عنوان تحقیق:
ریخته گری
مهندسی مکانیک طراحی جامدات
استاد راهنما:
تهیه کننده :
فهرست مطالب
عنوان
صفحه
ریخته گری
3
در این دسته روش های از قالب های موقت استفاده می شود
4
روش های ریخته گری
5
مثال های پرکاربرد
6
ریخته گری با ماسه
8
ملاحظات مهم ریخته گری
10
ریخته گری دوغابی
12
ریخته گری دوغابی اساساً به دو روش انجام می شود
13
قالب گچی
16
مکانیزم های ریخته گری دوغابی
17
کارگاه ریخته گری و آزمایشگاه ماسه
19
1- ریخته گری در قالب ماسه ای
20
2- ریخته گری در قالب های دائمی
21
3- ریخته گری دایکاست
21
4- ریخته گری دقیق
21
عیوب قطعات ریخته گری
23
روش های ریخته گری
24
روش سانتریفیوژ یا گریز از مرکز
24
سانتریفیوژ کامل
25
نیم سانتریفیوژ
25
ریخته گری تحت فشار سانتریفیوژ
25
ریخته گری
26
روش های ریخته گری
27
ریخته گری ماسه ای ( قالب گیری ماسه ای )
28
ریخته گری با قالب های چند بار مصرف را می توان شامل
29
ریخته گری فشاری
31
ریخته گری تحت فشار
34
مزایای ریخته گری تحت فشار
34
معایب ریخته گری تحت فشار
35
ماشین های دایکاست
35
محدودیت های سیستم سرد کار افقی
36
بسته نگه داشتن قالب: (قفل قالب DIE LOCK)
36
سیستم قفل قالب به روش اتصال با نیرو معمولا شامل قسمت های زیر است
37
قالب های دایکاست
38
تقسیم قالب
39
تخلیه هوای قالب
40
گرم کردن قالب
45
خنک کردن قالب
46
منابع
49
ریخته گری
ریخته گری آهن در ماسه ریخته گری
ریخته گری فن 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 می باشد. این روش قدیمی ترین فرآیند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولین کوره های ریخته گری از خاک رس ساخته می شدند و لایه هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده می شد، برای هوا دادن نیز از فوتک بزرگی استفاده می کردند.
ریخته گری هم علم است و هم فن و هم هنر است و هم صنعت. به هر میزان که ریخته گری از حیث علمی پیشرفت می کند، ولی در عمل هنوز تجربه، سلیقه و هنر قالب ساز و ریخته گر است که تضمین کننده تهیه قطعه ای سالم و بدون عیب است. این فن از اساسی ترین روشهای تولید می باشد. به دلیل اینکه بیشتر از ۵۰ درصد از قطعات انواع ماشین آلات به این طریق تهیه می شوند. فلزاتی که خاصیت پلاستیک کمی دارند با قطعاتی که دارای اشکال پیچیده هستند، به روش ریخته گری شکل داده می شوند.
بطور کلی روش های ریخته گری به دو دسته تقسیم می شوند: ریخته گری انبساطی و غیر انبساطی.
ریخته گری انبساطی
در این دسته روش های از قالب های موقت استفاده می شود.
ریخته گری در ماسه
ریخته گری در گچ
ریخته گری غیر انبساطی
اصول ریخته گری فلزات
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 روی یک اجاق حرارت داده 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 کاربرد 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.
خلاصه ای از انواع روش های ریخته گری ، به همراه مزایا و معایب آن ها و مثال هایی در این زمینه.
فرآیند
مزایا
معایب
نمونه ها
ماسه
هزینه پایین، گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها
تلرانس زیاد، کیفیت سطح نامطلوب
سر سیلندر ها ، بدنه موتور ها
قالب پوسته ای
دقت بالا، نرخ تولید بیشتر و کیفیت سطح بهتر
محدودیت در اندازه قطعات
میله های اتصال ، جعبه دنده ها
الگوی مصرف شدنی
Expendable
گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها
الگو ها استحکام پایینی دارند
سر سیلندر ها، اجزای ترمز
قالب گچی
اشکال پیچیده ، کیفیت سطح عالی
فقط برای فلزات غیر آهنی ،نرخ تولید پایین
نمونه های اولیه قطعات مکانیکی
قالب سرامیکی
اشکال پیچیده ، دقت بالا وکیفیت سطح خوب
فقط اندازه های کوچک
پروانه ها، تجهیزات قالب هاب تزریق
investment
اشکال پیچیده و کیفیت سطح عالی
قطعات کوچک و گران قیمت
جواهرات
قالب دائمی
کیفیت سطح خوب، نرخ تولید بیشتر وتخلخل کم
اشکال ساده، گرانی قالب
چرخ دنده های و جعبه دنده ها
تحت فشار
دقت ابعادی عای ، نرخ تولید بالا
گرانی قالب ،قطعات کوچک، فلزات غیر آهنی
چرخ های اتوموبیل، بدنه دوربین و چرخ دنده های دقیق
گریز از مرکز
احجام سیلندری شکل بزرگ، کیفیت خوب
محدودیت در شکل ، هزینه بالا
لوله ها ، بویلر ها و چرخ طیار ها
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 cope و درجه پایینی drag نامیده 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 sprue گفته می شود. فلز مذاب در داخل ظرف مذاب ریزی ریخته شده و از طریق spure به سمت پایین جاری می شود.
راهگاه ها ، کانل 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 شده 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 زدن می شوند و ماهیچه بیرون کشیده شده و معمولاً شکسته می شود.
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 .(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.
