انواع جعبه ماهیچه جهت تولید
اعضای گروه :
سعید ادکی
امین رازقی حسینی
میلاد مرشدطلب
انواع جعبه ماهیچه
Cold box
Hot box
جعبه داغ (hot box) و جعبه گرم(warm box)
تولید ماهیچه به روش جعبه سرد Cold box
مشخصات مواد مورد استفاده در تولید ماهیچه
یکی از روش های تولید ماهیچه فرآیند جعبه سرد یا Cold BOX می باشد ، روش مذکور مانند کلیه روش های دیگر دارای مزایا و معایبی است که تنها با شناخت آنها و به کارگیری تمهیدات لازم می توان از آنها استفاده بهینه نمود. در این فرایند از یک سیستم سه قسمتی به عنوان چسب و کاتالیست استفاده می شود که عبارتند از: 1 – رزین فنلی ( پارت I ) آمیخته شده با یک حلال مناسب این رزین مایعی است تقریبا آبی. 2 – رزین دی ایزو سیانات ( پارت II ) آمیخته شده ،با یک حلال مناسب این رزین مایعی است تیره رنگ تقریبا
3 – کاتالیست گاز آمین ماسه با مخلوطی از قسمت اول و دوم پوشش داده می شود و به داخل جعبه ماهیچه فشرده شده سپس کاتالیست گاز آمین به ماهیچه یا قالب شکل داده شده تزریق می گردد. ماهیچه پس از تزریق گاز قابل مصرف است دو نوع کاتالیست در این روش مورد استفاده قرار می گیرد : 1 ) کاتالیست TEA ( تری اتیل ) آمین مایعی است بی رنگ و بوی تند آمونیاک. 2 ) کاتالیست DMEA ( دی متیل اتیل آمین ) مایعی است بی رنگ و با بوی تند آمونیاک و بسیار فرار
هر دو گاز به صورت مایع و محلول اشتعال پذیر و دود حاصل از آن آزار دهنده و سمی می باشد لذا از سوزاندن آن باید اجتناب نمود.
پس از تزریق گاز آمین به جعبه ماهیچه باید تمهیداتی برای برطرف کردن آن به کار گرفته ، و برای خارج کردن آمین اضافی از محفظه قالب از دمیدن هوا استفاده شود. وزن حجمی هر دو گاز سنگین تر از هوا می باشد و سیستم تهویه باید از قسمت پایین ماشین و جعبه ماهیچه صورت گیرد.
ویژگی های مطلوب برای ماسه مورد استفاده
1 – رطوبت ماسه حد مجاز رطوبت ماسه در منابع گوناگون بصورت متفاوت ذکر شده است به عنوان مثال ، مقادیر 1/0 و 2/0 و 25/0 درصد برای حد مجاز رطوبت ماسه ذکر شده است. در هر حال، کلیه منابع بر مضر بودن رطوبت به هر میزان تاکید دارند و پیشنهاد می کنند که رطوبت ماسه در حداقل ممکن نگهداری شودو در صورت افزایش درصد رطوبت استحکام ماهیچه کاهش و در نتیجه مصرف رزین افزایش می یابد.
2 – مواد روغنی
مواد روغنی که عموما در اثر حرارت دادن ماسه به وسیله شعله روی دانه های ماسه جمع می شود کارآیی پوشش چسب را کاهش داده و در نتیجه ضمن مصرف چسب بیشتر به سایر خواص ماهیچه نیز تاثیر نامطلوب می گذارد.
3 – ذرات ریز
دانه های ماسه یا سایر ناخالصی هایی که زیر 200 میش یا کمتر هستند به ذرات ریز معروفند. در صورتیکه این ذرات از جنس ماسه سیلیس باشد وجود آنها مقدار چسب مصرفی را افزایش می دهد ، وجود خاک رس در ماسه نیز همانند ذرات ریز عمر مفید مخلوط ماسه و استحکام ماهیچه های تولیدی را کاهش می دهد.
4 – شکل دانه های ماسه
دانه های کروی برای این روش مناسب ترند و ضمن مصرف چسب کمتر استحکام و خواص مطلوب تری از ماهیچه های تولیدی قابل حصول است.
6 – افزودنی ها
برخی مواقع برای جلوگیری از ایجاد عیوب رگه ای و نفوذ ذوب به ماهیچه و عیوب گاز و انبساطی از مخلوط بنتونیت ، ملاس ، به مقدار 1 تا 2 درصد ، اکسید آهن به مقدار 1 تا 3 درصد استفاده می شود.
