پاورپوینت عیوب قطعات ریخته شده به روش گریز از مرکز

عیوب قطعات ریخته شده به روش گریز از مرکز
 
استاد محترم: جناب آقای مهندس اسدی
 
تهیه و تنظیم: معین اسکندری
 
شماره دانشجویی: ٣٨٦٠٧٨١٨
 

ریختگری به روش گریز از مرکز
ریخته گری گریز از مرکز، روشی است برای پر کردن قالب، که علاوه بر نیروی ثقل از نیروی گریز از مرکز نیز استفاده می گردد. در این روش سطح بیرونی قطعه توسط سطح داخلی قالب شکل گرفته ولی سطح داخلی قطعه به چند صورت امکان شکل گیری دارد که خود سبب یک تقسیم بندی در روش ها گردیده و به طور کلی به سه دسته طبقه بندی شده اند
Fc=ρvω^2r

1) ریخته گری گریز از مرکز حقیقی
2) ریخته گری شبه گریز از مرکز
3) ریخته گری قطعات شبه گریز از مرکز شده

ریخته گری گریز از مرکز حقیقی
محور ریخته گری بر محور دوران قطعه، منطبق بوده و سطح داخلی بدون حضور ماهیچه و به واسطه نیروی گریز از مرکز شکل می گیرد. در این روش محور دوران در یکی از سه حالت افقی ، عمودی و مایل می باشد که ابعاد و شکل قطعه تعیین کننده حالت صحیح آن خواهدبود.این روش برای قطعات استوانه ای استفاده میشود.

ریختگری شبه گریز از مرکز
در این روش قالبها از جنس ماسه ای می باشند که درجه ها روی یک صفحه دوار قرار می گیرند و برای ریختگری قطعات دیسکی شکل کاربرد دارند

ریختگری قطعات گریز از مرکز شده
قالب از جنس ماسه می باشد صفحات به شکل متقارن در اطراف سیستم راهگاهی قرار میگیرند که مذاب تحت نیروی گریز از مرکز به داخل قالبها هدایت می شود.
نکته قابل توجه در این روش این است که اگر این قالب ها غیر متقارن باشند یک طرف آن سنگین و طرف دیگر سبک شده و باعث بر هم خوردن بالانس مکانیکی دستگاه شده و درجه به بیرون پرت میشود

دو نکته درباره این روش
1) در این روش در قطعات استوانه ای هر چه فلز وزن مخصوص بیشتری داشته باشد نیروی گریز از مرکز بیشتر میشود که این باعث بالا آمدن ناخالصی ها میشود و همچنین چون جهت سرد شدن مذاب از سطح خارجی به داخلی می باشد حفرات انقباضی به سطح داخلی آمده و با یک بار ماشین کاری سطح داخلی لوله ها می توانیم لوله های سالمی داشته باشیم ولی از نظر اینکه باعث جدا شدن عناصر آلیاژی با وزن مخصوص متفاوت و فازهای باوزن مخصوص کم میشود عیب دارند

2) هر چه سرعت دوران بیشتر باشد نیروی گریز از مرکز بیشتر میشود و فاصله بین جدار قالب و قطعه کمتر شده و جدا شدن قطعه مشکلتر میشود ولی کیفیت ابعادی و خواص مکانیکی آن بیشتر می شود

آلیاژهایی که در این روش ریختگری میشوند:
1)چدن : لوله های مورد استفاده در آب وفاضلاب و بوش های چدنی
2) فولادها: ساده کربنی ، کم آلیاژ ، پر آلیاژ

مزایای تولید قطعات به روش گریز از مرکز
1)امکان تولید قطعات از جنس آلیاژهای آهنی و غیر آهنی
2)امکان ریختن فلزات با وزن مخصوص یا دانسیته بالا
3)بالا بودن راندمان ریختگی در حدود 95درصد برای روش حقیقی
4)بالا بودن خواص مکانیکی
5)سرعت تولید بالا
وبا توجه به موارد 3 و5 این روش کاملا اقتصادی است

