مقاله فارسی ریخته گری

ریخته گری
ریخته گری یکی از مهمترین فرآیندهای تولید است. به طوری که مثلا در ایالات متحده آمریکا که یک کشور توسعه یافته صنعتی است. ریخته گری از نظر حجم در مقام ششم صنایع اساسی قرار دارد . یک موتور 8 سیلندر اتومبیل ممکن است تا حدود 130 قطعه ریخته گری داشته باشد. قطعات ریخته گری (ریختگری) از نظر اندازه از حدود 1 میلیمتر با وزن کمتر از 1 گرم مانند دندانه یک زیپ لباس شروع و ممکن است تا حدود 10 متر با وزن چندین تن ٬ مانند قطعات کشتی های بزرگ اقیانوس پیما برسد.
درفرآیند ریخته گری اگر قطعه حاصل از تولید به شکل نهایی آن را قطعه ریخته گری (Casting) واگر شکل واسطه باشد که بعدا به شکلها ومقاطع مختلف تبدیل شود آنرا شمش (Ingot) می نامند.
ریخته گری اساسا به فرایندی گفته میشود که طی آن ماده مذاب ( معمولا یک فلز مذاب) در فضای خالی قالبی که قبلا تهیه شده ریخته می شود٬ تا پس از انجماد شکل نهایی قالب را به خود بگیرد.امتياز مهم ريخته گري در امكان تهيه اشكال پيچيده ،قطعات با سطوح منحني نامنظم ، قطعات خيلي بزرگ و قطعاتي كه امكان ماشينكاري آنها دشوار است، مي باشد. امروزه تقريبا تمام
فلزات را مي توان ريخته گري كرد.اما اين نكته هميشه بايد مد نظر باشد كه از هر فرايند شكل دهي زماني استفاده مي كنيم كه در مقايسه با روشهاي ديگر مقرون به صرفه بوده و دسترسي به تجهيزات و لوازم آن آسان باشد.البته هرفرايند شكل دهي مواد از عواملي نظير تعداد،اندازه ،كاربرد قطعه و توجيه فني و اقتصادي تاثير پذير خواهد بود.
فلزاتي كه غالبا در ريخته گري مورد استفاده قرار مي گيرندعبارتند از : آهن،فولاد ،الومينيوم ،برنج،برنز، منگنزو بعضي از آلياژهاي روي. در ميان اين فلزات آهن از نظر خواص مطلوب ريخته گري از قبيل سياليت درحالت مذاب،انقباض ناچيز بعد از سرد شدن،استحكام كافي و موارد كاربرد،بيش از ساير فلزات به روش ريخته گري شكل داده مي شود. در حاليكه فلزات ديگري از قبيل الومينيوم به علت وزن كمترو مشخصات مخصوص دربعضي از صنايع از قبيل صنعت خودروسازي ،به تدريج جاي آهن رامي گيرد.
عموما مراحل ريخته گري فلزات به شرح زير است:
1- طراحي قطعه مورد نظر و تهيه نقشه ريخته گري از آن.
2- تهيه مدل مناسب قطعه از روي نقشه ريخته گري.
3- تهيه مذاب از فلز موردنظر با آناليز مطلوب.
4- تهيه قالب مناسب يا فضاي خالي كه به شكل قطعه است.
5- تهيه ماهيچه براي مناطق توخالي قطعه ريختگي و نصب آن در داخل قالب.
6- ريختن فلز مذاب به داخل قالب با دما وسرعت مناسب به طوريكه گازهاي متصاعد شده بتونند ازداخل قالب خارج شوندوفضاي قالب به طور كامل از فلز مذاب پر شود.
7- كنترل سرد شدن فلز مذاب در داخل قالب به طوري كه بر اثر انقباض ،فضاي خالي يا حفره درداخل قطعه ايجاد نشود.
8- بعد از انجماد قطعه ريخته گري به راحتي بايد بتواند از درون قالب بيرون بيايد.
9- قسمت هاي اضافي كه به قطعه چسبيده اند بايد به آساني از قطعه جدا شوند.
تهيه قالب
تهيه قالب يكي از مهم ترين مراحل ريخته گري فلزات مي باشد. توجيه پذيري اقتصادي ، تعداد قطعه اندازه قطعه ، كيفيت سطح قطعه پيچيدگي شكل قطعه از عوامل مهمي هستند كه در قالب يا تهيه قالب قطعات ريختگي بايد مد نظر قرار
بگيرند . امروزه مهمترين روشهاي قالب گيري فلزات به شرح زير مي باشند .
