1. مهمان گرامی، جهت ارسال پست، دانلود و سایر امکانات ویژه کاربران عضو، ثبت نام کنید.
    بستن اطلاعیه

مباحث و مقالات مهم زیر مجموعه ریخته گری و انجماد فلزات

شروع موضوع توسط Mr Perfect ‏6/8/15 در انجمن سایر رشته ها

  1. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    ریخته گری فرآيند ريخته‌گري با مدل از بين‌رونده در كشورهاي صنعتي به نام‌هاي Full mold casting، Expandable pattern casting (EPC)، Evaporative pattern castingEPC و Lost foam casting LFC در ايران به نام‌هاي فرآيند ريخته‌گري توپر، ريخته‌گري با مدل از بين‌رونده و يا ريخته‌گري با مدل تبخيرشونده شناخته شده است .
    در اين روش مدل از جنس پلي‌استيرن منبسط شده expanded polystyrene EPS يا پلي متيل متاكريلات منبسط شدهexpanded polymethyl methacrylate EPMIMA ساخته مي شود . مدل فومي سپس توسط يك دوغاب حاوي مواد ديرگداز پوشش داده شده و خشك مي‌گردد و در درون يك جفت درجه توسط ماسه بدون چسب قالب‌گيري مي‌شود. براي افزايش استحكام خام معمولاً درجه را در حين پر كردن از ماسه تحت ارتعاش مكانيكي قرار مي‌دهند. مدل فومي به مجرد ورود مذاب شروع به تجزيه شدن كرده و مواد حاصل از تجزيه به درون ماسه بدون چسب نفوذ كرده و از محفظه قالب خارج مي‌شوند. در روش ريخته‌گري توپر سرعت پر شدن قالب، سرعت و نحوه انتقال حرارت درون محفظه به محيط اطراف، نحوه انجماد و احتمال ايجاد انواع عيوب ريختگي، به نحوه تجزيه فوم پليمري و خروج مواد حاصل از تجزيه بستگي دارد[. اگرچه تمام فلزات را مي‌توان از اين روش ريخته‌گري نمود اما از آن اكثراً براي ريخته‌گري آلياژهاي آلومينيوم و چدن استفاده مي‌گردد و تقريباً تمامي مطالعات انجام شده نيز بر روي اين دو دسته از آلياژها صورت پذيرفته است. مهم‌ترين مزاياي روش ريخته‌گري توپر در مقايسه با روش ريخته‌گري معمولي در ماسه را مي‌توان چنين خلاصه نمود : 1) حذف سطح جدايش و قابليت توليد قطعات پيچيده (عدم نياز به خارج كردن مدل). 2) فرآيند قالب‌گيري بسيار ساده‌تر است. 3) كاهش اتلاف مواد اوليه و كاهش توليد مواد آلوده‌كننده محيط‌زيست: در اين روش به چسب نيازي نيست و تقريباً تمام ماسه مصرف شده به سهولت و بدون هيچ فرآيند اضافي قابل بازيابي است. 4) وجود پوشان بر سطح مدل فومي باعث افزايش دقت ابعادي، كاهش سرعت سرد شدن قطعه (و در نتيجه كاهش تاب برداشتن و ترك گرم) و افزايش قابل ملاحظه كيفيت سطحي مي‌گردد. 5) ساخت مدل فومي بسيار ساده، سريع و ارزان است. بنابراين در صورت نياز به توليد قطعاتي به صورت تك‌ريزي، كه مدل‌سازي معمولي براي آن‌ها توجيه اقتصادي ندارد، به آساني مي‌توان از اين روش استفاده نمود.

    مدل فومي پلي استيرن منبسط شده (EPS) ماده‌اي ترمو پلاستيك و مركب از 92% كربن و 8% هيدروژن است. اين ماده شامل يك عامل فرار و پف‌كننده هيدروكربني مانند پنتان (C5H12) است كه باعث مي‌شود ذرات پلي استيرن در اثر حرارت تا چگالي 15 كيلوگرم بر مترمكعب منبسط شود و با اين چگالي كم بتوانند علاوه بر حفظ صلبيت لازم، قالب‌هاي پيچيده را به راحتي پر نمايند. تبديل ذرات جامد و متراكم EPS به مدل منبسط شده داراي دانسيته كم طي دو مرحله اصلي انجام مي‌شود: انبساط اوليه و قالب‌گيري. در خلال مرحله انبساط اوليه، دانه‌هاي EPS حرارت داده مي‌شوند و در نتيجه پلي استيرن ترموپلاست، نرم مي‌شود و مواد فرار موجود در دانه‌هاي پليمر تبخير شده و به تدريج در اثر افزايش درجه حرارت منبسط مي‌شوند. در اين مرحله چگالي حجمي دانه‌ها به اندازه موردنظر براي مدل نهائي مي‌رسد. سپس دانه‌هائي كه انبساط اوليه را گذرانده‌اند در داخل محفظه‌اي كه شكل نهائي مدل موردنظر را دارد وارد مي‌شوند، به طوري كه دانه‌هاي كروي تمامي زوايا و گوشه‌هاي محفظه را پر نمايند. در اثر حرارت (معمولاً ناشي از بخار آب)، دانه‌هاي كروي بيشتر منبسط شده و فضاي بين خود و همچنين گوشه‌ها را به طور كامل پر مي‌كنند. بخار آب ابتدا از يك قسمت قالب دميده شده و از منافذ سمت ديگر قالب خارج مي‌شود. سپس اين كار به طور معكوس انجام مي‌گيرد. در اثر حرارت ذرات پلاستيكي شده و به يكديگر جوش مي‌خورند و توده‌اي كفي شكل را تشكيل مي‌دهند كه تمامي محفظه قالب را پر نموده است. پس از آن مدل توسط دمش آب به ديواره‌هاي قالب يا اعمال خلاء به درون منافذ ديواره‌هاي قالب خنك شده تا فشار گاز داخل هر ذره كاهش يابد و ديواره آن سخت گردد و شكل نهائي مدل در اثر خروج از محفظه ثابت باقي بماند. مدل‌هاي ساخته شده از EPS به مرور زمان منقبض مي‌شوند و كارخانه‌اي كه از مدل‌هاي از بين‌رونده استفاده مي‌كند بايد هنگام ساخت قالب مدل، به انقباض مدل نيز در كنار انقباض ناشي از انجماد توجه داشته باشد. مقدار و سرعت انقباض مدل‌هاي فومي به ابعاد و چگالي ذرات EPS مورد استفاده بستگي دارد. عمر دانه‌ها قبل از انبساط اوليه و قالب ‌گيري نيز ممكن است بر شدت و ميزان انقباض تأثير بگذارد. بيشتر انقباض در خلال 30 روز اول توليد مدل ايجاد مي‌گردد و ميزان آن مي‌تواند در حدود 8/0% انقباض خطي باشد. مدل‌هاي EPMIMA داراي انقباض كمتري (25/0% انقباض خطي) هستند. عوامل بسياري بر دقت ابعادي مدل فومي تأثير مي‌گذارد كه از جمله آن مي‌توان به نوع پليمر مورد استفاده، مقدار و نوع مواد منبسط‌كننده، دماي بخار آب، زمان بخاردهي، سيكل سرد كردن قالب، زمان خارج كردن مدل از قالب، دماي مدل در حين خروج و زمان و دماي پايدارسازي اشاره نمود. LittLeton و همكارانش براي انجام آزمايش‌هاي خود در اين مورد دو دستگاه براي اندازه‌گيري دقيق ابعاد فوم‌هاي توليد شده ابداع نموده‌اند. مدل‌هاي فومي داراي چگالي‌هاي متفاوت، مقادير متفاوتي گاز در اثر تجزيه توليد مي‌كنند. هر چه چگالي مدل بيشتر باشد، حجم گاز حاصل از تجزيه فوم بيشتر خواهد بود. علاوه بر آن مدل‌هاي ساخته شده از EPMIMA گاز بيشتري نسبت به مدل‌هاي EPS در حين تجزيه توليد مي‌كنند. حجم گاز توليد شده سرعت خروج فرآورده‌هاي تجزيه از قالب و در نتيجه بر سرعت حركت مذاب در درون قالب تأثير زيادي دارد.
     
