گزارش کارآموزی کارگاه آهنی

به نام خالق هستی

گزارش کار کارگاه آهنی ۱

نویسنده :
عباس آذری

: اساتید مربوطه
آقایان آذرخش و محمدی
سال 1386
فهرست
عنوان صفحه
مقدمه …………………………………………………………….3
مواد قالبگیری و افزودنی ها ……………………………………4
کوره ها و ذوب فلزات……………………………………………15
سیستم را گاهی ، تغذیه و مبرد……………………………..30
گزارش 1 ( مذاب ریزی وزنه )………………………………….46
گزارش2 ( مذاب ریزی مدل صفحه ای)……………………… 50
گزارش 3 ( مذاب ریز ی بوش )……………………………….53 گزارش 4 ( مذاب ریز ی قطعه صنعتی )…………………….57
برسی عیوب ناشی از ماسه داغی………………………….60
بررسی کامل حفره های گازی و انقباضی …………………61

مقدمه
چدن ها و فولادها از روی درصد کربن مشخص می شوند. بیشتر از 1/2 درصد کربن چدن نام دارد و کمتر از 1/2 درصد کربن فولاد نام دارد.
هر چه درصد کربن در چدنها بیشتر باشد پایدار کردن آن نیز بیشتر می شود. انواع چدن هایی که استفاده می شود عبارتند از : خاکستری ، نشکن ، مالی بل و سفید . ویژگیهای چدن نسبت به فولاد را می توان به این شکل بیان کرد: نقطه ذوب پایین نسبت به فولاد، خواص مکانیکی مختلف ، سیالیت خوب به دلیل وجود گرافیت آزاد در چدن ها و عدم نیاز به تغذیه درمواردی که انقباض به دلیل انبساط گرافیت چدن کم است. چدن ها دارای اجزا یوتکتیک کمتر و گرافیت کمترو نتیجتا مقاومت بالا به دلیل اینکه در چدنهای هیپو یو تکتیک گرافیت ها درشتر به وجود می آید که چدن را نرم و ضعیف می کند. همان طور که می دانید آلیاژ های آهنی را می توان در یک سیستم آلیاژی دو تایی برای فولاد ها و نیز با اضافه شدن سیلیسیم بیشتر یک سیستم سه تایی برای چدن ها تعریف کرد.

(( مواد قالب و افزودنی ها ))
مواد قالبگیری را می توان به دو گروه زیر تقسیم بندی کرد :
1- مواد قالبگیری موقت یا مصرفی
2- مواد قالبگیری دائمی
ما در این گزارش به بررسی مواد قالبگیری موقت می پردازیم .
موارد مورد بحث در باره این مواد می توانند از نظر ترکیب شیمیایی
خواص فیزیکی و خواص فیزیکی – مکانیکی این مواد باشد.
ماسه
یکی از مهمترین مواد مورد مصرف در قالبگیری موقت قطعات ماسه است. ما می توانیم با استفاده از ماسه قالبهایی با ظرفیت کمتر از یک کیلو تا چند تن را با نوجه به روش قالبگیری تولید کنیم. نصبت ماسه با فلز متفاوت است مانند: 10به 1 می تواند با توجه به قطعه و ر.ش قالبگیری مورد استفاده قرار گیرد . در نقاط مختاف دنیا محل هایی وجود دارد که ماسه با انواع مختلف در آنجا تجمع پیدا کرده است که این محلها را معادن طبیعی ماسه گفته می شود که در نقاط مختلف ماسه با اشکال و اندازه های مختلف یافت می شود.ماسه می تواند به اشکالی مانند گرد، گوشه دار و مخلوطی از هر دو یافت شود.
اندازه یا مش ماسه نیز می تواند متفاوت باشد در ریخته گری آهنی اگر مش ماسه باید کم باشد به دلیل اینکه هرچه مش پایین تر باشد استحکام قالب نیز بالا می رود.
اشکال ماسه نیز اثرات متفاوتی بر روی قالب دارد. اگر ماسه گرد باشد استحکام کم می شود و نفوز گاز افزایش می یابد اما اگر ماسه گوشه دار وتیز باشد استحکام قالب بالا می رود اما نفوذ گاز کم می شود و موجب ایجاد مک در قطعه می شود.
ماسه های ریخته گری عمدتا از اکسید سیلیسیم و میکاوفلداسپار تشکیل شده اند. ماسه با کیفیت بالا برای ماهیچه ها و قالب های با دقت بالا قرار دارند و در جایی که خواص بی نظیر اینگونه مواد مورد نیاز است
به کار می روند. ماسه های ویژه عبارتند از :
)ZrSiO21- زیرکن (
)FeCr2O42- کرومیت (

)Mg – Fe) 2SiO23- اولین

)FeAl5Si2O12.OH4- استائورولیت (

سیلیس بعد از اکسیژن فراوانترین عنصر در طبیعت است. سیلیس به دو صورت ) که سیلیس می نامند و تبلور بنیان اولیه سیلیکاتها SiO2 اکسید (
) در تشکیل کانیها شرکت دارد.SiO4

خواص فیزیکی ماسه Green strenath
1-استحکام تر
پس از افزودن رطوبت به ماسه ماسه تر حاصل می شود.این مقدار رطوبتی که ما می افزاییم باید به طور دقیق افزئده شود تا به تواند انتظاراتی که از ماسه می رود را برابرده کند . ماسه تر باید علاوه بر دارا بودن استحکام کافی باید از شکل پذیری مناسبی برخوردارد باشد تا مابعد از خارج کردن مدل از درون قالب از خود استحکام بالا نشان دهد
همان طور که گفته شد رطوبت و مقدار چسبندگی باید به طور دقیق کنترل شودچون اگر رطوبت از یک درصد مشخص ( 6%) افزایش یابد می تواند باعث کاهش خواص مکانیکی ماسه شود. استحکام تر یک قالب به عوامل مختلفی چون میزان رطوبت ، مقدار چسب،شکل و اندازه و عدد ریزی ماسه بستگی دارد. در نمودار زیر تا ثیر رطوبت را بر استحکام مکانیکی مشاهده کرد.

استحکام استحکام استحکام فشاری
استحکام کششی

استحکام برشی
در صد رطوبت
7 % 6% 5%
2- )استحکام خشک)Dry strength
ما هنگامی به اهمیت استحکام خشک ماسه پی می بریم که مذاب درون قالب ریخته شده و ماسه به دلیل تماس با مذاب تمام رطوبت خود را از دست می دهد و اگر نتواند استحکام خود را به اندازه کافی برای مقاومت در برای مقاومت در برابر فرسایش و نیز استحکام کافی در برابر فشار متا استاتیکی مذاب را داشته باشد باعث می شود که قالب اندازه و ابعاد خود را از دست دهد و ما قطعه خود را با اندازه های دقیق نمی توانیم ریخته گری کنیم و باعث کاهش راندمان ریخته گری می شود.
اما مامی توانیم با کنترل وافزایش رطوبت استحکام خشک ماسه را به اندازه کافی اغزایش بدهیم تا با مشکلا ت گفته شده برخورد نکنیم.

استحکام

در صد رطوبت 7 % 6% 5%

3-( نفوذ پذیری )permeability
ما در قالبگیری با مشکلاتی با معایبی به نام مک های گازی یا حفره روبرو می شویم که این معایب می توانند از بخار شدن رطوبت ماسه و یا تولید گاز کردن مواد دیگر قالب بوجود بیاید . هنگامی که این بخارات و گازها تولید می شود نیاز به راهی برای خروج دارند و اگر نفوذ ماسه کم باشد این گازها در قالب حبس شده و تولید عیب های گفته شده می کند .
ما می توانیم با اظافه کردن مقدار مشخصی از رطوبت ( 7%) نفوذ پذیری ماسه را افزایش بدهیم اما باید این مقدار به طور دقیق کنترل شود و گرنه با کاهش رطوبت نفوذ پذیری کاهش می یابدو اگر این مقدار بیشتر از مقدار مورد نظر باشدباعث می شود چسبندگی ماسه افزایش یابد و راه خروج گازها بسته شود و مشکلاتی در تولید قطعات پیش آید.
4- )قابلیت شکل پذیری )flow ability
ماسه مورد استفاده ما در قالبگیری با ید قابلیت شکل پذیری کافی و متناسب با فرایند ریخته گری داشته باشد. ما می توانیم این مقدار را با افزایش کمی رطوبت به ماسه و افزایش چسبندگی این خصوصیت را در ماسه ایجاد کرد تا محفظه قالب مورد نظر را با دقت ابعادی بالا درست کردماسه تحت تا ثیر نیروی وارد به هنگام قالبگیری ، راحت تر شکل موردنظر را قبول کند. هر قدر حرکت ذرات ماسه بر روی یکدیگر به واسطه عواملی مثل فشار یا لرزش آسانتر صورت می گیرد.

از خواص فیزیکی دیگر ماسه می توان به چند مورد زیر نیز اشاره کرد:
)Thermal stability5- پایداری حرارتی (
)Refractoriness6- دیرگدازی (
7- تولید با سطح نهایی خوب
8- قابلیت فروریختن و متلاشی شدن( بعد از مذاب ریزی)
9- قابلیت استفاده مجدد

اجزاء مخلوط ماسه قالبگیری
از موادی که در مخلوط با ماسه در قالبگیری استفاده می شودکه به نام افزودنی ها معروف هستند می توانیم به انواع چسب ها اشاره کرد که باعث چسبندگی و اتصال ذرات ماسه می شود. مواد دیگری نیز برای تکمیل کار و گاهی کسب خواص ویژه مانند صافی سطح، استحکام و ……
به مخلوط اضافه می شود.
)type of binder انواع چسب ها (
)organic چسب ها را می توان از نظر ماهیت به دو دسته چسبهای آلی(
)تقسیم بندی کرد.in organicو چسب های غیر آلی (
اگر چسب مورد استفاده در قالبگیری خصوصیات زیر را دارا باشد می توان گفت این یک چسب مناسب است.
1- در هر دو حالت ماسه ( تر و خشک ) باید استحکام کافی داشته باشد.
2- باید بتواند با بالا بردن شکل پذیری ماسه تمامی قسمت های مدل را به خود بگیرد.
3- چسب مورد استفاده در قالبگیری نباید کمترین چسبندگی به سطوح مدل و جعبه ماهیچه را داشته باشد.
4- حداقل تولید گاز به هنگام تماس با مذاب
5- دیرگدازی ماسه را پایین نیاورد تا با ماسه سوزی مواجه نشویم
6- از نظر تولید گازهای آلوده و مضر درپایین ترین در صد باشد.
7- اقتصادی بودن
چسب های آلی را می توان به سه گروه اصلی تقسیم کرد:
)Resin 1- صمغ ها(
)،غلات،نشاستهCerteal2- حبوبات (