7 – توزیع الک و عدد ریزی ماسه
ماسه مناسب برای روش کلد باکس ، ماسه با عدد ریزی 50 الی 55 AFS می باشد.
8 – مقدار اسید ماسه
ماسه هایی که به طور طبیعی اسید یا بازی قوی باشند بر روی واکنش های گیرش تاثیر نامطلوب دارند ، در نتیجه خواص فیزیکی ماهیچه های تولید شده مطلوب نخواهد بود، ناخالصی های اسیدی سرعت گیرش را کاهش و ناخالصی های بازی این واکنش را تسریع می کند
9 – ترکیب شیمیایی ماسه: محدوده ترکیب ماسه برای روش کلد باکس Cold BOX
پوشش ( رنگ ) مناسب برای ماهیچه های تولید شده ماهیچه های تولید شده با روش کلد باکس را می توان با انواع مختلف پوشش های دیر گداز پوشش داد پوشش های با پایه آب را می توان سریعا پس از تولید ماهیچه به آن اعمال نمود و ماهیچه های پوشش داده شده در کوره هایی که کاملا بخار را تخلیه می کنند خشک کرد. پوشش های با پایه الکل و سایر پوشش ها باید حداقل 10 دقیقه پس از تولید ماهیچه به آن اعمال شوند.
مشخصات ماسه سیلیس مخصوص تولید ماهیچه کلد باکس Cold BOX :
% 50 < درصد ماسه روی الک 25/0 درجه سانتی گراد 1550 < نقطه زینتر 6/0 < ضریب یکنواختی % 1/0 < رطوبت ماسه 55 – 50 – AFS % 1/0 > درصد خاک 35/1 > ضریب گوشه دار بودن 3 > اسید دیمند
تهیه و آماده سازی مخلوط ماسه :
* اقدامات لازم جهت تهیه مخلوط ماسه ماهیچه سازی 1 – بازدید تابلو برق و روشن نمودن کلید اصلی. 2 – بازدید از مخزن رزین و در صورت نیاز شارژ مخازن. 3 – بازدید از پمپ رزین ها و کنترل مقدار رزین و در صورت نیاز تنظیم آن. 4 – تست دریچه میکسر و بازدید از لاستیک های آن. 5 – بازدید از داخل میکسر از لحاظ نظافت ، کلوخه و غیره. 6 – تنظیم لوله های رزین پارت I و II در محل خود. 7 – قبل از گرفتن ماسه ، راه اندازی دستی میکسر. 8 – گرفتن ماسه به داخل میکسر. 9 – اضافه نمودن مواد افزودنی ( ماسه کرومیتی ، اکسید آهن و غیره . . . ) و مخلوط آن. 10 – اضافه نمودن رزین پارت I .
11 – اضافه نمودن رزین پارت II . 12 – خالی نمودن ماسه و ارسال آن به هوپر ماشین ها. 13 – ماسه مخلوط شده باید طوری تنظیم شود که در مدت حداکثر 60 دقیقه به ماهیچه تبدیل شود. 14 – باید سعی نمود بعد از اتمام ماسه از هوپر ماشین ماسه مخلوط شده متشین شود. 15 – مخلوط ماسه باید با مجموع مواد اشاره شده 60 الی 90 ثانیه باشد.
مکانیزم گیرش در روش کلد باکس Cold BOX
در این روش از یک چسب 3 قسمتی شامل : 1 – رزین فنلی ( مثل فرم آلدئید ) که به دلیل ایجاد ویسکوزیته کم سهولت در پوشش دادن ماسه و اختلاط با قسمت دوم در یک حلال مناسب ( هیدروکربن ) حل شده است. 2 – رزین دی ایزوسیانات که به دلیل گفته شده در قسمت اول در یک حلال مناسب حل شده. 3 – کاتالیست ( سخت کننده ) گاز آمین که معمولا از تری اتیل آمین ( TEA ) یا دی متیل اتیل آمین ( DMEA ) استفاده می شود. گروه هیدروکسیل رزین فنل فرم آلدئید با گروه ایزوسیانات در حضور گاز آمین وارد فعل و انفعال می شود و یک رزین اورتان سخت به وجود می آورد. در واقع این پلیمر اورتان است که دانه های ماسه را به هم می چسباند و تولید یک پیوند مستحکم و قوی می کند
مقدار مصرف چسب در این فرایند بستگی به نوع ماسه ( خلوص آن ، عدد ریزی ، درصد خاک رس ، شکل ماسه و نحوه توزیع ) ویژگی های ماهیچه و قطعه تولید شده دارد. به صورت تئوریک 50 % رزین فنلی با 50 % دی ایزوسیانات و 2/1 % از مخلوط این دو ( 2/1 درصد وزنی ماسه ) یک مخلوط ماسه با عمر مفید 5/1 ساعت و ویژگی های مطلوب فیزیکی به دست خواهد داد ولی در عمل نسبت 55 به 45 درصد ، کل چسب مصرفی 4/1 الی 8/1 درصد ماسه مصرف شده می باشد.