ريخته گري در قالب ماسه اي
ريخته گري در قالب دائمي بدون فشار
ريخته گري در قالب دائمي تحت فشار(دايكاست)
ريخته گري گريز از مركز كه عمدتا در داخل قالبهاي فلزي صورت مي گيرد . گرچه ممكن است د رداخل قالب هاي ماسه اي نيزانجام شود.
ريخته گري با مدل هاي ذوب شدني lost foam casting، lost wax casting كه ريخته گري دقيقي براي قطعات بسيار بزرگ تكي مي باشد .
ريخته گري پوسته اي shell molding
ريخته گري در قالب گچي plaster molding كه معمولا براي قطعات دقيق و زينتي به كار مي رود كه از آلياژهايي كه نقطه ذوب پاييني ( كمتر از 1000 درجه سانتيگراد) دارند ، ساخته مي شوند
تهيه مدل
مدل دقيق مشابه قطعه ريختگي مي باشد كه تغييراتي بر حسب نياز بر روي ان انجام مي شود
. مدل هاي دائمي بر حسب تعداد قطعات ريختگي از چوب ، پلاستيكهاي فشرده يا الومينيوم ساخته مي شوند .
در ساخت مدل پارامترهايي بايد مد نظر قرار بگيرند كه عبارتند از :
اعمال ضريب انقباض فلز
شيب مدل
گوشت اضافي براي ماشين كاري
اعمال ضريب انقباض فلز
معمولا اكثر فلزات به هنگام انجماد انقباض حجمي از خود نشان مي دهند و قطعه پس از انجماد به طور پيوسته تا رسيدن به دماي محيط منقبض مي شود . اين انقباض ممكن است تا 6 درصد نيز برسد . بنابراين در ساختن مدل حتما بايد انقباض حجمي فلز منظور شود . نسبت كاستي به حجم قطعه موجود به بيش از 2 درصد يا 25% اينچ در فوت مي رسد . ضريب انقباض براي چند فلز معمول مهندسي به شرح زير است .
چدن 0.8 % الي 1%
فولاد 1.5 % الي 2%
الومينيم 1% الي 1.3%
منيزيم 1% الي 1.3%
برنج و برنز 1.5%
معمولا اين ضرايب بر روي خط كش هاي مخصوص اعمال مي شوند كه مدل ساز براي ساخت مدل از
خط كش مخصوص استفاده مي كند . اگر قرار باشد مدل فلزي از روي مدل چوبي ريخته گري شود ، در مدل چوبي علاوه بر ضرايب انقباض قطعه ، ضرايب انقباض مدل فلزي نيز منظور مي شود . البته استفاه از خط كش هاي انقباض بايد با دقت كافي انجام گيرد ، زيرا انقباض حرارتي تنها عامل موثر بر تغيير ابعاد هنگام انجام نيست . تبديل هاي فازي ( شامل واكنشهاي يوتكتوپدي ، مارتنزيتي و گرافيتي شدن ) نيز مي توانند موجب انقباض ها يا انبساط هاي قابل توجهي شوند.
شيب مدل
در ريخته گري مدل هاي دائمي حتما بايد مدل بتواند به راحتي از داخل قالب بيرون بيايد . بنابراين قالب معمولا دو تكه است . رعايت دقت محل جدايش يا سطح جفت شونده دو قسمت قالب بسيار مهم است . همچنين براي سطوحي از مدل كه به موازات جهت خروجي از قالب هستند .بايد شيب مناسبي منظور نمود . اگر سطوح مدل دقيقا به موازات جهت خروج از قالب باشد بر اثر اصطكاك سطوح مدل با ديواره هاي قالب در موقع در اوردن مدل از قالب سطوح و ديواره هاي قالب كنده مي شود . اين اشكال در گوشه ها و زاويه هاي تيز ديده خواهد شد . براي جلوگيري از اين كار در اين گونه صفحات شيبي منظور مي شود كه
با شكل . اندازه و عمل مدل در ماسه متناسب مي باشد .
گوشت اضافي براي ماشين كاري
در اكثر قطعات ريختگري ، قطعات بعد از فرايند ريخته گري ، براي رسيدن به صافي سطح مطلوب واندازه واقعي به انواع مختلفي از عمليات ماشين كاري نياز خواهند داشت . براي انجام اين ماشين كاري ها ابعاد مدل يا قطعه ريخته گري را تا اندازه اي بزرگتر از قطعه واقعي در نظر گرفته مي شود اين ابعاد اضافي را گوشت اضافي براي ماشين كاري مي نامند .