نزدیک 150 سال است که تکنیک شکل دهی قطعات سرامیکی از طریق ریختن دوغاب در یک قالب متخلخل انجام می شود.
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 اساساً به دو روش انجام می شود :
ریخته گری باز
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 می شود.
در روش ریخته گری بسته:دوغاب آنقدر در داخل قالب گچی میماند تا تمام قسمت های داخلی آن اصطلاحاً ((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 مجموعاً بیشتر از مزایای آن است.از جمله معایب آن می توان 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 اصطلاحاً 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)) به وجود 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 عملاً مشخص کننده روانی یا انعقاد دوغاب است.روانی یا انعقاد دوغاب نیز تاثیر مستقیم بر ضخامت لایه ریخته گری شده دارد.
در همین جا اهمیت میزان آب موجود در دوغاب و دانسیته دوغاب در ضخامت لایه ریخته گری شده مشخص می شود.
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.
در شکل زیر رابطه بین سرعت ریخته گری(نسبت ضخامت لایه ریخته گری شده به زمان) و نسبت میزان آب به گچ(میزان تخلخل قالب گچی) دیده می شود.میتوان دید که در نسبت های حدود 80% درصد، بهترین سرعت ریخته گری حاصل میشود.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 کاپیلاری ها از طریق اندازه گیری میزان اندازه تخلخل های داخل قالب، میزان نیروی کششی سطح مایع پخش شده و زاویه تماس با تخلخل های جداره می باشد . گزارش شده است که قالب های 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 موقعیت ها 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:
به طوری که PT-Pl افت فشار در حین انجام فرآیند و Pl-P0 افت فشار در قسمت تر شده قالب گچی است ، و Xm مقاومت مخصوص تخلخل های 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 کاملاً با آب تر می شود ) بنابراین فشار مکشش آب در کاپیلار گچ بین 03/0 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 شونده ای تابع مقاومت هیدرولیک می باشد.
تاثیر پرامترهای فرایند ریخته گری دوغابی بروی سرعت ریخته گری از طریق یک مدل فیلتراسیون سینتیکی که بر پایه شکل شماتیک زیر می باشد مشخص شد.
مدل پیش بینی می کند که سرعت افزایش ضخامت با گذشت زمان برابر خواهد بود بود با:
که در آن :
mc ضخامت لایه ریخته گری، t زمان ، P فشار نهایی موثر در فیلتراسیون و s چگونگی فصل مشترک سوسپانسیون-هوا در زمان فیلتراسیون m چگونگی فصل مشترک کیک-هوا در قالب گچی و η ویسکوزیته سوسپانسیون، c کسر حجمی ذرات جامد سوسپانسیون و n فاکتور توازن جرمی است.
تحقیقاتی نیز از طریق شبکه هوش مصنوعی بروی عوامل موثر یر زمان ریخته گری شده است که به طور خلاصه در نمودار زیر خلاصه می شود.
کارگاه ریخته گری و آزمایشگاه ماسه
از گذشته های دور تاکنون از روش ریخته گری برای تولید فلزات و آلیاژهای مختلف استفاده میشود. امروزه با توجه به جنس آلیاژ ریختگی و همچنین شکل و ابعاد قطعات ریختگی روش هایمختلفی برای ریخته گری فلزات مهندسی وجود دارد که به تعدادی از مهم ترین آنها اشاره میشود:
با توجه به این که ماسه خاصیت دیرگدازی دارد، معمولاً از آن برای تهیه محفظه قالب ریخته گری استفاده می شود.روش های مختلفی برای ایجاد استحکام در مخلوط ماسه استفاده میشود که در ذیل به مهمترین آنها اشاره شده است:
1- ریخته گری در قالب ماسه ای
1-1- ریخته گری ماسه تر که معمولاً برای ریخته گری چدن ها و مخصوصاً چدن های خاکستری استفاده می شود. برای حفظ استحکام بین ذرات ماسه از چسب بنتونیت استفاده می شود. این چسب با استفاده از آب فعال می شود. مهمترین ویژگی این روش ریخته گری این است که گیرایی این چسب برای چندین بار برگشت پذیر است و لذا فرایندهای ریخته گری با ماسه تر از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است.
2-1- ریخته گری ماسه 2CO : در این روش از ریخته گری برای حفظ استحکام ماسه ها از چسب سیلیکات سدیم استفاده می شود. برای اینکه این چسب گیرایی خوبی داشته باشد، از دمش گاز کربنیک استفاده می شود. قطعات بدست آمده با استفاده از این روش کیفیت سطحی بسیار خوبی دارند، مهمترین مشکلات آنها عدم برگشت پذیری چسب سیلکات سدیم و هزینه تمام شده بالا است.
3-1- ریخته گری با ماسه فوران : در این روش برای حفظ استحکام ماسه معمولاً از رزین های آلی مانند فنول فورمالدئید استفاده می شود. این رزین ها در حضور مواد کاتالیزور که اغلب اسیدهای آلی هستند، گیرایی خود را بدست می آورند.
2- ریخته گری در قالب های دائمی
می توان از قالب های فلزی که اغلب از جنس چدن خاکستری است به عنوان محفظه قالب ریخته گری استفاده نمود. این قالب ها که معمولاً با استفاده از سیستم آب گردشی خنک می میشوند، بعد از هر بارریزی ، مجدداً برای دفعات زیادی قابل استفاده هستند. مهمترین محدودیت این روش ، نوع مذاب ریخته گری و شکل قطعات ریختگی است و محدودیت آن ریخته گری آلیاژهای با دمای ذوب بالا می باشد.