)Oli3- روغن (

چسبهای غیر آلی به قرار زیر هستند:
الف) خاک رس:
خاک رس یکی از متداول ترین و مهمترین چسب مورد استفاده در قالبگیری است،خاک رس اساسا سیلیکات آلومینیم است.
ما در طبیعت عموما سه نوع از این خاک را می یابیم که عبارتند از:
)Al2O3.4SiO2.H2O1-مونت موری لونیت (
)Al2O3.2SiO3.H2O2- کائولینیت (
3- ایلیت

ب) سیمان:
سیمان نیز از جمله چسبهایی است که ما به دلیل سختی بالا و استحکام زیادی که بعد از مخلوط کردن با ماسه بدست می آید در قالبگیری قطعات مختلف مورد استفاده قرار می دهیم. سیمان پرتلند به میزان 12-8 درصد به همراه 6-4 درصد آب برای تهیه یک مخلوط ماسه قالبگیری به کار می رود. ما برای اینکه سیمان به خوبی خود گیر و سفت شود باید مخلوط را 72 ساعت نگه داشت تا بعد مورد استفاده قرار گیرد.
ج) سیلیکات:
سیلیکاتها نیز در فرایند قالبگیری مورد استفاده قرار می گیرد که به طور کلی به دو دسته سیلیکات سدیم و ترکیبات اتیل از که از مهمترین انواع اینگونه چسبها هستند.
د) گچ

ما در فرایند قالبگیری برای بدست آمدن برخی از خواص ویژه موردنظر خود از موادی استفاده می کنیم که افزودنی ها گفته می شوند که عبارتند از:

– حبوبات ، غلات :
این دو مواد بیشتر برای بالا بردن استحکام تر و خشک و بالا بردن قابلیت فروپاشی مورد استفاده قرار می گیرد.
در مواردی هم جلوگیری از عیوب انبساطی و ایجاد ترکهای گرم مورد استفاده قرار می گیرد.
– خاک اره:
به منظور ایجاد حالت پلاستیکی مواد قالب و قابلیت نفوذ گاز و همچنین قابلیت از هم پاشیدگی و موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.
– ملاس – دکسترین:
ملاس برای بالا بردن سختی لبه قالب و افزایش استحکام خشک ماسه مورد استفاده قرار می گیرد. دکسترین نیز برای کنترل انبساط و افزایش سختی سطح قالب به کار می رود.
– نفت سیاه ،قیر و مازوت:
این مواد یرای بهبود سطح تمام شده قطعات آهنی و خواص چسبندگی ذرات ماسه در فراین قالبگیری استفاده می شود.

– گرافیت :
به منظور اصلاح قابلیت قالبگیری ماسه و بهبود سطح تمام شده قطعات به کار گرفت.
– پودر سیلیس:
پودر سیلیس به دلیل بالا بردن چگالی توده ماسه باعث فشردگی بیشتر و مقاومت بیشتری در بابر نفوذ فلزات مذاب دارد.
– اکسید آهن :
اکسید آهن باجذب گازهای موجود در قالب از ایجاد عیوبی مانند مک و حفره جلوگیری می کند و استحکام گرم قالب را نیز افزایش می دهد.
مواد دیگر نیز مثل روغن سوخت، پرلیت ، سیکول، رسوب فورفورال،پودر سردا،اسید بوریک و ……..مورد استفاده قرار می گیرد.

(( کوره ها و ذوب فلزات))
در مورد ذوب چدن ها می توان گفت که بیشترین و رایج ترین کوره مورد استفاده در ذوب این فلز از کوره کوپل نام برد.
کوره های متفاوتی در تولید مذاب وجود دارد که میتوان به کوره های دوار،کوره های زمینی و کوره های الکتریکی اشاره کرد.
یک کوره مناسب برای ذوب چدن باید خصوصیاتی مثل درجه حرارت ذوب و فوق ذوب،سرعت ذوب،ظرفیت ذوب ،هزینه ذوب و ….. است.
شارژ کوره هامی تواند از شمش های چدنها ویا قراضه ها( راه گاهها، تغذیهو قطعات برگشتی و…….) باشد.
اگر ما می خواهیم یک قطعه مناسب تولید کنیم باید علاوه بر دقت و کنترل مواد قالبگیری مورد استفاده که در بخش پیش توضییح داده شد به مذابی که برای ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرد به طور جدی توجه کرد تا بتوانیم از ورود مواد آلوده کننده مذاب جلوگیری کرد و یک مذاب تمیز وارد محفظه قالب کرد و با یک راندمان بالای ریخته گری قطعات سالم و بی عیب تولید کرد.
ما در اینجا به منابع آلوده کننده مذاب و راه حلهای رفع یا جلوگیری از ورود این منابع توضییح می دهیم.

منابع آودگی مذاب
یکی از مباحث در متالورژی واکنش پذیری مذاب با مجموعه عوامل محیطی و عوامل دیگر است.
منابع را می توان به عبارت زیر بیان کرد:
هوای محیط
مذاب به راهتی می تواند با مجموعه واکنشهای مختلف شیمیایی و فیزیکی با گازهای موجود در هوا ( هیدروژن،اکسیژن،ازت و بخار آب ) موجب تلف شدن عناصر مفید در آلیاژ و تشکیل مواد مضر و ناخاسته کند که راندمان ریخته گری را به شدت کاهش می دهد.
سوخت و محصولات احتراق
سوخت یکی از عوامل مهم در ذوب است که می تواند با کنترل آن و درست مصرف کردن و ایجاد یک احتراق مورد نظر ما برای ذوب فلزات از به وجود آمدن آلودگی های مختلف جلوگیری کرد.
مواد نسوز
مواد نسوز می تواند با ایجاد واکنش مکانیکی وارد مذاب شود و ایجاد آلودگی در مذاب کنند. نسوزهای مورد استفاده در پاتیل ها و بوته های مورد مصرف در ذوب فلزات اگر دارای دیرگدازی بالا و بی اثر بودن نسبت به مذاب نباشند باعث دخول مکانیکی می شوند.
وسایل و ابزار ذوب
این مورد از آلودگی نسبت به موارد دیگر کمتر باعث آلودگی می شود.
می توان با تمیز نگه داشتن وسایل و ابزار مورد استفاده که به دلایلی مثل هم زدن یا افزودن موادی به مذا ب در تماس مستقیم با مذاب قرار می گیرند از ورود مواد اکسیدی و مواد دیگر به مذاب جلوگیری کرد.
مواد شارژ یا بار
شارژ مورد استفاده در ریخته گری همان طوری که گفتیم یا به شکل شمش است یا قراضه ها باشد. شمش های مورد مصرف با درجه خلوص متفاوت وجود دارد که باید یا دقت کنترل شود و از و از درصد ناخاصیهای موجود در چدن باید اطلاع پیدا کرد و تا حد ممکن یک شمش خالص و تمیز در ذوب استفاده کرد.قراضه ها نسبت به شمش ها بیشتر موجب آلودگی مذاب می شوند چو در صد خلوص یا مواد درون قراضه ها مشخص نیست و امکان دارد حاوی عناصر مضر برای مذاب باشد و یا چون قبلا مورد استفاده قرار گرفته حاوی رطوبت یا چربی های مختلف باشد که برای مذاب کاملا مضر است.
پیشگرم کردن شارژ چدنها و تاثیر آن بر کیفیت مذاب‏:
اصولا یکی از روشهای آسان کاهش زمان ذوب و افزایش ‏نرخ تولید، پیشگرم کردن شارژ است، اما تحقیقات نشان داده ‏است که افزایش زیاد دمای پیشگرم شارژ، مشکلاتی را به ‏وجود میآورد نتایج تحقیقات انجام گرفته در زمینه پیشگرم ‏کردن زیاد شارژ در کوره القایی به شرح ذیل است:‏
‏● مقدار سرباره افزایش قابل توجهی مییابد.‏
‏● با افزایش زیاد درجه حرارت پیشگرم شارژ، افزایش چندانی ‏در سرعت ذوب مشاهده نمیگردد.‏
‏● گرمای نهان ذوب سرباره حدود 8/1 برابر چدن مذاب است ‏و اتلاف انرژی حرارتی افزایش خواهد یافت.‏
‏● نرخ اکسیداسیون مواد شارژ تا دمای ċ650 نسبتا ناچیز ‏است اما در محدوده دمای ċ815-648 نرخ اکسیداسیون به ‏صورت تصاعدی افزایش مییابد.‏
‏●با افزایش مقدار اکسید آهن ‏‎(FeO)‎، حجم و سیالیت سرباره ‏افزایش مییابد. اکسید آهن از نظر شیمیایی خورنده ترین جزء ‏سرباره است، نقطه ذوب پایینی داشته و باعث تشکیل ذرات ‏بسیار ریزی میشود که به آهستگی بر روی سطح مذاب غوطه ‏ور میگردند.‏
‏● سرباره اضافی مصرف انرژی کوره را افزایش میدهد در ‏حالت تئوری، چدن برای رسیدن به دمای بارریزی فقط به ‏‏450 الی500 کبلو وات ساعت بر تن، انرژی نیاز دارد، در ‏حالی که سرباره 700 الی 800 کیلووات ساعت بر تن، انرژی ‏را مصرف خواهد کرد.‏
‏● بررسیهای صورت گرفته نشان میدهند که با وجود اختلاف ‏در سیکل حرارتی و زمانی برای هر کارگاه، درجه حرارت ‏مناسب پیشگرم شارژ، 510-482 درجه سانتیگراد میباشد.

مواد قالب
مواد قالب می تواند به صورت مکانیکی و یا انجامک واکنش های شیمیایی موجب ایجاد ترکیبهای ناخواسته مضر در مذاب شود.

