تحقیق در مورد ریخته گری ‌

word قابل ویرایش
36 صفحه
4700 تومان

تاریخچه: ریخته گری قدیمی ترین فرایند در تولید فلزات است و آثار باستانی موزه ها نشان می دهد که این هنر قدمت چند هزار رساله دارد. قلع و سرب و مس و امیژان (آلیاژ به فارسی) آنها مفرغ و برنج اولین فلزات است در دوران باستان کشف و مورد استفاده قرار گرفت. کانی های این فلزات است در مجاورات حرارت بسادگی احیاع شده و بدلیل دمای ذوب پایین جریان یافته و در انتهای اجاق یا کوره منجمد می شدنند. به نظر می رسد اکثر فلزات بصورت اتفاقی کشف شده اند ریخته گری نیز برحسب تصادف کشف که دید وقتی بشر اولیه فهمید مذاب حاصل از فرایند اجساد در کف کوره و به شکل آن منجمد می شود کف کوره را شکل داد تا محصول به شکل دلخواه منجمد شود. و به این ترتیب صنعت ریخته گری پایه ریزی شد.

تعریف ریخته گری: ایجاد شکل مورد نظر از طریق ذوب ماده اولیه و ریختن آن به داخل قالب به منظور رسیدن به شکل نهایی قالب پس از انجماد را ریخته گری گویند.
انواع ریخته گری: شامل دو نوع می باشد ۱- شکلی ریزی Shape easting
2- شمش ریز ingot casting
شمش ریزی براساس روش تولید تکباری- نیمه پیوسته- پیوسته

شکل ریزی براساس قالب موقت- دائمی
انواع کوره های ریخته گری:
عناصر اصلی ذوب:

۱- فلزات خالص
۲- برگشتی ها (ضایعات) (مزیت اصلی ترکیب شیمیایی مطابق با نیاز) ۱۵%
مانند را گاه های ریخته گری که بعد از ریخته گری کنده می شود .
۳- عناصر آلیاژی (فسفر- گوگرد- منگنز و …) ۵%

۴- قراضه ها (ضایعات ورق و غیره ۷۰%
۵- شمش های ثانویه (ترکیب شیمیایی مطابق با نیاز یا سفارش ۱۰%
مقدار حرارت لازم برای رسیدن به دمای مشخص در حالت مذاب

۱- حرارت لازم برای رسیدن از دمای محیط به دمای ذوب
۲- حرارت لازم برای طی کردن مرحله نهان گداز
۳- حرارت لازم برای رسیدن به دمای فوق گداز مورد نظر
تعریف کوره های ذوب: واحدی جهت ایجاد حرارت لازم برای ذوب وزن معینی از یک فلز یا آلیاژ خاص با سرعت لازم و هزینه قابل قبول
انواع کوره ها از لحاظ روش تولید: ۱- تکباری ۲- مداوم
کوره تکباری یعنی هر سری ظرف ریخته گری تغذیه شده سپس حرارت داده و قالب ریخته می شود. و سپس بعد از اتمام دوباره ظرف پر شده و عملیات را انجام می کنند.
کوره های مداوم: دائم از بالا تزیق شده و جهت شمش ریزی استفاده می گردد.

انواع کوره ها از جهت متالوژیکی
۱- پس سوخت و شارژ تماس مستقیم وجود دارد. (کوره کوپلاس جهت تولید سنگ آهن استفاده می شود.)
۲- بین سوخت و شارژ تماس مستقیم وجود ندارد (کوره های شعله های مانند دیگ که زیر آن آتش روشن شده باشد)
۳- بین سوخت و شارژ تماس غیر مستقیم برقرار می کنند (کوره انعکاس)

۴- بین سوخت و شارژ هیچ گونه تماس ندارد (الکتریکی) شامل قوس الکتریکی و القایی طبقه بندی می شود.
جلسه سوم ریخته گیری
کوره های القایی بدون هسته