  2. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    پوشان
    همانگونه كه ذكر گرديد، مدل پلي استيرني قبل از قالب‌گيري در ماسه بدون چسب، توسط يك دوغاب ديرگداز پوشش داده مي‌شود. اين دوغاب پس از خشك شدن پوسته‌اي محكم را بر سطح مدل ايجاد مي‌كند.
    پوشان از مواد متعددي شامل پودر ماده ديرگداز، ماده معلق‌كننده، چسب، مواد دگررواني (thixotropic) و حامل (معمولاً‌ آب) تشكيل شده است . به عنوان پودر ديرگداز معمولاً از سيليس، آلومينا، زيركن، كروميت و آلومينوسيليكات‌هاي نظير مولايت و پيروفيلايت استفاده مي‌كنند. ذرات ديرگداز معمولاً به كمك يك چسب در خلال خشك شدن در كنار هم ثابت نگه داشته مي‌شوند تا چسبندگي و پيوستگي پوشان به سطح مدل تضمين گردد. فرآيند خشك كردن معمولاً در دماي 50 تا 60 درجه سانتيگراد و زمان 24 ساعت در خشك‌كن انجام مي‌شود .از چسب دوم براي ايجاد استحكام پس از خشك شدن و در خلال بارريزي استفاده مي‌كنند. علاوه بر اين دو چسب، پوشان معمولاً داراي مواد معلق‌كننده و خيس‌كننده است تا از خيس شدن يكنواختي دوغاب اطمينان حاصل گردد. فرمول تهيه پوشان، نحوه اعمال آن بر سطح مدل، كنترل و ثبات پوشان براي موفقيت در ريخته‌گري توپر از اهميت بسيار برخوردار است. قابليت پوشان در عبور دادن مواد حاصل از تجزيه فوم را معمولاً نفوذپذيري (permeability) مي‌خوانند. بسته به دماي فلز مذاب ورودي، مواد حاصل از تجزيه فوم ممكن است به صورت گاز يا مايع باشند. هر دو فرآورده‌ها بايد بتوانند در زمان مناسب از پوشان عبور كنند. چدن‌هاي با دماي بارريزي حدود 1400 درجه سانتيگراد باعث مي‌شوند كه قسمت عمده مواد حاصل از تجزيه فوم به صورت گاز درآيند. بنابراين در اين حالت، نفوذپذيري پوشان از اهميت زيادي برخوردار است. دماي بارريزي آلياژهاي آلومينيوم معمولاً در حدود 750 درجه سانتيگراد است و اين باعث مي‌شود كه مواد حاصل از تجزيه فوم اكثراً به حالت مايع باشند. در اين حالت قابليت جذب مايع توسط پوشان در حد قابل قبول باشد. ضخامت پوشان معمولاً در حد 25/0 تا 5/0 ميليمتر است. هر چه ضخامت پوشان بيشتر باشد، نفوذ پذيری آن کمتر است. در هر حال نفوذپذيري پوشان به طور عمده توسط اندازه، توزيع اندازه و شكل ذرات ديرگداز موجود در پوشان تعيين مي‌گردد. Michaels Walford]10[ با استفاده از تكنيك‌هاي پراش اشعهX و همچنين استفاده از پرتوهاي همسوي ليزر دو روش بسيار دقيق براي اندازه‌گيري ضخامت پوشان ابداع نمودند. علاوه بر آن، ضخامت پوشان را مي‌توان توسط اندازه‌گيري وزن پوشان خشك شده تعيين كرد. جزئيات اين روش را Venkataramani و همكارانش تشريح كرده‌اند. طبق اندازه‌گيري‌هاي انجام شده اصولاً ديرگدازهاي پايه آلومينا به عنوان پوشان‌هاي داراي نفوذپذيري بالا و ديرگدازهاي پايه سيليسي جز پوشان‌هاي كم نفوذ شناخته مي‌شوند. Kocan در مقاله خود، ابزاري بسيار كارآمد براي اندازه‌گيري دقيق ميزان نفوذپذيري پوشان‌ها معرفي كرده است. هنگامي كه مذاب وارد محفظه قالب مي‌شود، مدل فومي تجزيه شده و مذاب ورودي جايگزين آن مي‌گردد. در اين حال، در اثر تشعشع حاصل از مذاب، يك فاصله خالي (gap) ما بين جبهه مذاب در حال پيشروي و فوم در حال تجزيه به وجود مي‌آيد . اين فاصله حاوي مخلوطي از هوا و گازهاي حاصل از تجزيه فوم است . مهم‌ترين هدف پوشش دادن سطح خارجي مدل فومي توسط دوغاب ديرگداز، نگه داشتن ماسه در زمان كوتاه بين تجزيه فوم و جايگزيني آن توسط مذاب است. علاوه بر آن لايه پوشان باعث بهبود كيفيت سطحي و دقت ابعادي قطعه مي‌گردد. پس از مهم‌ترين مزيت اعمال پوشان كاهش سرعت انتقال حرارت و ايجاد نفوذپذيري است. اهميت ميزان نفوذپذيري پوشان به خوبي درك شده و تأثير آن بر عيوب ريخته‌گري به خوبي مشخص شده است . كه در قسمت‌هاي بعدي به تشريح آن پرداخته خواهد شد. اعمال پوشان همچنين باعث كاهش ضريب انتقال حرارت كلي شده و سياليت مذاب درون قالب را افزايش مي‌دهد. Shivkumar و Mehta در آزمايش‌هاي خود بر روي آلياژ 319 آلومينيوم تأثير ضخامت پوشان بر سياليت مذاب را بررسي نموده‌اند. جدول 1 خلاصه نتايج آن‌ها را نشان مي‌دهد.
    جدول 1: تأثير ضخامت پوشان بر طول سیال سياليت مذاب در داخل قالب آزمايش مارپيچ
    ضخامت پوشان mm طول سيلان (cm) بدون پوشش 8/17 17/0 0/32 28/0 6/35
    و نهايتاً اعمال پوشان باعث جلوگيري از تغيير شكل مدل فومي در حين قالب‌گيري و ارتعاش شده و بدين ترتيب دقت ابعادي قطعه افزايش مي‌يابد .
     
  3. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    تجزيه مدل فومي و خروج مواد حاصله از طريق پوشان
    يكي از مهم‌ترين پديده‌هاي مؤثر بر ايجاد انواع عيوب قطعات ريختگي توليد شده به روش EPS، نياز به خروج مواد حاصل از تجزيه فوم از درون قالب است. Gallois و همكارانش ]22[ نشان دادند كه پس از ورود مذاب چدن، در اثر تجزيه هر گرم از مدل EPS، 760 سانتيمتر مكعب گاز توليد مي‌شود. تعدادي از محققين نيز گزارش نمودند كه در اثر ورود مذاب آلومينيوم، حجم زيادي مواد مايع در اثر تجزيه فوم ايجاد مي‌گردد . Yang و همكارانش نيز با قرار دادن سنسورهاي اندازه‌گيري فشار در درون قالب‌هاي EPS فشار گاز ناشي از تجزيه فوم در اثر حرارت مذاب آلومينيوم را 500-200 پاسكال اندازه گرفتند. اين عدد بسيار كمتر از فشار گاز حاصل از تجزيه توسط مذاب چدن (26000-11000 پاسكال) است. اين اختلاف به خوبي نشان مي‌دهد كه قسمت عمده مواد حاصل از تجزيه فوم در تماس با مذاب چدن به گاز و در تماس با مذاب آلومينيوم به مايع تبديل مي‌شوند.
    Walling و Dantzing جهت مطالعه مكانيزم تجزيه و خروج مواد پلي استيرن، قالب‌گيري و ريخته‌گري را در درجه‌اي از جنس پيركس انجام دادند تا بدين ترتيب بتوانند فوم در حال تجزيه را مشاهده كنند. آن‌ها آزمايش خود را براي سيستم‌هاي راهگاهي مختلف و همچنين براي هر دو آلياژ چدن (با درجه بارريزي 1350 درجه) و آلومينيوم (با درجه بارريزي 750 درجه سانتيگراد) تكرار كردند. آن‌ها مشاهدات خود را چنين تشريح مي‌كنند:
    مذاب آلومينيوم: حذف مدل پلي‌استيرن با ذوب شدن آن آغاز مي‌گردد و در اثر آن ساختار سلولي فوم در هم ريخته و كاهش حجمي به اندازه 50 به 1 ايجاد مي‌نمايد (شكل 4-الف). مواد مايع حاصل از ذوب فوم يا توسط جبهه انجماد به سمت جلو رانده مي‌شوند و يا به درون پوشان و سپس به درون ماسه اطراف نفوذ مي‌كنند و در اين حال حرارت درون قالب را نيز همراه با خود به درون ماسه حمل مي‌نمايند. در اين حالت فاصله هوائي قابل‌ملاحظه‌اي بين جبهه پيشروي مذاب و فوم در حال تجزيه مشاهده نگرديد.
    مقدار كمي گاز نيز در جلوي جبهه انجماد توليد مي‌شود. و به صورت حباب‌هاي در درون پليمر مذاب حركت مي‌كنند. سرعت حركت مذاب در قالب حدود 80-60 ميليمتر بر ثانيه اندازه‌گيري شد كه بسيار كمتر از حداكثر سرعت در نظر گرفته شده در هنگام طراحي سيستم راهگاهي، يعني 150 ميليمتر بر ثانيه بود و اين مسئله نشان مي دهد که سرعت حرکت مذاب توسط سرعت تجزيه مدل و خروج مواد حاصل از آن كنترل مي‌گردد نه سيستم راهگاهي. اين مسئله هنگام طراحي سيستم راهگاهي از اهميت زيادي برخوردار است. هنگام استفاده از مدل‌هاي داراي چگالي بالا، سرعت حركت مذاب كمي كاهش يافت.
    طبق مطالعات Ivanyuk Kobzar در دماهاي ذوب آلومينيوم، مهم‌ترين فرآورده‌هاي توليدي به ترتيب كاهش غلظت عبارتند از: دي اكسيد كربن، بنزن، استيرن، كربن، متان و مونوكسيدكربن.

    مذاب چدن: مذاب چدن نسبت به آلومينيوم داراي حرارت بسيار بيشتري است. اين بار نيز مدل پليمري ذوب شده و ساختار سلولي آن تخريب مي‌شود اما اين تجزيه نسبت به حالت قبل، بسيار سريع‌تر انجام مي‌گردد . حرارت بالاي مذاب باعث مي‌شود كه قسمت عمده مواد حاصل از ذوب و تجزيه فوم به گاز تبديل شوند. همچنين فاصله‌اي چند سانتيمتري نيز بين جبهه مذاب و پليمر در حال تجزيه ايجاد مي‌گردد (شكل4- ب). سرعت حركت مذاب چدن در سيستم راهگاهي (150 ميليمتر بر ثانيه) بسيار بيشتر از مذاب آلومينيوم است. اين عدد نشان‌دهنده كنترل سرعت حركت مذاب توسط سيستم راهگاهي است. از اين رو طراحي دقيق سيستم راهگاهي نقش مهمي در كنترل اغتشاش مذاب و سلامت قطعه ايفا مي‌كند.
    در اين حالت نيز فرآورده‌هاي حاصل از تجزيه مواد پلي استيرني به ترتيب كاهش غلظت عبارتند از: كربن، متان، استيلن، مونوكسيدكربن و هيدروژن.