3- ریخته گری دایکاست
برای ریخته گری فلزاتی که نقطه ذوب کمی دارند ، مانند آلیاژهای آلومینیوم ، روی و سرب معمولاً از این تکنیک استفاده می شود. در این روش که خود انواع مختلفی دارد ، مذاب با فشار وارد محفظه قالب شده و پس از انجماد از قالب خارج می شود. مزیت این روش سرعت تولید بالا و امکان تولید قطعات با ابعاد کوچک است.
4- ریخته گری دقیق
از این روش معمولاً برای تولید قطعات ریخته گری کوچک با دقت ابعادی زیاد و در تولید انبوه استفاده می شود. ابتدا شکل قطعات ریختگی داز جنس موم تهیه شده و پس از غوطه وری این قطعات موم در دوغاب های سرامیکی متعدد و خشک کردن آنها ، موم در اثر گرما و فشار در قالب سرامیکی خارج می شود. پی از آن مذاب در داخل قالب سرامیکی ریخته گری می شود.
* دانشجویان دوره کارشناسی گرایش متالورژی صنعتی پس از گذراندن درس ریخته گری 1 (3 واحد نظری ) آزمایشگاه ماسه و کارگاه ریخته گری را می گذرانند. آنها در این درس عملی یک واحدی با موضوعات زیر مواجه می شوند :
– آشنایی با کوره های ذوب ریخته گری ، روش تهیه شارژ و روش تصفیه سرباره گیری و روش باریزی
– آشنایی با انواع مدل های ریخته گری و روش های ساخت آن
– آشنایی و کسب مهارت های اولیه با انواع روش های قالب گیری در ماسه مانند ماسه تر و ماسه 2CO
– آشنایی با ماهیچه های قالب گیری و کسب مهارت اولیه برای استفاده از آنها
– آشنایی با انواع سیستم های راهگاهی (فشاری و غیر فشاری ) ، مبردها و تغذیه ها .
– آشنایی با ریخته گری آلیاژهای مهندسی مختلف مانند انواع چدن ها (خاکستری ، نشکن ، آلیاژ برنج و آلیاژهای آلومینویم )
– آشنایی با عیوب ریخته گری مانند مک های انقباضی ، مک های گازی ، ترک های داغ ، نیامد و …
آشنایی با روش های جوانه زایی از قبیل ارتعاش ، مواد جوانه زا ، فوق تبرید و … و نقش این عوامل بر روی اندازه دانه های بلوری فلزات که این می تواند روی خواص مکانیکی فلز تاثیر به سزایی داشته باشد.
گاهی اوقات دانشجویان دوره کارشناسی ارشد و دکتری نیز برای گذراندن قسمتی از پایان نامه های تحصیلی خود از امکانات این آزمایشگاه استفاده می کنند.
عیوب قطعات ریخته گری
بررسى، مطالعه و تحقیق در زمینه عیوب قطعات ریخته گری نیاز به تعمق و پایه سازى علمى صنعت ریخته گری و متکى بر اصول و قواعد فیزیکى، شیمیایى و متالورژیکى حاکم بر واکنش ها و فرایندها و بدون بازشناخت دلایل چیستى و چرایى امکان پذیر نبوده است .
روش های ریخته گری
روش سانتریفیوژ یا گریز از مرکز
این سیستم بر اساس نیروی گریز از مرکز ساخته شده است میدانید که هر گاه جسمی با سرعت معینی حول یک مرکز با محور دوران کند نیروئی در جسم متحرک و در جهت مماس بر مسیر دوران و به سمت خارج از مرکز ایجاد می گردد . که به نیروی فراگریز یا گریز از مرکزموسوم است که مقدار آن از رابطه F=MRW2 که در آن R شعاع دوران M جرم جسم و V سرعت خطی و W سرعت زاویه ای است بدست می آید. محور دوران ممکن است به سه حال قائم ، افقی یا مایل باشد قطعه ای که در این روش تهیه می گردد دارای تمیزی و سطوح صاف بوده و همچنین درجه خلوص جسم به علت جابجا شدن در اثر قوه گریز از مرکز می گردد همچنین در این روش احتیاج به ماهیچه گذاری نیست جنس قالب ممکن است از ماسه یا ماسه ماهیچه گرافیت و یا فلز باشد که قالب ها اکثرا فلزی و از جنس چدن یا فولاد های مخصوص می باشند ریخته گری گریز از مرکز ممکن است به سه صورت باشد :
سانتریفیوژ کامل:
که در این حالت محور دوران با محور قطعه ریخته شده یکی است و ضخامت قطعه معین و مشخص در تمام قطعه یکسان است .
نیم سانتریفیوژ :
در این حالت محور تقارن و محور دوران یکی است ولی سطوح و زوایا و حفره هایی که در قطعه وجود دارد که یکنواختی ضخامت قطعه را از بین می برد و این پستی و بلندی ها به کمک ماهیچه های مناسب در قالب تعبیه می شود قالب های نیم سانتریفیوژ اکثرا از ماسه ماهیچه و گرافیت ساخته می شوند .