انواع کوره ها از لحاظ ایجاد ذوب مورد نیاز تولید

۱- آلیاژ سازی ۲- نگهدارنده ها holder 3- میانی
عموما از کوره های آلیاژسازی از بدون هسته استفاده می شود و ظرفیت آن بین ۲ الی ۵ تن کوره نگهدارنده را مادرنیرس گویند و ظرفیت ۴۰ الی ۱۰۰ تن دارد کوره های میانی ظرفیت ۱ الی ۲ تن
کوره های القایی بدون هسته
اطراف جدار بیرونی این کوره ها سیم پیچ اولیه همراه با سیستم آبگرم قرار دارد و شارژ کوره بعنوان سیم پیچ ثانویه عمل می کند (شارژ حتما باید هادی باشد وبرای غیر آهنی مناسب نیست) در این روش چون عمل ذوب از طریق جریانهای چرخشی یا فوکو ایجد می شود تلاتم مذاب زیاد بوده و لذا این کوره ها بیشتر بعنوان کوره های الیاژسازی استفاده می شود.
کوره های القایی هسته دار
در این کوره ها سیم پیچ اولیه و ثانویه بصورت جداگانه وجود داشته و تلاتم ذوب نسبت به کوره های بدون هسته بسیار کمتر می باشد.
بطور کلی کوره های القایی بدون هسته بدلیل ایجاد جریان پیچش یا چرخش (فوکو) منجر به یکنواخت شدن ترکیب مذاب شده و در مواردی که نیاز به ترکیب الیاژهای پیچیده و دقیق می باشد جز بهترین گزینه ها می باشد.

فصل سوم تقسیم بندی الیاژهای آهنی و غیرآهنی
آهنی چدن (۱- خارکدی ۲- سفید ۳- نشکن ۴- چکش خوار)
فولاد (۱- ساده ۲- الیاژی)

غیرآهنی الومینیوم ۲- منیزیم
بدن خاکستری (cray cast iron)
چدن ماکتدی

این چدن ها بدلیل ظاهر سطح مقطع شکسته شان که خاکسری می باشد و چدن خاکستری نامگذاری شده است و پرمصرف ترنی و رایج ترین چدن در صنعت می باشد از جمله رایج ترین قطعه ات که با استفاده از چدن های خاکستری تولید می شود می توان به بلوک سیلندر موتور ROA- لوله های فاضلاب می توان اشاره کرد.

ساختار گرافیت در انی نوع چدن ها ورقه ای بوده و بهمین دلیل قابلیت ماشین کاری بسیار بالایی دارند بدلیل وجود گرافیت ها با ساختار ورقه ای در زمینه پرلیتی قابلیت جذب صدا و ارتعاشات در این نوه چدن ها بسیار بالا می باشد.
ترکیب شیمیایی این نوع چدنها بطور عمد شامل آهن- کربن و سیلدیم می باشد متداول ترین تقسیم بندی چدن های خاکستری براساس استحکام کشی آنها بوده و بصورت زیر می باشد.

 

نوع چدن استحکام کششی (MPO) درصد کربن درصد سیلسیم حداقل ضخامت جهت جلوگیری ازکابید
GG20
GG30
GG40
GG50
GG60 137
207
275
344
413 3/4-3/6
3/1-3/3
2/95-3/15

۲/۷-۳
۲/۵-۲۸۵ ۲/۳-۲/۵
۲/۱-۲/۳

۱/۷-۲
۱/۷-۲
۱/۹-۲/۱ ۳/۲
۹/۵
۱۵/۹
۱۹
نامحدود
کابید ترکیب کربن با هر آلیاژ دیگر را کابید گویند
جوانه زنی
به دو روش ۱- هموژن (بدون ذره خارجی) ۲- هتروژن (با ذره خارجی) می باشد در روش هتروژن ذره خارجی به عنوان جوانه الیاژی si (سیلسیم) در چدن خاکستری می شود.

کابید
در صورت کاهش زمان سرد شدن زمان کافی از کربن برای شرکت در ترکیب چدن گرفته شده و منجر به تشکیل کربن ترکیب یا کاربید در ساختار نهایی چدن می شود.
روشهای جلوگیری از تشکیل کاربید (می توان کاهش سرعت سرد شدن و اضافه کردن جونه زای مناسب در زمان مقتضی اشاره کرد.)
چدن خاکستری

با توجه به این ترکیب شیمیایی و سرعت سرد شدن چدن خاکستری را بنحوی انتخاب می کنند که در ضمن انجماد کربن بصورت گرافیت رسوب کند خواص چدن های خاکستری بشدت تحت تاثیر مقدار توضیع و شکل گرافیت (۵ مورفلوژی A تا E) می باشد .
خواص چدن خاکستری

مهم ترین خواص چدن خاکستری که بعنوان پرمعرف ترین چدن در صنعت می باشد ۱- سیاست مناسب ۲- قابلیت جذب ارتعاش ۳- قابلیت ماشین کاری عالی ۴- قیمت ارزان

معایب چدن خاکستری
۱٫ مقاومت ضربه کم ۲٫ انحطاف پذیری پایین است (elongation پایین)
یادآوری
(برای چدن خاکستری نوع گرافیت است که بهترین نوع آن A و بدترین نوع آن E می باشد و براساس نوع گرافیت نوع محلول را انتخاب می کنند)
تعریف کربن معادل در چدن خاکستری:

(به دلیل اینکه کربن در تشکیل فاز گرافیت مشارکت می کند و گرافیت فاز نرمی است با افزایش درصد کربن سختی و استحکام چدن خاکستری کاهش می یابد)

تعریف: با توجه به تاثیر بسیار تعیین کننده و قوائم کربن و سیسلیم بر خواص چدن های خاکستری لازم است تاثیر مجموع این دو عنصر را به خواص چدن های خاکستری بنحوی بیان نمود به همین دلیل واژه کربن معادل طبق فرمول زیر تعریف می شود.