    در روش ريخته‌گري توپر انتقال حرارت علاوه بر روش‌هاي جابجائي، همرفت و تشعشع، توسط انتقال جرم مواد گازي حاصل از تجزيه فوم نيز انجام مي‌گيرد. هنگامي كه فوم توسط فلز مذاب تجزيه مي‌شود، اختلاف فشار بين درون و بيرون محفظه قالب باعث انتقال فرآورده‌هاي گازي از ميان پوشان ديرگداز به درون دانه‌هاي ماسه مي‌گردد و اين باعث گرم شدن سريع‌تر دانه‌هاي ماسه نزديك به فصل مشترك قالب - فلز نسبت به روش ريخته‌گري معمولي مي‌شود. اين اختلاف مخصوصاً در مراحل اوليه انتقال حرارت داراي اهميت زيادي است. از آنجا كه عمق نفوذ مواد حاصل از تجزيه فوم كوتاه است. بدين ترتيب ماسه‌هاي كمي دورتر از اين منطقه به اين زودي تحت‌تأثير حرارت منتقل شده توسط اين مواد قرار نمي‌گيرند. سپس ماسه‌هاي دورتر اين مواد گازي را خنك و درون حفره‌هاي خالي مابين ذرات ماسه متراكم مي‌كند. از اين به بعد از آنجا كه ديگر پلي استيرني براي تجزيه شدن باقي نمانده است، به تدريج شيب فشار از بين رفته و سرعت حركت مواد به درون ماسه كاهش خواهد يافت. حرارت پس از اين تنها به روش‌هاي متداول جابجائي، همرفت و تشعشع از فلز در حال انجماد به درون دانه‌هاي ماسه منتقل مي‌شود. ممكن است مواد مذاب يا گازي شكل حاصل از تجزيه فوم كه در اطراف قالب متراكم شده‌اند، در اثر اين حرارت مجدداً تجزيه شوند اين «تجزيه ثانويه» باعث تشكيل لايه سياه رنگ اطراف قطعه مي‌گردد. اين پديده توسط Shiryaev و همكارانش مورد بررسي قرار گرفته است.
    بنابراين اعتقاد بر اين است كه سرعت گرم شدن ماسه‌هاي قرار گرفته در فاصله 15 ميلميتري و دورتر توسط انتقال حرارت از خود ماسه كنترل مي‌شود نه انتقال جرم و گازهاي متراكم شده، در مناطق اطراف محفظه قالب نيز به عنوان عايق حرارتي عمل كرده و نهايتاً باعث كاهش راندمان انتقال حرارت از اين منطقه و در نتيجه كاهش سرعت سرد شدن فلز درون قالب مي‌گردد.
    مواد گازي حاصل از تجزيه فوم مي‌توانند به سهولت از خلل و فرج پوشان ديرگداز عبور كنند، اما مواد مايع يا مابين فلز مذاب و پوشان به دام مي‌افتند و يا به تدريج به درون منافذ پوشان نفوذ مي‌كنند . تركنندگي و نفوذ اين مواد مايع به درون پوشان در يك درجه حرارت بحراني اتفاق مي‌افتد. اين دماي بحراني به نوع و جنس پوشان بستگي دارد. خروج مواد گازي بايد قبل از رسيدن دماي مواد مايع به اين درجه حرارت بحراني (به طور نمونه حدود 300 درجه سانتيگراد) انجام گردد. در غير اينصورت مواد مايع منافذ پوشان را مسدود خواهند كرد. به هر حال پوشان بايد قدرت جذب كافي براي عبور مواد مايع حاصل از تجزيه داشته باشد.
     
  4. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    تأثير عوامل گوناگون بر فرآيند ريخته‌گري توپر :
    1) تأثير سرعت حركت مذاب و سرعت پرشدن قالب
    عوامل متعددي شامل چگالي مدل فومي، شيب چگالي فوم، دماي بارريزي مذاب، فشار متالواستاتيكي مذاب و شكل مدل بر سرعت پر شدن قالب از مذاب در ريخته‌گري توپر تأثير دارند. Lawrence و Wang نشان دادند كه نفوذپذيري پوشان ديرگداز عامل غالب بر كنترل سرعت حركت مذاب و شكل جبهه پيشروي مذاب (دو عامل مهم كنترل‌كننده انواع عيوب در ريخته‌گري توپر) است. چنانچه سرعت حركت مذاب در قالب از حدي بيشتر شود، احتمال ايجاد عيوبي مانند تخلخل داخلي، چين سطحي (folds) و انواع عيوب سطحي افزايش مي‌يابد و در صورتي كه سرعت حركت مذاب از حدي كمتر گردد احتمال ريزش ماسه از درجه بالائي و حتي ايجاد عيب نيامد قوت خواهد گرفت. محققين متعددي به اين نتيجه رسيده‌اند كه براي اطمينان از كيفيت قطعه ريختگي، سرعت حركت مذاب در قالب توپر بايد حتماً در دامنه مشخصي قرار گيرد و ريخته‌گر بايد براي تحقق اين هدف متغيرهاي ريخته‌گري را تنظيم نمايد. در شكل 5 خلاصه نتايج M.Hill و همكارانش كه جهت بررسي تأثير سرعت حركت مذاب و سرعت پر شدن قالب تعداد 16 فلانج را از جنس آلياژ A356 آلومينيوم بارريزي نمودند، مشاهده مي‌گردد. آن‌ها براي تغيير سرعت حركت مذاب پنج متغير: نوع پوشان، چگالي فوم، دماي بارريزي، روش دمش مدل فومي و محل قرار گرفتن راهباره را تغيير دادند. انواع عيوب قطعات ريختگي به روش توپر در قسمت‌هاي بعدي اين مقاله مورد بررسي قرار گرفته‌اند. Liu و همكارانش مشاهده كردند كه مدل‌هائي كه از سطح يك بلوك بزرگ فومي جدا شده‌اند نسبت به مدل‌هائي كه از مركز همان بلوك جدا شده‌اند، پس از قالب‌گيري و بارريزي باعث ايجاد سرعت حركت مذاب كمتري مي‌شوند. Sun نشان داد كه چگالي فوم و / يا ساختار دانه‌هاي فوم در ريخته‌گري آلياژ آلومينيوم بر قدرت پركنندگي قالب تأثير مي‌گذارند و عيب نيامد در مدل‌هائي كه از ديواره‌ بلوك‌هاي بزرگ جدا شده‌اند نسبت به مدل‌هائي كه از ديواره‌هاي برش‌خورده (وسط يك بلوك) جدا شده‌اند (حتي در چگالي اسمي يكسان) بيشتر ديده مي‌شود. Sun علت اين امر را اتصال بهتر دانه‌هاي سطحي فوم نسبت به دانه‌هاي عمقي اتصال بهتر پوشان ديرگداز به آن و در نتيجه ايجاد اشكال در عبور مواد گازي حاصل از تجزيه فوم ذكر كرد. 2) تأثير دماي بارريزي دماي بارريزي بر سرعت استخراج حرارت از قطعه و همچنين نوع محصول حاصل از تجزيه فوم تأثير داشته و بدين ترتيب بر سياليت مذاب مؤثر است. البته محققين معتقدند كه دماي بارريزي در ساير شرايط (جنس مذاب و نوع پوشان) يكسان، تأثير كمي بر سياليت مذاب دارد چون سياليت در اين روش بيشتر توسط نحوه تجزيه فوم و خروج مواد از پوشان كنترل مي‌گردد. در هر حال اگر پوشان داراي نفوذپذيري زيادي باشد. افزايش دماي بارريزي به علت افزايش سرعت تجزيه فوم مي‌تواند باعث افزايش سياليت گردد. به هر حال Pan و Liao گزارش نمودند كه حتي در حين استفاده از پوشان‌هاي داراي نفوذپذيري كم متوجه تأثير مثبت افزايش دماي بارريزي بر سرعت حركت مذاب شده‌اند. Yao و Shivkumar مواد مذاب گوناگون (موم، قلع، آلومينيوم و مس) با درجه حرارت‌هاي مختلف (225، 525، 750، 1150 درجه سانتيگراد) را در قالب‌هاي توپر يكسان بارريزي كردند و مشاهده نمودند كه در ابتدا، با افزايش دماي مذاب، سرعت تجزيه فوم بيشتر شده و زمان پر شدن قالب كمتر مي‌شود. اما پس از آن (بعد از دماي 490 درجه سانتيگراد) از آنجا كه مواد حاصل از تجزيه فوم بيشتر به گاز تبديل مي‌شوند تا مايع، بنابراين حجم گاز توليد شده بسيار زياد شده و گازفرصت خروج، قبل از مسدود شدن منافذ پوشان توسط مواد مذاب را نداشته و اين گاز محبوس در مقابل حرکت فلز مذاب مقاومت نموده و سرعت حرکت مذاب مجدداً کاهش خواهد يافت. بنابراين دمای بارريزی بر نوع محصول حاصل از تجزيه تاثير داشته و بدين ترتيب بر سرعت حرکت مذاب موثر خواهد بود. همانگونه كه ذكر گرديد، مواد مايع حاصل از تجزيه فوم بايد به دماي بحراني برسند تا بتوانند پوشان ديرگداز را تر كرده و در آن نفوذ كنند. بنابراين هر چه دماي بارريزي بيشتر باشد، مواد مايع زودتر و راحت‌تر به اين دما دست يافته و بدين ترتيب عبور آن‌ها از پوشان تسهيل خواهد شد و بدين گونه دماي بارريزي مي‌تواند بر ايجاد و شدت عيوب حاصل از مواد تجزيه در قطعات ريخته شده به روش توپر تأثير داشته باشد 3) تأثير ضخامت پوشان خادم و همكارانش علاوه بر ساير متغيرها، تأثير ضخامت پوشان بر سياليت مذاب راتوسط آزمايش مارپيچ در مورد آلياژ A356 آلومينيوم، يا پوشان گرافيتي مورد بررسي قرار دادند . نتايج آن‌ها نشان مي‌دهند كه باافزايش ضخامت پوشان، سياليت افزايش مي‌يابد و دليل آن را كاهش سرعت انتقال حرارت و تعويق انجماد قطعه مي‌دانند. نتايج اين محققين با نتايج Shivkumar و Metha تطابق دارد. اما Pan و Liao با انجام آزمايش بر روي همين آلياژ، اما با استفاده از پوشان سيليسي براي مدل‌هاي صفحه‌اي افقي و عمودي نتيجه كاملاً متفاوتي به دست آوردند. با افزايش ضخامت پوشان طول سيلان در تمام آزمايش‌هاي اين محققين كاهش مي‌يابد.
     