ریخته گری تحت فشار سانتریفیوژ:
در این حالت قالب یا قالب ها به طور شعاعی حول محور دورانی قرار دارند و موقعیکه مذاب از مرکز وارد شود تحت فشار مستقیم گریز از مرکز برای تهیه و تولید لوله ها ، سیلندر های چدنی و غیره استفاده می شود و از انواع آلیاژ های فولادی و مس و نیکل در این سیستم ریخته گری می گردند
ریخته گری
ریخته گری را بطور خلاصه فرآورش و تبدیل ماده خام به چیزهای دیگر( مثل محصول ساخته شده) تعریف میکنند. بنابراین این فرآیند در زمره فعالیتهای تبدیل ماده اولیه به قطعه نهایی ( که البته ممکن است به عملیات ماشینکاری نیاز داشته باشد)تقسیم بندی میشود. فرآیند کار در کلیه روشهای مختلف آن عبارتست از ریختن مذاب در داخل قالب و انجماد و سرد شدن مذاب ، تبدیل آن به قطعه ساخته شده و خارج کردن قطعه از قالب. در این فرآیند آنچه که صورت میگیرد پایین آمدن دمای مذاب تا حد معین ، توقف دما و رسیدن به دمای تعادل است. از فیزیک می دانیم هنگامی که دو یا چند ماده با دماهای متفاوت با یکدیگر ادغام میشوند گرما از جسم گرم به جسم سرد منتقل میشود و این فرآبند تا هم دما شدن آنها و رسیدن به دمای تعادل صورت میگیرد . در اینجا نیز روش کار بدین صورت است و هم دما شده مذاب و قالب تا رسیدن به دمای تعادل ( یا به اصطلاح سرد شدن مذاب ) ادامه دارد. نباید از نظر دور داشت که انجماد به یکباره صورت میگیرد بلکه مراحل جوانه زنی و رشد را نیز در بر میگیرد که همگی در درس علم مواد بطور کامل آنرا آموخته ایم.
روش های ریخته گری:
روش های ریخته گری بطور خلاصه به دو دسته عمده تقسیم بندی می شوند:
ریخته گری با قالب های یک بار مصرف
ریخته گری با قالب های چند بار مصرف
در ریخته گری با قالب های یک بار مصرف ، برای بیرون آوردن قطعه ساخته شده از دورن قالب ، آن را می شکنند . خود این روش را می توان به دو دسته : قالب گیری با مدل یک بار مصرف و قالب گیری با مدل چند بار مصرف تقسیم بندی کرد . قالب گبری با مدل های یک بار مصرف ، قالب گیری های ماسه ای هستند که در آن قالب ساخته شده توسط ماسه پس از انجماد مذاب شکسته می شود. البته قالب گیری های پوسته ای ، قالب گیری به کمک خلاء ، قالب گیری ماسه ای نمناک و… را هم در زمره قالب گیری ماسه ای می توان تقسیم بندی کرد.به دلیل رایج بودن قالب گیری ماسه ای و استفاده اغلب از آن در کارگاه ریخته گری ( به عنوان یکی از دروس مهندسی صنایع) این نوع ریخته گری را در اینجا بررسی خواهیم کرد.
ریخته گری ماسه ای ( قالب گیری ماسه ای ) :
در این نوع ریخته گری قبل از انجام هر کاری مدلی را که بر اسا س آن قرار است محصول ساخته شود با استفاده از پلاستیک ، چوب وغیره می سازند. سپس آنرا در قالب فلزی دو تکه قرار می دهند. هر یک از این دو قسمت جداشدنی قالب را " درجه " ( ضمه بر روی ض ) می نامند. بنابراین خود مدل دو تکه خواهد بود . درجه بالایی را بر روی میز کار قرار داده ، قسمت بالایی مدل را در داخل آن گذاشته با استفاده از پودر جداکننده و پاشش و کوبیدن ماسه درون قالب ( ترکیب ماده مذکور شامل ماسه ، آب ، خاک رس و نوعی چسب است) آنرا پر میکنند. همین کار را برای نیمه دیگر نیز انجام می دهند. نیاید از نظر دور داشت که گذاشتن تکه چوبی ( بصورت شیب دار) برای ایجاد راهگاه مناسب درون قالب ضروری است و نیز تعبیه تغذیه کننده برای جبران کمبود های ناشی از انقباض مذاب دورن قالب . بعد از خارج کردن مدل از قالب و میله راهگاه دو نیمه قالب بر روی هم قرار گرفته ، سپس مذاب را درون آن می ریزند( با استفاده از ابزاری شبیه ملاقه به نام چمچه ) و پس از سرد شدن مذاب ، قالب را شکسته و قطعه را خارج می کنند(شکل روبرو را ببینید) :
در این روش ماسه نقش قالب را برای ما بازی میکند، ضمن اینکه نیرویی که برای جریان یافتن مذاب در داخل قالب لازمست نیروی ثقل است که امروزه از روشهای بسیار پیچیده تری از جمله فشار هیدرولیکی به جای آن استفاده می کنند. این روش یکی از ساده ترین و متداولترین روشها ( البته در سطح کارگاهی) برای تولید قطعات ریخته گری است و قطعه ای که بدین طریق بدست می آید احتمالاً دارای نقایص ظاهری فراوانی از جمله : پلیسه زیاد و تخلخل است که ما را به استفاده از عملیات ماشینکاری بعدی وادار می سازد.
خاطر نشان کرد که برای بدست آوردن قطعات و محصولات با کیفیت بالا و بدون نیاز به عملیات ماشین کاری بعدی از روش های جدید و پیشرفته تری استفاده می گردد . ضمن این که قالب گیری با قالب های یک بار مصرف هزینه و زمان زیادی را به خود اختصاص می دهد . در عمل از قالب گیری با فالب های چند بار مصرف بسیار استفاده می شود که به آن خواهیم پرداخت.
ریخته گری با قالب های چند بار مصرف را می توان شامل :
ریخته گری توخالی
ریخته گری کرتیاس
ریخته گری دائمی در خلاء
ریخته گری با فشار کم
ریخته گری گریز از مرکز
ریخته گری گریز از مرکز مجازی
ریخته گری پیوسته
ریخته گری الکترومغناطیسی
ریخته گری حدیده ای
از میان روش های فوق ریخته گری حدیده ای و گریز از مرکز را به دلیل تولید قطعات با دقت بالا و نیز کاربرد فراوان در صنعت مورد بررسی قرار خواهیم داد.
