ریخته گری دقیق و روش های آن – بخش اول

ریخته گری دقیق و روش های آن – بخش اول

تعریف روش ریخته گری دقیق:
‌ریخته گری دقیق به روشی اطلاق میشود كه در ان قالب با استفاده از پوشاندن مدل های از بین رونده توسط دوغاب سرامیكی ایجاد می شود. مدل (‌كه معمولا از موم یا پلاستیك است ) توسط سوزاندن با یاذوب كردن از محفظه قالب خارج می شود.

ویژگی:
در روشهای قالبگیری در ماسه، مدلهای چوبی یا فلزی به منظور تعبیه شكل قطعه در داخل مواد قالب مورد استفاده قرار میگیرد. در اینگونه روشا مدلها قابلیت استفاده مجدا دارند ولی قالب فقط یكبار استفاده می شود. در روش دقیق هم مدل و هم قالب فقط یك بار استفاده می شود. درروش دقیق هم مدل و هم قالب فقط یك بار استفاده می شود.

مزایا و محدودیتها

مهمترین مزایای روش ریخته گری دقیق عبارتند از:
– تولید انبوه قطعات با اشكال پیچیده كه توسط روشهای دیگر ریخته گری نمی توان تولید نمود توسط این فرایند امكان پذیر می شود.
– مواد قالب و نیز تكنیك بالای این فرایند.
– امكان تكرار تولید قطعات با دقت ابعادی وصافی سطح یكنواخت را میدهد.
– این روش برای تولید كلیه فلزات و آلیاژهای ریختگی به كار می رود. همچنین امكان تولید قطعاتی از چند آلیاژ مختلف وجود دارد.
– توسط این فرآیند امكان تولید قطعاتی با حداقل نیاز به عملایت ماشینكاری و تمام كاری وجود دارد. بنابراین محدودیت استفاده از آلیاژهای با قابلیت ماشینكاری بد از بین می رود.
– در این روش امكان تولید قطعات با خصوصا متالورژیكی بهتر وجود دارد.
– قالبت تطابق برای ذوب و ریخته گری قطعات در خلاء وجود دارد.
– خط جدایش قطعات حذف می شود و نتیجتا موجب حذف عیوبی می شود كه در اثر وجود خط جدایش به وجود می آید.

مهمترین محدودیتهای روش ریخته گری دقیق عبارتنداز :
– اندازه و وزن قطعات تولید شده توسط این روش محدود بوده و عموما قطعات با وزن كمتر از 5 كیلوگرم تولید می شود.
– هزینه تجهیزات و ابزارها در این روش نسبت به سایر روشها بیشتر است.

انواع روشهای ریخته گری دقیق:

در این فرایند دو روش متمایز در تهیه قالب وجود دارد كه عبارتند از روش پوسته ای و روش توپر به طور كلی این دو روش درتهیه مدل با هم اختلاف ندارند بلكه در نوع قالبها با هم تفاوت دارند.

فرایند قالبهای پوستهای سرامیكی پوسته ای سرامیكی در ریخته گری دقیق:
برای تولید قطعات ریختگی فولادی ساده كربنی، فولادهای آلیاژی،‌ فولاد های زنگ نزن، مقاومت به حرارت و دیگر آلیاژهایی با نقطه ذوب بالا، این روش به كار می رود.

به طور کلی روش تهیه قالب را در این فرآیند به ترتیب عبارتند از:

الف: تهیه مدلها: مدلهای مومی یا پلاستیكی توسط ورشهای مخصوص تهیه می شوند.
ب: مونتاژ مدلها: پس از تهیه مدلهای مومی یا پلاستیك معمولا تعدادی از آنها (این تعداد بستگی به شكل و اندازه دارد) حول یك راهگاه به صورت خوشه ای مونتاژ می شوند در ارتباط باچسباندن مدلها به راهگاه بار ریز روشهای مختلف وجود دارند كه سه روش معمولتر است و عبارتند از:

روش اول: محل اتصال در موم مذاب فرو برده می شود و سپس به محل تعیین شده چسبانده می شود.
روش دوم: این روش كه به جوشكاری مومی معروف است بدین ترتیب است كه محلهای اتصال ذوب شده به هم متصل می گردند.
روش سوم: روش سوم استفاده از چسبهای مخصوص است كه محل اتصال توسط جسبهای مخصوص موم یا پلاستیكی به هم چسبانده می شود. روش اتصال مدلهای پلاستیكی نیز شبیه به مدلهای مومی می باشد.