  5. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    فرآیند ریخته گری در قالبهای سیلیکات سدیمی
    ----------------------------------------------
    فرآيند : در اين روش ماسه مصرفي (سيليسي) بدو ن خاك رس مي باشد( بنتونيت) ؛ يعني اينكه بجاي استفاده از چسب خاكي از سيليكات سديم ( به مقدار حداكثر 5%) استفاده مي شود . اين فرآيند نوعي فرآيند دو گونه است ، بطوري كه از اين روش هم براي قالبگيري و هم از آن براي ماهيچه سازي استفاده مي شود . اساس خودگير شدن در اين نوع ماسه ها بر واكنش سيليكات سديم با دمش گاز دي اكسيد كربن مي باشد . اين واكنش شامل تركيب 3 فرآيند اصلي زير مي باشد . ( نكته: شكل دهي ماسه در اطراف مدل مانند روش هاي قبل است ) الف) رسوب ژل سيليسي . ب) تغيير نسبت در سيليكات ، كه باعث ايجاد استحكام مي گردد. ج) خشك شدن سيليكات تغير نيافته و از دست رفتن آب و در نتيجه افزايش گرانروي و به دنبال آن سخت شدن ماسه . اين واكنش به مدت زمان گاز دهي رابطه اي تنگاتنگ دارد بطوري كه افزايش زمان باعث استحكام كاذب در فرآيند فالبگيري مي شود رابطه ي زير مربوط به واكنش گاز و سيليكات سديم مي باشد : .(x) + (x) + è+ . (x)
    افزودنيها: مهمترين اين افزودنيها به منظور بالا رفتن خواص ماسه ي مورد نياز عبارتند از : اكسيد آلومينيوم ( ، خاك رس كائولن و ملاس چغندر قند.
    تركيب اصلي: تركيب اصلي ماسه سيليكات سديم عبارتند از : (اكسيد سديم ) 28 تا 7+ (آب) 67 تا 17+ ( سيليس) 64 تا 26 (تمامي اعداد به در صد مي باشند) معمولا مشخصه سيليكات سديم بوسيله ي نسبت وزني سيليس به اكسيد سديم نشان داده مي شود . پر مصرف ترين سيليكات سديم در محدوده ي نسبت ها وزني بين تا مي باشد . بيشتر فلزات در برابر خوردگي توسط سيليكات سديم مقاوم مي باشند ، لذا به راحتي مي توان سيليكات سديم را در بشکه هاي فولادي نگهداري كرد .در صورت باز بودن سر بشكه به منظور جلوگيري از ايجاد يك پوسته ي ضخيم در سطح سيليكات سديم بهتر است يك لايه فيلم نازك روغني در سطح ايجاد نمود. روشهاي توليد: تكنيك هاي متعددي براي گاز دهي ابداع شده اند اگر چه مي توان قالبهاي ساده را بعد از خارج كردن مدل گاز دهي نموده اما در بسياري از فرآيندها ، گازدهي درست ، پس از قالبگيري و قبل از خارج نمودن مدل از قالب انجام مي گيرد . اين عمل باعث افزايش استحكام قالب گشته و بنا براين احتمال تخريب قالب در حين خروج مدل را كاهش مي دهد . بعد از خارج كردن مدل ، قالب سخت شده را مي توان مستقيماً به محل بارريزي حمل كرد.
     
  6. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    ريخته گري در آلياژهاي پايه آلومينيوم
    -------------------------------------

    تاریخچه کشف آلومینیم :

    " فردریک وهلر " بطور کلی به آلومینیوم خالص اعتقاد داشت اما این فلز دو سال پیشتر بوسیله " هانس کریستین ارستد " شیمیدان و فیزیکدان دانمارکی بدست آمد. در روم و یونان باستان این فلز را بعنوان ثابت کننده رنگ در رنگرزی و نیز بعنوان بند آورنده خون در زخمها بکار می‌بردند و هنوز هم بعنوان داروی بند آورنده خون مورد استفاده است. در سال 1761 ، " گویتون دموروو " پیشنهاد کرد تا alum را آلومین (alumin) بنامند .

    پیدایش و منابع :

    اگر چه Al ، یک عنصر فراوان در پوسته زمین است(18%) ، این عنصر در حالت آزاد خود بسیار نادر است و زمانی یک فلز گرانبها و ارزشمندتر از طلا به حساب می‌آمد. بنابراین ، بعنوان فلزی صنعتی اخیرأ مورد توجه قرار گرفته و در مقیاسهای تجاری تنها بیش از 100 سال است که مورد استفاده است. در ابتدا که این فلز کشف شد، جدا کردن آن از سنگها بسیار مشکل بود و چون کل آلومینیوم زمین بصورت ترکیب بود، مشکل‌ترین فلز از نظر تهیه به شمار می‌آمد .
    آلومینیوم برای مدتی از طلا با ارزش‌تر بود، اما بعد از ابداع یک روش آسان برای استخراج آن در سال 1889 ، قیمت آن رو به کاهش گذاشت و سقوط کرد. تهیه مجدد این فلز از قطعات اسقاط (از طریق بازیافت ) تبدیل به بخش مهمی از صنعت آلومینیوم شد. بازیافت آلومینیوم موضوع تازه ای نیست، بلکه از قرن نوزدهم یک روش رایج برای این کار وجود داشت. با اینهمه تا اواخر دهه 60 این یک کار کم منفعتی بود تا زمانیکه بازیافت قوطیهای آلومینیومی آشامیدنیها بالاخره بازیافـت این فلز را مورد توجه قرار داد. منابع بازیافت آلومینیوم عبارتند از: اتومبیلها ، پنجره ها ، درها ، لوازم منزل ، کانتینرها و سایر محصولات ... .

    معرفی :

    آلومینیوم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای علامت Al و عدد اتمی 13 می‌باشد. آلومینیوم که عنصری نقره‌ای و انعطاف‌پذیر است، عمدتأ به صورت سنگ معدن بوکسیت یافت می‌شود و از نظر مقاومتی که در برابر اکسیداسیون دارد، همچنین وزن و قدرت آن ، قابل توجه است. آلومینیوم در صنعت برای تولید میلیونها محصول مختلف بکار می‌رود و در جهان اقتصاد ، عنصر بسیار مهمی است . اجزای سازه‌هایی که از آلومینیوم ساخته می‌شوند، در صنعت هوانوردی و سایر مراحل حمل و نقل بسیار مهم هستند. همچنین در سازه‌هایی که در آنها وزن پایداری و مقاومت لازم هستند، وجود این عنصر اهمیت زیادی دارد .

    ویژگی‌های قابل توجه

    آلومینیوم ، فلزی نرم و سبک ، اما قوی است، با ظاهری نقره‌ای - خاکستری مات و لایه نازک اکسیداسیون که در اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود، از زنگ خوردگی بیشتر جلوگیری می‌کند. وزن آلومینیوم تقریبأ یک سوم فولاد یا مس است.ِ چکش خوار ، انعطاف پذیر و به راحتی خم می‌شود. همچنین بسیار بادَوام و مقاوم در برابر زنگ خوردگی است. بعلاوه ، این عنصر غیر مغناطیسی ، بدون جرقه ، دومین فلز چکش خوار و ششمین فلز انعطاف‌پذیر است .

    کاربردها

    چه از نظر کیفیت و چه از نظر ارزش ، آلومینیوم کاربردی‌ترین فلز بعد از آهن است و تقریبأ در تمامی بخشهای صنعت دارای اهمیت می‌باشد. آلومینیوم خالص ، نرم و ضعیف است، اما می‌تواند آلیاژهایی را با مقادیر کمی از مس ، منیزیوم ، منگنز ، سیلیکون و دیگر عناصر بوجود آورد که این آلیاژها ویژگی‌های مفید گوناگونی دارند. این آلیاژها اجزای مهم هواپیماها و راکتها را می‌سازند . وقتی آلومینیوم را در خلاء تبخیر کنند، پوششی تشکیل می‌دهد که هم نور مرئی و هم گرمای تابشی را منعکس می‌کند. این پوششها لایه نازک اکسید آلومینیوم محافظ را بوجود می‌آورند که همانند پوششهای نقره خاصیت خود را از دست نمی‌دهند. یکی دیگر از موارد استفاده از این فلز در لایه آینه‌های تلسکوپ‌های نجومی است .
    برخی از کاربردهای فراوان آلومینیوم عبارتند از :
    حمل و نقل اتومبیل‌ها ، هواپیماها ، کامیون‌ها ، کشتی‌ها ، ناوگانهای دریایی ، راه آهن و بسته‌بندی قوطی‌ها ، فویل و ساختمان درب ، پنجره ، دیوار پوشها و ... کالاهای با دوام مصرف کننده ( وسایل برقی خانگی ، وسایل آشپزخانه ، ... )خطوط انتقال الکتریکی به‌علت وزن سبک اگرچه هدایت الکترِکی آن تنها 60% هدایت الکتریکی مس می‌باشد ماشین آلات اکسید آلومینیوم (آلومینا) بطور طبیعی و بصورت کوراندوم ، سنگ سمباده (emery) ، یاقوت (ruby) و یاقوت کبود (sapphire) یافت می‌شود که در صنعت شیشه‌سازی کاربرد دارد. یاقوت و یاقوت کبود مصنوعی در لیزر برای تولید نور هم‌نوسان بکار می‌روند . آلومینیوم با انرژی زیادی اکسیده می‌شود و در نتیجه در سوخت موشکهای با سوخت و دمازاها مورد استفاده واقع می‌شود .


    استخراج آلومینیوم

    آلومینیوم یک فلز واکنشگر است و نمی‌تواند از سنگ معدن خود بوکسیت (Al2O ) بوسیله کاهش با کربن جدا شود. در عوض روش جداسازی این فلز از طریق الکترولیز است. (این فلز در محلول اکسیده شده ، سپس بصورت فلز خالص جدا می‌شود.) لذا جهت این کار ، سنگ معدن باید درون یک مایع قرار بگیرد. اما بوکسیت دارای نقطه ذوب بالایی است (2000 درجه سانتی‌گراد) که تامین این مقدار انرﮊی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست . برای سالهای زیادی بوکسیت را در فلورید سدیم و آلومینیوم مذاب قرارمی‌دادند و نقطه ذوب آن تا 900درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یافت. اما امروزه مخلوط مصنوعی ازآلومینیوم ، سدیم و فلوئورید کلسیم ، جایگزین فلورید سدیم و آلومینیوم شده است. این فرایند هنوز مستلزم انرژی بسیار زیاد است و کارخانجات آلومینیوم دارای ایستگاههای برق مخصوص خود در اطراف این کارخانه‌ها هستند . الکترودهایی که در الکترولیز بوکسیت بکار می‌روند، هر دو کربن هستند. وقتی سنگ معدن در حالت مذاب است، یونهای آن آزادانه حرکت می‌کنند.
    واکنش در کاتد منفی اینگونه است:
    Al3+ + 3e ----> Al
    در اینجا یون آلومینیوم در حالت کاهش است(الکترونها اضافه می‌شوند). سپس فلز آلومینیوم به سمت پایین فرو می‌رود و خارج می‌شود . آند مثبت ، اکسیژن بوکسیت را اکسیده می‌کند که بعد از آن با الکترود کربنی واکنش کرده تا تولید دی‌اکسید کربن نماید . این کاتد باید عوض شود، چون اغلب تبدیل به دی‌اکسید کربن می‌شود. بر خلاف هزینه الکترولیز ، آلومینیوم فلزی ، ارزان با کاربرد وسیع است. امروزه آلومینیوم را می‌توان از خاکه معدنی (clay) استخراج کرد، اما این فرایند ، اقتصادی نیست .
    املاء

    املاء رسمی این عنصر ، IUPAK (Aluminium) است، گرچه عموما آمریکایی‌ها و کانادایی‌ها آنرا بصورت Aluminum نوشته و تلفظ می‌کنند . "همفریدیوی" در سال 1807 Aluminum را برای عنصر کشف شده در آن زمان ارائه کرد، اما بعدا تصمیم گرفت تا این نام را به Aluminium تغییر دهد که با وجود ium در نام بیشتر عناصر تطبیق کند. بعدها املا Aluminium در بریتانیا و آمریکا متداول شد، اما بعد بتدریج آمریکایی‌ها برای اهداف غیرتخصصی این نام را به Aluminum برگرداندند. نام رسمی این عنصر در آمریکا و در رشته شیمی تا سال 1926 بصورت Aluminium بکار رفت. از این تاریخ به بعد انجمن شیمی آمریکا تصمیم به استفاده از املاء Aluminum در نشرِات خود گرفت .