بعد از بیان منابع آلودگی حال به توضیح در باره روش ها و راه های کنترل و یا حذف آلودگی های مذاب می پردازیم.
کمک ذوبها را می توام به ترتیب زیر نام برد:
)Fluxs1- فلاکسها (
)Degassers 2- گازدانه ها (
)Grainrefiners3 – ریزکننده ها (
)Nuocleants4- جوانه زا ها (
)Modiffiers5- بهسازها (

آخالها یکی از آلودگی های مذاب محسوب می شود که به طور ناخواسته در مذاب ایجاد می شود و اثرات بسیار مضری برای مذاب دارد. ای تا ثیرات را می توان به چند دسته تقسیم کرد.
1- سیالیت ریخته گری : سیالیت مذاب به شدت تحت تاثیر وجود آخال قرار می گیرد و به دلیل وجود ذرات جامد و یا نیمه جامد سیالیت و گران روی کاهش پیدا می کند.
2- تغییر نوع انجماد : قطعه ریخته گری شده به دلیل وجود آخال جامد در هنگام انجماد باعث تسریع انجماد که آخال به عنوان هسته های اولیه عمل می کند و شرایط انجماد را به صورت خمیری ایجاد می کند و ما نمی توانیم به راهتی یک قطعه سالم و بدون مک های انقباضی را تولید کنیم.
3- مک و تخلخل : آخالها عموما به دلیل ایجاد خلاء موضعی در فصل مشترک خود با مذاب ، همواره شرایط تشکیل حبابهای گازی و مکها را تسریع و دامنه تخاخل در آلیاژ را افزایش می دهند.
4- خواص مکانیکی :آخالها باعث کاهش استحکام مکانیکی ، حد الاستیکی ،ازدیاد طول نسبی و حد خستگی می شود که به طور کامل عملا استفاده قطعه را از ما می گیرد. از جمله معایب دیگر را می توان به کاهش شکل پذیری و افزایش عیوب سطحی و همچنیین کاهش تراش پذیری و هدایت حرارتی اشاره کرد.
فلاکسها:
فلاکسها را می توان بر اساس کارایی که در عملیات ذوب دارد به دو صورت تعریف کرد .
الف ) فلاکسهای تمیز کننده : این فلاکسها نقش مهمی در ایجاد یک مذاب تمیز و بدون آخال و آلودگی های دیگر کرد . این فلاکسها با کاهش آغشتگی آخالها به مذاب و کاهش وزن مخصوص آخالها باعث می شود که آخالها به راهتی از مذاب جدا شوند و به سطح مذاب به عنوان سرباره و یا در ته بوته بنشینند و در وقت مذاب ریزی مذاب تمیز به داخل قالب برود.
این فلاکسها همچنیین می توانند با افزایش نقطه گداز آخالها باعث شود که در حین ذوب فلز به صورت جامد بماند و با مذاب مخلوط نشود و به راحتی از مذاب جدا شود .
ب) فلاکسهای پوششی: این فلاکسها مهمترین کاری که در مذاب انجام می دهد به این ترتیب است که با کاهش آغشتگی آخال با مذاب در ایجاد سرباره مناسب می کند این سرباره با ید کمترین آغشتگی را با مذاب داشته باشد تا بتوانیم به راهتی از مذاب جدایش کنیم واز ورود به داخل مذاب جلوگیری کنیم. از انواع فلاکسهای پوششی مورد استفاده در آلیاژهای مختلف می توان به چند فلاکس زیر اشاره کرد:
آلیاژ های آهنی >>>پودر ذغال،سنگ آهک،سیلیکات کلسیم
آلیاژهای مس>>>براکس،کاربیدکلسیم،برایدمنیزیم،شیشه
…..

یکی دیگر از عوامل مهم متالورژیکی موثر در تولید یک قطعه سالم توجه به سیالیت مذاب ریخته گری است . سیالیت عبارتست از توانایی و قابلیت پر کردن تمام قسمتهای قالب ، تحت سرعت بارریزی معین توسط فلز مذاب.
از عواملی که بر روی سیالیت تاثیر دارند عبارتند از :
الف) درجه حرارت : درجه حرارت مذاب مهمترین عامل درپر شدن قالب است . مشخصا هر چه درجه حرارتفوق ذوب بالا باشد باعث افزایش سیالیت می گردد.
اگر درجه حرارت فوق ذوب پایین باشد باعث کاهش سیالیت و همچنین باعث می شود که زمان برای واکنش های ترکیبی و ایجاد انواع اکسید ها،آخالها و …. می شود.
ب)ترکیب شیمیایی: در آلیاژهای با دامنه انجماد کم ،سیالیت نسبتا زیادتر و تا هنگامی که پوسته جامد در منطقه گلویی ورودی تشکیل نشود،ادامه داشته و سپس سریعا متوقف می شود.در آلیاژها یی با دامنه انجماد طولانی به دلیل ایجاد اولین هسته های جامد سیالیت به طور فاحشی کاهش می یابد .
از دیگر عوامل نیز می توان به چند نکته زیر نیز اشاره کرد .
تنش سطحی – مواد قالب – اثرات سطحی قالب-فشار هوا
گازها
از دیگر فرایندهای که بر روی مذاب برای از بین بردن آلودگی انجام می شود گاز زدایی است.
گازها می توانند در فلزات به شکل جامد یا مذاب و به صورت بین نشین و عموما از طریق نفوذی وارد فلز می شوند و عموما مکها در نتیجه محبوس شدن گاز در حین عملیات
ریخته گری و انجماد به وجود می آید.
از عوامل تولید گاز در مذاب می توان به اتمسفر محیط،سوخت و محصولات احتراق،بخار آب ، مواد نسوز،موادشارژ و کواد قالب اشاره کرد.
از جمله مشکلاتی که مربوط به انحلال گاز در مذاب می شوند عبارتست از در جریان انجماد و سرد شدن : حد حلالیت جامد نسبت به مایع بسیار کم و گازهای خارج شده از حلالیت مجددا به صورت مولکولی تشکیل شوند، در این حال حبابهای گازی حاصل در جریان انجماد،به دلیل وجود هسته های جامد ،نوع رشد شاخه ای ، افزایش گرانروی و انجماد سطحی، فرصت خروج نیافته به صورت مک و یا حفره ریز و درشت گازی در قطعه ریختگی باقی می ماند.
سرعت انحلال گاز به عواملی همچون درجه حرارت و فشار محیط بستگی دارد به این ترتیب که با افزایش درجه حرارت و فشار محیط انحلال گاز نیز افزایش می یابد.
از جمله عواملی که موثر در تشکیل مک است عبارتند از:
مقدار گاز – تلاطم و آشفتگی – آخال ها و هسته های جامد
مدل انجماد و مقدار انقباض – سرعت و زمان انجامد
روش های شناخته شده ای که برای گاز زدایی به کار می رود چند نوع است که قبلا مطالعه کرده ایید و تنها در اینجا نام برده می شود.
الف ) گاززدایی با استفاده از کاهش فشار خارجی ( قانون سیورت )
ب ) گاز زدایی با استفاده از افزایش فشار داخلی
از دیگر عملیات مذاب ،عملیات جوانه زائی است.

تصفیه چدن مذاب توسط الیاف نسوز سیلیسی‏:

تصفیه مذاب چدن، روشی موثر برای بهبود کیفیت قطعات ریختگی ‏است. برای تصفیه چدن مذاب معمولا از فیلترهای سرامیکی و یا ‏فیلترهای فومی استفاده میگردد. اخیرا فیلتر جدیدی بنام الیاف نسوز ‏سیلیسی وارد عرصه صنعت ریخته گری شده است. الیاف این فیلتر از ‏فیبرهای عملیات حرارتی سیلیسی تشکیل شده اند که دماهای بارریزی ‏بالاتر از 2900 درجه فازنهایت را به راحتی تحمل میکنند. این فیلتر ‏را میتوان به سادگی به هر اندازه و شکلی در آورد و معمولا در خط ‏جدایش قالب قرار میگیرد. برای نگهداری فیلتر در موضع خود از پیچ ‏و مهره های خاصی استفاده میگردد. با تماس چدن مذاب به فیلتر، ‏رزین اتصال دهنده فیبرها، تجزیه شده و یک نوع زغال کربنی به ‏وجود میاید. این زغال، باعث اکسید شدن آهن میشود و اکسید آهن ‏‏(وستیت ‏FeO‏) به وجود میآورد که حاصل واکنش آن با فیبرهای ‏سیلیسی، تشکیل لایه ای از فابلیت برروی فیبرها است. دمای چدن ‏مذاب باعث نرم و چسبناک شدم پوشش فایالیتی شده و در نتیجه ‏هرناخالصی موجود در مذاب را بخود جذب خواهد کرد. در مذاب ‏چدنهای نشکن، محصولات واکنشهای کروی کردن گرافیت، توسط ‏فایالیت جمع آوری میگردد. در اثر به وجود آمدن محلولهای جامد با ‏نقطه ذوب پایین، جداکردن ناخالصیهایی مانند اکسید منیزیم، سولفیدها، ‏سیلیکاتها و سایر ذرات تشکیل شده در عملیات کروی کردن، آسان تر ‏میگردد. در کاربرد فیلترهای سرامیکی، با سرد شدن مذاب و نیاز به ‏مجراهای درشت برای عبور راحت تر مذاب (که منجر به عبور ‏ذرات ریز میشود) مواجه هستیم و فیلترهای فومی معمولا باعث به ‏وجود آمدن یک جریان متلاطم میشوند. در فیلترهای الیافی این مسائل ‏کمتر رخ میدهند. برای بهبود اثر فیلترسازی و کاهش مجاری عبور ‏دهنده ذرات ناخالصی، بایستی سطح موثر فیلتر را نسبت به جریان ‏مذاب افزایش داد. در چدنهای خاکستری و مالیبل سطح موثر، سه الی ‏پنج برابر سطح تنگه در سیستم راهگاهی و در مورد چدن نشکن، شش ‏الی هشت برابر میباشد. برای بالا بردن سطح موثر در سیستمهای ‏راهگاهی، میتوان یک فیلتر الیافی را به صورت دو مرحله ای ‏طراحی کرد و بکار برد. در فیلتر دوم معمولا به سطح موثر بالاتری ‏نیاز نداریم زیرا بیشتر مواد، ناخالصیها و آخالها در فیلتر اول از مذاب ‏جدا میشوند. عملیات فیلتر کردن دو مرحله ای را میتوان توسط دو نوع ‏فیلتر با مش بندی متفاوت و مجراهای گوناگون بکار برد و انواع ‏مختلف ناخالصی و ذرات ناخواسته را از مذاب جدا کرد. با ساختن ‏سبدها یا کاسه هایی ازاین فیلترها میتوان مقادیر معتنابهی از مذاب ‏خروجی کوره های نگهدارنده و پاتیلها را تصفیه کرد. با پوشش دادن ‏سطح الیاف با مواد جوانه زا، میتوان عملیات دوگانه فیلتر کردن و ‏جوانه زائی را به راحتی انجام داد. حتی میتوان برای عملیات جوانه ‏زائی انتخابی، مواد جوانه زا یا سایر آمیژان ها را در مکانهای ‏گوناگون سیستم راهگاهی قرار داد. فیلتری با مساحت چهار اینچ مربع ‏میتواند وزن بیست گرم جوانه زا را تحمل کند. معمولا این فیلتر را به ‏صورت افقی در خط جدایش قرار میگیرد. در قالبهای عمودی و یا در ‏قالبهایی که در آنها موقعیت خط جدایش محدوده است، میتوان توسط ‏مقداری ماسه ماهیچه آن را ثابت کرد. یک استفاده دیگر از این فیلتر، ‏تعبیه کردن مکانی برای فیلتر در نزدیکی قطعه برای سهولت جدا ‏شدن سیستم راهگاهی از قطعه است. فیلترهای الیافی نه ترک بر ‏میدارند و نه به مانند فیلترهای سرامیکی به راحتی در حین حمل و نقل ‏می شکنند. توان بالای آنها برای جذب آخالهای و سایر مزایای آنها راه ‏حل مناسبی برای بهبود کیفیت قطعات ریختگی در یک کارگاه ریخته ‏گری به شمار میاید.

