زیادی دارند .ترکیب اصلی این فولاد ها را C،Mn،SI،PوS تشکیل می دهد .در اینجا مهمترین عنصر کربن که به کلیه مشخاصات مکانیکی فولاد تآثیر به سزائی دارد .PوS عناصر مضری هستند .S سیالیت فولاد را درد های بالا کاهش داده و قطعه را در معرض ترک گرم قرار میدهد .P مقاومت ضربه فولاد را کاهش داده ومقدار آن ها نباید بیشتر از استاندارد باشد معمولآ مجموع در صد این عناصر باید کمتر از0.09% باشد .
با افزایش در صد کربن فولاد، مقاومت کششی ، سختی و مقاومت تسلیم آن افزایش می یابد .MN نقش داکسیران رادارد و تآثیر منفی SPرا خنثی میسازد.MN با گوگرد واکنش انجام داده وMNS میسازد.در فو لاد هانثبت Mn به Sبا فرمول زیر حساب می شود: mn1.71s
مقدارMNدر فولادها معمولآ بین0.3-0.8% تغییر میکند. . Si نیز تاثیر دا کسیران را دارد ،گاز ها را فیکس میکند.فولاد های کربنی معمولآ (0.2-0.5%si) دارد
فولاد های کم کربن:
فولاد های کم کربن دارای(0.12-0.2c) ، (0.35-0.65%mn) ، (0.15-0.25%si) 0.6%Pmam و 0.05%smam می باشد.
فولاد های کم کربن دارای سیالیت کم بوده و تمایل زیادی به ترک گرم دارند،مقاومت کشیاین فولاد ها بعد از خنک شدن در کوره های پخت یا نرمالیزاسیونو ازدیاد طول به 23-24% می رسد . فولاد های کم کربن در مهندسی برق و ساخت ماشینها و قطعات ره آهن به کار میروند عملیات ریخته گری و تهیه قطعات فولاد های کم کربن به ترتیب زیر می باشد:
1ـ ذوب فلز در کوره های قوس اسیدی 2ـ ماهیچه سازی 3ـ تهیه قالب ریخته گری 4ـ تهیه مدل 5 ـ تمیز کاری
1ـ ذوب فلز توسط کوره های قوس
فولاد های ریخته گری در ایران اکثرا در کوره های قوسی تهیه می شوند ، در حقیقت کاربرد این کوره ها جهت تولید انواع فولاد های کربنی و آلیاژی یکی از دلایل عمده استفاده آنها در سراسر دنیا می باشد . همان طور که در شکل مشاهده می شود کوره قوس به طور کلی دارای دو قسمت بدنه و در پوش است ، بدنه فولادی بوده و توسط فولاد نسوز محافظت می گردد .سطح مقطع آن کروی و کف کوره گرد می باشد . سقف کوره نیز مانند بدنه توسط مواد نسوز آستر کشی شده و سه سوراخ که در واقع رئوس مثلث متساوی الاضلاعی را تشکیل می دهند و محل را استقرار الکترد ها می باشند در آن تعبیه شده است . هنگام شارژ کوره سقف به حالت افقی کنار رفته و پس از شارژ مجددا روی کوره قرار می گیرد .
ظرفیت این کوره ها 1.5 ron می باشد . بر روی کوره 9 عدد مخزن آب وجود دارد که عمل خنک کردن کوره را انجام می دهند جریان مورد نیاز برای ذوب فلز در این کوره (9000A)می باشد که توسط ترانس تامین می شود . برای تخلیه مذاب کوره ، کوره به اندازه 40-50 درجه به جلو و برای سرباره گیری به اندازه 10-15 به عقب خم می شود الکترود ها از جنس گرافیت می باشد . که با تماس با شارژ و القا بار مثبت و گرفتن بار منفی از شارژ ایجاد قوس الکتریکی می کند که فلز را ذوب می کند و طبق جدول زیر الکترود گرافیتی دارای خواص زیر می باشد .