    آلومنیم خالص(99%)

    آلومینیوم فراوان ترین فلز و سومین عنصر ِفلزّی است که به مقدار زیاد ، در پوسته ی زمین یافت می شود . آلومینیوم در طبیعت به صورت «آلومینیوم سیلیکات» پایدار Al(SiO3)3 و آلمینیوم هیدرواکسید Al(OH)3 وجود دارد . در دوران باستان یونانی ها زاج که یکی از فراوان ترین کانی های آلومینیوم است را می شناختند و از آن به عنوان داروی قابض در پزشکی و به عنوان ثابت کننده ی رنگ در رنگرزی استفاده می کردند . با این همه از شناخت آلومینیوم ، یکصد و هفتاد سال (1827)نمی گذرد .
    آلومینیوم هیدرواکسید (Bauxite) یک نوع خاک اوره است که در آن عنصر های آلومینیوم بسیار غنی ای وجود دارد . (حدود 50درصد این فلز تشکیل شده است .) البته در این خاک ناخالصی هایی مانند : سیلیس (SiO2) ، اکسید های آهن و اکسید تیتانیوم (TiO2) وجود دارد .
    آلومینیوم کشف شده «آلومین» نامیده می شود . آلومین یک ماده ی سخت ، شامل آلومینیوم و اکسیژن است . چون دمای ذوب آلومین زیاد است ، (در حدود 2050 درجه سلسیوس) الکترولیز آن در حالت مذاب بسیار دشوار است ؛ به این دلیل آن را در کریولیت (Na3AlF6) نمکِ مذاب حل می کنند و به این ترتیب مخلوطی به دست می آید که دمای ذوب (بین 960 تا 980 ) پایین تری دارد . سپس آن را از یک جریان الکتریکی قوی عبور می دهند تا اکسیژن آن کاملاً جدا شود . البته لازم به ذکر است که کریولیت در الکترولیز شرکت نمی کند و فقط دمای ذوب را پایین می آورد همچنین در این مرحله انرژی زیادی صرف می شود برای تولید Kg 1 آلومینیوم ، Kg 6 بوکسیت (Bauxite) ، Kg 4 محصولات شیمیایی و KW 14 برق نیاز است . در حالی که برای بازیافت آن 5% انرژی لازم است و فقط 5% دی اکسید کربن تولید می کند . جالب است اگر بدانید که مقدار انرژی که از بازیافت یک قوطی کنسرو ذخیره سازی می شود ، می تواند یک تلویزیون را به مدت سه ساعت روشن نگه دارد .
    محصولات اپتدایی آلومینیوم در دنیا سالانه برا بر با 24000000 تن می باشد . کشوری که در جهان بیشترین مقدار آلومینیوم را تولید می کند ، استرالیا است . البته کشور هایی مانند : جامایکا ، برزیل ، گینه ، چین و قسمت هایی از اروپا در تولید این محصول نقش مهمی را ایفا می کنند .
    شرکت های بازیافت ی اغلب آلومینیوم را از شرکت های صنعتی ، مسقیم خریداری می کنند . بسیاری از کارخانه ها این فلزّات را ذوب می کنند و نا خالصی های آن را جدا کرده و در قالب های مختلف ریخته گری می کنند .
    حجم بیشتری از این قطعات ریخته گری شده توسط کارخانه های خودرو سازی و هواپیما سازی مصرف می شود وبرای ساخت سر سیلند و مواردی از این قبیل کاربرد دارد .
    در ایالات متحده ی آمریکا بازیافت آلومینیوم از قطعات خریداری شده در مقایسه سال 2001 با2000 تا 14% کاهش پیدا کرده است . 98/2 تن از فلزات بازیافت ی را ، 60% از قطعات کارخانه ای و 40% از محصولات آلومینیومی کم ارزش تشکیل می دهد . این موضوع نشان دهنده این است که در سال های اخیر به بازیافت زباله های خانگی توجه بیشتری شده است .
    بسیاری دیگر از شرکت ها ، بازیافت قوطی ها را انجام می دهند . بسیاری از این قوطی ها به صورت ورقه های آلومینیومی بازیافت می شوند و دوباره به صورت قوطی های نوشابه در می آیند . گزارشات نشان می دهد که آمریکا حدود 55600000 تن ، قوطی آلومینیومی را بازیابی کرده است و این مقدار باعث صرفه جویی های بسیاری در هزینه ها شده است .
    آلومینیوم دارای خواصّی است که موجب شده ، بیش از اندازه مورد توجه قرار گیرد . این خواصّ عبارت اند از:
    1- کاهندگی آلومینیوم
    2- چگالی کم
    3- رسانش گرمایی بالا و مقاومت حرارتی بالا
    4- سازش پذیری با مواد غذایی
     
  7. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    آلیاژ آلومینیم – سیلیسیم‌‌

    مقدمه

    آلياژهاي آلومينيوم حاوي سيليسيم به عنوان آلياژي اصل به علت سياليت زياد كه ناشي از وجود حجم نسبتا زياد‌‌‌ Al-Si است. مهمترين آلياژهاي ريخته گري محسوب مي شود.مزاياي ديگر اين نوع آلياژ ريخته گري مقاومت خوردگي بالا و جوش پذيري خوب است و اينكه سيليسيم ضريب انبساط حرارتي را كاهش مي دهد در هر حال به علت وجود ذرات سخت سيليسيم در زير ساختار ماشين كاري اين آلياژ مشكل است.
    حلال يت سيليسيم در آلومينيوم در درجه حرارت محيط ناچيز و حدود 0.05% مي باشد. يوتكتيك بين محلول جامد آلومينيوم حاوي بيش از يك درصد سيليسيم خالص به عنوان فاز دوم تشكيل مي شود. تركيب دقيق يوتكتيك هنوز مورد شك و ترديد است ولي امروزه تقريبا تركيب Al-12/7% si به عنوان يوتكتيك قابل قبول است. انجماد آهسته يك آلياژ ‌‌ Al-Si خالص توليد ريزساختار بسيار درشت مي كند كه در آن يوتكتيك به صورت صفحات يا سوزني هاي بسيار بزرگ سيليسيم در يك زمينه ي پيوسته ي آلومينيومي تشكيل مي شود.
    خود يوتكتيك از شبكه هاي مجزا كه در آن ذرات سيليسيم ظاهرا بهم مرتبط شده اند تشكيل شده است. آلياژهاي داراي اين نوع يوتكتيك درشت به علت طبيعت ترد صفحات سيليسيم درشت داراي انعطاف پذيري پايين است . سريع سرد كردن آلياژ در هنگام ريخته گري در غالب دائمي اتفاق ميافتد كه به شدت ريز ساختار را ريز كرده و فاز سيليسيم به شكل الياف در امده كه در نتيجه آن انعطاف پذيري و استحكام كشش به مقدار بسيار زيادي بهبود مي يابد. يوتكتيك را ميتوان از طريق فرايند اصلاح كردن ريز نمود.

    1- ساختار دوتائي Al-Si :

    عملا نمي توان دو فلز پيدا كرد كه كاملا در يكديگر غير غابل حل باشند اما در بعضي موارد قابليت حل شدن به قدري محدود و ناچيز است كه در عمل آن را ناديده گرفته و به عنوان غير قابل حل منظور ميكنند.
    قانون رائولت بيان ميكند كه نقطه انجماد يك ماده خالص با افزايش يك ماده ديگر به شرطي پايين مي آيد كه ماده افزودني در ماده خالص در حالت مايع كاملا غير قابل باشد و مقدار كاهش دماي انجماد به وزن مولكولي ماده حل شدني بستگي دارد.
    اين نوع نمودار فاز را ميتوانيم از يك سري منحني هاي تبريدي به دست آوريم اما در اين حالت منحني ها رفتاري متفاوت از خود نشان ميدهند. منحني تبريدي دو فلز خالص Al-Si هر كدام يك خط افقي ساده در نقطه انجماد از خود نشان مي دهند، با كاهش پيدا كردن سيليسيم در آلومينيوم دماي شروع انجماد پايين مي آيد همچنيم با افزايش درصد آلومينيوم دماي انجمتد آلياژ كاهش مي يابد . نقطه يوتكتيك آلياژ Al-Si برابر 7/12 % مي باشد .
    در تركيب معين يوتكتيك Al-Si انجماد در يك نقطه ثابت اتفاق مي افتد گر چه انجماد يوتكتيك همانند يك فلز خالص است ولي آلياژ يوتكتيك يك آلياژ ذوب هم ارز نيست بلكه جامد حاصله داراي دو فاز است . در عمل آلياژهاي چپ نقطه يوتكتيك واقع شده اند هيپويوتكتيك و آلياژهاي سمت راست را هيپريوتكتيك مي نامند. چون نقطه يوتكتيك محل تلاقي خطوط مايع و جامد است ، در اين نقطه انجماد شروع مي شود و دما تا پايان انجماد ثابت مي ماند و با لاخره مايع به صورت دو فاز منجمد مي شود . اين دو فاز هميشه عبارتند از فازهاي كه در دو انتهاي خط دماي يوتكتيك واقع شده اند كه در اينجا فلز خالص آلومينيوم در فلز خالص سيليسيم است. فرض ميكنيم كه نخست مقدار اندكي از فلز آلومينيوم منجمد شود مقدار فلز سيليسيم در مايع از حد خود تجاوز ميكند يعني مايع از فلز سيليسيم غني تر مي گردد و از اين دو تركيب مايع اندكي به طرف راست تغيير مكان ميدهد براي اين كه تركيب مايع دوباره به حالت تعادل برسد مقداري از فلز سيليسيم منجمد ميگردد و اگر مقدار بيشتر سيليسيم منجمد شود تركيب مايع اندكي به ترف چپ تغيير مكان خواهد داد يعني مقدار آلومينيوم در مايع بيشتر خواهد شد بنابرين در دماي ثابت فلز خالص Al و Si به نوبت انجماد يافته و در نتيجه مخلوط بسيار ريزي را تشكيل ميدهند كه معمولا زير ميكروسكوب قابل رويت است . اين مخلوط ، مخلوط يوتكتيك ناميده ميشود . از آنجائي كه انجماد آلياژ يوتكتيك در دماي ثابتي رخ ميدهد بنابرين منحني تبريد آن همانند فلزات خالص و آلياژهاي ذوب هم ارز بوده ولي خود انجماد يوتكتيك غير هم ارز است زيرا تركيب فاز مايع با تركيب هر يك از فازهاي جامد متفاوت مي باشد.