جوانه زا ها
جوانه زا ها به دو صورت خو دی و غیر خودی و جود دارد.یک جوانه زای خوب و مناسب باید ویژگی هایی مثل دیرگدازی و
قابلیت آغشتگی به مذاب ،ساختار کریستالی نزدیک به فلز
زبری سطح جوانه و …..را داشته باشد.
به چند نکته نیز باید در عملیات جوانه زائی دقت کرد:
1- زمان جوانه زائی باید در آخرین مرحله حذف هودگی باشد تا در هنگام گاز زدایی یا آخال زدایی جوانه زا ها حذف نشود.
2- درجه حرارت و زمان میراییباید به طوری کنترل شود تا جوانه زا ها در درجه حرارت وزمان زیاد در مذاب قرار نگیرد تا راندمان جوانه زنی پایین نیاید.
3- اندازه جوانه زا ها باید نه زیاد بزرگ باشد کهخواص قطعه را کاهش دهد و نه آنقدر ریز باشد که رادمان جوانه زاوئی پایین بیاید.
4- پخش یکنواخت 5-مقدار جوانه زا

سیستمهای راهگاهی
وظایف یک سیستم راهگاهی:
1- تنظیم سرعت و جهت جریان مذاب به گونهای که پرشدن کامل قالب قبل از انجماد تضمین گردد.
2-ایجاد جریان آرام و یکنواخت
3-ایجاد شیب دمایی مناسب از قطعه به تغذیه
4- جلوگیری از ورود آخال،اکسید سرباره،ذراتو مواد قالب
5-اقتصادی بودن
در میان انواع فلزات و آلیاژ های ریختگی چدن ها بیشترین مقدار مصرف را دارا بوده و اندوخته های علمی و تجربی درباره آن ها نیز بسیارند . برای آنان که در ارتباط مستقیم و یا غیر مستقیم با ساخت قطعات چدنی هستند این احساس وجود دارد که چدن ریزی در مقایسه با دیگر فلزات ریخته گری روش ساده ای است . کیفیت هر محصول تولیدی ریشه در نیاز و فرهنگ آن جامعه دارد . کشوری که متکی به سیستم حمل ونقل دستی است می تواند قطعات ریختگی با کیفیت نازل را پذیرا باشد . در ارتباط با تکنولوژی تولید قطعات چدنی چنانچه مرحله طراحی سیستم های راهگاهی و تغذیه گذاری مهمترین جزء این مراحل نباشد از اصولی ترین قسمت های آن خواهد بود . امروزه این مرحله به عنوان ابزار بسیار مفیدی جهت کنترل معایب در قطعات بویژه عیوب انقباضی و بهره دهی قطعات ریختگی به شمار می رود. طراحی راهگاها و تغذیه بدون توجه به متغیرهای بسیاری که در مرغوبیت قطعات ریختگی موثر است انجام گیرد که متغیرهایی نظیر کیفیت متالوژیکی مذاب و نوع مخلوط سازنده قالب و روش ریخته گری در ارائه طرح سیستم راهگاهی و تغذیه موثر است لذا طرح باید این عوامل را شناساوی کرده و بر اساس شناخت کافی آن ها نوع سیستم لازم را انتخاب کند . لذا موفقیت هنگامی بدست می آید که طراح و یا گروه طراحی در ارتباط نزدیک با بخش تولید قرار گرفته و نوعی سیستم راهگاهی و تغذیه را انتخاب کند که حتی المقدور بتواند معایب و نارسائی های مرحله تولید را جبران کند
یک از عوامل لازم در تهیه قطعات ریخته گری سالم آگاهی از چگونگی رفتار مذاب از هنگام ورود به داخل قالب تا مرحله خاتمه انجماد آن است.
با نگرشی به قطعات ریختگی بجای مانده از زمان های بسیار دور می توان دریافت که ریخته گران گذشته تا چه حد به اهمیت راهگاه گذاری صحیح قطعات توجه داشته اند.
مطالعه سیستم های راهگاهی ( Gating systems ) بدون آشنایی به رفتار انقباضی مذاب و مسئله تغذیه گذاری Risering ) قطعات امکان پذیر نیست . به همین دلیل لازم است در طراحی سیستم های راهگاهی چگونگی انقباض مذاب ( Liquid shirinkage ) قبل از شروع انجماد و در مرحله انجماد ( Solidification shrinkage ) نیز مد نظر قرار می گیرد
و ظایف یک سیستم راهگاهی مناسب به شرح ذیل است:
1- انتقال مذاب از بوته به محفظه قالب با سهولت انجام پذیرد.
2- حرکت مذاب در مجاری و راهگاها با حداقل حرکت اغتشاشی انجام گیرد.
3- مذاب به گونه ای وارد قالب گردد که سردترین قسمت بار به دورترین قسمت محفظه قالب رفته و گرم ترین آن در راه گاها باقی بماند این حالت موجب می شود تا از ایجاد حفره های انقباضی مذاب در قطعه ریخته گری جلوگیری گردد.
4- راهگاها آنقدر بزرگ در نظر گرفته شوند که مذاب بتواند اولاً محفظه قالب را کاملا پر کرده و ثانیا به تغذیه قطعات ریختگی کمک کند.
معایبی که در اثر عدم دقت در طراحی سیستم های راهگاهی امکان وجود دارند عبارتند از:
1- وارد شدن ماسه شلاکه ( Slag ) و ناخالصی ها Impurities ) به همراه مذاب به محفظه قالب خصوصا تجمع در بالا قالب.
2- خشن شدن سطح قطعه ریختگی
3- جذب گاز در مذاب و ایجاد مک و حفره در قطعه ریختگی
4- اکسید شدن بیش از حد مذاب
5- ایجاد حفره های انقباضی در قطعه ریختگی
6- نفوذ مذاب در ماهیچه ها
وظیفه اصلی یک سیستم راهگاهی آن است که مذابی تمیز و عاری از شلاکه و ناخالصی ها را به محفظه قالب منتقل کند به این منظور سه نکته زیر باید رعایت شوند:
1- ایجاد ارتباط مذاب موجود در محفظه قالب با فضای خارج
2- گرفتن شلاکه و ناخالصی ها
3- ایجاد شرائطی که گاز ها و هوای موجود در قالب را بتوان به فضای خارج منتقل کرد
حوضچه بارریزی ( Pouring cup or basin )
گشاد کردن قسمت بالای راهگاه بارریز یا ایجاد حوضچه عمل ریختن مذاب را تسهیل می کند . عدم استفاده از حوضچه امکان ورود شلاکه به داخل راهگاه بارریز را زیاد می کند و هرچقدر حوضچه بزرگتر در نظر گرفته شود این امکان تقلیل می یابد . آن قسمتی از حوضچه که در امتداد لوچه پاتیل قرار دارد باید به اندازه کافی طویل در نظر گرفته شود . حوضچه هایی که کف آن ها پایین تر از سطح بالایی راهگاه بارریز قرار دارد وظیفه گرفتن فشار مذاب ورودی را نیز بر عهده داشته و موجب می شوند تا مذاب به آرامی وارد راهگاه بارریز گردد بدترین شکل برای حوضچه حالت قیفی و بهترین شکل برای آن نوع نشان داده شده در شکل می باشد .
در ریختن قطعات بزرگ استفاده از تله در حوضچه ها برای جلوگیری از ورود شلاکه به راهگاه متداول است از آنجائی که این روش جریان مذاب به داخل راهگاه بارریز را به صورت اغتشاشی در می آورد لذا غیرمفید تشخیص داده شده است
قرار دادن مانعی روی قسمت بالای راهگاه بارریز به منظور پر کردن اولیه حوضچه از مذاب هم به دلیل مشابه مضر است . قطر یا عرض حوضچه باید حداقل دو برابر قطر جریان مذابی که از پاتیل به داخل آن ریخته می شود در نظر گرفته شود . عمق حوضچه نیز باید به صورتی باشد که در هنگام ریختن مذاب به داخل آن هیچگونه پاشیدگی مذاب صورت نگیرد . در شکل زیر ابعاد یک نوع حوضچه مناسب که بیشتر در ریخته گری انواع چدن با گرافیت کروی مورد مصرف دارد نشان داده شده است.
راهگاه بارریز ( Sprue )
استفاده از چند راهگاه بارریز در یک قالب به هیچ وجه توصیه نمی شود مگر آنکه قطعه ریختگی بسیار بزرگ بوده و ریختن آن نیاز به استفاده از چند پاتیل داشته باشد .
ارتفاع راهگاه بارریز بیشتر با توجه به ارتفاع درجه های موجود در کارگاه تعیین می شود . سطح مقطع این راهگاه در سیستم فشاری تقریبا 3 برابر مجموع سطوح مقاطع راهگاههای فرعی در نظر گرفته می شود و در سیستم غیر فشاری مجموع سطوح مقاطع راهگاههای فرعی تقریبا باید با سطح مقطع قسمت تحتانی راهگاه بارریز یکسان در نظر گرفته شود.
راهگاه بارریز معمولا بصورت استوانه ای در نظر گرفته می شود که سطح مخصوص آن اندکی کمتر از سطح مخصوص راهگاه با مقطع گوشه دار می باشد و جز این امتیاز دیگری ندارد.
بدلیل مشکلات عملی در تهیه قالب های ماشینی با سرعت بالا در سیستم های فشاری از راهگاه بارریز بدون شیب و یا با شیب جزئی استفاده می شود و در سیستم غیر فشاری همواره لازم است از راهگاه بارریزی استفاده شود که قسمت تحتانی آن کمترین سطح مقطع ممکن را در مقایسه با قسمت های دیگر آن داشته باشد در صورتی که در این سیستم از راهگاه بارریز بدون شیب استفاده شود باید در محل اتصال راهگاه بارریز و راهگاه اصلی از تنگه استفاده کرد.
راهگاه اصلی ( Runner )
بهترین طرح برای راهگاه اصلی ساده ترین آن هاست به همین دلیل چنانچه فضای درجه قالب گیری اجازه دهد بهترین نوع راهگاه اصلی نوع مستقیم است . ایجاد هرگونه قوسی در این راهگاه به ایجاد حرکت اغتشاشی مذاب کمک می کند چنانچه به کار بردن این قوس در راهگاه اصلی اجتناب ناپذیر باشد بایستی این قوس را با حداکثر زاویه ممکن ایجاد کرد در راهگاه اصلی انحنادار نباید راهگاه فرعی را نزدیک قسمت قوس راهگاه اصلی تعبیه کرد . چنانچه از یک راهگاه اصلی گرد استفاده شود باید از به کار بردن راهگاه فرعی در وسط قوس پرهیز کرد . اصولا در حالتی که برای قطعه ای استوانه ای شکل از راهگاه اصلی گرد استفاده شود توصیه می گردد که سیستم راهگاهی غیرفشاری بکار برده شود.
درجه حرارت ریختن مذاب و ظرفیت پاتیل ها
انتخاب درجه حرارت ریختن مذاب بستگی به نوع سیستم راهگاهی و تغذیه گذاری قطعات دارد . برای ریخته گری قطعات چدنی با جداره های ضخیم با استقاده از تغذیه ریختن مذاب در درجه حرارتی بالایی انجام می شود.
انتخاب اندازه پاتیل بایستی به گونه ای انجام گیرد که افت درجه حرارت مذاب در آن حداقل مقدار ممکن بوده و خالی و پر کردن آن نیز با مشکلی مواجه نباشد و شکل لوچه پاتیل بسیار مهم بوده و به شکل U کشیده ترجیح داده می شود ضمن آن که سطح مقطع کانال بارریزی آن دو برابر سطح مقطع راهگاه بارریز در نظر گرفته می شود.