معایب تولید قطعات به روش گریز از مرکز
1)محدودیت شکل قطعات
2)نیاز داشتن به عملیات حرارتی جهت تنش زدایی

عیوب در قطعات تولیدی به روش گریز از مرکز
1)جدایش: مهمترین عیب این روش می باشد که با افزایش سرعت سرد کردن میتوانیم این عیب را بر طرف کنیم
2)نیامد کردن:که با افزایش دمای ذوب ، ایجاد سرعت دوران یکنواخت وافزایش سیالیت می توان برطرف نمود
3)حبابهای گازی: با خشک کردن کامل پوشش می توان بر طرف نمود

عیوب در قطعات تولیدی به روش گریز از مرکز
4)ترکها:
ترکهای طولی: که در اثر سرد بودن بار و یا کاهش سرعت دوران قالب بوجود می آید و با افزایش دمای مذاب می توانیم آن را بر طرف کنیم
ترکهای عرضی: به علت عدم انقباض آزاد تحت تاثیر سرعت سرد شدن بالا ایجاد می شود و با کاهش سرعت سرد شدن رفع می شود

شرایط لازم برای تولید قطعات سالم
1)پخش سریع و یکنواخت مذاب در داخل قالب
2)انجماد جهت دار از سمت پوسته قالب به سمت حفره داخلی قالب
3)تجمع ناخالصی ها و حفرات گازی و انقباضی در پوسته داخلی لوله تولیدی

پارامتر های تکنولوژی قالب
1)سرعت بارریزی:
سرعت باید بهینه باشد یعنی حداقل سرعتی باشد که منجر به تولید قطعات سالم میشود که با تجربه بدست می آید. اگر کمتر باشد باعث پر نشدن ، سرد جوشی و… میشود واگر بیشتر باشد زمان انجماد بیشتر است و باعث ایجاد ترکهای طولی میشود

پارامتر های تکنولوژی قالب
2)دمای بارریزی:
فوق ذوب بستگی به شکل وابعادو جنس قالب دارد.افزایش فوق ذوب باعث کم کردن قدرت تبریدی قالب و افزایش زمان انجماد وایجاد پدیده جدایش و درشت دانگی میشود ونیز میتواند باعث ریزش مذاب در اثر سرد نشدن آن در سطح قالب شود ونیز باعث لغزش مذاب به دلیل منجمد نشدن مذاب در هنگام رسیدن به هم شود

پارامتر های تکنولوژی قالب
3)دمای قالب:
افزایش دما باعث انبساط حرارتی بیشتر قالب میشود و باعث افزایش فاصله هوایی و نیزبیشترشدن زمان انجماد میگردد. کاهش دمای قالب باعث کاهش میزان انبساط شده و نیروهای انقباضی به قطعه میشود و ترک ایجاد میشود دمای بهینه بین 150تا 200 درجه سانتیگراد می باشد

در این قسمت به صورت خلاصه به عیوب دو نوع از انواع قطعاتی که در این روش ریخته میشود می پردازیم
1)عیوب لوله های چدنی
2)عیوب پیستون های چدنی
هر دوی این قطعات به روش حقیقی و در حالت افقی ریختگری می شوند

عیوب لوله های چدنی
عیب ترک :
الف- ترک گرم یا پارگی :
زمانی که اولین لایه منجمد می شود، مذابی در پشت این پوسته منجمد شده قرار دارد و به واسطه حرکت دورانی برآن فشار وارد می کند. این فشار در پوسته استوانه ای شکل در حال انقباض تنش های محیطی ایجاد می کند. درهمین حال درضخامت منجمد شده قطعه یک انقباض و در قالب به سبب افزایش درجه حرارت، یک انبساط حرارتی به وجود می آید که سبب شکل گیری یک فاصله هوایی گشته و قطعه از حمایت سرتاسری قالب محروم می ماند. در این زمان اگر تغییر شکل ناشی از تنش محیطی فراتر از مقاومت فلز در آن درجه حرارت گردد، پوسته دچار ترک طولی می گردد. البته در صورت پر شدن این ترک با مذاب این عیب به نام عیب سردجوشی در سطح تماس ایجاد می گردد