    2-خواص مکانیکی

    آلیاژ‌های دوتایی Al – Si تا ترکیب یوتکتیک انعطاف‌پذیری خوبی دارند مشروط بر این که مقدار آهن محتوی که باعث تشکیل صفات درشت و ترد ترکیب می کند در حداقل مقدار ممکن کنترل شود. در این ارتباط افزودن منگنز مفید واقع می‌شود. اگر مقدار سیلیسیم محتوی کمتر از 8٪ باشد اصلاح ساختار جهت حصول انعطاف‌پذیری قابل قبول لازم نیست، زیرا مقدار فاز اولیه آلومینیوم موجود نسبتا زیاد است. ترکیب یوتکتیک دارای سیالیت بالا و انقباض انجماد پایینی است و در تولید قطعات ریخته‌گری دیواره نازک مانند پوسته دیفرانسیل اتومبیل کاربرد اساسی ندارد مانند وسائل پخت و پز پوسته پمپ و برخی قطعات خاص اتومبیل از جمله مانیفولدی که با آب سرد می شود در ریخته‌گری ماسه‌ای و قالب دائمی استفاده می‌‌‌گردد.
    وقتی که آلیاژهای ریخته‌گری آلومینیوم حاوی مقادیر قابل توجه سیلیسیم در دمای بالا قرار گیرد دراثر رسوب سیلیسیم از محلول جامد رشد ابعادی در آنها اتفاق می ‌افتد. از طریق عملیات حرارتی در دمای 0 C 250-200 به مدت چندین ساعت قبل از
    ماشین‌کاری یا مصرف می‌توان پایداری ابعادی حاصل کرد و برای قطعات ریخته‌گری که باید در دماهای 0 C 150 یا بالاتر مصرف شوند باید حالت T5 یا T7 به قطعه داد.
    گر چه آلیاژهای Al – Si به دلیل این که فاز آلومینیوم در سرد کردن سریع قابلیت فوق اشباع شدن با سیلیسیم را دارد در مقابل عملیات حرارتی از خود عکس العمل نشان می دهد، ولی با افزودن برخی از عناصر دیگر مانند مس و منیزیم مقاوم شدن بسیار زیادتری قابل حصول است. مس استحکام را افزایش می‌دهد و قابلیت ماشینکاری را بهبود می‌بخشد گر چه این امر با کاهش سیالیت انعطاف‌پذیری و مقاومت خوردگی توام است. سالها است که آلیاژ Al – Si- Cu در دسترس بوده و یک حالت بهینه بین خواص مختلف حاصل شده است.
    ترکیب این آلیاژها اغلب در محدوده ٪5-/10-3 سیلیسیم و ٪5/4-5/1 مس قرار می گیرد از آلیاژهای پر‌سیلیسیم (مثلا Al -10 Si ) برای ریخته‌گری ماسه‌ای یا قالب دائمی استفاده می‌شود. از طریق پیر کردن مصنوعی اغلب می‌توان استحکام و قابلیت ماشینکاری برخی از این قطعات ریخته‌گری را افزایش داد. به طور کلی آلیاژهای Al – Si برای بسیاری از موارد مصرف دارند آلیاژهای ریخته‌گری نیز مانند آلیاژهای کارپذیر حاوی عناصر اضافی جزئی بیسموت و سرب هستند که خواص ماشینکاری را بهبود می‌بخشند.
    وقتی که خواص ویژه‌ای مورد نیاز باشد ترکیبات پیچیده‌تری نیز در دسترس بوده و قابل استفاده است. یک نمونه در این مورد آلیاژهای پیستون موتورهای احتراق داخلی است. مانند 332 A که در مخصوصا نیکل از طریق تشکیل ترکیبات بین فلزی که خستی پراکندگی ایجاد می‌کند باعث بهبود خواص دما بالای آلیاژ می‌گردد. مثال دیگر ترکیب بعد یوتکتیک مانند390 A است که برای ریخته‌گری در ماسه و قالب‌دائمی بدنه سیلندر تمام آلومینیوم اتومبیل استفاده می‌شود. در این ارتباط جهات اصلی برنامه‌های توسعه‌ای تمایل برای حذف بوش‌های چدنی به عنوان آسترهای سیلندرها است که در بسیاری از موتورهای تولید استفاده می‌شود. در این رابطه لازم است در زمینه یوتکتیک مقدار کافی ذرات سخت سیلیسیم اولیه جهت حصول مقاومت سایشی بالا در سیلندر در خلال مصرف آن به همراه توزیع کم ذرات طوری که از مشکلات جدی، ماشینکاری پرهیز شود وجود داشته باشد. همچنین اطمینان از ریز بودن Si اولیه مورد نظر است. در این مورد ٪03/0 -01/0 فسفر به آلیاژ اضافه می شود تا با Al واکنش کرده و ذرات ریز حل Atp که به عنوان هسته‌ای که سیلیسیم بر روی آن تشکیل می‌شود عمل می کند.
    تحقیقات اخیر بر روی مکانیزم سایش در آلیاژهای ریخته‌گری آلومینیوم نشان داده شده است که در زیر سطح سایش و به موازات آن نورهای فشرده برشی ایجاد می‌شود. ممکن است ترک در امتداد این نوارهای برشی آغاز و ادامه یابد تا زمانی که یک لبه یا لایه نازک در بالای آن از سطح جدا شود. همچنین نشان داده شده است که فرایند سایش تحت تاثیر برخی مشخصه‌های ریز ساختاری خاص قرار می گیرد. ذرات سخت فازها یا ترکیبات بین فازی اولیه مانند سیلیسیم اولیه و یا حضور فاز اولیه که نسبتا نرم بوده و مسیرهای خوبی برای تغییر شکل و برش آسان را فراهم می‌کند. مثالهایی که در این زمینه می باشند این مشاهدات یک زمینه سخت می باشد. ترکیب نوعی برای آلیاژ HA 3 عبارت است از Mn 5/0- Mg 5/0- Ni 2- Cu 2- SI 14- Sr 5/0 استرانیسم به عنوان اصلاح کننده ادعا شده است که آلیاژ HA 3 ترکیب منحصر به فردی از خاص شامل قابلیت ماشینکاری استحکام بالائی بهبود یافته است.
    تعداد زیادی از قطعات ریخته شده در ماسه و قالبهای دائمی از آلیاژهای Al – Si-Mg مانند آلیاژ 356 ساخته می‌شوند. که در آنها مقدار نسبتا کمی منیزیم از طریق رسوب Mg2 Si در زمینه آلومینیوم پیر سختی قابل توجهی ایجاد می‌کند. برای مثال استحکام تسلیم این آلیاژ در حالت T6 بیش از دو برابر آن در آلیاژ دوتائی حاوی مقادیر مشابه Si است. به علاوه این آلیاژ‌ها مقاومت خوردگی عالی نیز نشان می دهند. این آلیاژ‌ها کاربر خاص در هواپیما و اتومبیل یافته‌اند. یک نمونه جدید این موارد چرخهای سبک وزن اتومبیلهای مسابقه‌ای است. طبیعت بحرانی بهری از این موارد منجر به مطالعاتی در ارتباط با روباط بین ریز ساختار و سختی گردید و برای برخی ترکیبات خاص عملیات حرارتی شده چقرمگی شکست تا حاصل شده است که به خوبی قابل مقایسه با مقادیر مورد انتظار آلیاژهای کارپذیر است. به این ترتیب به نظر می رسد که جایگزینی احتمالی برخی قطعات کارپذیر با این قطعات ریختگی نسبتا ارزان در آینده به اجرا درآید. نمونه‌هایی از چنین تغییرات برای برخی اتصالات بحرانی هواپیما برای سازه موتور ریخته شده در ماسه وجود دارد.
    3- خواص ریخته‌گری

    به علت سیالیت خیلی خوب و نقطه ذوب پایین این آلیاژ میتوان برای ریخته‌گری آن از انواع پروسه‌های ریخته‌گری مانند ریخته‌گری در ماسه، ریخته‌گری در قلب دائمی، ریخته‌گری در قالب تحت فشار محفظه سرد استفاده کرد و مذاب آلیاژ تحت نیروی ثقل به داخل قالبهای ماسه‌ای ریخته‌گری می‌گردند. برای ساخت قالب‌ها می‌توان از انواع ماسه‌های طبیعی مورد استفاده در صنعت استفاده کرد. در قالبهای فلزی مورد استفاده در روش ریخته‌گری دائمی مذاب یا تحت نیروی ثقل و یا استفاده از هوا یا سایر گازهای تحت فشار کم به داخل قالب تزریق می‌گردد. از قالبهای چدنی و فولادی و در بعضی موارد برای بالا بردن سرعت سرد کردن از قالبهای مسی استفاده می‌شود ( سریع سرد کردن باعث ریز شده دانه‌ می‌شود) در ریخته‌گری تحت فشار مذاب آلومینیوم با کمک یک پیستون هیدرولیکی با فشار زیاد به داخل قالب فولادی تزریق می‌شود. مساله اصلی در مورد قطعات ریخته‌گری انقباض نسبتا بالای بین 5/3-5/8 درصد است که در خلال انجماد صورت می‌گیرد. این انقباض باید در طراحی قالب در نظر گرفته شود تا دقت ابعادی لازم حاصل گردد و از مسائلی مانند ترک یا پارگی داغ، تنشهای باقیمانده و حفره‌های انقباضی جلوگیری شود.
    استفاده از مبردهای فلزی در قالب برای افزایش نرخ انجماد می‌تواند خواص مکانیکی حاصل را افزایش بخشد برای ریخته‌گری این آلیاژها می‌توان از قالبای سرامیکی در ریخته‌گری دقیق استفاده کرد. روشهای جدیدی New and Emerging Orocesses برای ریخته‌گری این آلیاژ طی سالهای گذشته ابداع شده است که این روشها باعث می شود در حین ریخته‌گری ما به خواص مطلوب‌تری از نظر دانه‌بندی برسیم. ریخته‌گری مذاب در سطح شیب‌دار، ریخته‌گری فشاری و ریخته‌گری همراه با امواج التراسونیک از این موارد هستند.
    سیالیت یکی از مشخصه‌های آلیاژ ذوب شده است که باعث ریخته‌گری و پر کردن قالب می‌شود. آلیاژها سیالیت‌های متفاوتی از خود نشان می‌دهند که این مطلب به سیالیت ذاتی (خواص فیزیکی) فلز برمی‌گردد. بنا به سیالیت‌های متفاوت آلیاژها از روش‌های مختلف ریخته‌گری استفاده می‌شود. موضوع سیالیت باعث می‌شود که گفته شود بعضی از آلیاژها قابلیت ریخته‌گری بهتری دارند. آلیاژ Al – Si از سیالیت بسیاری خوبی برخوردار است و به همین دلیل می‌توان روش‌های مختلف ریخته‌گری برای تولید قطعات استفاده کرد. این قابلیت باعث شده است که از آن به فراوانی برای تولید سیلندرهای اتومبیل و پوسته دیفرانسیل و گیربکسها استفاده شود. از این آلیاژ برای تولید قطعات نازک بسیار استفاده می شود.