ج : مدل خوشه ای و ضمائم آن در داخل دو غاب سرامیكی فرو برده می شود. درنتیجه یك لایه دو غاب سرامیكی روی مدل را می پوشاند.

د:در این مرحله مدل خوشه ای در معرض جریان باران ذرات ماسه نسوز قرار میگیرد.‌تایك لایه نازك درسطح آن تشكیل شود.

ه: پوسته سرامیكی ایجاده شده در مرحله قبل كاملاخشك می شوند تا سخت و محلم شوند. مراحل ( ج ) (د) ( ه) مجددا برای جند بار تكرار می شود . تعداد دفعات این تكرار بستگی به ضخامت پوسته قالب مورد نیاز دارد. معمولا مراحل اولیه از دوغابهایی كه از پودرهای نرم تهیه شده، ‌استفاده شده و بتدریج می توان از دو غاب و نیز ذرات ماسه نسوز درشت تر استفاده نمود. صافی سطح قطعه ریختگی بستگی به ذرات دو غاب اولیه و نیز ماسه نسوز اولیه دارد.

ز: مدول مومی یا پلاستیكی توسط ذوب یا سوزانده از محفظه قالب خارج می شوند، به این عملیات موم زدایی می گویند . در عملیات موزدایی بایستی توجه نمود كه انبساط موم سبب تنش وترك در قالب نشود.

ح: در قالبهای تولید شده عملیات بار ریزی مذاب انجام می شود ط: پس از انجماد مذاب ،‌پوسته سرامیكی شكسته می شود.

ی: در آخرین مرحله قطعات از راهگاه جدا می شوند.

مواد نسوز در فرآیند پوسته ای دقیق:

نوعی سیلیس به دلیل انبساط حرارتی كم به طور گسترده به عنوان نسوز در روش پوسته ای دقیق مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده نسوز برای ریخته گری آلیاژهای آهنی و آلیاژهای كبالت مورد استفاده قرار می گیرد. زیركنیم شاید بیشترین كاربرد را به عنوان نسوز در فرآیند پوسته ای دارد. این ماده بهترین كیفیت را در سطوح قطعه ایجاد نموده و در درجه حرارتهای بالا پایدار بوده و نسبت به خوردگی توسط مذاب مقاوم است. آلومین به دلیل مقاومت كم در برابر شوك حرارتی كمتر مورد استفاده قرار می گیرد. به هر حال در برخی موارد به دلیل مقاومت در درجه حرارت بالا (تا حدودc ْ1760) مورد استفاده قرار می گیرد.

چسبها :‌مواد نسوز به وسیله چسبها به یكدیگر می چسبد این چسبها معمولا شیمیایی می باشند سلیكات اتیل ،‌سیلیكات سدیم و سیلیس كلوئیدی . سیلیكات اتیل باعث پیدایش سطح تمام شده بسیار خوب میشوند. سیلیس كلوئیدی نیز باعث بوجود آمدن سطح تمام شده عالی می شود.
اجزای دیگر: یك تركیب مناسب علاوه بر مواد فوق شامل مواد دیگری است كه هر كدام به منظور خاصی استفاده می شود.
این مواد به این شرح است :
– مواد كنترل كننده ویسكوزیته
– مواد تركننده جهت كنترل سیالیت دو غاب و قابلیت مرطوب سازی مدل
– مواد ضد كف جهت خارج كردن حبابهای هوا
– مواد ژلاتینی جهت كنترل در خشك شدن و تقلیل تركها