عیوب لوله های چدنی
روشهای جلوگیری از بروز این نقص عبارتند از:
کاهش درجه حرارت ریخته گری، کاهش سرعت ریخته گری، افزایش درجه حرارت پیش گرم قالب، به کارگیری سرعت دورانی کمتر در شروع ریخته گری و افزایش ضخامت تقالب با استفاده از لایه پوشش عایق در سطح داخلی قالب

عیوب لوله های چدنی
ب) ترک های عرضی
ترکهای عرضی از دیگر نقایص ایجاد شده در لوله می باشد که می تواند در نتیجه تمرکز شدید تنش های حرارتی و یا به خاطر انبساط گرافیت و گیر کردن لوله در قالب ایجاد شود

عیوب لوله های چدنی
عیب چروک خوردن سطح لوله ها:
در سطح خارجی لوله چروکیدگیهایی ایجاد شده که عمدتا در جهت عرضی می باشد. این عیب به خصوص در لوله های چدنی نشکن، با افزایش کربن معادل خصوصا در نتیجه افزایش سیلیسیم تشدید می گردد و بدین صورت توجیه می گردد که اگر آزاد شدن گرافیت در پوسته جامد اولیه زیاد باشد، موجب انبساط این پوسته می گردد و چون راهی برای انبساط لوله به دلیل چسبندگی به قالب وجود ندارد، نیروی فشار بالایی در طول انباشته شده که نهایتا در مناطق خاصی موجب انحناء و خم شدن پوسته اولیه می گردد.

عیوب لوله های چدنی
عیب بریدگی لوله
بریدگی یکی دیگر از معایبی است که ناشی از کاهش سیالیت مذاب در اثر فوق گداز پایین یا عدم گرافیت زایی کافی(مقدار پودر جوانه زای داخل قالب کم و یا اصلا استفاده نشود) صورت می گیرد و سبب جدا شدن قسمت هایی از لوله از هم می گردد.

عیوب لوله های چدنی
عیب تردی لوله:
تردی لوله یکی دیگر از معایبی است که بیشتر به صورت ترک خوردگی در جریان ریخته گری لوله پدید می آید. پایین بودن کربن معادل به خصوص سیلیسیم، پایین بودن درجه حرارت ذوب ریزی و در نتیجه عدم حل شدن مواد جوانه زا، پایین بودن درصد مواد جوانه زا یا عدم جوانه زایی از دلایل شکل گیری این عیب می باشد.

عیوب لوله های چدنی
عیب ساچمه ای شدن سطح لوله:
در بعضی از نقاط سطح خارجی لوله، ذرات گلوله ای شکل و یا سطح کوچک و بی شکلی دیده می شود که با یکدیگر و با سطحی که آنها را احاطه کرده است جوش سرد خورده اند و در واقع بر روی سطح محبوس شده اند. ذوب ریزی نادرست از ناودان، عدم به کارگیری لوچه در سر ناودان، علت تشکیل این عیب می باشد.

عیوب لوله های چدنی
عیب حفره های نشتی یا سوراخ شدن لوله ها:
معمولترین و متداولترین عیب موجود در لوله های چدنی نشکن عیب سوراخ شدن لوله ها می باشد که معمولا در جهت شعاع و در جهت انجماد شکل می گیرند. این حفرات از سطح خارج لوله ها شروع شده و به سمت سطح داخلی لوله ادامه می یابند. ریشه بروز این عیب هنوز به طور کامل مشخص نیست وعلل مختلفی را می توان به طور جداگانه در ایجاد این عیب موثر دانست. یکی از محتمل ترین علت هایی که وجود دارد امکان وقوع واکنش شیمیایی تولید کننده گاز ما بین مذاب و قالب و یا گازهای خارج شده از پوشش قالب می باشد..