اماده سازي ماسه قالب گيري
ماسه اي كه براي ساخت قالب هاي ريخته گري به كار مي رود عمدتا اكسيد سيليسم SiO2 است . براي فلزاتي كه نقطه ذوب بالايي دارند ، از قبيل فولادها ،ازاكسيد زيركونيم ZrO2 استفاده مي شود . قالبي كه از ماسه ساخته مي شود بايد استحكام كافي براي ريخته گري سالم قطعه مورد نظر را داشته باشد . علاوه بر ان هر ماسه ريخته گري حتما بايد داراي مشخصات زير باشد :
1-دير گدازي يا قابليت تحمل دماي فلز ريخته گري
2- چسبندگي يا قابليت نگهداشتن شكل مطلوب پس از قالب گيري
3- نفوذ پذيري يا قابليت عبود دادن گازها از خود
4- قابليت متلاشي شدن پس از انجماد فلز
براي تعيين مشخصات ماسه ازمايشگهاي استانداردي روي ماسه انجام مي گيرد كه عموما پارامترهاي زير را تعيين مي كند .
شكل ماده
اندازه ماده
توزيع دانه بندي
دماي ذوب ماسه
ناخالصي هاي ماسه ( ميزان خاك رس و ساير اكسيدهاي زودگداز)
سختي ، استحكام ، نفوذپذيري بعد از فشرده شدن ( تر و خشك )
تاثير مقادير افزودني روي خواص ماسه
مختصري درباره فرايند انجماد در ريخته گري
انجماد عامل ايجاد بسياري از ويژگيهاي ساختماني است كه كنترل كننده خواص محصول نهايي هستند . بسياري از نواقص ريخته گري از قبيل انقباض و تخلخل گازي از فرايند انجماد حاصل مي شوند ، كه با دقت در فرايند و اشراف
به نواقص حاصله تا حدود زيادي مي توان از شدت اين نواقص بكاهيم .هر فرايند انجماد شامل دو مرحله مي باشد كه عبارتند از : جوانه زني و رشد .
جوانه زني
هنگامي كه يك ذره جامد و پايدار در مايع مذاب تشكيل مي شود به اين عمل جوانه زني ( هسته سازي ) مي گوييم . هنگام تبديل فاز جامد انرژي داخلي ماده كاهش مي يابد ، زيرا دردماهاي پايين تر ، فاز جامد پايدارتر از فاز مايع است . در همين هنگام سطوح مشتركي بين نطفه هاي جامد و مايع مذاب اطراف تشكيل مي شود كه اين عمل نيازمند انرژي است . به همين علت جوانه زني در دمايي كه قدري كمتر از نقطه ذوب تعادلي فلز است ، شروع مي شود . به اختلاف بين دماي نقطه ذوب و دماي شروع جوانه زني ، فوق تبريد مي گويند .
در بيشتر كارگاه هاي بزرگ ريختگري قبل از ريختن مذاب به درون قالب مقداري نا خالصي به ان اضافه مي كنند ( به اين عمل تلفيح يا پالايش دانه نيز مي گويند ) دليل اين كار اين است كه در اين حالت انجماد بدون ايجاد يك فصل مشترك كامل گرد هسته صورت مي گيرد . معمولا جداره هاي داخلي قالب و ذرات جامدي كه به عنوان نا خالصي وارد مذاب شده اند ، اين سطوح را تشكيل مي دهند . از انجا كه هر جوانه به
بلور يا دانه اي در قطعه ريختگي منجر مي شود و از طرفي ساختار ريز دانه داراي خواص مكانيكي و استحكام بهتري است ، لذا هر عامل كه موجب هسته گذاري مي شود موجب بالارفتن كيفيت محصول نهايي مي شود . در نتيجه ذرات جامد نا خالصي مكانهاي زياد مناسبي براي جوانه زني در سرتاسر قطعه به وجود مي اورند و در نتيجه محصول ريزدانه و يكنواخت به دست مي ايد .
رشد
رشد وقتي صورت مي گيرد (كه گرماي نهان ذوب به طور پيوسته از فاز مايع خارج شود . جهت ، آهنگ و نوع رشد يا با نحوه خارج كردن حرارت از فاز مايع ارتباط دارد . براي جبران نقيصه انقباض ، ماده مذابي كه در طرف مايع وجود دارد ، به طور پيوسته به طرف قالب جريان مي يابد . هر چه آهنگ سرد كردن سريع تر باشد ، ماده حاصله ريز دانه تر و در نتيجه داراي خواص مكانيكي بهتري خواهد بود .)
منبع و ماخذ

فایل : 11 صفحه

فرمت : Word