041-34328294

  • هدر1
  • هدر2
  • هدر3
  • هدر5
  • هدر6

آشنایی با ریخته گری قالب ماسه ای

مقدمه
فرآیند ریختن و انجماد فلز مذاب ریخته شده به داخل قالب. در فرآیند ریخته گری ماده جامد قابل ذوب تاحد مناسب حرارت داده شده سپس در یک حفره خالی یا قالب ریخته شده تا پس از انجماد به شکل موردنظر درآید. در نتیجه طی یک مرحله، تهیه هرشکل ساده یا پیچیده از هر فلز قابل ذوب امکان پذیر است...

محدوده اندازه و وزن قطعات قابل تولید به روش ریخته گری بسیار وسیع است و از یک قطعه یک میلیمتری با وزن کمتر از یک گرم (مانند دکمه، قطعات زیپ، طلا و ...) تا قطعات بزرگ چند تنی (مانند پروانه و قطعات کشتی) را شامل می شود.

فرآیند ریخته گری دارای امتیازات قابل توجهی در ساخت اشکال پیچیده، قطعات با قسمتهای توخالی و یا حفره های داخلی، قطعاتی با سطوح منحنی شکل نامنظم، قطعات خیلی بزرگ و قطعات ساخته شده از فلزاتی که ماشینکاری آنها دشوار است، می باشد.

عمده ترین اختلاف بین روشهای مختلف ریخته گری، جنس قالب ( ماسه، قلز، سرامیک و ...) و نحوه ریختن مذاب (ثقلی، خلاء، فشار کم یا زیاد و ...) می باشد.


واژه نامه ریخته گری
برخی از اصطلاحات رایج در ریخته گری که اکثرا” قطعات و تجهیزات مورد استفاده بوده به صورت زیر می باشند :


درجه :یک قاب صلب فلزی یا چوبی است که توده مدل سازی شده را نگه می دارد.

ماهيچه :از ماسه یا فلز ساخته شده و با قرار گرفتن در قالب، موجب ایجاد سطوح داخلی مانند سوراخ یا گذرگاه مایع خنک کننده می شود .از موارد بسیار پرکاربرد ماهیچه ها ایجاد محفظه ی سوراخ در قالب ها است كه به عنوان مثال برای جلوگیری از نفوذ ذوب به درون يك مجرا از ماهیچه استفاده ميشود . ماهیچه های معمولي در قالب های پیش ساخته و دائمی به نام جعبه ماهیچه تولید شده و بسته به نوع مصرف ، از انواع مختلفی از ماسه برای تهیه ی آنها استفاده می شود .

تکیه گاه ماهیچه :قسمتی اضافی است که برای قراردادن و حفظ ماهیچه درون قالب، در مدل ماهیچه و یا قالب ایجاد می شود. سپس از ترکیب قالب و مجموعه ماهیچه، حفره قالب بدست می آید که در حفره شکل یافته فلز مذاب ریخته می شود و پس از انجماد به شکل مطلوب در می آید.
تغذیه کننده :حفره اضافی که در قالب تعبیه و با فلز مذاب پر می شود. وظیفه آن جبران انقباض قطعه می باشد. تغذیه کننده باید آخرین قسمتی باشد که منجمد می شود. هرچه میزان انقباض کمتر باشد، عیوبی مانند انقباض ايجاد ميشود و حفره هم کمتر خواهد بود.


سیستم راهگاهی :شبکه ای از کانالهای به هم پیوسته است که برای انتقال فلز مذاب به حفره قالب استفاده می شود.

حوضچه مذاب: قسمتی از سیستم راهگاهی است که در ابتدای ورود ماده مذاب به قالب قرار دارد و ماده مذاب از پاتیل (یا چمچه) به داخل آن ریخته می شود . و باعث ميشود كه ناخالصي هاي موجود در مذاب وارد حفره قالب نشود.


خط یا سطح جدایش :سطح مشترک جداکننده دو نیمه درجه قالب یا مدل و دو نیمه ماهیچه .


شیب: حالت مخروطی مدل یا قطعه که امکان خروج آن را از قالب فراهم می سازد.اگر اين شيب وجود نداشته باشد حتما هنگام بيرون آوردن قالب آز درجه، ماسه ها خراب ميشود و ديگر براي مذاب ريزي مناسب نيست. پس براي جلوگيري از اين اشكال سطح قالب را شيب دار ميسازند .

 

فرآیند انجماد 
تغییر حالت یا تغییر فاز فلز از حالت مایع به جامد را عمل انجماد می گویند .در اثر انجماد، سیستم فلز به حالت پایدارتر با انرژی آزاد کمتر تغییر فاز خواهد داد. عامل ایجاد بسیاری از ویژگیهای ساختمانی که در نهایت کنترل کننده خواص محصول هستند، انجماد است. همچنین بسیاری از نقایص ریخته گری از قبیل تخلخل و انقباض جزیی از این فرآیند هستندو در صورتی که در این فرآیند دقت کافی وجود داشته باشد، این عیوب قابل کاهش و یا حتی حذف می باشند .

