دانلود مقاله ریخته گری

بخشی از مقاله

ريخته گري و متالوژي پودر:
مقدمه: ريخته گري در اشكال مختلف آن يكي از مهمترين فرايندهاي شكل دهي فلزات
مي باشد. گرچه روش ريخته گري ماسه اي يك فرايند متنوع بوده و قادر به توليد ريخته با اشكال پيچيده از محدوده زيادي از فلزات مي باشد، ولي دقت ابعادي و تشكيل سطح مختلف ساخته شده به اين روش نسبتاً ضعيف مي باشد. علاوه بر اين ريخته گري ماسه اي عموماً براي حجم توليد بالا مناسب نمي باشد. به ويژه در جايي كه ريخته ها احتياج به جزئيات دقيق دارد، جهت از بين بردن اين محدوديت ها فرايندهاي ريخته‌گري ديگري كه هزينه توليد كمتري هم دارند به وجود آمده اند، اين روش شامل:
(i) قالب گيري پوسته‌اي
( ii ) قالب‌گيري بسته‌اي
(iii ) داي كاست يا ( ريخته گري حديده اي كه علاوه برفرآيندهاي ريخته گري شكل دهي قطعات با استفاده از پودرهاي فلزي نيز شامل اين فصل مي باشد.
قالب گيري پوسته اي: اين فرآيند را مي توان به عنوان فرآيند گسترش داده شده ريخته گري ماسه اي دانست. اصولاً اين روش از 2 نيمه مصرف شدني قالب يا پوسته قالب از ماسه مخلوط شده با يك چسب مناسب جهت ايجاد استحكام در برابر وزن فلز ريخته شده، پخته شده است تشكيل مي شود.

شكل دهي پوسته:
براي تشكيل پوسته ابتدا يك نيم الگوي فلزي ساخته مي شود كه معمولاً از جنس فولاد يا برنج مي باشد و به صفحه الگو چسبانده مي شود. يك الگوي راه گاه بر روي اين صفحه تعبيه مي شود. بر روي الگو يك زاويه 1 تا 2 درجه براي راحت جدا شدن ايجاد مي شود. همچنين بر روي صفحه الگو دستگيره هايي براي جدا كردن صفحات ايجاد مي شود.

پخت جزعي: اين مجموعه تا درجه حرارت در كوره يا توسط هيترهاي مقاوم الكتريكي كه در داخل الگو نصب شده اند گرم مي شوند. از هر كدام از روشهاي حرارت دهي كه استفاده شده باشد صفحه الگو به جعبه هاي ماسه مخلوط شود. با چسب تر متوسط متصل مي شود اين جعبه سپس وارونه شده تا مخلوط ماسه و چسب بر روي الگوي حرارت ديده ريخته شود تا رزين يا چسب ذوب شده و باعث چسبيدن ماسه شود. پس از 10 تا 20 ثانيه را برگردانده تا يك لايه ( حدوداً نيمه پخته شده پوسته كه به الگو چسبيده باقي بماند.

پخت نهايي و ريزش:
مجموعه صفحه الگو به همراه پوسته به داخل كوره براه شده تا پخته نهايي در درجه حرارت 300 الي در مدت زمان 1 الي 5 دقيقه صورت گيرد. زمان و درجه حرارت دقيق جهت اين كار بستگي به نوع رزين مصرف شده دارد. پس از پخت پوسته از صفحه الگو جدا مي شود هر دوي پوسته ها به اين روش ساخته مي شود. و قالب به هم چسباندن 2 نيمه توسط چسب يا كلمپ يا پيچ كامل مي شود.
قالب همگون آماده ريختن مي باشد. در جاهايي كه احتياج به قسمتهاي تو خالي
مي باشد. فنري قرار داده مي شود و اين ماسه مشابه روش ريخته گري ماسه اي انجام
نمي شود. مراحل ساخت يك پوسته قالب در شكل (1. 2) نشان داده شده است.
مراحل تهيه و ساخت قالب گري پوسته اي:
در مقايسه با روش ريخته گري ماسه اي قالب گيري پوسته اي داراي مزاياي زير
مي باشد:

a) دقت ابعادي بهتر يا تلرانس ( ).
b) تكميل سطح بهتر يا قابليت دوباره توليد جزئيات دقيق تر.
c) اين فرآيند جهت كاركردهاي غير ماهر يا با مهارت كم مي توانند استفاده كنند.
اشكال اين روش قسمت بالاي الگوها و ماسه قالب گيري آنها مي باشد. ( هر چند ) چون فرآيند نيمه مكانيزه مي باشد زمان توليد يك پوسته قالب در مقايسه با ساخت يك قالب براي ريخته گري ماسه اي به صورت قالب ملاحظه اي كمتر مي باشد. بنابراين اين فرآيند جهت توليد ريخته اثر بالا كه هزينه هاي اوليه در آن قابل جبران مي باشد مناسب مي باشد.