روش راهگاه گذاری در ریخته گری چدن با گرافیت کروی برای اضافه کردن منیزیم به مذاب در راهگاه
در این روش آلیاز محتوی منیزیم را در محفظه ای درون سیستم راهگاهی قرار داده و مذاب عاری از منیزیم را درون قالب می ریزند . امروزه این روش در تهیه چدن با گرافیت کروی در سطح گستردهای در صنایع ریخته گری رواج یافته و دارای جاذبه های خاصی می باشد.
غالبا استفاده از سیستم راهگاهی با کنترل جریان مذاب در راهگاه فرعی اصلی توصیه می شود . یکی از مسائل مهم در اضافه کردن منیزیم به مذاب در سیستم راهگاهی امکان ورود شلاکه های منیزیمی به محفظه قالب می باشد به همین دلیل سیستم راهگاهی بایستی به گونه ای طرح گردد که شلاکه در راهگاهها باقی مانده و امکان ورود به محفظه قالب را نیابد.
معایب مربوط به سیستم راهگاهی و روشهای رفع آن ها
یکی از معایب سطحی بسیار آشنا در چدن های خاکستری و انواع چدن با گرافیت کروی حفره های گازی در سطوح فوقانی قطعات ریختگی می باشند در شکل زیر نمونه ای از آن آمده است.
ورود شلاکه به محفظه قالب و بجای ماندن آن در قطعه ریختگی از دیگر معایب معمول در قطعات چدنی است . اکسیدها منبع اصلی شلاکه را تشکیل می دهند ورود شلاکه به محفظه قالب همواره امکان پذیر است مگر آنکه سیستم راهگاهی به درستی طراحی گردد . برخی اکسید ها توسط کربن موجود در آهن مذاب احیاء می شوند . زمان باقی ماندن حبابهای گاز در سطح مشترک قالب و مذاب بستگی به اندازه حبابها و نوع چدن دارد.
انرژی لازم برای نفوذ حباب گازی از سطح مشترک فوق به جداره قالب به مقدار زیادی بستگی به انرژی سطح مشترک مذاب و قالب دارد از این لحاظ چدن با گرافیت کروی بدتر از چدن خاکستری بوده و احتمال بروز معایب گازی سطحی در آن تقریبا 50 درصد بیش از چدن خاکستری می باشد . سه مثال از عیوب فوق در شکل زیر نشان داده شده است.
برای جلوگیری از عیوب فوق طراحی سیستم راهگاهی ضرورت دارد و چنین جریان مذاب در راهگاهها و محفظه قالب باید به آرامی صورت گیرد . ورود شلاکه به محفظه قالب علل گوناگونی دارد نگرفتن شلاکه به طرز صحیح در پاتیل موجب ورود آن به محفظه قالب و حضور آن در قطعه ریختگی می گردد.
نوع چدن و سیستم راهگاهی
از نظر اصولی تفاوتی بین طراحی سیستم راهگاهی برای چدن های خاکستری و انواع چدن با گرافیت کروی وجود ندارد به هر حال به عنوان یک راهنمای کلی می توان چنین اظهار داشت که راهگاه گذاری چدن خاکستری از انواع چدن با گرافیت کروی ساده تر است.
یک اختلاف اساسی در راهگاه گذاری این دو نوع چدن آن است که چدن های خاکستری به راهگاه اصلی با حجم کمتری نیاز دارند و هم چنین گرفتن شلاکه و ناخالصی ها در ریخته گری چدن ها ی خاکستری ساده تر از انواع چدن با گرافیت کروی انجام می شود . مذاب چدن با گرافیت کروی دارای شلاکه بیشتری از مذاب چدن خاکستری است علاوه بر این ها مقدار سیلیسیوم در چدن خاکستری کمتر از چدن با گرافیت کروی است.

(( تغذیه ))
تغذیه گذاری یکی از بهترین راهکارهای شناخته شده در ریخته گری فلزات است ،تغذیه در زمان قالبگیری مورد استفاده قرار می گیرد . ریخته گران تغذیه را برای کمبودهای از مذاب که قالب مورد نظر در حین بار ریزی یا در حین انجماد برای قطعات ریخته گری پیش می آید مورد استفاده قرار می گیرد.
تا آنجایی که معلومات اینجانب در مورد تغذیه می داند این است که بهترین محل تغذیه جایی است که بر حسب تجربه عملی از مذاب ریزی یک قطعه بدست می آید ،جای تغذیه باید در مکانهای باشد که امکان کمبود مذاب و مواجه شدن با انقباضات حجمی پیش می آید.
تغذیه باید به طوری تعبیه شود که به تواند آخرین مذاب که گرم ترین مذاب هم است در خود جا دهدو در هنگام انجماد کمبودهای پیش آمده را بتواند جبران کند اگر تغذیه در جایی باشد که آولین مذابها درون آن برود این مذاب زود منجمد می
شود و هیچ فایده ای برای ما ندارد و حتی باعث پایین آمده
راندمان ریخته گری نیز می شود.
روشهایی برای افزایش راندمان تغذیه وجود دارد که عبارتند از:
1- استفاده از مواد عایق و ضد تشعشع سطحی
2- استفاده از مواد عایق در دیواره و قسمت فوقانی
3-گرم نگه داشتن تغذیه توسط شعله،میله داغ،مقاومت الکتریکیو قوس الکتریکی در تغذیه

(( مبرد ها ))
مبر دها نیز از راهکارهای است که می توان در قالبگیری استفاده کرد تا یتوانیم قطعه سالم و بدون عیب تولید کنیم.
یکی از مهمترین موارد استعمال مبردها،سرد کردن سریعتر قسمتهای از قطعه که امکان تغذیه گذاری نداشته ،در ضمن خود نیز منطقه گرم محسوب شود.
مبردها با ایجاد شیب دمایی بیشتر ،انجماد را جهت داده و از اینرو به ویژبا انجماد خمیری برد تغذیه را افزایش می دهد.
مبردها نیز به دو صورت داخلی و خارجی وجود دارد.

در دوره کارگاه آهنی 1 ما در جلسه اول قالبگیری را با ماسه معمولی انجام دادیم که حتما اطلاعات در این زمینه زیاد دارید و ما تنها به توضییح در مورد مواد قالب که در بخش اول گزارش آمده است کفایت می کنیم.
CO2 اما در جلسه دوم ما باید قالبگیری را با استفاده از ماسه
انجام می دادیم که در این مورد کمی توضییح می دهیم.
بعد از قالبگیری به روش های مختلف حا بعد از این بعد از قالبگیری قطعات مذاب ریزی انجام می گیرد . ما باید در طی این مدت 4 قطعه ریخته گی سالم و بدون عیب تولید کنیم و به استاد مربوطه نشان بدهیم . این 4 قطعه عبارتند از :1- وزنه پنج کیلویی 2- مدل صفحه ای ( درب کنتور ) 3- بوش 4- مدل صنعتی ( فلنچ مورد استفاده در دستگاه خراطی )
در هر گزارش مربوط به هر قطعه در اول گزارش در مورد چدن نیز مطالبی یا داشت می شود. و بعد در مورد راهکارهایی برای تولید قطعه مورد نظر بدون هیچ عیبی و مخواردی دیگر در باره قطعه .

گزارش 1
تئوری : چدن یکی از اقسام فلزی است که در صنعت کاربرد دارد و همیشه به شکل ریخته گری شده مورد استفاده قرار می گیرد.
از آنجایی که چدن شکننده است نمی توان آنرا نورد کرد یا کشید و یا آهنگری نمود. در واقع چدن آهن آلیاژ داده شده با کربن است.
وجود 2/5 در صد کربن ،1 تا 3 درصد سیلیسیم و مقادیری قابل توجهی گوگرد و فسفر از مشخصه هی کلی چدن است. برای بهبود خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی چدن را با عناصری نظیر کرم و مس و مولیبدن و نیکل آلیاژ دار میکنند. این گونه چدن ها را چدن آلیاژی می گویند.
چدن خاکستری در صنعت از همه فلزهای ریخته گری تولید و مصرف زیاد دارد. موترد استعمال آن عبارتست از: قطعات موتوری ، ابزار کشاورزی ، قالبهای الکترویکی و نظایر آن ، استحکام زیاد،مقاومت فرسایشی خوب ،قابلیت ریخته گری ، حساسیت کم نسبت به ترک برداری و قدرت ضربه گیری زیاد همراه با اقتصادی بودن آن از مزایای عمده چدن خاکستری می باشد.