در دمای انجماد، برای مدت زمانی درجه حرارت فاز مایع ثابت مانده و مرحله انجماد فلز خالص اتفاق می افتد و در پایان این زمان، کل سیستم از فاز جامد تشکیل یافته و به محض خاتمه پروسه انجماد، درجه حرارت فاز جامد هم مطابق نمودار کاهش می یابد.

 
تهیه مذاب خالص
مواد سائیده شده از دیواره نسوز کوره ها و پاتیلها، ناخالصیهای موجود در محیط یا فلز، اکسید فلز تشکیل شده در اثر واکنش مذاب با اکسیژن موجود در هوا و ...، موجب ایجاد جرم و سرباره شده و اگر وارد قالب شوند، موجب ایجاد عیب در قطعه می شوند.

بهترین راه برای جلوگیری از ایجاد ناخالصی، تعمیر و پاکسازی منظم کوره، محیط و پاتیل و ذوب کردن فلز در خلاء جهت جلوگیری از تشکیل اکسید می باشد. این روشها بسیار پرهزینه بوده و برای قطعات معمولی به صرفه نمی باشند.

راه حل ارزان تر، جمع کردن سرباره، استفاده از پاتیلهای مخصوص و استفاده از " فیل خیس (=تر) "های سرامیکی می باشد.

برای خارج کردن گازهای مذاب، باید پاتیل را در محیط دارای فشار کم و حداقل تلاطم قرار داد .

انقباض در اثر انجماد

انقباض سه مرحله دارد:
1.انقباض مایع – در اثر کاهش دمای مذاب از حداکثر تا نزدیک نقطه ذوب

انقباض انجماد – در هنگام تبدیل مایع به جامد.2
3.انقباض در حالت جامد – در اثر سردشدن قطعه تا دمای اتاق
مقدار انقباض مایع به ضریب انقباض حرارتی و مقدار فوق گرم بستگی دارد. چون در طول سردشدن فلز درون قالب ،جریان فلز درون سیستم راهگاهی برقرار است، انقباض حالت مایع مشکل چندان مهمی در فرآیند ایجاد نخواهد کرد.

 

انقباض در اثر انجماد
بیشترین میزان انقباض در حین تغییر حالت از مایع به جامد اتفاق می افتد .با طراحی مناسب سیستم راهگاهی و تغذیه کننده می توان مقدار زیادی از این انقباض را جبران کرد .

پس از انجماد، قطعه تا سردشدن تا دمای اتاق بازهم منقبض می شود. این انقباض با بزرگتر گرفتن ابعاد مدل قابل برطرف کردن است.

 

فرآیندهای ریخته گری
برای انتخاب بهترین روش ریخته گری باید موارد زیر را با خواسته های خود تطبیق دهیم :
1.کیفیت سطحی
2.دقت ابعادی
3.تعداد قطعات ریختگی
4.نوع مدل و ماهیچه
5.هزینه ساخت قالب یا حدیده
6.محدودیتهای موجود بواسطه نوع ماده انتخابی

ریخته گری در ماسه
در این روش دانه های ماده دیرگداز (مانند سیلیکا) با مقادیر کمی مواد دیگر مانند خاک رس، چسب و آب مخلوط شده و در اطراف مدل که شکل قطعه مورد نظر را دارد، فشرده می شوند .
اگر لازم باشد که مدل قبل از ریختن مذاب از قالب خارج شود، قالب باید دو تکه یا بیشتر ساخته شود .

خصوصیات ریخته گری در ماسه
امتیازها: تقریبا هیچ محدودیتی در شکل، اندازه، وزن و پیچیدگی وجود ندارد. تقریبا هر فلزی را می توان ریخته گری کرد.
محدودیتها: تلرانس و پرداخت سطح به خوبی روشهای دیگر ریخته گری نیست. معمولا مقداری ماشینکاری لازم است.


مراحل تولید قطعه در ریخته گری ماسه ای
1.نصف مدل در درجه پایین قرار داده می شود.
2.روی مدل با ماسه فشرده می شود.
3.درجه پایین برگردانده شده و درجه بالا روی آن قرار می گیرد. نصف دیگر مدل برروی آن مونتاژ شده و بعد از قرار دادن تغذیه کننده و سیستم راهگاهی، درجه بالا نیز با ماسه پرشده و فشرده می شود.
4.دو درجه از هم جداشده و مدلهای چوبی و مدلهای راهگاه و تغذیه کننده از ماسه خارج می شوند .کانالهای مذاب نیز با ابزارهای مخصوص کنده شده و سطوح آنها صاف می گردد.
5.قالب مونتاژ شده و بعد از ریختن مذاب، قطعه خارج می شود.


انواع ماسه برای استفاده در ریخته گری ماسه ای


ماسه:
طبق تعریف ماسه عبارت است از ذرات ریز مواد معدنی که قطر آنها از 0.05 تا 1 میلیمتر تغییر می کند. ماسه های مورد استفاده در انواع مختلف با توجه به:
1.ترکیب شیمیایی
2.درجه دیرگدازی
3.نحوه توزیع دانه ها
4.در دسترس بودن
به کار گرفته می شوند.

انواع ماسه
ماسه ها انواع مختلفی دارند و بنا به نوع استفاده به صورت های مختلفی درجه بندی می گردند که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

انواع ماسه از نظر نحوه یافت و دسترسی:
الف) ماسه طبیعی:
شامل ماسه های رودخانه ای و ماسه های بادی

ماسه طبیعی مستقیماً از منابع طبیعی ، استخراج و استفاده می شود و هیچگونه کار اضافی روی آن انجام نمی شود مثل ماسه کنار رودخانه ( این ماسه ها را آزمایش می کنند که حاوی آهک نباشد)

حسن ماسه رودخانه ای در این است که شسته شده و میزان گردی بیشتری دارند در نتیجه کیفیت سطحی قطعات بالا می رود. اما در ماسه بادی ، خاک رس نیز وجود دارد که خاصیت چسبندگی دارد.

ب) ماسه مصنوعی :
در این حالت ، معادن طبیعی را شناسایی کرده و مثلاً آن را الک کرده و ناخالصی هایی مثل آهک را حذف می کنند و آن را خرد کرده و گرد می کنند ( این ماسه ها تحمل دمایی بالاتری دارند).

 

انواع ماسه از نظر شکل ظاهری

1.ماسه های گرد:
در این حالت شکل ذرات ماسه در زیر میکروسکوپ ، کروی است. اکثر ماسه های مصنوعی از نوع ماسه های گرد هستند که کیفیت سطحی بهتری را ایجاد می کند و قابلیت عبور گاز بهتری نیز دارد ( قابلیت عبور گاز به تخلخل ماسه مربوط است).

2.ماسه های شبهه گرد:
این نوع ماسه در قسمت هایی گرد و در قسمت هایی گوشه دار است.

3.ماسه های گوشه دار:
این ماسه کاملاً گوشه دار است و بطور کامل در هم چفت می شوند و استحکام بالاتری ارائه می دهد و از نظر حمل و نقل قالب و حرکت مذاب و فشار مذاب ، استحکام بالاتری دارد اما قابلیت عبور گاز کم است.

4.ماسه های مخلوط:
این ماسه ها شکل خاصی ندارند. و مخلوطي از 3 نوع ديگرند.


انواع ماسه از نظر ترکیب شیمیایی

ماسه سیلیسی: ( SiO2 )
سیلیس یک حالت چند ساختاره دارد و در دماهای مختلف ، ساختارهای متفاوتی دارد ( منگنز، کبالت ، قلع و زیرکنیوم نیز داراي چند سازه هستند ). در نتیجه اگر با سرعت های مختلف سرد شود ، خواص متفاوتی ارائه می کند ( در طراحی قالب برای مواد دیر گداز ، مشکل ساز است زیرا منجر به ترک خوردن بدنه قالب می شود).

 
یک مزیت ماسه سیلیسی ، وجود معادن زیاد و ارزانی آن است.
این ماسه برای ریخته گری قطعات آهنی و فولادی و فولاد آلیاژی مناسب نیست. در چدن ریزی معمولاً از ماسه سیلیسی مصنوعی استفاده می شود .

ماسه شاموتی :(Al2O3.SiO2 )3
این ماسه دارای دیرگدازی است که هر چه بیشتر باشد ، بهتر است. از این ماسه در ریخته گری بصورت آجر و بدنه کوره استفاده می شود. این آجر نارنجی ، نیز دارای انبساط و انقباض بوده و ترک می خورد. این ماسه برای فولاد آلیاژی و کم کربن مناسب است .

نکته : ماسه سیلیسی را با خاک اره مخلوط کرده و جلو انبساط و انقباض را می گیرند یا با چسب سیلیکات سدیم و مواد افزودنی برای راحت جدا شدن مخلوط می کنند.
نکته : رطوبت در صنعت بین 4 تا 6 درصد وزنی است ، اگر رطوبت کم باشد ، استحکام تر

رویدادها

8-11 آذر 98

شانزدهمین نمایشگاه بین المللی ایران متافو

رویدادها

4-7 آذرماه 98

پنجمین دوره مسابقات سراسری ریخته‌گری

رویدادها

5-9 تیر 99

نمایشگاه ریخته گری دسلدورف (newcast)

رویدادها

7-10 خرداد99

نمایشگاه متالوژی و ریخته گری ورونا (METEF)