اگر اتم سیلسیم جای اتم کربن را بگیرد چون کوچکتراز آن است کربن در هنگام انجماد راحت تر می تواند از ترکیب خارج شد و تشکیل گرافیت دهد بنابراین با وجود عناصری با قطر کوچکتر از آهن می توان گرافیت های بیشتری با همان درصد کربن به وجود آورد.
چدن های سفید :

در صورتی که چدن خاکستری را بصورت غیرتعالی و بسیار سریع سرو کنند چدن سفید تشکیل می شود که دارای سطح مقطع تقریبا نقره ای رنگ می باشد.
در این چدن ها هیچ کربن آزادی (گرافیت) وجود نداشته و تمامی کربن بصورت (Fe3c سمانتیت) درمی آید به همین دلیل برای دست یابی به این چدن ها معمولا از قالب های فلزی استفاده می کنند.

ساختار این چدن بسیار ترد و شکننده بودن ولی سختی آن از چدن های خاکستری بالاتر است و همچنین مقاومت به سایش بالایی داشته و برای همین در قطعاتی که در معرض سایش زیادی دارند مورد استفاده قرار می گیرد.
دارای گرافیت میله ای باریکتر و کوچکتر می باشد.

چون مالیبل یا چکش خوار: (Malleable)
(در اثر عملیات حرارتی روی چدن سفید و دارای ساختار برفکی می باشد و دارای ضمینه پرلیتی می باشد)

ساختار گرایفیت این چدن ها به صورت برفکی است و در ایران به چدن چکشخوار یا قیچی نیز نامبرده می شود.
این چدن از عملیات حرارتی چدن سفید با ترکیب مناسب بدست می آید بدین صورت که در اثر عملیات حرارتی سمانتیت تجزیه شده و کربن بصورت کره های متلاشی شده و نامنظم گرافیت رسوب می کند بدلیل توضیح خاص گرافیت و موروفلوژی آن مقاومت به ضربه و انعطاف پذیری آن این چدن ها بسیار بالا می باشد.
چدن نشکن یا چدن با گرافیت کروی : (داکتیل)

ساختار گرافیت این چدن ها بصورت که روی می باشد و ترکیب شیمیایی آنها شبیه چدن خاکستری است ولی با درصد گوگرد و فسفر کمتر فرایند کروی کردن توسط اضافه کردن مقدار بسیار کم ولی محاسبه و کنترلی شده از عناصر نظیر منیزیم، سدیم، … درست قبل از ریخته شدن مذاب به قالب انجام می شود.
اگرچه مکانیزم و نحوی دقیق که وی شدن گرافیت هنوز از مباحث تحقیقاتی می باشد ولی تقریبا مشخص شده است که علت اصلی کروی شدن حذف گوگرد و اکسیژن از مذاب است در غیاب عناصر فوق سینتیک رشد گرافیت در جهات A و C یکسان می شود.

در حالی که در حضور عناصر فوق رشد گرافیت در ابتدا به محور A بیشتر از C است
MnS MnO
از نظر خواص مکانیک از نظر انعطاف پذیری و مقاومت بهر به این نوع چدن شبیه چدن مالیبل می باشد.
بطور کلی می توان گفت برای ساخت یک قطعه انتخاب بین چدن مالیبل و یا چدن داکتیلب بیشتر به قیمت تمام شده دارد تا خواص نهایی
فولادها: ۲۳/۱/۸۸
تقسیم بندی از نظر ترکیب شیمیایی
۱- ساده کربن ۲- آلیاژی
فولادها براساس ترکیب شیمیایی کربنی کم یا پر الیاژ و یا ساختار آنها (فرینیتی ها و تنزیت (نظری فریتی- ماتنزیتی- آوستنیت) و یا شکل محصول (نظیر ورق تسمه یا لوله) تقسیم بندی می شونند.
فولادهای ساده کربنی:
فولادهایی هستند که مجموعه عناصر آلیاژ آنجا معمولا کمتر از ۱/ درصد بوده و بیشتر در مصارف عمومی مانند ساختمان ها (ارماتورها) که نیاز به خواص مکانیک پیچیده ای ندارنند استفاده می شود.
فولادهای الیاژی:
این فولادها براساس عناصر آلیاژی تقسیم بندی می شود مثلا فولادهای نیکل دار کرم دارد و یا کرم و اتادیم)
آلیاژهای غیر آهنی:
سری سری
۱) آلومینیوم ۱) آلیاژهای ریخته گی ۲) آلیاژهای شکل دهی
استفاده از آلیاژهای غیر آهنی با کشف پدیده رسوب سختی و افزایش استحکام ناشی از آن به سرعت توسعه پیدا کرد.
ویژگی های خاص آلومینیوم:
۱) نقطه ذوب کم ۲) قابلیت سیاست بالا عکس (ویسکوزیته) ۳) خواص مکانیکی مناسب ۴) قابلیت ریخته گری در قالب های دائم و موقت می باشد .
گروه های آلیاژی آلومینیوم ریخته شده گروه های آلیاژی آلومینیوم کار شده
آلومینیوم ۹۹% و بیشتر آلومینیوم حداقل ۹۹% و بیشتر
مس مس
سیلسیم یا جزئی مسی یا منیزیم منگنز
سیلسیم سیلسیم

