جزوه رنگی و تایپ شده ریخته گری فلزات
مهندس احمد صادقنیا در دانشگاه آزاد اسلامی مهندسی مکانیک خودرو دانشگاه پیام نور حسن قنبری قجرلو علمی کاربردی استاد
(ً ) () ( ) [1]
()، [2]
()، : [3]
() : (). [4]
(-) () ً -(-) -(-) () : () ()
: -() () [5] 
: ”” : : () [5]
ً با این حال، اجزایی که میتوانند با استفاده از ریختهگری سرمایهگذاری تولید شوند، میتوانند خطوط پیچیدهای را در خود جای دهند، و در بیشتر موارد اجزاء در نزدیکی شکل شبکه ریختهگری میشوند، بنابراین پس از ریختهگری نیاز به کار کمی یا بدون نیاز به کار مجدد دارند.
قالب گیری ضایعاتی از گچ
در این بخش هیچ منبعی ذکر نشده است . لطفاً با افزودن نقل قول به جزوه ریخته گری فلزات معتبر به بهبود این بخش کمک کنید . مطالب بدون منبع ممکن است به چالش کشیده و حذف شوند. ( فوریه 2009 ) ( نحوه و زمان حذف این پیام الگو را بیاموزید )
یک واسطه گچ بادوام اغلب به عنوان مرحله ای برای تولید یک مجسمه برنزی یا به عنوان راهنمای اشاره برای ایجاد یک سنگ تراشیده شده استفاده می شود. با تکمیل گچ، کار دوام بیشتری دارد (اگر در داخل خانه نگهداری شود) نسبت به گچ اصلی که باید مرطوب نگه داشته شود تا ترک نخورد. با در دست داشتن گچ کم هزینه، کار گرانقیمت ریختهگری برنز یا سنگتراشی ممکن است تا زمانی که حامی پیدا شود به تعویق بیفتد و از آنجایی که چنین کاری بهجای هنری فرآیندی فنی در نظر گرفته میشود، حتی ممکن است فراتر از طول عمر به تعویق بیفتد. از هنرمند
در قالبگیری ضایعات، یک قالب گچی ساده و نازک، که با سیزال یا کرفس تقویت شده است، روی مخلوط رسی اولیه ریخته میشود. هنگامی که عمل آوری شد، سپس از خاک رس مرطوب خارج می شود و اتفاقاً جزئیات ریز زیر برش های موجود در خاک رس را از بین می برد، اما اکنون در قالب گرفته شده است. قالب ممکن است در هر زمان بعدی (اما فقط یک بار) برای ریختن یک تصویر مثبت گچی، یکسان با خاک رس اصلی استفاده شود. سطح این گچ ممکن است بیشتر تصفیه شود و ممکن است رنگ آمیزی و موم کاری شود تا شبیه یک ریخته گری برنزی تمام شده باشد.
ریخته گری با الگوی تبخیری
مقاله اصلی: ریختهگری با الگوی تبخیری
این دسته از فرآیندهای ریختهگری است که از مواد الگوی استفاده میکنند که در حین ریختن تبخیر میشوند، به این معنی که نیازی به خارج کردن مواد الگو از قالب قبل از ریختهگری نیست. دو فرآیند اصلی ریختهگری با فوم گمشده و ریختهگری در قالب کامل است.
ریختهگری فوم گمشده
مقاله اصلی: ریختهگری فوم از دست رفته
ریختهگری فوم گمشده نوعی فرآیند ریختهگری با الگوی تبخیری است که شبیه ریختهگری سرمایهگذاری است، بهجز اینکه از فوم برای الگو به جای موم استفاده میشود. این فرآیند از نقطه جوش کم فوم برای سادهسازی فرآیند ریختهگری سرمایهگذاری با حذف نیاز به ذوب کردن موم از قالب استفاده میکند.
ریخته گری کامل قالب
مقاله اصلی: ریختهگری در قالب کامل
ریختهگری با قالب کامل یک فرآیند ریختهگری با الگوی تبخیری است که ترکیبی از ریختهگری با ماسه و ریختهگری فوم گمشده است . از یک الگوی فوم پلی استایرن منبسط شده استفاده می کند که پس از آن با ماسه احاطه می شود، بسیار شبیه ریخته گری شن و ماسه. سپس فلز به طور مستقیم در قالب ریخته می شود که در صورت تماس، فوم را تبخیر می کند.
ریخته گری قالب غیر قابل مصرف
فرآیند قالب گیری دائمی
ریخته گری قالب غیر قابل مصرف با فرآیندهای مصجزوه ریخته گری فلزات رفی متفاوت است زیرا قالب پس از هر چرخه تولید نیازی به اصلاح ندارد. این تکنیک شامل حداقل چهار روش مختلف است: ریخته گری دائمی، قالبی، گریز از مرکز و ریخته گری پیوسته. این شکل از ریختهگری همچنین منجر به بهبود تکرارپذیری در قطعات تولید شده میشود و نتایج نزدیک به شکل خالص را ارائه میدهد.
ریخته گری قالب دائمی
مقالات اصلی: ریخته گری قالب دائمی ، ریخته گری قالب دائمی کم فشار و ریخته گری قالب دائمی خلاء
ریختهگری قالب دائمی یک فرآیند ریختهگری فلز است که از قالبهای قابل استفاده مجدد (“قالبهای دائمی”) که معمولاً از فلز ساخته میشوند، استفاده میکند. رایج ترین فرآیند از نیروی جاذبه برای پر کردن قالب استفاده می کند. با این حال، فشار گاز یا خلاء نیز استفاده می شود. یک تغییر در فرآیند معمولی ریخته گری گرانشی، به نام ریخته گری لجن ، ریخته گری توخالی ایجاد می کند. فلزات معمولی ریخته گری آلومینیوم ، منیزیم و آلیاژهای مس هستند. مواد دیگر عبارتند از قلع ، روی و آلیاژهای سرب و آهن و فولاد نیز در گرافیت ریختهگری میشوند.قالب ها قالب های دائمی، در حالی که بیش از یک ریخته گری دوام می آورند، هنوز قبل از فرسوده شدن، عمر محدودی دارند.
دایکستینگ
مقاله اصلی: دایکاست
فرآیند ریخته گری قالب، فلز مذاب را تحت فشار زیاد به داخل حفره های قالب (که به شکل قالب ماشینکاری می شوند) وادار می کند. بیشتر قالبهای ریختهگری از فلزات غیرآهنی ، بهویژه روی ، مس و آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم ساخته میشوند، اما ریختهگری فلزات آهنی امکانپذیر است. روش دایکاست به ویژه برای کاربردهایی مناسب است که در آن قطعات کوچک تا متوسط با جزئیات خوب، کیفیت سطح خوب و سازگاری ابعادی مورد نیاز است.
ریخته گری فلز نیمه جامد
مقاله اصلی: ریختهگری فلز نیمه جامد
ریخته گری فلز نیمه جامد (SSM) یک فرآیند ریخته گری اصلاح شده است که تخلخل باقیمانده موجود در اکثر قالب های ریخته گری را کاهش می دهد یا حذف می کند. به جای استفاده از فلز مایع به عنوان ماده خوراک، ریخته گری SSM از مواد خوراکی با ویسکوزیته بالاتر استفاده می کند که تا حدی جامد و تا حدی مایع است. یک دستگاه ریخته گری اصلاح شده برای تزریق دوغاب نیمه جامد به قالب های فولادی سخت شده قابل استفاده مجدد استفاده می شود. ویسکوزیته بالای فلز نیمه جامد، همراه با استفاده از شرایط پر کردن قالب کنترل جزوه ریخته گری فلزات ، تضمین می کند که فلز نیمه جامد قالب را به صورت غیر متلاطم پر می کند تا تخلخل مضر اساساً از بین برود.
ریخته گری
ریخته گری SSM که عمدتاً برای آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم به صورت تجاری استفاده می شود را می توان با حرارت T4، T5 یا T6 عملیات حرارتی کرد. ترکیبی از عملیات حرارتی، سرعت خنکسازی سریع (از استفاده از قالبهای فولادی بدون پوشش) و حداقل تخلخل ترکیبی عالی از استحکام و شکلپذیری را فراهم میکند. از دیگر مزایای ریختهگری SSM میتوان به توانایی تولید قطعات پیچیده به شکل شبکه، سفتی فشار، تحملهای ابعادی دقیق و قابلیت ریختهگری دیوارههای نازک اشاره کرد. [7]
ریخته گری گریز از مرکز
نوشتار اصلی: ریختهگری گریز از مرکز (نقرهسازی)
در این فرآیند، فلز مذاب در قالب ریخته میشود و اجازه داده میشود تا در حالی که قالب در حال چرخش است، جامد شود. فلز در مرکز قالب در محور چرخش آن ریخته می شود. به دلیل نیروی اینرسی، فلز مایع به سمت اطراف پرتاب می شود.
ریخته گری گریز از مرکز هم از گرانش و هم مستقل از فشار است زیرا با استفاده از یک قالب شنی موقتی که در یک محفظه ریسندگی نگهداری می شود، تغذیه نیروی خود را ایجاد می کند. زمان سرب با برنامه متفاوت است. پردازش نیمه و سانتریفیوژ واقعی اجازه تولید 30 تا 50 قطعه در ساعت قالب را می دهد، با محدودیت عملی برای پردازش دسته ای تقریباً 9000 کیلوگرم جرم کل با حد معمول برای هر قطعه 2.3-4.5 کیلوگرم.
از نظر صنعتی، ریختهگری گریز از مرکز [8] چرخهای راهآهن، کاربرد اولیه روشی بود که توسط شرکت صنعتی آلمانی Krupp توسعه یافت و این قابلیت باعث رشد سریع این شرکت شد.
قطعات هنری کوچک مانند جواهرات اغلب با استفاده از فرآیند موم گم شده با این روش ریخته می شوند، زیرا این نیروها فلزات مایع نسبتاً چسبناک را قادر می سازند از طریق گذرگاه های بسیار کوچک و به جزئیات ظریف جزوه حسابداری ضایعات برگ ها و گلبرگ ها جریان پیدا کنند. این اثر مشابه مزایای ریخته گری خلاء است که در ریخته گری جواهرات نیز اعمال می شود.
بازیگری مستمر
مقاله اصلی: ریخته گری پیوسته
ریختهگری پیوسته اصلاح فرآیند ریختهگری برای تولید مداوم و با حجم بالا مقاطع فلزی با سطح مقطع ثابت است. در درجه اول برای تولید محصولات نیمه [9] : “” () () () تناژ ریختهگری را با استفاده از این روش انجام میدهد.
ارتقاء
همچنین ببینید: روش چوکرالسکی
ریخته گری (ریخته گری به بالا، بالادست یا رو به بالا) روشی است برای ریخته گری مداوم عمودی یا افقی میله ها و لوله های پروفیل های مختلف (اسوانه ای، مربعی، شش ضلعی، دال و غیره) به قطر 30-8 میلی متر. [10] آلیاژهای مس (Cu)، برنز (آلیاژ Cu· Sn )، آلیاژهای نیکل معمولاً به دلیل سرعت بیشتر ریختهگری (در صورت برآمدگی عمودی) و به دلیل ویژگیهای فیزیکی بهتر استفاده میشوند. مزیت این روش این است که فلزات تقریباً بدون اکسیژن هستند و سرعت تبلور محصول (انجماد) ممکن است توسط یک کریستالایزر تنظیم شود – دستگاهی مقاوم در برابر دمای بالا که میله یا لوله فلزی در حال رشد را با استفاده از آب خنک می کند. [10]
این روش با روش Czochralski برای رشد کریستال های سیلیکون (Si) که یک متالوئید است قابل مقایسه است .
اصطلاحات
فرآیندهای ریخته گری فلز از اصطلاحات زیر استفاده می کنند: [11]
الگو : تکرار تقریبی از ریخته گری نهایی که برای تشکیل حفره قالب استفاده می شود.
مواد قالب گیری: موادی که در اطراف الگو بسته بندی می شود و سپس الگوی برداشته می شود تا از حفره ای خارج شود که مواد ریخته گری در آن ریخته می شود.
فلاسک : قاب چوبی یا فلزی سفت و سختی که مواد قالبگیری را نگه میدارد.
Cope : نیمه بالایی الگو، فلاسک، قالب یا هسته.
کشیدن : نیمه پایینی الگو، فلاسک، قالب یا هسته.
هسته : درج در قالب که باعث ایجاد ویژگی های داخلی در ریخته گری مانند سوراخ می شود.
چاپ هسته: ناحیه ای که به الگو، هسته یا قالب اضافه می شود که برای مکان یابی و پشتیبانی از هسته استفاده می شود.
حفره قالب: منطقه باز ترکیبی از مواد قالب گیری و هسته، که در آن فلز برای : : : : : : : : : : : [12]
: (). [13]
[13]
: سرد می شود دارای ساختار دانه ریز و منطقه ای که به آرامی سرد می شود ساختار دانه درشت خواهد داشت. در زیر نمونه ای از منحنی خنک کننده یک فلز خالص یا آلیاژ یوتکتیک با اصطلاحات تعریف شده است. [14]
منحنی خنک کننده فلز خالص.svg
توجه داشته باشید که قبل از ایست حرارتی ماده مایع و جزوه ریخته گری فلزات از آن ماده جامد است. در طول ایست حرارتی، ماده از مایع به جامد تبدیل می شود. همچنین توجه داشته باشید که هر چه سوپرهیت بیشتر باشد، زمان بیشتری برای جریان یافتن مواد مایع در جزئیات پیچیده وجود دارد. [15]
منحنی خنک کننده فوق یک وضعیت اساسی را با یک فلز خالص نشان می دهد، با این حال، اکثر قطعات ریخته گری از آلیاژهایی هستند که منحنی خنک کننده مانند شکل زیر دارند.
منحنی خنک کننده alloy.svg
توجه داشته باشید که دیگر ایست حرارتی وجود ندارد، در عوض محدوده انجماد وجود دارد. محدوده انجماد مستقیماً با مایع و جامد موجود در نمودار فاز برای آلیاژ خاص مطابقت دارد.
قانون چوورینوف
نوشتار اصلی: حکومت چوورینوف
زمان انجماد محلی را می توان با استفاده از قانون Chvorinov محاسبه کرد که عبارت است از:
{displaystyle t=Bleft({frac {V}{A}}right)^{n}}t=Bleft({frac {V}{A}}right)^{n}
جایی که t زمان انجماد است، V حجم ریختهگری است، A مساحت سطح ریختهگری است که با قالب تماس میگیرد ، n یک ثابت است و B ثابت قالب است. برای تعیین اینکه آیا رایزر قبل از ریختهگری جامد میشود یا نه، بسیار مفید است، زیرا اگر رایزر ابتدا جامد شود، بیارزش است. [16]
سیستم دروازه
یک سیستم دروازه ای ساده برای قالب افقی.
همچنین ببینید: اسپرو (تولید)
سیستم دروازه اهداف بسیاری را انجام می دهد، مهمترین آنها انتقال مواد مایع به قالب است، اما همچنین کنترل انقباض، سرعت مایع، تلاطم و به دام انداختن تفاله است.. دروازه ها معمولاً به ضخیم ترین قسمت ریخته گری متصل می شوند تا به کنترل انقباض کمک کنند. در ریختهگریهای بزرگ ممکن است چندین دروازه یا دونده لازم باشد تا فلز را به بیش از یک نقطه در حفره قالب وارد کند. سرعت مواد مهم است، زیرا اگر مواد خیلی آهسته حرکت کنند، می توانند قبل از پر شدن کامل خنک شوند و منجر به اشتباه و بسته شدن سرد شوند. اگر ماده خیلی سریع حرکت کند، ماده مایع می تواند قالب را فرسایش دهد و ریخته گری نهایی را آلوده کند. شکل و طول سیستم دروازه همچنین می تواند سرعت سرد شدن مواد را کنترل کند. کانال های گرد یا مربع کوتاه اتلاف حرارت را به حداقل می رساند. [17]
بسته به ماده ای که ریخته می شود، سیستم دروازه ممکن است به گونه ای طراحی شود که تلاطم را به حداقل برساند. به عنوان مثال، فولاد، چدن و بیشتر آلیاژهای مس غیر حساس به آشفتگی هستند، اما آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم حساس به آشفتگی هستند. مواد غیر حساس متلاطم معمولاً دارای یک سیستم دروازه ای کوتاه و باز هستند تا در سریع ترین زمان ممکن قالب را پر کنند. با این حال، برای مواد حساس متلاطم از اسپروهای کوتاه برای به حداقل رساندن فاصله ای که مواد باید هنگام ورود به قالب بیفتند استفاده می شود. فنجان های ریخته گری مستطیلی و اسپروهای مخروطی برای جلوگیری از تشکیل گرداب به هنگام جریان یافتن مواد به داخل قالب استفاده می شود. این گرداب ها تمایل به مکیدن گاز و اکسیدها به داخل قالب دارند. یک چاه اسپرو بزرگ برای اتلاف انرژی جنبشی ماده مایع در حین سقوط از اسپرو استفاده می شود و تلاطم را کاهش می دهد. خفگی _که جزوه ریخته گری فلزات سطح مقطع در سیستم دروازه ای [18] ً [17]
ً () [18]
/[19]
دارد: انقباض مایع ، انقباض انجماد و انقباض الگوساز . انقباض مایع به ندرت مشکل ساز است زیرا مواد بیشتری در قالب در پشت آن جریان دارد. انقباض انجماد به این دلیل اتفاق می افتد که فلزات به عنوان مایع نسبت به جامد چگالی کمتری دارند، بنابراین در طول انجماد چگالی فلز به طور چشمگیری افزایش می یابد. انقباض الگوساز به انقباضی اطلاق میشود که هنگام سرد شدن ماده از دمای انجماد به دمای اتاق رخ میدهد که به دلیل انقباض حرارتی رخ میدهد . [20]
انقباض انجماد
جمع شدگی انجماد فلزات مختلف [21] [22]
فلز درصد
آلومینیوم 6.6
فلز مس 4.9
منیزیم 4.0 یا 4.2
فلز روی 3.7 یا 6.5
فولاد کم کربن 2.5-3.0
فولاد کربن بالا 4.0
چدن سفید 4.0-5.5
چدن خاکستری -2.5-1.6
چدن داکتیل -4.5-2.7
بیشتر مواد با انجماد منقبض می شوند، اما همانطور که جزوه ریخته گری فلزات مجاور نشان می دهد، تعداد کمی از مواد مانند چدن خاکستری کوچک می شوند. برای موادی که پس از انجماد منقبض می شوند، نوع انقباض بستگی به گستردگی دامنه انجماد مواد دارد. برای موادی با محدوده انجماد باریک، کمتر از 50 درجه سانتیگراد (122 درجه فارنهایت)، [23] یک حفره به نام لوله در مرکز ریخته گری تشکیل می شود، زیرا پوسته بیرونی ابتدا یخ می زند و به تدریج به مرکز جامد می شود. . فلزات خالص و یوتکتیک معمولاً محدوده انجماد باریکی دارند. این مواد تمایل به تشکیل پوست در قالبهای هوای آزاد دارند، بنابراین به آلیاژهای پوستساز معروف هستند . [23]برای موادی با دامنه انجماد گسترده، بیشتر از 110 درجه سانتیگراد (230 درجه فارنهایت)، [23] مقدار بیشتری از ریخته گری ناحیه لجن یا لجن دار (محدوده دمایی بین جامد و مایع) را اشغال می کند که منجر به ایجاد حفره های کوچک [21] [24]
[21]
فهرست مطالب