ریخته گری حدیده ای از جمله روش هایی است که می توان قطعات با ابعاد عالی و دقیق را با آن تولید کرد.در این روش فلز مذاب تحت فشار مکانیکی یا هیدرولیکی از طریق راهگاه هایی به داخل قالب رانده شدهع سپس این (که دو قسمتی بوده) بسته شده و مذاب درون آن سرد شده و منجمد می شود و پس از آن با باز شدن قالب قطعه از قالب خارج میشود .
ریخته گری حدیده ای به دو صورت میتواند اعمال شود :ریخته گری با مخزن گرم( کوره مذاب در کنار دستگاه) و ریخته گری با مخزن سرد (که فلز را در کوره ای جداگانه ذوب کرده و به داخل دستگاه تزریق می کنند).
ریخته گری گریز از مرکز از جمله روش هایی است که در تهیه قطعات مدور , لوله , و یا حتی چند ضلعی استفاده می کنند . در این روش قالب با استفاده از نیروی گریز از مرکز حول محور عمودی یا افقی می چرخد و مذاب را به همه جای آن می رساند.
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 بلا 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 تحت فشار
ریخته گری تحت فشار نوعی ریخته گری می باشد که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزریق می شود. این سیستم بر خلاف سیستم هایی که مذاب تحت نیروی وزن خود به داخل قالب می رود، دارای قابلیت تولید قطعات محکم و بدون مک (حفره های درونی) می باشد. دای کاست سریع ترین راه تولید یک محصول از فلز می باشد.
بعضی قطعاتی که با دای کستینگ تولید می شوند عبارتند از: کاربراتورها، موتورها، قطعات ماشین های اداری، قطعات لوازم کار، ابزارهای دستی و اسباب بازی ها. وزن اکثر قطعات ریختگی این فرایند از کمتر از 90 گرم تا حدود 25 کیلوگرم تغییر می کند.
مزایای ریخته گری تحت فشار:
1- تولید انبوه و با صرفه
2- تولید قطعه مرغوب باسطح مقطع نازک
3- تولید قطعات پیچیده
4- قطعات تولید شده در این سیستم از پرداخت خوبی برخوردار است.
5- قطعه تولید شده استحکام خوبی دارد.
6- در زمان کوتاه تولید زیادی را امکان می دهد.
معایب ریخته گری تحت فشار:
1- هزینه بالا
2- وزن قطعات در این سیستم محدویت دارد.
3- از فلزاتی که نقطه ذوب آنها در حدود آلیاژ مس می باشد می توان استفاده نمود.
ماشین های دایکاست:
این ماشین ها دو نوع کلی دارند:
1- ماشین های با محفظه تزریق سرد: Cold chamber در این نوع سیلندر تزریق خارج از مذاب بوده و فلزاتی مانند AL و Cu و mg تزریق می شود و مواد مذاب توسط دست به داخل سیلندر تزریق منتقل می شود.
2- ماشین های با محفظه تزریق گرم: Hot chamber در این نوع سیلند تزریق داخل مذاب و کوره بوده و فلزاتی مانند سرب خشک و روی تزریق می شود و مذاب اتوماتیک تزریق می شود.
محدودیت های سیستم سرد کار افقی:
1- لزوم داشتن کوره های اصلی و فرعی برای تهیه مذاب و رساندن مذاب به داخل سیلندر تزریق
2- طولانی بودن مراحل کاری
3- امکان به وجود آمدن نقص در قطعه به دلیل افت حرارت مذاب آکومولاتور
بسته نگه داشتن قالب: (قفل قالب DIE LOCK)
فشارهایی که در ریخته گری تحت فشار در فلز مذاب به وجود می ایند مستلزم داشتن تجهیزات ویژه جهت بسته نگه داشتن قالب می باشد تا از فشاری که برای باز کردن قالب در طی تزریق به وجود می اید و باعث پاشیدن فلز از سطح جدا کننده قالب می شود اجتناب شده و تلرانس های اندازه قطعه ریختگی تضمین گردد. قالب های دایکاست به صورت دو تکه ساخته می شوند یک نیمه قالب به کفشک ثابت (طرف تزریق) و نیمه دیگر به کفشک متحرک (طرف بیرون انداز) بسته می شود. قسمت متحرک قالب بوسیله ماشین روی خط مستقیم به جلو و عقب می رود و به این ترتیب قالب دایکاست باز و بسته می شود. بسته نگه داشتن هر دو نیمه قالب طی تزریق، بسته به طراحی ماشین ریخته گری تحت فشار با روش های مختلف صورت می گیرد. یک روش اتصال با نیرو است که از طریق اعمال یک نیروی هیدرولیکی بر کفشک متحرک به وجود می آید. روش دیگر اتصال با فرم به کمک قفل و بندهای مکانیکی صورت می گیرد. این قفل و بند ها فقط با یک نیروی کوچک پیش تنش کار می کنند. در هر دو مورد یک بسته نگه دارنده ایجاد می گردد که با نیروی به وجود آمده باز کننده در قالب دایکاست مقابله می کند. نیروی باز کننده نتیجه فشار تزریق است که هنگام پر کردن قالب ایجاد می گردد.