عیوب حاصل از کاربرد روش Cold BOX
1) عیب کربن براق :این عیب عموما در اثر عوامل زیر ایجاد می شود الف ) درجه حرارت ذوب پایین باشد ب ) مقدار رزین مورد استفاده بیش از حد لازم باشد ج ) مذاب به آهستگی در قالب ریخته شود د ) از اکسید آهن به عنوان افزودنی استفاده نشده باشد. این عیب را می توان با بالا بردن درجه حرارت ریختن مذاب ، کاهش زمان ریختن مذاب و افزودن اکسید آهن یا سولفات آلومینیم بر طرف کرد. در هر حال بهترین و اقتصادی ترین روش برای جلوگیری از این عیب استفاده از حداقل رزین لازم است.
2(عیوب گازی
در برخی مواقع استفاده از روش جعبه سرد ایجاد عیوب گازی می کند این عیوب معمولا در اثر عوامل زیر ایجاد می شوند. 1 – کم بودن ونت ( هواکش روی مدل ) 2 – وجود پوششی کلفت یا خشک نشده 3 – پایین بودن درجه حرارت ریختن مذاب با اضافه نمودن 2 الی 5/2 درصد اکسید آهن می توان در کاهش این عیب موثر واقع شد.
از اکسید آهن و ماسه کرومیتی در مخلوط ماسه ماهیچه سازی جهت جلوگیری از دفرمه شدن ماهیچه و نفوذ ذوب ماهیچه و کاهش عیوب رگه ای استفاده می گردد.
ماشین ماهیچه سازی در Hot box
در ماهیچه سازی به روش جعبه داغ و جعبه گرم بدلیل مزایای زیر از روش پرتابی استفاده می شود
1- در این روش باید هوای داخل قالب سریعا تخلیه شود .هوا با مواد ماهیچه در داخل قالب ماهیچه جمع نمی شود و لذا سوراخهای ریزی جهت تخلیه هوا لازم نیست.
2- ماشین بصورت ساده کار میکند
3- سرعت بالای تولید
روش کار دستگاه:
در این روش مواد ماهیچه سازی با هوا مخلوط نشده بلکه هوا با فشار معینی در یک سیلندر پر از ماسه عمل می کند هوا با فشار 3تا 8 بار بعد از باز کردن شیر هوا روی ستون ماسه اثر می گذارد،در نتیجه ماسه با ضربه قالب را پر می کند.عمل پرتاب مواد در جعبه ما هیچه باعث تراکم یکنواخت ماهیچه می شود.و استحکام نهایی بوسیله سخت کردن بدست می آید.
روش های گرم کردن جعبه ماهیچه:
1- گرم کردن الکتریکی
مزیت :تنظیم دقیق دما وسهولت کار با آن
2- گرم کردن گازی
مزیت این روش توان گرمایی بیشتر سرعت گرم کردن بیشتر وهزینه کمتر انرژی می باشد.
– فرآیند جعبه داغ (hot box) و جعبه گرم(warm box) :
در روش جعبه داغ ماسه حاوی چسب مایع گرما سخت همراه با کاتالیزر را درون جعبه هایی که تا دمای حدود 230درجه سانتیگراد داغ شده است می پاشند.
پس از تماس ماسه با دیواره داغ کاتالیزور گرم شده و مراحل اولیه عمل سخت شدن بین 10 تا 30 ثانیه انجام می شود. پس از آن میتوان ماهیچه را خارج ساخت که برای جابجایی های بعدی استحکام کافی خواهد داشت و میتواند شکل خود را حفظ کند.
در بعضی مواد عمل سخت شدن طی یک واکنش سخت شدن گرمازا تکمیل میشود. مواد دیگر برای کامل کردن عمل سخت شدن نیاز به پخت اضافی دارند
پایان