فرایند تهیه قالبهای توپر در ریخته گری دقیق

مراحل تهیه عبارتند از:
الف : تهیه مدلهای ذوب شونده.
ب :‌مونتاژ مدلها: این عملیات درقسمت.
ج: توضیح داده شده ح: مدلهای خوشه ای و ضمائم آن درداخل درجه ای قرار میگیرد و دوغاب سرامیكی اطراف آن ریخته میشودتا درجه با دو غاب دیرگداز پر شود. به این دو غاب دو غاب پشت بند نیز گفته میشود . این دو غاب در هوا سخت می شود و بدین ترتیب قالب به اصطلاح توپر تهیه می شود.
د: عملیات بار ریزی انجام میشود.
ه : قالب سرامیكی پس ازانجماد مذاب شكسته می شود.
و: قطعات از راهگاه جدا می شوند.

شكل دادن به روش ریخته گری دو غابی مقدمه این طریقه شبیه كار پرس است، به این معنا كه مقدار آب به مواد اولیه اضافه شده تا حالت دو غابی به خود بگیرد. باید خارج شود، به این دلیل برای ساختن اشیا روش كندی است. به طور كلی این روش موقعی مورد استفاده قرار میگیرد كه شكل دادن به روشهای اقتصادی تر غیر ممكن باشد. ازطرف دیگر مواقعی از این روش اسفتاده می كنند كه تعدااد زیادی از قطعه مورد درخاواست نباشد. برتری بارز این روش در تولید قطعات پیچیده است. دوغاب، ‌داخل قالبهای گچی متخلخل كه شكل مورد نظر را دارد، ریخته می شود. آب دوغاب جذب قالب شده و دراثر این عمل یك لایه از مواد دو غاب به دیواره قالب بسته می شود و شكل داخل قالب را به خود می گیرد. دوغاب در داخلی قالب باقی می ماند تا زمانی كه لایه ضخامت مورد نظر را پیدا كند. اگر ریخته گری تو خالی نباشد، نیازی به تخلیه دو غاب نیست، ولی برای قطعاتی كه توخالی باشند، قالب برگندانده می شود.

دوغاب اضافی كه روی سطح قالب قرار دارد، ‌به وسیله كرادكی تراشیده می شود . سپس لایه اضافی با كمك چاقو در ناحیه ذخیره برداشته می شود. جداره تشكیل دشه كه همان قطعه نهایی موردنظر است، درقالب باقی می ماند تا زمانی كه كمی منقبض شده و از قالب جدا شود. سپس می توان آن را از قالب در آورد. بعد از اینكه قطعه مورد نظر خشك شد،‌كلیه خطوط اضافی كه دراثر قالب روی آن ایجاد شده است، با چاقو زده و یا به وسیله اسفنج تمیز می شود در این مرحله قطعه آماده پخت است.

چون آب اضافی دو غاب حین ریخته گری خارج شده، سطح دو غاب در داخل قالب پایین می آید. به این دلیل معمولا یك حلقه بالای قالب تعبیه می شود تا دو غاب را بالای قعطه مورد نظر نگه دارد. این حلقه ممكن است از گچ و یا از لاستیك ساخته شود. اگر ازگچ ساخه شود، داخل آن نیز دو غاب به جدا بسه شده و با كمك چاقو تراشیده می شود. وقتی كه جسم داخل قالب گچی كمی خشك شد، ‌اسفنجی نمدار دور آن كشیده می شود تا سطحی صاف به دست آید. این روش كه در بالا به ان اشاره شد، برای ریخته گری اجسامی است كه داخل آنها خالی است.