سیستم قفل قالب به روش اتصال با نیرو معمولا شامل قسمت های زیر است :
"" دومیز ثابت جلو و عقب و یک میز متحرک میانی
"" چهار عدد بازوی راهنما و هشت عدد مهره فیکس
"" سیلندر محرک میز متحرک
قدرت قفل شوندگی قالب بستگی به موارد زیر دارد:
"" قدرت پمپ
"" قدرت سیلندر محرک میز
"" قدرت چهار عدد میله راهنما
قالب های دایکاست:
قالب دایکاست عبارت است یک قالب دائمی فلز ی بر روی یک ماشین ریخته گری تحت فشار که برای تولید قطعات ریختگی تحت فشار به کار می رود. هدایت کردن فلز مذاب به درون حفره قالب توسط کانال هایی انجام می گیرد که به آن سیستم مدخل تزریق -راهگاه- گلویی گفته می شود. هر قالب دایکاست از دو قسمت تشکیل شده است تا بتوان قطعه را بعد از انجماد از حفره قالب بیرون آورد. اجزاء قالب دایکاست که با فلز ریختگی مذاب در تماس هستند از فولاد گرم کار و یا از آلیاژهای مخصوص نسوز و مقاوم در برابر تغییر دما ساخته می شود.
تقسیم قالب:
همان طور که ذکر شدهر قالب دایکاست بصورت دو تکه است یعنی قالب ازیک نیمه ثابت(طرف تزریق)ویک متحرک (طرف بیرون انداز)تشکیل شده است. نیمه ثابت قالب (نیمه تزریق قالب) به کفشک ثابت ماشین ریخته گری تحت فشار مونتاژ می شود. در حالی که نیمه متحرک قالب (نیمه بیرون انداز قالب )به کفشک متحرک محکم می شود هر دو نیمه قالب در حالت آماده تزریق بسته هستند و با نیروی بسته نگهدارنده ای که از طرف ماشین ایجاد می گردد،در حالت بسته نگه داشته می شوند. سطح تماس هر دو نیمه قالب ، سطح جدایش قالب نامیده می شود. برای اجتناب از نفوذ فلز مذاب به خارج بایستی سطح قالب کاملاً آب بندی و از این جهت به صورت سطح سنگ زنی شده و یا هم سطح شده باشد.دقت انطباق صفحات قالب که روی هم قرار می گیرند اهمیت زیادی دارند.بهتر است که لبه خارجی در هر دو صفحه قالب حدواً 1 m m تا 2 m m تحت ز ویه 4 5 پخ زده شوند. به این ترتیب از خرابی لبه ها توسط ضربه یا برخورد که منجر به تغییر شکل لبه ها می گردد و می توانند دقت انطباق را بر هم بزنند اجتناب می شود.
تخلیه هوای قالب :
یکی از شرایط مهم برای تولید قطعات مهم تولید تزریقی بدون عیب آن است که در موقع تزریق مقدار گازهای محبوس در ساختار قطعه محبوس در ساختار قطعه تا حد امکان کم باشد. و این تعداد کم تخلخل های گازی با ابعاد کوچک میکروسکوپی به هم فشرده شوند. بدین ترتیب دو خواسته مطرح می گردد.
اولاً باید در پروسه تزریق تا حد امکان هیچ هوایی از تجهیزات تزریق به درون مذاب نفوذ نکند و ثانیاً هوای موجود در کانال تغذیه و حفره قالب بتواند هنگام تزریق بطور کامل خارج گردد.
فشردن تخلخلهای باقیمانده درقطعه از طریق اعمال فشار نهایی بعد از پر شدن قالب صورت می گیرد این فشار نهایی را می توان از طریق اتصال یک مولتی بلیکاتور افزایش داد.اولین خواسته به خصوص به واحد ریخته گری و در اینجا قبل از هر چیز به سیستم کنترل محرک ریختگی و مربوط می باشد. بایستی توجه داشت که پیستون مذاب آهسته حرکت کرده و فلز مذاب قبل از آنکه با سرعت برای پوشیدن قالب شتاب بگیرد در محفظه انتقال جمع گردد.تجمع در محفظه انتقال بدون تشکیل یک موج برگشتی از نفوذ هوا به درون محفظه انتقال جلوگیری کرده و شرایط را برای خروج بلا مانع هوای وارد شده از طریق جریان فلز به درون کانال تغذیه وحفره قالب و سپس از آنجا توسط کانالهای تخلیه هوا به بیرون آماده فرایندهای ویژه ، مانند حرکت شتابدار پیستون مذاب ، تاثیرمبتنی بر کاهش هوا و ناخالصی های گازی در فلز تزریقی می گذارند.
درخواست دوم مربوط به تخلیه هوای حفره قالب مربوط است. هوای نفوذ ی توسط جریان فلز بایستی به راحتی خارج گردد. بنابر این بایستی کانالهایی برای تخلیه هوا در نظر گرفت تا هوای گازهای قالب بتوانند از طریق آنها به بیرون انتقال یابند تخلیه ناقص هوا از قالب یکی از علتهای رایج عدم نفوذ کیفیت قطعه می باشد. برحسب تجربه پایین بودن بیش از اندازه سرعت فلز باعث عیوب ریختگی مانند سطح خارجی زبرورگه دار تزریق سرد و ناخالصی های گازی می گردد.