مشخصات
الکترود گرافیتی
1ـ مقاومت الکتریکی مخصوص
8-14
2ـ وزن مخصوص
1.55-1.6
3ـ شدت جریان قابل عبور مجاز
13-28
4ـ درجه حرارت اکسیده شدن در هوا
650
5 ـ درصد خاکستر
<1.5
6 ـ استحکام فشاری
>160
کوره از نوع اسیدی می باشد که اجزاء نسوز کوره عبارتند از :
1ـ نسوز کرنگریت 2ـ اجر نسوز 3ـ جرم کوبیدنی (هاسه کوارتز + چسب اسید بوریک 2-3% ) شارژ کوره ابتدا: مواد کربن زا مانند گل آنتراسیت و الکترد های شکسته می باشند تا جوشش به دلیل وجود کربن زیاد در ته کوره حاصل شود ، سپس مواد قراضه ها و دیگر عناصر به کوره اضافه می شوند . لازم به ذکر است برای افزایش سیالیت سرباره به آن اهک اضافه می کنند . جوشش در کوره های اسیدی تا زمان افزودن فروسیلیسیم و فرومنگنز های ادامه می یابد و در مرحله پایانی اکسیداسیون ، شدت جوشش را کاهش می دهد و اگر درصد mncو si به میزان تجربی (0.32-0.45%c) و
(0.50-0.65%si) نباشد آن را با افزودن مواد کربن زا و یا مواد دیگر که میزان si و mn را تنظیم کند ، ( حدود 10-15 دقیقه قبل از بار ریزی فرو منگنز و فروسیلیسیم ) به مذاب می افزایند . و میزان عناصر اصلی را در هنگامی می سنجیم که 75% بار ذوب شده باشد (توسط آزمتالوگرافی ) .بعد از ذوب فلز در کوره آن را به داخل پا تیل ها میریزند بررمی پاتیل ماسه اکسلاکس می ریزند که عمل سرباره گیری و گرم نگه داشتن مذاب را انجام می دهد و زیر پاتیل های بزرگ مذاب به پاتیل های کوچک تر و از آنجا به داخل قالب ریخته می شوند
2ـ ماهیچه سازی در کارگاه ریخته گری راه آهن که عناصر اصلی ماهیچه عبارتند از : ماسه سیلسی + روغن الف – دیگترین + سیریش که با مخلوط کردن این مواد در mix و سپس قالب گیری ماهیچه در قالب هایی با اشکال مورد نیاز وسپس قرار دادن این ماهیچه ها در کوره به تعداد زیاد عمل ماهیچه سازی انجام می گیرد که در قالب هایی کا نیاز به ماهیچه دارند به کار می رود
3ـ تهیه قالب های ریخته گری : برای تهیه قالب مورد نیاز ابتدا مواد ماسه +آب +چسب بنتویتا را با درصد مشخص شده در جدول زیر میکس می ریزند که این کار توسط یک نفر که ماسه را بر روی غلتک میریزد دو غلتک ماسه را به mix انتقال می دهد و عمل ترکیب عناصر انجام می گیرد برای تهیه غالب ابتدا به میزان یک سوم سطح درجه ها را ماسه کرومیتی می گیرند و بقیه را ماسه سیلسی می ریزند که این کار توسط دستگاه از بالا برروی درجه ها ریخته می شود وسپس شروع به لرزش می کند تا ماسه در درجه کوبیده شود و در نهایت یک صفحه بر روی در جه قرار می گیرد و عمل صاف کردن روی درجه را انجام می دهد سپس درجه ها را برروی هم قرار می دهند تا به قسمت ذوب ریزی انتقال یابد . در ضمن قطعاتی که ظریف می باشند توسط دست قالب گیری می کند .
معمولا قطعاتی که در کارگاه ریخته گری راه آهن ریخته گی می شوند از اجزایی می باشند که نمی توان به روش های دیگر تهیه مود مانند : قالب های نگه دارنده ـ بالشتک های زیر واگن ـصفحه سنگ زیر قالب و …
عناصر ماسه در دستگاه min
وزن ماسهkg
60
70
80
90
100
110
120
130
140
وزن نبتونیت kg
3.6
4.2
4.8
5.4
6
6.6
7.2
7.8
8.4
وزن آب kg
1.7
2
2.3
2.6
2.9
3.1
3.4
3.7
4
4ـ تهیه مدل : بعد از اینکه قالب آماده شد(لازم به ذکر است در قالب هایی که نیاز به ماهیچه دارند، ماهیچه در قالب تعبیه می کنند .) سپس درجه ها را بر روی غلتک ها می گذارنند تا به جلوی قسمت ذوب ریزی انتقال یابد سپس ذوب را بر روی راه گاه موجود در درجه می ریزند و منتظر می مانند تا قطعه در قالب شکل به گیرد و سرد شود . سپس قطعه را جدا می کنند .
5 ـ تمیز کاری : بعد از اینکه قطعه را از قالب درجه جدا کردند راه گاها و تغذیه را ازآن جدا می کنند و سپس قطعه را در ماشین سنگ ملاس ( بار پاک کن ) قرار می دهند و این ماشین با دور بالا می چرخد و ساچمه ها یکه در دستگاه وجود دارد با عث می شود قسمت های برآمده و فرورفته قطعه صاف شود و بعد از این قطعه را به قسمت ماشینکاری می فرستند تا قطعاتی که نیاز به ماشین کاری دارند این عملیات بر رویشان انجام گیرد و بعد از آن قطعه آماده می باشد .
2