مانند گلدان، زیر سیگاری، و غیره … اما طریقه ای هم هست كه برای ساختن اجسام توپر به كار می رود، به این تریتب كه دو غاب داخل قالب می ماند تا اینكه تمام آن سف شود. برای ساختن اشیایی كه شكل پیچیده دارند، ممكن است قالب گچی از چندین قعطه ساخته شود تا بتوانیم جسم داخل آن را از قالب خارج كنیم، هر قطعه قالب شامل جای خالی است كه قعطه قالب دیگر در آن جا می گیرد. (‌نروماده) اگر قالب دارای قطعات زیادباشد، ‌لازم است در حین ریخته گری خوب به هم چسبد این كار را می توان به وسیله نوار لاستیك كه محكم به دور آن می بندیم انجام دهیم. هنگام در اوردن جسم از قالب باید این نوار لاستیكی را باز كرده و برداریم. غلظت مواد ریخته گری باید به اندازه كافی باشد كه باعث اشباع شدن قالب از آب نشود.

بخصوص موادی كه شامل مقدار زیادی خاك رس هستند، ‌غلظت آنها به قدری كم خواهد شد كه ریخته گری آنها مشكل شده و معایبی هم در حین ریخته گری ایجادمی شود. برای اینكه دو غاب را به اندازه كافی روان كنیم . مواد روانسازی به دو غاب اضافه می شود.

تجهیزات مورد نیاز ریخته گری دو غابی:
مواد مورد نیاز :
مواد اولیه:
– آب – روانساز( سودا و سیلیكات سدیم یا آب شیشه)
ابزار مورد نیاز:
– همزان الكتریكی – ترازو ( با دقت 1/0و01/0 گرم) – پارچ دردار – قالب گچی مورد نیاز (قالب قوری – لوله و قالب هاون آزمایشگاهی – دسته هاون آزمایشگاهی – دسته هاون) – ویسكوزیته متر ریزشی با بروكفید – لاستیك نواری – میز كار آماده سازی

دو غاب توزین و اختلاط مواد اولیه :‌
در تولید فرآورده های سرامیكی ،‌عمل توزین مواد اولیه به طور كلی می تواند به دو روش انجام شود. (‌توزین به روش خشك) (‌توزین به روش تر) ‌در مرحله تهیه و آماده سازی بدنه ،‌روش توزین عامل بسیار مهم و تعیین كننده ای است.

توزین درحالت خشك:
در این روش،‌ عمل توزین هنگامی صورت می گیرد كه مواد اولیه به صورت خشك و یا تقریبا خشك باشند و هنوز تبدیل به دو غاب نشده باشند. هنگام توزین ،‌حتما باید آب موجود درمواد اولیه و به طور عمده در مواد پلاستیك (‌كه از محیط اطراف جذب شده و یا در معدن در اثر ریزش برف و باران مرطوب و نمدار شده است )‌منظور شود . البته باید توجه داشت كه تعیین دقیق مقدار رطوبت موجود در مواد اولیه،عملا غیر ممكن است و این موضوع ، یعنی عدم دقت ، نقص بزرگ توزین به روش خشك است. در عمل از تك تك مواد اولیه نمونه برداری كنید ، ‌و بعد از توزین آن را در خشك كن آزمایشگاهی در دمای ( ) قرار دهید بعد از 24 ساعت نمونه را دوباهر توزین كنید . اختلاف وزن نسبت به وزن اولیه را محاسبه كنید تا درصد رطوبت خاك مشخص شود. بعد از تعیین درصد رطوبت، درصد فوق را در توزین نهایی مواد اولیه منظور كنید.