عملی:
در این جلسه ما باید قطعاتی به نام وزنه را قالبگیری می کردیم و باید بعد از مذاب ریزی هیچ گونه حفره انقباضی و یا کشیدگی در قطعه وجود نداشته باشد. برای تولید یک وزنه سالم مواردی است که با رعایت آن موارد باعث تولید قطعه سالم می شود.
از موارد عمومی که برای تولید هر قطعه رعایت کرد می توان به چند نکته زیر اشاره کرد. 1- خشک کردن کامل قالب : وقتی مه قالب مورد نظر آماده شد باید توسط شعله و حرارت کامل قالب را باید خشک کنیم و هیچ رطوبتی در قالب باقی نماند چون اگر مذاب با این رطوبت برخورد کند علاوه بر تولید بخارات مضر در قالب باعث می شود که درجه به بالا پرتاب شود و ایجاد خطر کند و به همین دلیل باید و قالب خشک شود و هم شمشهایی روی درجه گذاشته شود تا اگر رطوبتی در قالب باشد از پرتاب درجه جلوگیری کند.
2- ایجاد را هی برای عبور گازها و یا بخارات تولید شده در قالب که می توان توسط سیخ هوا و یا را هکارهایی دیگر ایجاد کرد.
نیامد، سرد جوشی، طلبه، اخال، زیر شدن سطوح، ترک ‏خوردن پوشاندن قالب و ماهیچه، افزایش زمان بارریزی، ‏افزایش ضایعات، نیاز به تمیزکاری بیشتر و کاهش بهره وری ‏تولید مسائلی هستند که در اثر عدم توجه به هواکش گذاری ‏مناسب قالب با آن مواجه خواهیم بود. در حقیقت در تولید ‏قطعات ریختگی با کیفیت بالا، فرایند هواکش گذاری همانند ‏طراحی دقیق سیستم راهگاهی و تغذیه گذاری اهمیت فراوانی ‏دارد. قوانین مشخصی برای تعیین تعداد هواکش در قالب وجود ‏ندارد اما رعایت اصول ذیل کمک شایانی در این زمینه خواهد ‏کرد: ‏
‏● مجموع سطوح مقاطع هواکشها میبایست حداقل برابر سطح ‏تنگه باشد.‏
‏● هواکش گذاری به گونه ای انجام شود که تغییری در زمان ‏بارریزی ایجاد نکند.‏
‏● چنانچه خروج شعله از هواکشها شدید بود، تعداد هواکشها ‏افزایش یابد تا به شعله های گازی ملایم تبدیل شود.‏
‏● عوامل به وجود آورنده گاز در قالب را بررسی کنید (حجم ‏محفظه قالب، میزان رطوبت، نوع و مقدار چیب، پوشان و ‏سایر مواد فرار ماسه قالب، ماهیچه و پوشان)‏
‏● مجراهای خروجی گازها را کنترل کنید (قابلیت نفوذ پذیری ‏ماسه، خط جدایش، مجراهای روی درجه ها، صفحات زیر ‏درجه)‏
‏● در هنگام کاربرد پوشان، هواکشها مسدود نشوند.‏
‏● شکل قطعه ریختگی بر روی قابلیت نفوذپذیری قسمتهای ‏مختلف قالب تاثیر میگذارد.‏
‏● طراحی ماهیچه به صورت تو خالی، خروج گاز را تسهیل ‏مینماید.‏
‏● در هنگام مونتاژ ماهیچه دقت شود مجاری خروج گاز بسته ‏نشود.‏
‏● تعبیه یک هواکش در انتهای راهبار بسیار مفید خواهد بود.‏
‏●استفاده از هواکش برای خروج گاز تغذیه های بسته (کور)، ‏مناسب نیست و معمولا اثر منفی بر روی عملکرد تغذیه خواهد ‏گذاشت. بهتر است خروج گاز از طریق ماسه صورت گیرد. ‏
‏● با تعبیه هواکش بر روی مدل، خروج گاز با اطمینان بیشتری ‏انجام میشود.
این دو مورد که گفت موارد عمومی در تولید قطعات مختلف است.
حال به عوامل تولید یک وزنه چدنی سالم می پردازیم.
– وزنه به دلیل شکل ضخیم احتمال خیلی زیاد دارد که مک ها و حفره های انقباضی در سطح قطعه بوجود بیا ید که باید یا با ایجاد راهباره های اصلی و فرعی ضخیم و بزرگ تااگر با کمبود مذاب دچار شدیم بتوانیم توسط این راهبارهای ضخیم جبران کنیم و یا با گذاشتن تغذیه در محل مناسب این کمبود مذاب را جبران کنیم. محل تغذیه خیلی مهم است ما در یک جلسه تغذیه را بر روی سطح قطعه قرار دادیم اما جواب نداد و در همان محل تغذیه با حفره های انقباضی مواجه شدیم بعد در جلسه بعد تغذیه را در بین قطعه و راهباره اصلی گذاشتیم تا آخرین و گرم ترین مذاب درون تغذیه برود و بتواند کمیود مذاب را جبران کند که این راهکار جواب داد و قطعه سالم تولید شد.
محل راهگاه نیز اگر از بقل وزنه بخورد بهتر جواب می دهد تا از انتهای قطعه. یکی از راهکارهای دیگر نیز استفاده از مبرد است که در مورد تا ثیرات مبرد قبلا توضییح داده شده است.

گزارش 2
تئوری :
سیلیسیم در بین عناصر آلیاژی قویتریم عامل گرافیت زا بشمار می رود این عنصر احتمالا با آهن ترکیب شده و از خود گرافیت آزاد بجای می گذارد. حد بالای مقدار سیلیسیم در حدود 3% گزارش شده است.
تنش تسلیم 9/3 درصد افزایش می یابد ولی باید متذکر شد که سیلیسیم دمای انتقال شکست نرم به ترد را افزایش می دهد بنابراین مقدار این عنصر به خصوص در مورد قطعاتی که مقاومت به ضربه مورد نیاز است به دقت انتخاب می شود.
چدن ها پر سیلیس از خواص مکانیکی ضعیفی بر خوردار است و مخصوصا مقاومت پایینی نسبت به شوکهای مکانیکی و حرارتی دارند ریخته گری آنها مشکل بوده و غیر قابل ماشینکاری و براده برداری هستند.استفاده متداول این چدن ها به دلیل مقاومت مناسب آنها در برابر اسیدها می باشد این چدن ها برای لوله کشی در کارخانه و آزمایش گاه ها بکار برده می شود.
نتیجه می گیریم که سیلیسیم موجود در چدن نقش گرافیت زایی دارد سیالیت را افزایش مب دهد ، خط تحول یوتکتیک و یوتکتوئید را به دامنه تبدیل میکند، فاصله جوانه ز نی ، گرافیت زا را افزایش می دهد ، باعث افزایش استحکام فاز فریت در چدنها می شود و تاثیر روی کربن معادل می گذارد.
عملی :
در این جلسه مدلی که در اختیار ما قرار گرفته است تا ما قالبگیری کنیم مدل صفحه ای به نام درب کنتور است.
مدل صفحه ای همان طور که می توان از شکل آن برداشت کرد از ضخامت کم اما مدول صفه ای بالا بر خوردار است .
برای تولید این قطعه علاوه بر رعایت آن دو نکته که گفتیم برای تولید تمام قطعات لازم وضروری است ( خشک کردن قالب – هواکشی برای عبور گا زها وبخارات ) باید به نکاتی که ما را در تولید سالم این قطعه کمک می کند توجه کرد.از عیوبی که، در تولید این قطعه ما با آن مواجه می شویم عیب نیامد در قسمت های از قطعه است . ما برای اینکه با این عیب مواجه نشویم می توانیم راهکارهای را اجرا کنیم که به چندی از آنها اشاره می کنیم .
1- یکی از بهترین کارهایی که ما می توانیم برای تولید سالم این قطعه به کار بربم قالبگیری این مدل با کمی شیب یعنی قالبگیری در سطح مسطح نباشد. اگر ما قالبگیری این مدل را در درجه انجام بدهیم با گذاشتن چیزی در یک طرف درجه یک شیب ملایم را ایجاد می کنیم اما اگر مدل ما به اندازه ای است که نمی توان در درجه قالبگیری کنیم آن را به صورت یک تازمین قالبگیری می کنیم که سطح ماسه را طوری می کو بیم که به یک طرف شیب داشته باشد.
این شیب دادن باعث می شود که هنگامی که مذاب به درون قالب می آید بتواند به خوبی به تمام قسمت های قالب برسد و مشکل نیامد پیش نیاید.
2- شاید ایجاد یک شیب در قالب کمی مشکل باشد و مانتوانیم این شیب را ایجاد کنیم پس می توانیم ا ز راه دوم که ایجادرا هبارهای فرعی زیاد است استفاده کنیم .ما باید نسبت به شکل قطعه باید سیستم راهگاهی را طوری تعبیه کنیم تا بتوانیم از راهبارهای اصلی تعداد زیادی راهباره فرعی به قطعه متصل کنیم تا مذاب قبل از اینکه سیالیت خود را به مرور زمان از دست بدهد بتواند با سرعت هر چه بیشتر قالب را به طور کامل پر کند و عیب نیامد پیش نیاید. استفاده از پودر گرافیت نیز تاثیر زیادی بر افزایش سیالیت ماسه در قالب دارد که مارا در تولید سالم این قطعه می تواند کمک کند.
ما با رعایت تمام این نکات قالب خود را آماده کرده و بار ریزی انجام گرفت که بعد از در آوردن قطعه مشاهده شد که قطعه کاملا سالم و بدون هیچ عیبی تولید شده است.

گزارش 3
تئوری:
عناصر مختلفی به صورت جمعی یا تکی بر روی خواص چدن ها تاثیر می گذارند که می توان آنها را به چهار دسته تقسیم کرد:
الف) عناصری که موجب تشکیل کاربید یوتکتوئید می شوند مانند کرم، بیسموت و سرب که اثر قوی دارند، وانادیوم ، ازت و مولیبدن و آرسنیک نیز اثر کمتری می گذارند. اغلب این عناصر موجب تشکیل پرلیت می گردند که این امر برای چدنهای خاکستری پرلیتی و گرافیت کروی پرلیتی مفید و در عین حال برای چدنهای فریتی مضر می باشند.
ب) عناصری که موجب تشکیل پرلیت می گردند شامل مس و نیکل که چدنها پرلیتی مفید و برای چدنهای فریتی مضر می باشند.
ج) عناصری که اثر تخریبی بر روی ساختمان گرافیت دارد اهم این عناصر عبارتنداز: سرب ، بیسموت و در درجه دوم آنتیموان است.
د) عناصری که موجب افزایش درصد هیدروژن که نتیجتا موجب ایجاد حفره های ناشی از هیدروژن می شود که مهمترین آنها آلومینیم است.
در چدنهای خاکستری حضور مقدار کمی از عناصر کاربید زا و پرلیت زا را
می تواند مقاومت را بهبود بخشد. چدن همراه مقدار کمی از کرم و مس و قلع چدنی محکمتر است.
عناصری که به صورت جمعی یا تکی بر روی خواص چدنها تاثیر مثبت دارند مطمئنا در صورت زیاد بودن یا کمبودن در قطعات باعث عیوب در قطعه می شود
بطوریمثال عناصری هستند که موجب تشکیل پرلیت می گردند شامل قلع ، مس ، شکلی که برای چدنهای پرلیتی مفیذد و برای چدنهای فریتی مضر است
نیکل نیز به گرافیت زائی کمک می کند ولی تاثیر آن به اندازه نصف تاثیر سیلیسیم می باشد . نیکل وزن مخصوص چدن را زیاد می کند و از میزان تخلخل آن به نحو فابل توجهی می کاهد.
عملی:
در این جلسه یکی از مشکلترین قطعات را می خواهیم قالبگیری و مذاب ریزی کنیم. این قطعه یک قطعه ی با جداره نازک به شمار می رود و به همین دلیل تولید آن مشکل است. ما برای قالبگیری این مدل خیلی سختی کشیدیم . در آوردن این مدل از درون ماسه خیلی مشکل است و مستلزم دقت زیاد است تا در هنگام خروج از ماسه ، به کناره های قالب برخورد نکند و ماسه ریزی پیش نیاید. بعد از قالبگیری مشکل اصلی ترین کار تولید سالم و بدون عیب این قطعه است.عیب های زیادی در تولید این قطعه به وجود می آید که باید با رعایت مواردی که ذکر می شود بتوانیم قطعه را سالم تولید کینم.
یکی از مواردی که در تولید این قطعه خیلی ضروری است که مارعایت کنیم ایجاد منافضی برای خروج گازها و بخارات مضر از قالب . بوش یک ماهیچه بزرگی در وسط دارد که جداره آن را نازک کرده است. این ماهیچه بزرگ اگر به طور معمولی قالبگیری شود باعث می گردد که تمامی گازها و بخارات تولید شده در قالب بمانند و نتوانند از قالب خارج شوند و در نتیجه تولید مکها و حفرههای در سطح قطعه می شوند. راهکاری که ما باید برای رفع این مشکل به کار ببندیم استفاده از یک لوله راهگاه در وسط این ماهیچه است که این لوله راهگاه باعث ایجاد محفظه مناسب برای خروج گازها و بخارات مضر می شود.
نحوه مذاب ریزی این قطعه نیز تاثیر بسیار زیادی در تولید سالم این قطعه دارد.
ما در تولید این قطعه نیاز به سیالیت بالای مذاب داریم که این امر مستلزم این است که مذاب ریزی در کمترین زمان صورت بگیرد. مذاب ریزان باید بعد از خروج بوته از درون کوره سریع مذاب را به درون قالبها بریزند تا با کاهش دما ی مذاب و نتیجتا کاهش سیالیت دچار نشوند.البته سیالیت مذاب نه تنها به درجه حرارت بستگی دارد بلکه به ترکیب شیمیایی چدن میز وابسته است. در میان فلزات آهنی چدنهای خاکستری دارای بیشترین سیالیت می باشند.درچدنهای خاکستری هیپریوتکتیک سیالیت مذاب به علت رسوب گرافیت در جریان کاهش حرارت مذاب به مقدار زیادی کاهش می یابد. حضور بعضی از عناصر مانند گوگرد نیز سیالیت مذاب را کاهش می دهد. در زمان تخلیه مذاب به درون قالب باید توجه شود که مذاب به طور مداوم به درون قالب جاری شود و هیچ گونه تلاطم و قطع و وصل درهنگام ریختن مذاب پیش نیاید وگرنه این قطعه دچار معایبی می شود. ما بایدبه نکات دیگری در قالبگیری این مدل توجه کنیم. اگر می خواهیم تمام جداره این قطعه بعد از مذاب ریزی یکنواخت و هم اندازه باشد در هنگام قالبگیری باید توجه شود تا ماهیچه دقیقا در وسط مدل قرار بگیرد و کوچکترین اشتباهی باعث می شود که اندازه جداره ها باهم برابری نکند و دریک قسمت جداره نازک و درقسمت دیگر جداره ضخیم می شود.
راهگاه گذاری زیاد فرعی نیز در تولید این قطعه می تواند مارا کمک کند.