    1-3 - سیالیت (Fluidity)

    از طریق مشاهدات در ریخته‌گری نتیجه گردیده است که هنگام پر کردن قالب با یک طرح معین که قسمت‌های نازک نیز وجود دارد و تمام پارامترهای دیگر ثابت منظور شده بعضی از آلیاژها قادر به پر کردن قالب هستند و برخی دیگر این قابلیت را ندارند. چنین پدیده‌ای از ریخته‌گران سیالیت معنی کرده‌اند و در بعضی موارد جهت اشتباه با سیالیت مورد نظر در علوم هیدرولیک به سیالیت ریخته‌گری تعبیر شده است.
    سیالیت به دو فاکتور اصلی وابسته است:
    1- سیالیت ذاتی فلز (پارامترهای شیمی فیزکی)
    2- روش ریخته‌گری
    خواص فوق اگر چه بر روی سیالیت بیشترین تاثیر را دارند ولی موارد دیگری از جمله: کشش سطحی مذاب، اکسیدهای فیلم سطحی، ناخالصیها، حالت انجماد ، دمای ذوب‌ریزی، مواد قالب و تنش سطحی مذاب نیز از عوامل مهمی بر سیالیت هستند. بعضی از این عوامل ذکر شده در زیر تشریح شده‌اند.
    درجه حرارت: درجه حرارت مذاب یکی از مهمترین عوامل در پرشان قالب می باشد. آزمایشات نشان داده است که سیالیت ارتباط مستقیمی با درجه حرارت دارد. هر چه فوق ذوب بالا رود میزان سیالیت نیز بالا می رود البته باید در نظر داشت که بالا بردن بیش از حد فوق ذوب مشکلات مختلفی را در پی دارد.
    ترکیب: ترکیب شیمیایی یکی دیگر از عوامل موثر بر سیالیت می باشد، معمولا فلزات خالص و آلیاژهای یوتکتیک دارای سیالیت بیشتری هستند و آلیاژ‌های محلول به خصوص آنهایی که دامنه انجماد طولانی‌تری دارند از نظر سیالیت ضعیف‌تر هستند به طوری که می‌توان رابطه معکوس سیالیت و فاصله انجماد را مطرح نمود. ترکیباتی که به خوبی در هم محلول نیستند باعث پایین آمدن میزان سیالیت می‌شوند.
    انجماد : نوع انجماد ( خمیری یا پوسته‌ای) بر سیالیت اثرگذار است. در حالت پوسته‌ای در موقع انجماد کانال کاملا بسته نشده است و امکان پر شدن قالب وجود دارد. در صورتی که در حالت انجماد خمیری با اولین تاثیر انجماد سیالیت به طور فاحشی کاهش می یابد. سرعت انتقال حرارت مذاب و قالب و گرمای نهان‌گداز نیز در سیالیت نقش دارند.
    اکسیدهای فیلم Al2O3 : اکسیدهای فیلم سطحی Al2O3 باعث افزایش تنش سطحی مذاب می‌گردد و باعث کاهش سیالیت می‌شود.
    مواد قالب: هر چند سیالیت مذاب را بایستی از تاثیر قالب بر کنار نمود ولی تاثیر مواد قالب در چگونگی پر شدن آن خالی از اهمیت نسبت از این رو قالب یا از طریق هدایت حرارتی و یا از طریق تقلیل و تغییر سرعت جریان در سیالیت اهمیت پیدا می‌کند.
    سرعت سرد شدن نسبت به درجه حرارت معمولا به وسیله قابلیت نفوذ حرارت در قالب تعیین می‌گردد. اصطکاک مذاب با دیواره و سطح قالب که باعث تقلیل انرژی مذاب می‌گردد تاثیر سطح قالب را مشخص می‌کند و از این رو چگونگی ساخت قالب از نظر صافی سطوح و همچنین شکل محفظه قالب جز عوامل موثر در پر شدن قالب است در حالی که درجه حرارت قالب را نیز بایستی جز عوامل موثر منظور نمود .

    2-3- اندازه‌گیری سیالیت

    از آن جا که سیالیت را نمی‌توان جز یکی از خواص فیزیکی دانست از این رو آزمایشات مختلف برای تعیین سیالیت بر مبنای مقایسه و بیشتر بر اساس لوازم و موادی است که در هر کارگاه به کار می‌رود. در شرایط ثابت می‌توان با تعیین اندازه طول یا سطح نمونه‌های پر شده توسط مذاب واحدی برای سیالیت تعیین نمود. آزمایشات اولیه سیالیت توسط Krynitsky , Clark انجام پذیرفت که مستقیما مذاب را در یک کانال افقی وارد می‌گردند و سپس این آزمایش جهت تقلیل طول کانال به سیستم مارپیچ Spiral درآمد که هنوز هم در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حالت کلی نوع آزمایش و تعیین ابعاد به تجربه و نوع متغیرهای مختلف بستگی دارد.
     
  8. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    ریخته گری چدن داکتیل به روش فرو بری:

    چدن نشکن : چدن های نشکن یا چدن های با گرافیت کروی ،خانواده ای از چدن ها هستند و همانطور که از اسمشان پیداست ،شکل گرافیت در آنها به شکل کروی است.همین کروی بودن گرافیت ها ، باعث افزایش استحکام و چقرمگی در مقایسه با چدن های خاکستری می گردد. اصولا چدن نشکن با افزودن منیزیم در مذاب ، تولید می شود(چون منیزیم در دماهای بالا تبخیر می شود معمولا از آلیاژهای منیزیم استفاده می شود)برای کروی شدن قطعاتی که درقالب های ماسه ای تولید می شوند مقدار 0.04 تا% 0.07 منیزیم باقی مانده کافی می باشد و در قطعاتی که در قالب های فلزی تولید می شوند (مانند لوله ریزی)مقدار 0.02 در صد منیزیم باقی مانده کافی است . چدن نشکن در مقایسه با چدن خاکستری تمایل به تبرید بیشتری دارد و برای بدست آوردن ساختاری عاری از کاربید ، مخصوصا در مقاطع نازک ، لازم است جوانه زنی با فرو سیلیسیم انجام شود.
    اندازه گرافیت ها به دو پارامتر بستگی دارد:
    1-آهنگ سرد شدن یا اندازه سطح مقطع
    2-جوانه زایی با فروسیلیسیم در حین ریختگری می توان چدن های نشکنی با ساختار زمینه فریتی،پرلیتی،مخلوط فریت-پرلیت،آستنیت،بینیتی،مارتن زیتی را تولید نمود
    . چدن های نشکن پرلیتی دارای استحکام بالایی هستندولی چقرمگی آنها کمتر است. چدن های نشکن فریتی استحکام کمتری دارند ولی ازدیاد طول نسبی بیشتر و مقاومت به ضربه شان خوب است.عناصری همچون سدیم،کلسیم،لیتیم،تیریم نیز می توانند عمل کروی کردن را انجام بدهند.همچنین افزودن سزیم (Ce) به مقدار جزیی در آلیاژ منیزیم شکل گرافیت را بهبود می بخشند.
    تاثیر عناصر روی چدن نشکن :

    1- کربن:مقدار کربن در چدن نشکن ما بین 4/3 -6/3 % در نظر گرفته می شود.تعداد گرافیت های کروی بستگی به مقدار کربن دارد.افزایش کربن سبب بهتر شدن قابلیت ریختگری از طریق افزایش سیالیت مذاب می گردد.همچنین در چدن های نشکن هیپو یوتکتیک هر قدر مقدار کربن بیشتر شود نیاز به تغذیه گذاری قطعات کمتر می گردد. مقدار کربن معادل در این نوع چدن ها برابر است با CE=%2C +0.31(Si+P) +0.03 MN
    2-سیلیسم: مقدار معمول آن در چدن نشکن ما بین 8/1 -8/2 % می باشد. افزایش سیلسیم در چدن باعث بیشتر شدن گرافیت های کروی می شود.سیلسیم در چدن سبب ترغیب تشکیل فریت می گردد. نقش مهم و دیگر سیلسیم در مرحله تلقیح است. افزایش سیلسیم در چدن نشکن موجب افزایش مقدار فریت و گرافیت کروی خواهد شد اما با افزایش آن استحکام کششی و در صد ازدیاد طول نسبی کاهش می یابد.همچنین عیب انتخاب سیلسیم پایین در چدن لزوم استفاده از تغذیه های بزرگتر و کاهش بهره برداری قطعات ریختگی می باشد. افزایش سیلسیم دمای تبدیل شکست نرم به ترد را افزایش می دهد.شروع تبدیل شکست نرم به ترد در چدن های نشکن با افزایش سیلسیم از دمای اتاق بالاتر است.
    3-گوگرد : مهمترین تاثیر منفی گوگرد در چدن های نشکن نیاز به استفاده از مقدار بیشتری منیزیم است.مقدار گوگرد قبل از افزودن منیزیم به مذاب زیر% 0.03 در نظر گرفته می شود که با افزودن منیزیم به مذاب مقدار آن به % 0.01 یا کمتر کاهش می یابد.
    4-فسفر: از آنجایی که فسفر فاز شکننده استدیت را تشکیل می دهد لذا در بیشتر موارد مقدار آنرا در چدن های نشکن زیر% 0.05 در نظر می گیرند در قطعاتی که نیاز به استحکام بالا ،قابلیت انعطاف پذیری و چکش خواری عالی دارند مقدار فسفر را زیر % 0.02 در نظر می گیرند .
    5- منگنز : اگرچه منگنز استحکام چدن را بالا می برد اما قابلیت انعطاف پذیری و چکش خواری قطعات را کاهش می دهد. لذا در بیشتر موارد مقدار منگنز را زیر % 0.4 در نظر می گیرند. تاثیر عناصر آلیاژی بر روی پرلیت : نیکل ،سیلسیم و منگنز عناصر اصلی هستند که در تولید چدن نشکن پرلیتی استفاده می شوند.این عناصر با ایجاد ورق های سمنتیتی در پرلیت ، ساختار پرلیتی را بوجود می آورند.نیکل و منگنز در کاهش دمای استحاله آستنیت به پرلیت موثر هستند.
    چگونگی افزودن منیزیم به مذاب و مشکلات ناشی از آن:

    امروزه برای کروی کردن گرافیت ها در چدن نشکن از منیزیم استفاده می شود. در ضمن عناصر جزیی مانند سدیم و عناصر خاکی نادر موجود در آلیاژ فرو سیلیس منیزیم Fe-Si-Mg برای خنثی کردن عناصر جزیی مضرو راندمان بهتر در عمل جوانه زایی ،اهمیت زیادی دارند. منیزیم با نقطه ذوب 651 درجه سانتی گراد و نقطه جوش 1157 درجه سانتی گراد فلزی بسیار فعال است که در مجاورت هوا شدیدا اکسید می شود . از مشکلات افزودن منیزیم خالص می توان به وزن مخصوص کم – نقطه جوش پایین و میزان حلال یت پایین در مذاب چدن ، اشاره کرد(منیزیم در آهن به صورت فرومنیزیم FeMg به هیچ وجه مورد استفاده قرار نمی گیرد.
    انواع آلیاژهای منیزیم کروی کننده :

    1 - فرو سیلسیم منیزیم:

    الف)5 تا 7 % منیزیم ،%45 سیلسیم ، % 5/1 کلسیم و بقیه آهن
    ب)5 تا 7 % منیزیم ،%45 سیلسیم ، % 5/1 کلسیم و 0.8 تا 5/1 درصد مش متال (سدیم-لانتالیم)و بقیه آهن
    2-نیکل منیزیم :

    الف)15% منیزیم ،85% نیکل
    ب)15%منیزیم ، 1 تا 0.2 % مش متال ،بقیه نیکل.
    روش فروبری (راندمان 40 تا 50%) برای افزودن منیزیم به مذاب جهت ایجاد چدن با گرافیت کروی استفاده شد.
    در اين روش مواد كروي كننده داخل محفظه از جنس گرافيت جاسازي شده و هنگامي كه پاتيل از مذاب پر شده محفظه داخل پاتيل مي شو د كه ميزان بازيابي منيزيم در اين روش 40 تا 50 درصد مي باشد . كه معمولا درجه حرارت ريخته گري را در اين روش 1560 درجه در نظر گرفته همچينن افت درجه حرارت در اين روش 50 درجه سانتيگراد مي باشد .
     
  9. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    ريخته گري تحت فشار نوعي ريخته گري مي باشد كه مواد مذاب تحت فشار بداخل قالب تزريق مي شود . اين سيستم بر خلاف سيستم ريژه كه مذاب تحت نيروي وزن خود بداخل قالب مي رود امكانات توليد قطعات محكم وبدون مك مي باشد. دايكاست كوتاهترين راه توليد يك محصول از فلز مي باشد .




    مزاياي ريخته گري تحت فشار:


    1-توليد انبوه و با صرفه


    2-توليد قطعه مرغوب باسطح مقطع نازك


    3-توليد قطعات پيچيده


    4-قطعات توليد شده در اين سيستم از پرداخت خوبي بر خوردار است.


    5-قطعه توليد شده استحكام خوبي دارد.


    6-در زمان كوتاه توليد زيادي را امكان مي دهد.




    معايب ريخته گري تحت فشار :


    1-هزينه بالا


    2-وزن قطعات در اين سيستم محدويت دارد حداكثر 3 8 K g


    3-از فلزاتي كه نقطه ذوب آنها در حدود آلياژ مس مي باشد مي توان استفاده نمود.



    ماشينهاي دايكاست:

    اين ماشينها دو نوع كلي دارند:


    1-ماشينهاي با محفظه تزريق سرد: cold chamber در اين نوع سيلندر تزريق خارج از مذاب بوده و فلزاتي مانند A L و C u و m g تزريق مي شود و مواد مذاب توسط دست به داخل سيلندر تزريق منتقل مي شود .


    2-ماشينهاي با محفظه تزريق گرم : Hot chamber در اين نوع سيلند تزريق داخل مذاب و كوره بوده و فلزاتي مانند سرب خشك و روي تزريق مي شود و مذاب اتوماتيك تزريق مي شود.


    محدوديتهاي سيستم سرد كار افقي:

    1-لزوم داشتن كوره هاي اصلي و فرعي براي تهيه مذاب و رساندن مذاب به داخل سيلندر تزريق


    2- طولاني بودن مراحل كاري


    3-امكان بوجود آمدن نقص در قطعه بدليل افت حرارت مذاب آكومولاتور يك سيلندر دو طرفه بازشوكه داخل آن يك پيستون شناور وجود دارد كه يك سمت آن فشار گازاز نوع گاز بي اثر مانند گاز ازت كه در سيستم با D Oمشخص مي باشد ، تحت فشار است و در سمت ديگر فشار روغن كه در سيستم با P N مشخص مي باشد.

    وظيفه آكو مولاتور:

    چون پيستون شناور آكومولاتور بوسيله فشار روغن شارژ شده است و پشت آن هم فشار متراكم گاز وجود دارد در زمان تزريق وقتي فشار روغن در يك سمت كم مي شود . فشار گاز با سرعت زيادي پيستون را به سمت روغن هدايت نموده و باعث سرعت زيادي در ضربه دوم تزريق شده و مذاب را در مدت زمان كوتاه بداخل حفره قالب مي راند .


    نقش آكومولاتور:

    اگر اين اجزاء عمل نكند و در واقع نقشي در تزريق مذاب نداشته باشد قطعات داراي مك و بد تزريقي بوده و استحكام لازم راندارد.


    بسته نگه داشتن قالب : (قفل قالب D I E L O C K )

    فشارهايي كه در ريخته گري تحت فشار در فلز مذاب به وجود مي آيند مستلزم داشتن تجهيزات ويژه جهت بسته نگهداشتن قالب مي باشد تااز فشاري كه براي باز كردن قالب در طي تزريق بوجود مي آيدوباعث پاشيدن فلزاز سطح جدا كننده قالب مي شود اجتناب شده و تلرانسهاي اندازه قطعه ريختگي تضمين گردد. قالبهاي دايكاست بصورت دو تكه ساخته مي شوند يك نيمه قالب به كفشك ثابت ( طرف تزريق) و نيمه ديگر به كفشك متحرك ( طرف بيرون انداز) بسته مي شود . قسمت متحرك قالب بوسيله ماشين روي خط مستقيم به جلو و عقب مي رود و به اين ترتيب قالب دايكاست باز و بسته مي شود. بسته نگهداشتن هردونيمه قالب طی تزريق ،بسته به طراحي ماشين ريخته گري تحت فشار با روشهاي مختلف صورت مي گيرد. يك روش اتصال با نيرو است كه از طريق اعمال يك نيروي هيدروليكي بر كفشك متحرك به وجود مي آيد.روش ديگر،اتصال با فرم به كمك قفل و بند هاي مكانيكي صورت مي گيرد اين قفل و بند ها فقط با يك نيروي كوچك پيش تنش كار مي كنند . در هر دو مورد يك بسته نگهدارنده ايجاد مي گردد كه با نيروي به وجود آمده باز كننده در قالب دايكاست مقابله مي كند. نيروي باز كننده نتيجه فشار تزريق است كه هنگام پر كردن قالب ايجاد مي گردد.


    سيستم قفل قالب به روش اتصال با نيرو معمولا شامل قسمتهاي زير است :


    1-دوميز ثابت جلو و عقب و يك ميز متحرك مياني


    2-چهار عدد بازوي راهنما و هشت عدد مهرة فيكس


    3-سيلندر محرك ميز متحرك


    قدرت قفل شوندگي قالب بستگي به موارد زير دارد:


    1-قدرت پمپ


    2-قدرت سيلندر محرك ميز


    3-قدرت چهار عدد ميله راهنما


    4-زاويه شيب گوه ها
     
  10. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    اصول کار کوره ها 1
    اصول كار كوره
    در فرايند استخراج , تصفيه و ذوب مجدد , معمولاً راههائي وجود دارد كه بسته به نوع كار طراحي مي شوند و در اين كوره ها عمل ذوب انجام مي شود . در اين جهت مي توان از كوره بلند (كوره اي كه در آن اكسيد آهن تبديل به چدن مي شود) , كنورتور كه در آن چدن با دمش اكسيژن خالص به فولاد تبديل مي شود . و كوره هاي ديگر بعنوان كوره هاي ذوب Melting ناميده مي شود , در اين بخش بحث ما در روي كوره هائي كه براي استخراج فلزات استفاده مي شود دور نمي زند مثل كوره هاي استخراج آهن در اصفهان , استخراج مس در سرچشمه كرمان , استخراج سرب و روي در زنجان .
    در اين درس كوره هائي كه مورد بررسي قرار مي گيرند بيشتر كوره هاي مربوط به صنعت ريخته گري هستند . يعني كوره هائي كه شوشه ها Pigs در آنها ذوب مي شود و با تنظيم آناليز آنها مذاب براي ريخته گري قطعات آماده مي شود .
    اصطلاحاً به اين كوره ها , كوره هاي دوباره ذوب (Re-Melting Furnaces) مي گويند , كوره هائي كه در ريخته گري براي ذوب مجدد فلزات و آلياژها استفاده مي شوند به ترتيب مي توانيم به شرح زير نام ببريم :
    1) كوره هاي بوته اي Crucible Furnaces
    2) كوره هاي تشعشعي Radiation or Reverberatory Furnaces
    3) كوره هاي ايستاده (كوپل) Vatical Shaft (Cuple) Furnaces
    4) كوره هاي برقي Electric Furnaces
    5) كوره هاي با شعاع الكتروني Electron Furnaces
    6) كوره هاي ديگر (استفاده از انرژيهاي ديگر)