توزین در حالت تر:
در این روش، ‌عمل توزین بعد از تبدیل هر یك از مواد اولیه به دو غاب انجام می شود. بدیهی است كه هریك از مواد اولیه به دو غاب انجام می شود . بدیهی است كه در روش خشك گفته شد ، وجود نخواهد داشت. البته در صنعت به لحاظ نیاز این روش به چاله های ذخیره سازی كه فضای بیشتری با سرماهی گذاری اولیه بالاتری را می طلبد ،‌كمتر استقبال می شود. در مورد توزین به روش تر ،‌حتما این روش مطرح خواهد شد كه چگونه می توان به مقدار مواد خشك موجود در دو غاب هر یك از مواد اولیه پی برد. در عمل برای تعیین مقدار مواد خشك موجود درغابها از رابطه برونینارت استفاده می شود . W=(p-1) W= وزن ماده خشك موجود در یك سانتیمتر مكعب از دو غاب (‌گرم ) P= وزن ماده خشك موجود در یك سانتیمتر مكعب = وزن مخصوص (دانسیته) دو غاب درعمل با توزین حجم مشخصی از دو غابها،‌می توان به وزن مخصوص یا دانسیته آنها پی برد. در مورد وزن مخصوص مواد خشك باید اشاره شود كه به طور معمول این مقدار حدود 5/2 تا6/2 گرم بر سانتیمتر مكعب است. بنابرانی اگر با تقریب، ‌وزن مخصوص را 5/2 اختیار كنید ، مقدار كسری برابر با خواهد بود . پس تنها عامل در اكثر موارد، ‌دانسیته دو غابها است.

الك كردن:
عمل توزین مواد اولیه چه به صورت تر باشد و چه در حالت خشك ،‌ابعاد ذرات دو غاب بدنه موجود در حوضچه های اختلاط نباید از حدو مورد نظر بزرگتر باشد. تعیین ابعاد ذرات موجود در دو غاب،‌قسسمتی از اعمال روزمره آزمایشگاهها ی خطوط تولید است و این عمل در پایان نمونه برداری در حین سایش انجام گیرد و سپس تخلیه انجام می گیرد.

در هر صورت، ‌انتخاب دانه بندی مناسب بستگی به فاكتور های ذیل دارد:
– نوع بدنه (چینی ظروف – چینی بهداشتی – نوز) – نوع مواد اولیه و درصد انها (‌- بالكی) – خواص ریخته گری ( تیكسوتراپی،‌-سرعت ریخته گری) – جذب آب – عمل الك كردن برای جداسازی ذرات درشت و كنترل خواص دوغاب بسیار ضروری است. زیرا اولا وجود ذرات درشت عوارض گسترده ای بر پروسس ریخته گری،‌- خواص دو غاب ،‌- خواص حین پخت و خواص محصول نهایی دارد. ثانیا ،- كنترل دانه بندی برای خواص دو غاب شدیدا تحت تاثیر دانه بندی بوده و نباید از حد متعارفی كمتر باشد.
انتخاب و شماره الك توسط استاد كار انجام خواهد شد. عموما به لحاظ وجود ذرات درشت و حضور ناخالصیهای گسترده در مواد اولیه نظیر موادآلی ،‌ریشه درختان ،‌كرك و پشم كه به منظور افزایش استحكام خام به بعضی از مواد اولیه زده می شود، ‌غالبا چشمه های الك زود كورمی شود و ادامه عمل الك كردن را با مشكل مواجه می كند. لذا غالبا الكهارا چند طبقه منظور كرده و طبقات نیز از مش كوچك به مش بزرگ از بالا به پایین قرار می گیرند تا دانه های درشت تر بالاو دانه های كمتری روی الك زیرین كه دارای چشمه های ریزتری است،‌ قرار گیرد.

ادامه دارد…

www.smsm.ir

ریخته گری دقیق و روش های آن – بخش اول

کلمات کلیدی : ریخته,گری,دقیق,و,روش,های,آن,–,بخش,اول,ریخته گری دقیق و روش های آن – بخش اول , مقالات مهندسي , مهندسی مواد , کامپیوتر، مکانیک، برق، عمران، شیمی، پزشکی ریخته+گری+دقیق+و+روش+های+آن+–+بخش+اول+

تاریخ: دوشنبه 2012/02/06
برترین مطالب امروز
مطالب مرتبط
ترفند
اس ام اس

ابر برچسبها