آلیاژهای ریخته گی آلومینیوم:
محتوی عناصر آلیاژی متنوع تر و بیشتر نسبت به آلیاژهای کار شده (شکل دهی) هستند (به ویدژه سیلسیم) و در قطعات ریخته شده ماشین ها و دستگاه ها تا ۵/۱۳% و در تهیه پیستون اتومبیل حتی ۲۶% سلسیم نیز دارنند.
فرایندهای ریخته گری:
۱) شکل ریزی براساس قالب ۱) موقت (Expanable) 2) دائمی (Permanent)
موقت براساس مدل ۱) موقت (ریخته گری دقیق) ۲) دائمی (ماسه ای) دای کس Die Cost جز قالب های دائمی است.
دائمی ۱) Die cost 1) محفظه گرم Hot chomper 2) محفظه سرد cold champer
2) ریخته گری ثقلی ۳) گریز از مرکز ۴) Squeez casting
فرایند ریخته گری:
برای ایجاد قطعه ای با شکل مورد نظر به روش ریخته گری نیاز به قالب داریم که قالبها به دو صورت دائمی (فلزی)- موقت (ماسه ای) هستند.
برای ایجاد قالب نیز به مدل احتیاج داریم که مدل ها دائمی (چندین قالب را با استفاده از آن ایجاد کرد) موقت (تنها یک قالب می توان گرفت)
اگر مدل دائمی باشد جنس آن چوبی- فلزی و یا برخی مواد پلی مری خواهد بود.
اگر مدل موقت باشد جنس آن مومی- پلی استیل و یا فرمی خواهد بود.
مزایای قالب موقت نسبت به دائمی:
۱) قابلیت تولید اشکال پیچیده ۲) صرفه اقتصادی
مزایای قالب دائمی نسبت به موقت:
۱) دقت ابعادی بیشتر ۲) عمر بیشتر ۳) کیفیت سطح بیشتر
اجزای قالبهای موقت:
۱) جزء نسوز (ماسه)
۲) جزء چسب (بنتوئیت)
۳) جزء فعال کننده (پودر زغال) یا گاز CO2
4) جزء آب
شرایط عمومی قالبها ۱) نقطه ذوب قالب از نقطه ذوب مذاب بالاتر باشد ۲) قابلیت تولید تعداد معین قطعه با شکل و اندازه معین داشته باشد
۳) استحکام کافی برای عدم تغییر شکل در اثر ریختن مذاب را داشته باشد
۴) قابلیت انتقال حرارت به میزان مورد نظر را داشته باشد
۵) صرفه اقتصادی

۶)‌ قابلیت خروج گاز مناسب داشته باشد
مراحل تهیه قالبهای موقت:
۱) مخلوط کردن مواد قالب گیری با یکدیگر

۲) ریختن به اطراف مدل
۳) کوبیدن به اطراف مدل

۴) خروج مدل از قالب
۵) مونتاژ قسمتهای مختلف قالب با یکدیگر

ماسه های متداول در ریخته گری (براساس ترکیب شیمیایی)
۱- ماسه سیلیسی: (Sio2 سیلیس)(۹۹%)- (۱%)- ارزانترین ماسه و در الیاژهای غیر آهنی
۲- ماسه کرومیتی: به خاطر نقطه ذوب بالا برای آلیاژهای فولادی استفاده می گردد.
۳- ماسه زیرکنی: بیشتر برای ماهیچه ها استفاده می شود.
۴- ماسه اولیوینی: بیشتر برای ماهیچه ها استفاده می شود

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 4700 تومان در 36 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد