متالورژي سمنان


جواب سوالات ۱۴۶ تا ۱۷۳

146-آجر هاي نسوز همانند مواد نسوز متفاوتند امّا مهمترين آنها عبارتند از آجر نسوز معمولي ،  آجر نسوز فرم ( با شكل مخصوص ) كه ميتوانند از سيليسي يا شاموتي ( SiO2  و Al2O3 )باشند ، آجرهاي گرافيتي  و   آجرهاي منيزيتي و

قالب گيري در ماسه به روش اسيدي

147- در ساخت بعضي ماهيچه ها و قالب ها ازاسيدها به عنوان كاتاليزور استفاده مي شود و از آنجا كه ماسه نيز اصولا اسيدي است لذا به اين نوع ماهيجه ها ويا روش قالبگيري ،روش اسيدي مي گويند، براي آماده كردن ماسه در اين روش ابتدا ماسه را در ماشين مخلوط كن ريخته و به آن اسيد فسفريك اضافه ميكنند،آنگاه از چسبهاي فوران مانند فورساتيل بدان مي افزايند ، براي ساخت ماهيچه هاي سرد از الكل فورفوريل  نيز  به  عنوان  سخت كننده استفاده مي شود.

سيستم هاي راهگاهي

148-وظايف يك سيستم راهگاهي مناسب وايده آل در ذيل آمده است ،

1-148-انتقال مذاب از بوته يا پاتيل به محفظه قالب با سهولت انجام پذيرد .

2-148-حركت مذاب در مجاري و راهگاهها با حداقل اغتشاش صورت گيرد تا جذب گازها در مذاب ، اكسيد شدن مذاب وشسته شدن ديواره هاي قالب به حداقل برسد.

3-148-مذاب بگونه اي وارد قالب شود كه جهت انجماد مناسبي را ترتيب دهد.

4-148-راهگاهها آنقدر بزرگ در نظر گرفته مي شوند ، كه مذاب بتواند كل محفظه قالب را پر كند و ثانيا گرمترين مذاب را در تغذيه قرار گيرد و همچنين آنقدر كوچك انتخاب گردد تا دورريز قطعات به كمترين مقدار ممكن كاهش يابد.

149-بطور كلي سيستم هاي راهگاهي بر مبناي ابعاد مختلف سطوح مقطع آنها به دو نوع فشاري و غير فشاري تقسيم مي گردند،اگر سطح مقطع راهگاه بارريز بزرگتر از مجموع سطوح مقاطع كانال اصلي، و مجموع سطوح مقاطع كانال اصلي بزرگتر از مجموع سطوح مقاطع كانال فرعي باشد سيستم راهگاهي غير فشاري است و چنانچه اين نسبت برعكس باشد سيستم راهگاهي فشاري است .

مثال براي سيستم راهگاهي غير فشاري :         2 : 5/1 :1  Ag :Ar : As 

مثال براي سيستم راهگاهي فشــاري:         1:  5/1: 2  Ag :Ar :As 

As =سطح مقطع راهگاه بارريز     Ar=مجموع سطوح كانال اصلي يا راهبار          

As= مجموع سطوح كانال فرعي يا راهباره مي باشد.

150-روشهاي متفاوت و مختلفي براي راهگاه گذاري وجود دارند از جمله آنها عبارتند از :

راهگاه از بالا  ،                      راهگاه از پايين   ،                           راهگاه در سطح جدايش ، راهگاه پله اي  ،                      راهگاه انشعابي  ،                            راهگاه شيپوري ،          راهگاه گردابي ،                      راهگاه هاي مركب و...

151-يكي از وظايف مهم سيستم راهگاهي جلو گيري از ورود شلاكه به محفظه قالب است كه اصطلاحا به آن آخالگيري مي گويند ، مهمترين روشهاي آخالگيري عبارتند از :

1-151-روشهاي جدا سازي مواد ناخواسته براساس اختلاف وزن مخصوص:مانند استفاده از كانال ممتد و استفاده از موانع و گلويي در سيستم راهگاهي و همچنين استفاده از راهگاههاي گردابي ،

2-151- استفاده از صافي ها و فيلترها مانند استفاده از ماهيچه هاي صافي و يا تور هاي سيمي ،

تغذيه گذاري قطعات ريخته گري

152-بيشتر فلزات وآلياژها در اثر سرد شدن منقبض ميشوند، در ريخته گري انقباض در سه مرحله مورد بررسي قرار ميگيرد ، اين سه مرحله عبارتند از :

1-152-انقباض در حالت مذاب ، (انقباض از درجه حرارت فوق ذوب تا رسيدن به نقطه انجماد )

2-152-انقباض در حين انجماد ( انقباض از تشكيل اولين هسته هاي جامد تا انجماد كل مذاب )

3-152-انقباض در حالت جامد ،(انقباض فلز جامد از درجه حرارت انجماد  تا درجه حرارت محيط )

153-ريخته گران براي اينكه بتوانند تغذيه مناسبي را براي قطعات طراحي كنند مكانيزم انجماد فلزات را در سه گروه اصلي تقسيم كرده اند ،

1-153-آلياژها با دامنه انجماد كوتاه يا پوسته اي (كمتر از 50 درجه سانتيگراد )،كه شامل فلزات خالص و بعضي از آلياژها مي شود.

2-153-آلياژها با دامنه انجماد متوسط ( بين 50 تا 110 درجه سانتيگراد )

3-153-آلياژها با دامنه انجماد طولاني يا انجماد خميري ( بيشتر از 110 درجه سانتيگراد ) ،كه تعداد زيادي از آلياژهاي مهم صنعتي داراي اين نوع انجماد مي باشند ، مانند آلياژهاي Al ، ( بجز آلياژ Si-Al ) وآلياژهاي منيزيم و فولادهاي پر كربن و...

154-بر اساس تعريف اگر انجماد از دورترين قسمت قطعه نسبت به تغذيه شروع ، و به صورت جهت دار به طرف ميانه قطعه ادامه يابد و در تغذيه ختم شود انجماد جهت دار در قطعه صورت گرفته است.

جهت انجماد به عوامل زيادي بستگي دارد كه مهمترين آنها عبارتند از :

1-154-نوع آلياژ ومدل انجماد آن ،( انجماد پوسته اي يا خميري ) .

2-154-ابعاد واندازه محفظه قالب ،

3-154-طراحي قطعه ريخته گري .

155-حد اكثر فاصله اي كه تغذيه مي تواند عمل مذاب رساني به قطعه را به خوبي انجام دهد را فاصله مذاب رساني مي گويند و اين فاصله برابر است با مجموع برد تغذيه و برد قالب ،

برد تغذيه فاصله اي است كه تغذيه با توجه به شكل و اندازه و نوع آلياژمي تواند عمل مذاب رساني را انجام دهد.

برد قالب ، حد اكثر فاصله اي است كه قالب مي تواند در جهت دار كردن انجماد تاثير بگذارد.

156-اندازه مناسب تغذيه ، اندازه اي است كه نه آنقدر كوچك باشد كه نتواند وظيفه خود را به نحو مطلوب انجام دهد و نه آنقدر بزرگ كه راندمان ريخته گري پايين آيد ، بر اين اساس روشهاي مختلفي براي محاسبه ابعاد تغذيه طراحي و ارائه شده است ، در ذيل به محاسبه تغذيه بر اساس رابطه چورينف اشاره مي شود.

بر اساس رابطه چورينف ، زمان انجماد ( t ) در قطعه ريخته گري با فورمول زير محاسبه مي شود.

tc=k(Vc/Ac) (داخل پرانتز به توان 2 مي رسد.)

رابطه فوق در مورد تغذيه نيزصادق است    tr=k(Vr/Ar)

   بديهي است كه زمان انجماد تغذيه ( tr ) بايد بيشتر از زمان انجماد قطعه (tc) باشد ،به عبارت ديگر :

                       1.5 تا   tr / tc = 1.2   

157-تغذيه ها را بر اساس محل قرار گرفتن آنها و ارتباط با سيستم راهگاهي به سه دسته عمده تقسيم مي كنند ، اين سه گروه عبارتند از :

1-157-تقسيم بندي تغذيه بر اساس قرار گرفتن تغذيه قبل يا بعد از محفظه قالب ، كه به دو دسته ، تغذيه گرم و تغذيه سرد تقسيم مي شوند در ذيل محل قرار گرفتن تغذيه گرم و سرد بصورت خلاصه بيان شده است.

(1)      راهباره  (2) تغذيه  (3) قطعه  = تغذيه گرم

    (1)  راهباره  (2) قطعه   (3) تغذيه  = تغذيه سرد

2-157-نقسيم بندي تغذيه بر اساس موقعيت قرار گرفتن تغذيه نسبت به قطعه ريختگي ، كه خود بر 4 نوع است ، الف) تغذيه بالايي    ب) تغذيه كناري   ج)تغذيه لب به لب در گوشه بالا  د)تغذيه از بالا كه وظيفه راهگاه بارريز را نيز به عهده دارد.

3-157-تقسيم  بندي تغذيه براساس ارتباط تغذيه با اتمسفر محيط، بر اساس اين روش تغذيه ها بر دو نوعند ،

الف) تغذيه باز : كه منبع تغذيه با اتمسفر محيط در ارتباط است .

ب )تغذيه كور :كه سطح بالايي اين تغذيه بر خلاف تغذيه باز با ماسه قالبگيري پوشيده شده است .(شايان ذكر است كه با روشهايي از جمله قرار دادن ماهيچه در داخل تغذيه كور ، فشار لازم را بر روي مذاب تغذيه اعمال ميكنند تا راندمان آن را بالا ببرند، كه به تغذيه هاي اتمسفري معروفند.)

158-روشهاي متعددي براي افزايش راندمان تغذيه وجود دارد از جمله آنها عبارتند از :

1-158- استفاده از مواد عايق حرارتي ،   2-158-استفاده از مواد گرمازا ،

3-158-استفاده از مبرد ،  4-158-تغيير در طراحي سيستم راهگاهي وبارريزي ،

5-158-تغيير در طراحي قطعات و مدل ،   6-158-كنترل درجه حرارت بارريزي .

چپلت ومبردها

159-مبرد ها موادي هستند كه نفوذ گرمايي بالايي دارند و به منظور افزايش شيب دمايي از تغذيه به قالب ، مورد استفاده قرار مي گيرند ، وبر دو نوعند:مبردهاي داخلي ، مبردهاي خارجي ،

مبردهاي داخلي در داخل محفظه قالب قرار مي گيرند و جنس آنها نيز معمولاً از جنس خود قطعه ريختگي است ، مبردهاي خارجي معمولاً از جنس فولاد ، چدن يا مس مي باشندو در كنار محفظه قالب قرار مي گيرند.

پايه هاي فلزي يا چپلتها اصولاً براي افزايش شيب دمايي بكار نميروند بلكه به منظور نگه داشتن ماهيچه ها كه داراي تكيه گاه كافي نيستند ويا اينكه در موارد خاص تكيه گاهي براي ماهيچه تعبيه نشده است همچنين به منظور عدم جابجايي ماهيچه مورد استفاده قرار مي گيرند، جنس پايه هاي فلزي نيز با جنس آلياژ ريخته گي منطبق است و ضخامت آن نيز بگونه اي است كه با درجه حرارت مذاب  ذوب شده و يك پارچگي قطعه را تضمين نمايد.

عمليات كيفي مذاب

160-عمليات كيفي ، به مجموعه عملياتي گفته ميشود كه در خلال ذوب و ريخته گري به منظور بهبود بخشيدن به خواص متالورژيكي ، مكانيكي ، فيزيكي ، و ريخته گري قطعات انجام مي گيرد.

عمليّات كيفي ، طيف وسيعي را در بر مي گيردكه مهمترين آنها عبارتند از :

1-160-عمليات گاز زدايي ،   2-160-عمليّات اكسيژن زدايي و آخال زدايي :

3-160-عمليّات جوانه ز ايي :

161-يكي از مهمترين عيبها در قطعات ريختگي ، وجود مكهاي گازي است ، منابع توليد گاز در مذاب را ميتوان به موارد ذيل خلاصه كرد.

1-161-آتمسفر محيط        2-161-سوخت و محصولات احتراق          3-161- بخار آب

4-161-مواد نسوز        5-161-مواد شارژ              6-161-مواد قالب و ماهيچه

گاز زدايي در مذاب

162-ساده ترين و اقتصادي ترين روش براي گرفتن گاز ها از مذاب استفاده از گازهاي بي اثر نظير آرگن ، ازت و يا گاز كلر است ، در صنعت مواد جامدي وجود دارند كه در تماس با فلز مذاب مقادير زيادي گاز ازت ، كلر و غيره را از خود آزاد كرده و عمل گاززدايي را انجام مي دهند، مانند قرص هاي محتوي هگزاكلرور اتان براي گرفتن هيدروژن از مذاب آلومينيم و آلياژهاي آن ، در عين حال مؤثرترين و گرانترين روش گاززدايي ، تهيه ذوب و ريخته گري آن در خلاء مي باشد .در ذيل روشهاي گاززدايي به صورت فهرست آمده است.

1-162-ذوب و نگهداري مذاب در كوره ها با آتمسفر كنترل شده ،

2-162-استفاده از گازهاي بي اثرمانند ارگن و هليم و...

3-162-استفاده از گازهاي فعال مانند كلر و ازت و...

4-162-استفاده از برخي عناصر فعالتر مانند  ، ليتيم و...

آخال و آخال زدايي

163-به كليه ناخالصيهاي فلزي و غيرفلزي داخل مذاب ناخالصي مي گويند ، بنابراين ناخالصيها مجموعه اي از اكسيدها، سولفيدها، نيتريدها، كلرورها، و...يا تركيبات مختلف آنها هستند ، كه وجود آنها باعث افت خواص مكانيكي،متالورژيكي، فيزيكي، و ريخته گري فلزات و آلياژها مي گردد.

انواع آخالها را بر دو نوع تقسيم ميكنند كه عبارتند از :

1-163-آخالهاي مكانيكي مانند، سرباره ها، ذرّات مواد قالب، مواد نسوز، ...

2-163-آخالهاي تركيبي مانند، سولفيدها، نتريدها، اكسيدها، كلرورها، و...

164-دو روش كلي براي آخال زدايي وجود دارد كه عبارتند از:

1-164-روش هاي مكانيكي يا فيزيكي مانند استفاده از فلاكسهاي پوششي و يا فلاكسهاي تميزكننده

2-164-روش هاي تركيبي يا شيميايي (استفاده از عناصري كه نسبت به فلز مذاب ، ميل تركيبي بيشتري نسبت به اكسيژن، نيتروژن و...دارند.)مانند آلومينيم كه جهت اكسيد زدايي در فولادها به كار ميرود.

عمليات جوانه زني

165-به مجموعه فرايندهايي كه منجر به به ريزدانگي (ريز شدن دانه ها هنگام انجماد ) شود را عمليات جوانه زايي مي گويند. دو روش براي جوانه زايي وجود دارد كه عبارتند از:

1-165-جوانه زايي به وسيله هسته هاي خودي OWN    NUCLEI     كه بيشتر براي فلزّات خالص به كار مي رود .

2-165-جوانه زايي به وسيله هسته هاي غيرخودي FORIGEN   NUCLEI  كه براي كليه آلياژهاي آهني و غيرآهني عموميت دارد.

166- نكاتي كه بايد در مورد عمليات جوانه زايي رعايت شود در ذيل آمده است،

1-166- زمان جوانه زايي (معمولا جوانه زايي در آخرين مرحله به مذاب اضافه ميشود .)

2-166-درجه حرارت و زمان ميرايي (درجه حرارت بالا و زمان نگهداري مذاب بيش از حد بعد از جوانه زايي ،راندمان جوانه زايي را به شدّت پايين ميآورد.

3-166-اندازه جوانه زاها، كه نبايد خيلي ريز ويا درشت باشند.

4-166-پخش يكنواخت جوانه زاها در مذاب .

5-166-تلقيح مقدار مناسب جوانه زا در مذاب .

6-166-دادن فرصت مناسب براي سرد شدن مذاب ، ودر نتيجه دادن فرصت امكان رشد به تمام جوانه ها.

167-جوانه زايي در مذاب نيز مانند بسياري از موارد ديگر داراي مزايا و معايبي است كه در ذيل به آنها اشاره شده است :

الف ) مزايا:

1-167-جوانه زايي موجب افزايش خواص مكانيكي قطعات مي گردد.

2-167-مكهاي گازي و انقباضي را كاهش مي دهد.

3-167-يكنواختي خواص  در جهات مختلف قطعه بهبود مي يابد.

4-167- قابليت ماشين كاري قطعات افزايش مي يابد.

5-167-قابليت پذيرش عمليات حرارتي قطعات افزايش مي يابد.

6-167-حسّاسيت به ايجاد ترك را در حين انجماد ، كاهش ميدهد.

7-167-عمليات پوليش كاري و آبكاري را بهبود مي بخشد.

ب)معايب :

1-167-سياليت ريخته گري را كاهش مي دهد .

2-167-نا خالصي ها را در مذاب و قطعه افزايش مي دهد.

3-167-تمايل به انجماد نوع خميري را افزايش مي دهد.

168-مواد جوانه زا براي آلياژها وعناصر مختلف يكسان نيست بعضي از آلياژها جوانه زاي مختلفي دارند كه با توجه به امكانات و تكنولوژي ، جوانه زاي منسب انتخاب ميگردد، در ذيل به تعدادي از مواد جوانه زا اشاره شده است ،

1-168-مواد جوانه زا براي فولادها وچدن ها : FeSi  - CoSi  -  SiMnZr   -    SiC    -   B  -  Al  -Te  

2-168-مواد جوانه زا براي منيزيم و آلياژهاي آن: C2Cl6  -  Fe Cl3  -  Zr  -       

3-168-مواد جوانه زا براي آلياژهاي آلومينيم :  Ti  -  B  -  Na  -  P  - 

4-168-مواد حوانه زا براي آلياژ هاي مس :  Fe  -  ZrB 

كوره هاي الكتريكي

169-انواع كوره هاي الكتريكي كه در ريخته گري و ذوب فلزات كاربرد دارند عبارتند از :

1-169-كوره هاي قوس الكتريكي كه خود بر دو نوعند :

ا-1-169-كوره هاي قوس الكتريكي مستقيم،

2-1-169-كوره هاي قوس الگتريكي غير مستقيم ،

كوره هاي القايي

2-169-كوره هاي القايي ،كه از نظر مقدار فركانس كاري به سه نوع كم فركانس ، ميان فركانس وپر فركانس تقسيم ميشوند همچنين از نظر ديگر به دو نوع كلي زير تقسيم مي شوند.

1-2-169-كوره هاي القايي كانالي يا با هسته ،

2-2-169-كوره هاي القايي بدون هسته ،

3-169-كوره هاي مقاومتي كه خود بر دو نوعند،

1-3-169-كوره مقاومتي بوته اي،

2-3-169-كوره مقاومتي بدون بوته .

170-در كوره هاي القايي انرژي الكتريكي ، از طريق القاي مقناطيسي در شارژفلزي ،به حرارت تبديل مي شود .اين كوره ها از نظر فركانس برق مصرفي به سه كوره ، كم ، ميان ، وپر فركانس ، و از نظر نحوه انتقال حرارت و ماهيت تبديل انرژي الكتريكي به حرارت ، به دو گروه كوره هاي كانالي و كوره هاي بدون هسته تقسيم ميشوند.اين كوره ها داراي كويل مسي هستند كه در اثر عبور جريان الكتريسيته از آن ، موجب القاي جريان الكتريكي بالايي در سطح فلز درون بوته مي گردد ، اين جريان الكتريسيته ، حرارت زيادي توليد ميكند كه منجر به ذوب سريع فلز مي شود. عبور جريان آب در كويل مسي ، باعث جلوگيري از ذوب شدن خود كويل مي گردد.

كوره هاي قوس الكتريكي

171-در كوره هاي قوس الكتريكي ، انرژي الكتريكي از طريق ايجاد قوس بين الكترودهاي گرافيتي و شارژ فلزي و يا ايجاد قوس بين خود الكترودها ، به حرارت تبديل شده موجب ذوب فلزات ميگردد ،به همين خاطر اين كوره ها را بر دو نوع قوسي مستقيم و قوسي غير مستقيم تقسيم مي كنند.

كوره هاي قوسي غير مستقيم معمولا براي ذوب آلياژهاي مس مورد استفاده قرار مي گيرند و براي ذوب انواع فولادها و چدنها از كوره هاي قوسي مستقيم استفاده مي شود.

كوره كوپل

172-              كورهاي كوپل كه براي ذوب چدن متداول اند تشكيل شده اند از :

1-172-بدنه فلزي ، كه استوانه اي است فولادي و داخل آن توسط مواد نسوز پوشش داده شده است.

2-172-تويرها كه از طريق يك كانال هوا را به داخل كوره هدايت مي كند.

3-172-جرقه گير و دود كش كه براي گرفتن غبارات و جلوگيري از پرتاب جرقه ها به كار ميروند.

4-172- بوته كه محل ذخيره مذاب است.

5-172- دريچه بار دهي ، سوراخ بارگيري ، سوراخ سرباره گيري و...

در هنگام روشن كردن كوره ، كك همراه با شمش چدن ، قراضه ، افزودنيهاي آلياژي وسياله سازها را در داخل كوره ريخته ، با شعله ور كردن كك و دمش هوا از طريق تويرها و در نتيجه سوختن سريعتر كك گرماي مناسب براي ذوب چدن فراهم ميشود. امروزه اين كوره ها نيز با تكنولوژي روز رشد قابل توجه اي داشته اند ، در ايران نيز سالهاست كوره هاي كوپل كك سوز و گاز سوز مورد استفاده قرار مي گيرند.

كوره هاي زيمنس مارتين

173-كوره هاي زيمنس مارتين بيشتر براي ذوب فولادها كاربرد دارند و ظرفيت آنها بين 10 تا 125 تن فولاد است. بنابر اين در كارخانجات بزرگ فولادسازي و صنايع نورد فولاد كاربرد دارند. حرارت لازم در اين كوره ها توسط سوخت هاي گازي يا مايع ويا سوختهاي جامد مانند زغالها به دست ميايد. اين نوع كوره ها داراي ريجنراتورهايي است كه هوا وسوخت را قبل از ورود به كوره گرم مي كنند تا راندمان حرارت در داخل كوره افزايش يابد. هوا و سوخت توسط حد اقل دو مشعل كه در دو طرف كوره قرار گرفته اند با هم مخلوط شده و بلافاصله محترق و به داخل كوره هدايت ميشود ، شايان ذكر است كه دو مشعل بطور همزمان عمل نكرده بلكه براي مدت 15 الي 20 دقيقه يك مشعل كار ميكند ، سپس با متوقف شدن آن ، مشعل روبرو شروع به كار مي كند و اين عمل به تناوب تكرار مي شود.در مورد خروج محصول احتراق وهدايت آن در ريجنراتورها براي گرم شدن آجرهاي نسوز داخل آن نيز اين تناوب وجود دارد.

   فهرست منابع

1-اصول متالورژيكي ريخته گري …………………………………………… منصور امامي، حسن ثقفيان

2-تئوري وعملي متالورژي…………………………………………………………… علي اكبر قاري نيت

3-اصول تكنولوژيكي ريخته گري ………………………………………….…منصور امامي، حسن ثقفيان

4-تكنولوژي مدلسازي…………………………………………………………………………. مراد سليمي

5-طراحي و ساخت مدلهاي ريخته گري …………………………………………………... عبدا..ولي نژاد

6-مجلات و ويژه نامه هاي ريخته گري………………………………… انتشارات جامعه ريخته گران ايران

7-روشهاي اجرائي كار هاي خاكي ……………………………………………………….. آصف خلداني

8-مقدمه اي بر متالوگرافي……………...…………… انتشارات جهاد دانشكاهي دانشگاه صنعتي اصفهان

9-درس فني سال سوم ريخته گري………………………..…… حجازي ، دوامي ، نظم دار ، عسكرزاده

10-درس فني سال چهارم ريخته گري……….…………..…… حجازي ، دوامي ، نظم دار ، عسكرزاده

11-كارگاه ريخته گري……………………………….…………………………………طاهري ،حيدر زاده

12-مباني و اصول كار كوره هاي ذوب فلزات…………………………………………نعمت ا..طاهري

13-ريخته گري فلزات غير آهني…………………………………………………………….جلال حجازي

14-سيستم راهگاهي در ريخته گري چدن ………………………………………………. رئوف پرورش

 


نعمت الله طاهری