عیوب پیستون های چدنی
عیوب سطحی و ماکروسکوپی:
الف- شسته شدن پوشش
در زمانی که غالب سرد بوده است و یا زمان پوشش دهی به غالب تا بار ریزی کم باشد و پوشش خشک نشده باشد در اثر بارریزی به داخل غالب پوشش جداره شسته می شود که این امر باعث ایجاد تبرید موضعی و یا در موارد حاد چسبیده شدن ذوب به غالب و ضایع گردیدن محصول و غالب می شود که راه جلوگیری از این عیب بیش گرم کردن غالب به میزان کافی (که بتواند رطوبت پوشش را از بین ببرد) و یا استفاده از پوشان ها با پایه الکلی و غیره که در درجات حرارت پایین تر خشک گردد

عیوب پیستون های چدنی
عیوب سطحی و ماکروسکوپی:
ب-عیوب ابعادی:
که شامل کلیه ی عیوبی می گردد که به دلیل نا مناسب بودن ابعاد قالب و یا میزان لنگی قالب در هنگام دوران ایجاد می گردد که باعث عدم انطباق محصول تولیدی با محصول مورد نظر (نقشه ی خاص مشتری)می گردد و در صورت لنگی بیش از حد، دستگاه نیز به دلیل تولیدات لنگ ضایع می گردد.

عیوب پیستون های چدنی
عیوب سطحی و ماکروسکوپی:
ج.اتصال سرد و یا سرد جوشی:
در صورت نا مناسب بودن دمای بارریزی و یا در هنگام انتقال ذوب از پاتیل به قالب های سانتریفیوژ در صورت نامناسب بودن دمای پاتیل و قالب باعث سرد شدن ذوب می گردد و محصول تولیدی دارای عیب سرد جوشی می گردد که جهت رفع این عیب میبایستی دمای بارریزی بالاتر انتخاب گردد و وسایل انتقال ذوب نیز قبل از استفاده بیش گرم گردد.

عیوب پیستون های چدنی
عیوب سطحی و ماکروسکوپی:
د. ایجاد زائده در محصول سانتیریفیوژ(جداره خارجی محصول)
به دلیل تمیز ننمودن پوشش قبلی و باقی ماندن زوائد اضافی محصول تولیدی قبل ممکن است باعث ایجاد زائده و یا حفره ی نا خواسته در محصول تولیدی نماید که این مورد پس از شات نمودن محصول قابل مشاهده می باشد که در صورت باقی ماندن زائده های فلزی باعث سختی موضعی در محصولات و غیر قابل ماشین کاری بودن این نواحی می گردد

عیوب پیستون های چدنی
عیوب سطحی و ماکروسکوپی:
ه- بیرون زدگی ذوب از غالب:
به دلیل نیروی گریز از مرکز و فشار ایجاد شده ذوب روی جداره های غالب در صورت کم بودن استحکام غالب باعث بیرون زدگی ذوب می گردد که این امر بیشتر در سر محصولات تولیدی و محل نصب سر غالب بیشتر مشاهده می گردد

عیوب پیستون های چدنی
عیوب میکروسکوپی:
الف-سوسه:
عیوب سوسه نیز همانند سایر محصولات تولیدی آهنی و غیر آهنی نیز در محصولات تولیدی سانتری فیوژ مشاهده می گردد که این عیب به دو دسته تقسیم می شود:
1- سوسه ی تشکیل شده به دلیل انقباض
2. سوسه های ناشی از آخال، سرباره و…

عیوب پیستون های چدنی
1. سوسه ی تشکیل شده به دلیل انقباض:
که در این مورد با توجه به جبهه ی انجماد که معمولا در روش سانتریفیوژ شروع جبهه ی انجماد از طرف دیواره ی غالب به داخل می باشد و همچنین پیشرفت جبهه ی انجماد داخلی که با سطح هوا در تماس می باشد باعث ایجاد سوسه در قسمت داخل محصولات تولیدی می گردد(زیر پوستی) که بیشتر این نوع از عیوب مربوط به سوسه های انقباضی می باشد که جهت رفع عیوب می بایستی با افزایش کربن معادل میزان انقباض را به حداقل رساند و یا با گرم نگهداشتن لایه های داخلی ذوب پیشرفت جبهه ی انجماد از طرف دیواره به داخل محصول را افزایش داد.