گزارش 4
تئوری:
از افزودنی های چدن می توان به سلاکس اشاره کرد. سلاکسها ویژگیهای خوبی دارند که به چند مورد اشاره می کنیم:
1- جلوگیری از اکسیداسیون
2- جلوگیری از چسبیدن سرباره به جداره بوته
3- گرم نگه داشتن مذاب تا پایان بارریزی
4- جذب ناخالصی ها به سرباره
5- منعقد کننده قوی سرباره ( به شکل پلاستیکی ) یکی از ویژگیهای سلاکس این است که سرباره رابه بالای بوته جمع می کند و می توان با ایزاری سرباره را از مذاب جدا کرد. مقدار سلاکس که باید به مذاب جذب شود تقریبا 1% ( وزن مذاب) است .
وقتی شمش کثیف دارای اکسید زیاد باشد می توان بیشتر از 1% استفاده کرد . نحوه استفاده : شارژ وقتی تازه مذاب شکل گرفته است نصف سلاکس را اضافه می کنیم و نصف دیگر را در آخر مذاب اضافه می کنیم. البته می توان تمام آن را در هنگام آماده شدن مذاب اضافه کنیم.
افزودنی دیگر که می توان نام برد فروتیوپ است. در چدنها و فولادها برای اکسیژن زدائی از موادی استفاده می شود که این مواد فلاکس نامدارندو
یکی از این مواد فروتیوپ است کار اصلی فروتیوپ اکسیژن زدایی قوی چدن و فولاد می باشد. رنگ فروتیوپ سیاه است و در داخل یک لوله مسی آن را می ریزند به دلیل اینکه چگالی نسبتا خوبی نسبت به چدن دارد از آن استفاده می شود. دیگر دلایل استفاده ازمس نقطه ذوب مناسب است که براحتی ذوب می شوند، پرلیت زا است معمولا در قطعات سعی می شود که پرلیت وجود داشته باشد . سایش و استحکام خوبی دارد . مس باعث ظریف کردن پرلیت نیز می شود و سختی پذیری را نیز افزایش می دهد. گرافیت زا نیز است و دمای تحول یوتکتو ئیدی را حدود 10 درصد کاهش می دهد.
بدون استفاده از مواد تلقیحی و مواد افزودنی سرباره در مذاب نا هماهنگ پخش است و اگر از این مواد استفاده شود سرباره به صورت همتهنگ در یک جا جمع می شود و می توان آنها را از مذاب خارج نمود.
عملی :
در این جلسه مدلی که در اختیار ما قرار گرفت یک قطعه صنعتی به شمار می رود که ما باید قالبگیری و مذاب ریزی کنیم.
قطعات صنعتی همان طوری که از اسمش پیدا است تنها مذاب ریزی آن نیست بلکه بعد از مذاب ریز باید به طور مرتب تراشکاری شود و بعد در محلی که کاربرد دارد استفاده شود و اگر کاربرد مورد نظر را بدهد در آن موقع می توان گفت که تولید این قطعه به اتمام رسیده است.
قطعه صنعتی که گروه ما قالبگیری می کند فلنچ است که در دستگاه خراطی مورد استفاده در مدل سازی کاربرد دارد. مدل ساز مدل چوبی خود را به فلنچ که قبلا سوراخ کاری شده توسط پیچ محکم می کند و شروع به خراطی می کند. برای تولید بدون عیب این قطعه باید مواردی همچون خشک کردن قالب گرفته شده ، سیخ هوا زدن ، محفظه قالب ایجاد شده باید کیفیت سطح بالایی داشته باشند و همچنین سیستم راهگاهی مناسب ( محل راهگاه نیز باید در جایی باشد که هنگام جدا کردن به راحتی جدا شود و به قطعه آسیبی نرساند) را بایر رعایت کنیم.

عیوب ناشی از ماسه داغ در خطوط قالبگیری با ماسه تر‏:

ماسه داغ یکی از مشکلات اساسی در سیستمهای ماسه تر بوده و از ‏علل عمده ایجاد ضایعات است. هر ماسه ای با درجه حرارت بالا که ‏باعث بروز مشکلاتی در فرایند آماده سازی، قالبگیری، بارریزی و ‏‏… بشود، ماسه داغ نامیده میشود. مشکلات عمده ناشی از ماسه داغ ‏عبارتند از:‏
‏• نیاز به رطوبت و چسب بیشتر در ماسه
‏• عدم یکنواختی در خواص فیزیکی مخلوط ماسه‏
‏• سست شدن ماهیچه و یا مجاری گاز در حین عملیات بارریزی به ‏علت میعان رطوبت برروی ماهیچه سرد جاسازی شده در قالبهائی با ‏ماسه داغ
‏• عیوب سطحی ناشی از فرسایش ماسه‏
‏• کاهش استحکام فشاری تر به میزان 5 الی 15 درصد و کاهش ‏استحکام فشاری خشک به میزان 20 الی 45 درصد و بروز عیوبی از ‏قبیل طبله، رگه، کیس و …..‏
‏• افزایش فشردگی ماسه نسبت به مقدار معمول به علت ناپایداری ماسه ‏و خواص فیزیکی متغیر آن ‏
‏• میعان رطوبت بر روی دیواره سیلوها و چسبیدن ماسه به آنها که ‏علاوه بر کاهش حجم باعث گردش سریعتر ماسه داغ میگردد.‏
با توجه به موارد بالا، اهمیت دمای ماسه مصرفی، مشخص میگردد. ‏مقدار گرمای باقی مانده در هر سیکل، به مقدار ماسه بازگشتی به خط ‏فالبگیری، نسبت وزن ماسه به مذاب، دمای بارریزی مذاب، زمان ‏نگهداری ماسه در قالب قبل از خروج قطعه و روش حمل و نقل و ‏انبار کردن ماسه بستگی دارد. اگر زمان نگهداری ماسه در قالب قبل ‏از خروج قطعه، کم باشد و ماسه سریعا به خط آماده سازی ماسه ‏بازگشت داده شود، نیاز به تجهیزات خنک کننده، بیشتر میشود. ‏سیکلهای متداول مخلوط آسیاب کردن نمی تواند زمان لازم برای ‏خنک شدن ماسه را فراهم کند. تجهیزات مکملی برای مخلوط کن ها و ‏آسیابها، برای سرد کردن ماسه تعبیه شده است اما اثر بخشی آنها ‏محدود به زمان مخلوط آسیاب شدن است. استفاده از ماسه سرد یا سرد ‏شده مزایای فراوانی دارد. به آب و چسب کمتری برای رسیدن به ‏خواص مورد نظر نیاز داشته و ماسه یکنواخت تری بدست میآید.‏

بررسی کامل برروی معایب حفره های گازی و انقباضی
حفره های انقباضی و گازی یکی از مهمترین عیوب ریخته گری محسوب می شوند. تا کنون تحقیقات زیادی توسط محققین گوناگون برای بررسی این حفره ها انجام شده است. اکثر فلزات در هنگام انجماد دچار کاهش حجم می گردند. این کاهش حجم باید بگونه ای جبران گردد. به همین حفره های انقباضی به وجود می آیند. به وجود آمدن حفره های گازی به این صورت می باشد که گازهای محلول در مذاب در هنگام انجماد فلز از حالت اتمی به مولکولی تبدیل می شوند و حفره گازی به وجود می آید.
در این مقاله عوامل موثر به اندازه، شکل، مقدار و توزیع تخلخل مورد بررسی قرار گرفته است. اندازه تخلخل می توان متاثر از چند عامل باشد:
1ـ ضخامت قطعه: هر چه ضخامت کمتر می شود، اندازه تخلخل کاهش می یابد.
2ـ تعداد جوانه: با افزایش تعداد جوانه، اندازه دانه کاهش می یابد و بالطبع با کاهش اندازه دانه، اندازه تخلخل کاهش می یابد.
3ـ عملیات بهسازی: عملیات بهسازی باعث تشکیل تخلخل های درشت و کروی شکل می شود.
از جمله عواملی که به شکل تخلخل تاثیر می گذارد عملیات بهسازی می باشد. عملیات بهسازی سبب تبدیل ساختار سوزن شکل فازسیلیسم یوتکتیکی به حالت رشته ای شکل و ظریف می گردد. شکل تخلخل های ریز و پراکنده در آلیاژهای بهسازی نشده تابع شکل و اندازه فضاهای بین دندریتی است. در این حالت تخلخل ها عمدتاً حالت کشیده و نازک دارند. از طرفی تخلخل در آلیاژهای بهسازی شده عمدتاً درشت تر و کروی تر بوده و مورفولوژی آن ها کمتر تابع شکل و اندازه و فضاهای بین دندریتی می باشد.
مقدار تخلخل به عوامل زیر بستگی دارد:
1ـ شرایط انجماد هیدروژن مذاب زیادتر باشد اثر استرانسیم برای بهسازی بر مقدار تخلخل بیشتر است.
2ـ عملیات فیلتر کردن: افزایش تمیزی مذاب سبب کاهش اثرات عملیات بهسازی بر افزایش تخلخل می گردد.
3ـ سرعت انجماد: با افزایش سرعت انجماد، مقدار تخلخل کاهش می یابد.
توزیع تخلخل به چند صورت می باشد:
1ـ پراکنده: که در مورد انجماد خمیری اتفاق می افتد.
2ـ متمرکز: این حالت در انجماد پوسته ای ایجاد می شود.
3ـ محیطی: در صورتی انجماد هم از اطراف و هم از مرکز اتفاق بیافتد، این حالت به وجود می آید.