بنابر این سرعت جریان فلز مذاب د رحفره قالب تاوقتی که قالب کاملاً پر شود با ازدیاد فشار گاز ( در نتیجه تخلیه خیلی آهسته هوا) کاهش می یابد. فشار گاز در حفره قالب از گلوئی تا اخرین ناحیه پر شده حفره قالب افزایش می یابد ، با توجه به میزان اثر گذاری تخلیه هوای قالب ، اندازه حد اکثر فشار گاز متفاوت است. تجمع عیوب ریختگی در آخرین قسمت های پر شده قطعه تزریقی همیشه نمایانگر آن است که تخلیه هوا ناقص انجام گرفته است. بهبود و توسعه تخلیه هوای قالب در این نقاط از حفره قالب خطر عیوب ریختگی را کاهش می دهد ، زیرا به این ترتیب فشار گاز پایین آمده و متناسب با آن سرعت جریان فلز مذاب کمتر می گردد.
به این ترتیب بایستی در قالب دایکاست کانالهایی با ابعاد کافی برای سطح مقطع جهت تخلیه هوا تغییر گردند همه سطوح انطباقی قسمت های قالب در حفره قالب (مغزیها قالب، ماهیچه ها ثابت و متحرک ، پینهای پران ) و طبیعتاً سطح جدایش قالب نیز در تخلیه هوا موثر هستند اما معمولاً این مقاطع که در تخلیه هوا نقش دارند به آن اندازه ای نیستند که هوای موجود در قالب تزریق را در مدت زمان بسیار کوتاه پر شدن قالب بطور کامل تخلیه نمایند. سطوح جدایش قالب بویژه در قالب های جدید غالباً با دقت زیادی ماشین کاری و آب بندی می گردند. بطوری که سهم آنها در تخلیه هوا ناچیز است.
کانال های تخلیه هوا در سطح جدایش قالب مرز کاری می گردند و از کناره حفره قالب یا از سر باره گیره ها بصورت خط مستقیم تا لبه خارجی هدایت می شود.
عرض کانال ها در حدود 10mm تا 15mm و عمق آنها 0.1mm تا 0.2 mm است فلز مذاب به درون کانال های تخلیه هوا نفوذ می کنند ، اما طول نفوذ برای یک کانال با عمق 0.2mm بسیار کوتاه است. برای جلوگیری از تخلخل های ایجاد شده در اینجا ، کانالهای تخلیه هوا در سر باره گیره ها قرار داده می شود و این سر باره گیره ها در پلیسه گیری ان جدا می گردند.
طول کانال های تخلیه هوا باید حداقل 100 mm باشد و به همان اندازه بایستی ما برای آن بر روی سطح جدایش در اختیار باشد. وجود کانال های تخلیه هوا فقط در یکی از دونیمه قالب در سطح جدایش کافی است.
بهتر است همیشه از ماهیچه های ثابت موجود در قالب دایکاست نیز جهت تخلیه هوای قالب بهره برد. برای این منظور با یک لقی انطباق حدوداً 0.05 mm در صفحه قالب قرار داده می شوند.
باید به فاصله تقریباً 100mm از پشت دیواره قالب ، یک گاه در نظر گرفته شود تا هوای رانده شده جمع آوری و سپس از طریق سطح ایجاد شده بر روی شفت ماهیچه به خارج انتقال یابد.هم چنین سطوح لغزش ماهیچه های متحرک ، که دارای یک لقی انطباق زیاد در حدود 0.1 mm هستند و نیز پینهای پران که معمولاً بالقی کمتر از 0.03 mm نصب می گردند در تخلیه هوا موثرند.
در حالی که روش های ممکن جهت تخلیه هوای قالب که از آنها نام برده شد ، تنها برای آن بکار می روند تا هوای رانده شده از فلز تزریقی را از حفره قالب دور نگهدارند و از تشکیل یک فشار معکوس و مزاحم گاز در حفره قالب جلوگیری کنند ، بایستی از طرف دیگر تدابیری نیز جهت انتقال هوای محبوس در جریان فلز به بیرون اندیشد معمولاً تا حدودی تشکیل حرکت گردابی در جریان پر کننده اجتناب ناپذیر است، بطوری که مثلاً در تغییر مسیر جریان و در برخورد ماهیچه های بر آمده و دیوارهای قالب و هم چنین توسط یک جریان برگشتی امکان تشکیل گرداب وجود دارد بعلاوه باقیمانده مواد جدایش با جریان تزریق همراه شده و یا توسط آن شسته می شوند از این رو اتخاذ تدابیر بایستی هوا ، گازهای قالب و یا اکسید های به وجود آمده توسط حرکت گردابی فلز مذاب جمع اوری و از حفره قالب خارج گردند برای این منظور از قسمتهای بنام سر باره گیرها مناطق فرز گازی شده کوچکی در صفحه قالب نزدیک کنارحفره قالب می باشند که توسط یک گلویی نازک به حفره قالب متصل می گردند.به این ترتیب فلز مذاب به درون سر باره گیر سر ریز می شود. با توجه به این که بخصوص ابتدای جریان تزریق ، یعنی جبهه جریان ، از هوا ، اکسیدها و باقیمانده مواد جداکننده فنی می باشد سر باره گیرها بویژه در جایی در نظر گرفته می شوند که در آنجا جبهه جریان به دیواره قالب پرتاب می گردد. بنابراین سر باره گیر فلز تزریقی را که دیگر شرایط مطلوب کیفی را دار نمی باشد گرفته و از حفره قالب دور می کند.
برای طراحی صحیح سر باره گیر بایستی تصور روشنی از نحوه تغییرات جریان داشت. سرباره گیره ها بر حسب نوع گلویی ، که نحوه تغییرات جریان را مشخص میکنند همیشه در ناحیه انتهای جریان پرکننده قرار داده می شوند.