عیوب پیستون های چدنی
2. سوسه های ناشی از آخال، سرباره و…
در روش تولید سانتری فیوژ به دلیل نیروی گریز از مرکز کلیه ی آخال و ناخالصی ها شامل اکسیدها، سولفیدها، نیتریدها و … که در هنگام تشکیل ذوب به صورت آخال فیزیکی می باشد به داخل محصول هدایت گردیده و در اضافه تراش مجاز ماشین کاری قرار گرفته و بعد از ماشین کاری داخلی از بین خواهند رفت. ولی در مواردی که ذوب سرد بوده است و یا آخال ها و ناخالصی ها در هنگام انجماد بوجود آمده اند و یا در مقادیر زیاد موجود می باشند این آخال ها و نا خالصی ها در لایه های زیرین (نزدیک به دیواره ی قالب) نیز باقی می مانند که پس از ماشین کاری نیز قابل رویت می باشند که راه های جلوگیری از این عیب استفاده از قراضه ها و مواد شارژی مطلوب، مناسب بودن دمای بارریزی و به اندازه ی کافی در نظر گرفتن اضافه تراش مجاز می باشد

عیوب پیستون های چدنی
عیوب میکروسکوپی:
ب- جدانشینی:
در محصولات تولیدی سانتری فیوژ دو نوع جدایش بوجود می آید:
1)جدانشینی میکروسکوپی
2) جدانشینی ماکروسکوپی

عیوب پیستون های چدنی
1) جدانشینی میکروسکوپی:
که در اثر نیروی گریز از مرکز که باعث دوگانگی ساختار میکروسکوپی و سختی در داخل و خارج محصول تولید شده می گردد که این مورد به دلیل نوع انجماد (از دیواره ی غالب به داخل محصول می باشد که معمولا سرعت انجماد در نزدیک دیواره بسیار تند و سریع می باشد و به تدریج که ضخامت جامد شده بیشتر می گردد سرعت انجماد آهسته تر می گردد که این امر با توجه به کاربری بوش سیلندرها یک مزیت خوب برای سانتری فیوژ حساب می گردد

عیوب پیستون های چدنی
2- جدانشینی ماکروسکوپی:
که علت این امر نیز نیروی گریز از مرکز می باشد که کلیه المان ها با دانسیتی پایین تر به سمت داخل محصول و با دانسیتی بالاتر به سمت دیواره ی قالب رانده می گردد که این امر نیز در جهت جداسازی کلیه سر بارها و ناخالصی ها و آخال ها مزیت خوبی محسوب می گردد

عیوب پیستون های چدنی
ج. سایر عیوب:
از جمله عیوب دیگر که در تولیدات گریز از مرکز (حقیقی-تولید بوش) بوجود می آید شامل ریزش مواد ذوب به دلیل پایین بودن میزان دور دستگاه.
فشردگی بیش از حد مطلوب به دلیل افزایش دور دستگاه.
شسته شدن پوشش به دلیل نا مطلوب بودن ترکیب پوشان.
ایجاد حفره های گازی در پشت محصولات تولیدی به دلیل نا مناسب بودن پوشان و یا ترکیب آن می باشد.

منابع:
Metals Hand Book , "Centrifugal Cating" , VOL 15
داریوش سلیمی " تولید لوله های چدنی به روش ریختگری گریز از مرکز " نشریه ریختگری ، پائیز 1361 ، شماره 3 ، صفحه 18-27
محمد حسین فتحی ”ریختگری با قالب دائم “