1- چگونگی ایجاد مک های گازی:
گازها در حالت مذاب نسبت به حالت جامد انحلال بیشتری در فلزات دارند.با کاهش درجه حرارت گازهای حل شده در مذاب(به صورت اتمی)به تدریج از حالت اتمی خارج می شوند وبه صورت مولکولی(حباب)در می آیند.در این صورت گازهای مولکولی آرام آرام از سطح مذاب خارج می شوند.سرعت خروج حباب های گازی ایجاد شده به عوامل مختلفی بستگی دارد که از آن جمله گرانروی مذاب اندازه حباب وشکل وعمق پاتیل را می توان نام برد.
بدیهی است با کاهش درجه حرارت گرانروی مذاب افزایش می یابد.در نتیجه سرعت خروج حباب های گازی به تدریج کاهش می یابد.با شروع انجماد مذاب دو مشکل مهم در خروج حباب های گازی ایجاد می شود:
الف- اختلاف حلالیت در حالت مذاب وجامد:در بسیاری از فلزات وآلیاژها اختلاف حلالیت گازها در حالت جامدومذاب بسیار زیاد است.بدیهی است در هنگام انجمادگازهای زیادی از حالت اتمی (انحلال)به حالت مولکولی تبدیل می گردند به گونه ای که به ناگاه مقدار این تحول به چندین برابر افزایش می یابد.به عبارت ساده تر در یک فاصله زمانی کوتاه مقادیر زیادی از گازهای حل شده به حباب های گازی تبدیل می شوند.
ب- محبوس شدن حباب ها: اگر فرض شود که حباب های گازی ایجاد شده در هنگام انجماد(دامنه انجماد)بتوانند از مذاب خارج شوند در این صورت مشکلی به نام مک وتخلخل گازی در قطعات ریختگی وجود ندارد.اما در عمل به دلیل افزایش گرانروی مذاب ونیز وجود هسته های جامد به طور جدی حرکت حباب های گازی با مشکل مواجه می شوند وبه عبارت دیگر حباب های گازی در لابلای ذرات جامد محبوس می شوند.
عوامل موثر بر میزان مک های گازی:
1- مقدار اختلاف حلالیت گاز در حالت جامد ومذاب
2- نوع انجماد
3- سرعت سرد کردن مذاب
4- آخال ها(ناخالصیها)
5- عناصر آلیاژی
6-سیستم راهگاهی
7-شکل اندازه و وزن قطعه
تشکیل مک های گازی بیشتر در دامنه انجماد های زیاد انجام می شود.
رابطه 1

رابطه فوق مشخص کننده آنست که برای تشکیل حبابی به شعاع r فشار داخلی حباب باید حداقل برابرPg باشد که حباب های بسیار کوچک فشار داخلی بسیار زیاد خواهد بود وبه دلیل عدم دستیابی به چنین فشار بالائی عملا حباب ها نمی توانند در اندازه های خیلی کوچک تشکیل شوند به هر صورت این اندازه نمی تواند از اندازه اتم فلز کوچک تر باشد.
چنانچه فشار لازم برای حذف تنش های سطحی در فصل مشترک گاز- فلز برابر Pst منظور شود در جریان انجماد به تدریج تنش سطحی افزایش یافته ودر نتیجه Pst بزرگتر وفشار داخلی برای تشکیل حبابی به شعاع rبیشتر خواهد بود.
با توجه به پدیده انقباض در دامنه انجماد وکاهش فشار نسبی در فصل مشترک مایع- جامد مجموع فشار داخلی سیستم کاهش یافته واز اینرو رابطه فشار به صورت زیر نوشته می شود:

که در آن Psh فشار انقباضی کاهش موضعی فشار در فصل مشترک مایع- جامد است.

2- مکانیزم تشکیل حفره های گازی وانقباضی:
2-1- حفره های انقباضی[8]:
اکثر فلزات در هنگام انجماد دچار کاهش حجم می گردند.به عنوان مثال آلومینیوم خالص دارای 14-7% انقباض ضمن انجماد است.این کاهش حجم باید بگونه ای جبران گردد.در صورتی که مذاب اضافی وجود نداشته باشد به ناچار در قطعه حفره ای بوجود خواهد آمد که به آن حفره انقباضی می گویند که خود بنابر عوامل گوناگون از جمله مدل انجماد به دو دسته متمرکز وپراکنده تقسیم می شوند.
حفره انقباضی متمرکز معمولا در آلیاژهای دامنه انجماد کوتاه مشاهده می شود.در این حالت از آنجائیکه جبهه انجماد همواره برقرار بوده وتفکیک اصولی بین مناطق جامدومایع امکانپذیر است کسری های ناشی از انقباض برای قسمت های جامد توسط مذاب مقابل فصل مشترک تامین می شود وانقباض در مناطق گرم متمرکز می گردد.
حفره های انقباضی پراکنده معمولا در آلیاژهای دارای دامنه انجماد بلند به چشم می خورد.در این آلیاژها حد فاصل هندسی مشخصی بین مایع وجامد وجود ندارد وکسری های ناشی از انقباض به طور پراکنده در سراسر قطعه پخش شده وفقط قسمتی از آن در مناطق ضخیم وانتهایی به صورت متمرکز باقی می ماند.

2-2- حفره های گازی[8]:
عموما گازها در فلزات مذاب نسبت به حالت جامد دارای حلالیت بیشتری هستند.بنابراین در حین انجماد گاز حل شده به صورت فوق اشباع در مذاب در آمده ودر صورت وجود جوانه مناسب برای ایجاد تخلخل در مذاب وجود نداشته باشد این گازبه صورت فوق اشباع در ساختار جامد باقی خواهد ماند.
حلالیت هیدروژن در مذاب آلیاژهای آلومینیوم cc/100gr69/. ودرجامد درحدود cc/100gr 03/0 می باشد.از طرفی سرعت نفوذ آن در مذاب آلومینیوم نیز بالاست.از این روتقریبا تنها گازی است که در بوجود آمدن حفره های گازی در آلومینیوم موثر است.
مدل تئوریکی تشکیل حباب های گازی به صورت زیر می باشد[6]:
1- هسته های جامد درداخل مذاب تشکیل می شود.
2- رشد شاخه ای بر روی هسته ها آغاز و ادامه می یابد.
3- مذاب محصور در داخل دانه های رشد یافته از عناصر محلولی وهمچنین مقدار گاز غنی شده وبعد از مدتی حباب های گازی تشکیل می شوند.
4- در مراحل پایانی انجماد و هنگامی که حجم مایع کاهش یافته وغلظت ملکولی گاز افزایش می یابد.شرایط برای تشکیل حباب هائی بین بازوهای دندریت فراهم می شود.

5- توزیع حفرات:
5-1- پراکنده در همه جای قطعه(یکنواخت):
این حالت در مواقعی بوجود می آید که انجماد خمیری باشد.وقتی که انجماد از همه جا شروع می شود دندریت ها در همه جا زده می شوند وحباب های گازی در بین دندریت ها احاطه می شوند ودر نهایت به صورت ریز مک های گازی در کل قطعه به صورت پراکنده باقی می مانند.
حالت دیگر این است که مذابی که در بین دندریت ها وجود دارد دارای انقباض می باشد.چون دندریت ها در همه جا بوجود آمده اند مانع تغذیه شده مذاب بین دندریتی می شوند.در نهایت ریز مک های انقباضی در سراسر قطعه باقی خواهد ماند.
یا می توان گفت که اگر انجماد به طوری باشد که تمام دانه ها به صورت هم محور با شد حفرات گازی وانقباضی به صورت پراکنده درهمه قطعه دیده بشوند.

5-2- متمرکز بودن در وسط قطعه(مرکزی):
حفره انقباضی متمرکز معمولا در آلیاژهای دامنه انجماد کوتاه مشاهده می شود.در این حالت از آنجائیکه جبهه انجماد همواره برقرار بوده وتفکیک اصولی بین مناطق جامدومایع امکانپذیر است کسری های ناشی از انقباض برای قسمت های جامد توسط مذاب مقابل فصل مشترک تامین می شود وانقباض در مناطق گرم متمرکز می گردد.
این نوع توزیع حفره در حالتی بوجود می آید که انجماد در ابتدا تا حدی به صورت ستونی پیش رفته باشد.سپس به علت وجود ناخالصی های موجود در ذوب باقی مانده یا کاهش شیب دمایی در مرکز قطعه دانه ها به صورت هم محور رشد می کنند.در ابتدا که دانه ها به صورت ستونی رشد می کنند در حین رشد حباب های گازی موجود درذوب را به طرف جلو می رانند. همچنین انقباض موجود درذوب باقی مانده متمرکز می شود.در نهایت که دانه های هم محور در وسط قطعه ایجاد می شوند این حباب ها در بین دانه ها گیر می افتند.امکان دیگری که وجود دارد اینست که چون جبهه انجماد به سمت وسط قطعه است در نهایت مذابی که باقی می ماند دارای انقباض می باشد که باعث ایجاد حفرات انقباضی در مرکز قطعه می شود.

5-3- محیطی:
این حالت دلیلش این می تواند باشد که ما از مبرد داخلی در مرکز قطعه استفاده کنیم.در این حالت انجماد از مرکز قطعه واز اطراف قطعه شروع بشود که در نهایت حلقه ای از مذاب را در محیط قطعه خواهیم داشت و حفرات گازی در این مذاب باقی مانده تجمع پیدا کرده اند.در نهایت حلقه ای از حفرات گازی وانقباضی در محیط قطعه خواهیم داشت.البته قابل ذکر است که استفاده از کلمه حلقه اینست که ما قطعه فرضی خود را یک استوانه در نظر گرفته ایم.
منابع ومراحع:
– جلال حجازی – انجمادو اصول متالورژیکی ریخته گری. اصول متالورژیکی ( کاردانی به کارشناسی) مولفین: مهدی ناصری ، صادق بگلو ، داوود اعتصامی
سایت www.felezat.com . مواد قالب

70