گرم کردن قالب :
قالب دایکاست بایستی بر روی ماشین دایکاست قبل از شروع بکار تا دمای لازم گرم گردد. تحت هیچ شرایطی نبایستی با یک قالب سرد و یا به قدر کافی خنک نشده ریخته گری را آغاز نمود ، در غیر این صورت تنش های حرارتی بالایی در سطح خارجی قالب پدید می آیند ، که معمولاً از بین نمی روند و باعث تشکیل ترکهای زود رس ناشی از سوختگی می گردند.
دمای گرم کردن قالب بایستی تقریباً به اندازه میانگین دمای قالب که برای ریخته گری ضروری است باشد ( آلیاژ آلومینیم از 250 تا 310 ) بطور کلی اگر در مرز بالای درجه حرارت های توصیه شده برای قالب بهتر بوده و طول عمر قالب می تواند بطور قابل ملاحظه ای افزایش یابد ، زیرا اختلاف بین دمای ریخته گری و دمای قالب کمتر است. اندازه تنشهای متناوب حرارتی به عنوان عامل تشکیل ترکهای ناشی از سوختگی به دمای قالب بستگی دارد. هر چه افت حرارتی بین دمای ریختگری و دمای قالب کمتر باشد ، به همان نسبت نیز انبساط در سطح خارجی قالب و خطر ایجاد ترک کمتر است.
برای گرم کردن از دستگاه های گرم کننده به تنهایی و همراه با دستگاه های خنک کننده استفاده می شود. مشعل های گازی بخاطر این که اجزاء بر جسته قالب ، ماهیچه های نازک و پین های پران شدید تر از نواحی ضخیمتر قالب گرم می کنند مناسب نمی باشند در این گونه مواد خطر گرم شدن بیش از اندازه موضعی در فولاد عملیات حرارتی شده قالب وجود دارد، که تاثیری مانند عملیات بازگشت پس از آن به جا می گذارد و می تواند باعث کاهش استحکام گردد. برای این منظور گرم کننده های مادون قرمز و یا گرم کننده های سرامیکی ، گازی که توزیع حرارتی نسبتاً یکنواختی بوجود می آورند و مناسب ترند این نوع دستگاهها به شکل قاب و یا جعبه ساخته شده و بین دو نیمه باز شده قالب قرار داده می شوند. اما در اینجا هم بایستی توجه داشت که هیچ جایی بیش از اندازه گرم نشود و یا در نواحی مشخص از قالب سد حرارتی ایجاد نگردد.
خنک کردن قالب :
درهر سیکل تزریقی گرما به قالب دایکاست انتقال می یابد برای بدست اوردن قطعه تزریقی بایستی فلز مذاب منجمد ، تا دمای انجماد سرد گردد. برای این که بتوان قطعه تزریقی را از قالب گرفت و یا به بیرون پرتاب نمود ، بایستی آن را تا دمای باز هم پایینتر خنک نمود . این بدان معنی است که برای خنک کردن مطلوب فلز تزریقی بایستی مقداری گرمای زیادی از طرف قالب دریافت و انتقال داده شود . خواص حرارتی جنس ماده قالب به گونه ای که این تخلیه گرمایی امکان پذیر می گردد اما بایستی این گرما از خود قالب هم خارج شود و این وظیفه سیستم خنک کننده قالب است. به عنوان ماده خنک کننده ، معمولاً از آب و بعضاً نیز از روغن موجود در دستگاههای تنظیم دما ، در صورتی که هم برای گرم کردن و هم برای خنک کردن بکار رود استفاده می شود.
برای قطعات تزریقی کوچک و یا جدار بسیار نازک ممکن است بتوان از خنک کردن قالب بطور کامل صرف نظر نمود ، به شرطی که گرمای ارائه شده از طریق افزایش تعداد تزریق ها بیشتر از گرمای پس داده شده به بهترین وجه از طریق تشعشع ، هم رفت و هدایت نباشد. طبیعی است که این موضوع برای ریخته گری آلیاژ های با دمای ذوب نسبتاً پایین هم مانند قطعات دایکاست کوچک و جدار نازک سرب و قلع صادق است.
حتی د رقطعات دایکاست جدار ضخیم هم گاه نیازی به خنک کردن قالب نیست ولی معمولاً در ماشینهای اتوماتیک سریع با محفظه ضروری است.
برا ی خنک کردن قالب، کانالهایی در قالب دایکاست برای جریان یافتن ماده خنک کننده تعبیه می گردد این کانال ها بطرف ناحیه ایاز قالب که با قطعه تماس دارد هدایت می شوند یعنی جایی که انتقال گرما از قطعه تزریقی یه سمت قالب آغاز می گردد اگر صفحه قالب فاقد مغزی قالب باشد کانالهای خنک کن در داخل صفحه قالب فاقد مغزی قالب باشد کانالهای خنک کن در داخل صفحه قالب سوراخکاری شده و به مدار سیستم خنک کننده مربوط متصل می گردد.
کانال های خنک کن در قسمتی از قالب که بایستی خنک گردد به روشهای گوناگون طراحی می گردند. نحوه هدایت کانال بایستی طور انتخاب شود که بخصوص ناحیه ای از قالب که پشت حفره قالب قراردارد بتواند خوب خنک گردد.
کانال های درون قالب به صورت مستقیم هدایت می شوند اما درعین حال تغییر زاویه و تطبیق این کانال ها به لبه های قالب هم امکان پذیر است.
منابع :
http://www.articles.ir/article2327.aspx ( 1
http://www.hamkelasy.com/content/view/756/41 ( 2
http://fa.wikipedia.org ( 3
http://sakhre.blogfa.com/post-188.aspx ( 4
http://pro.casting.ir/content/blogcategory/15/28 ( 5
48