قالب گيري Invesment ) (بسته‌اي)
اين روش ريخته گري قدمتي مانند ريخته گري ماسه اي دارد توسط قديميان جهت ساخت قطعات با جزئيات دقيق مانند دسته شمشير و جواهرات مورد استفاده قرار گرفته است. در طول قرن ها اين فرآيند محدود شده بود به مجسمه هاي برنزي و به درستي تني فرآيندي است كه امروزه در اين حرفه مورد استفاده قرار مي گيرد در پانزده سال اوليه اين قرن بوده كه قالب گيري Invesmemt جهت فرآيندهاي صنعتي به ويژه در جابه جائي كه ريخته ها با دقت ابعادي و تكميل سطح بالا مورد نياز است مناسب تشخيص داده شده.

اساساً رويه فوم از مراحل ساختن و شكل دادن تشكيل شده است كه از مواد نسوز (مقاوم در مقابل حوادث ) براي شكل دادن قالب پوشانده مي شود.
وقتي پوشانده سخت مي شود فوم مذاب از حفره هاي قالب بيرون زده و از آهن مذاب پر مي شود. زماني كه آهن مذاب به درجه انجماد رسيد و قالب نسوز شكسته
شد، چدن ريخته گري ظاهر مي شود.
I) مدل ساخته مي شود. II) مدل پوشانده مي شود. III ) آهن ريخته گري مي شود.

ساختن مدل
براي رويه فوم به يك قالب دو نيمه اي لازم است كه اساساً از يك يا دو روش زير ساخته مي شود.
1) زمانيكه انتظار دوام طولاني داشته باشيم، قالبها معمولاً از آهن، استيل، برنج، آلومينيوم ساخته مي شوند. شكل معكوس قالب را در فلز تراش داده و آن را براي راحتي انقباض مقداري بزرگ مي سازند، كه مقدار دقت و مهارت در اين مرحله خيلي بالاست. دقيقاً مانند مرحله ساخت قالبهاي پلاستكي.
2) اگر دوام قالب مهم نباشد. از قالبهاي ارزاني كه با آلياژ هاي نقطه ذوب پائين ساخته شده استفاده مي شود. مراحل در شكل (2-2) نشان داده شده است.

اولين لازمه قالب اصلي است كه از برنج يا استيل ساخته شده است كه از سطح صاف و صيقلي ساخته شده، براي انقباض موم مقداري اندازه آن را بزرگ مي سازند. شكل تا
عمق نصف قالب داخل ماسه فرو مي رود و قالب استيلي دور بقيه شكل قرار داده ميشود و با آلياژهاي بانقطه ذوب پائين 19 درجه سانتيگراد پر ميشود.
پس از انجماد شدن آلياژ دو نيمه قالب از هم جدا مي شود و ماسه اطراف آن عوض ميشود با همان آلياژ نقطه ذوب پائين مانند قبل.
هر كدام از روشهاي ساخت نوع قالب استفاده شده را معين مي كند. و پس از انتخاب موم گداخته شده را داخل آن تزريق مي كنيم و آن را مونتاژ مي كنيم. بعد از انجماد موم قالب را دو نيمه كرده و موم شكل گرفته را از آن خارج مي كنيم.

پوشاندن مدل:
به پوشش نسوزي كه به روي شكل كشيده مي شود كه قالب را تكميل كند و به آن پوشاننده مي گويند. و در دو مرحله انجام مي گيرد.
پوشانده اوليه از رنگ كردن يا فرو بردن شكل در آبي كه مخلوطي از سديم سليكات و اكسيد كروميك و آرد زارگون است تشكيل شده قبل از خشك شدن پوشش معمولاً مقداري پودر خاك نرم روي آن ريخته، براي پوشاندن و زمينه را براي پوشاندن نهائي فراهم مي كند. بعد از خشك شدن يك قالب فلزي دور شكل پوشيده شده مي گيرند و با پوشش دوم كه معمولاً از موادي كه آب با آلومينيوم گداخته شده يا خاك رس مذاب تشكيل شده پر مي كنند. براي اطمينان مواد نسوز دور اولين لايه پوشش را فرا مي گيرد و معمولاً قالب را تكان مي دهند. قالب را در كوره با درجه حرارت كم قرار مي دهند تا اينكه هم پوشش سخت مي شود و هم موم ذوب مي شود و از قالب خارج مي شود كه در دفعات بعد استفاده شود. اين مراحل معمولاً 8 ساعت در دماي 95 درجه سانتيگراد طول مي كشد. زمان و حرارت دقيقاً به نوع جنس موم بستگي دارد. سپس درجه حرارت تا 1000 درجه سانتيگراد افزايش مي يابد. تا اينكه قالب كاملاً سخت شده و هيچگونه اثري از موم باقي نماند. قالب براي قالبگيري آماده است. (در شكل 4-2)
 

قالب گيري فلز:
زمانيكه قالب گرم است آنرا در كوره اي كه با برق گرم مي شود و مواد مذاب در آن موجود است قرار مي دهند (شكل 5-2) در درجه حرارت مناسب كوره را بر عكس كرده تا مواد مذاب وارد قالب شود. براي اطمينان از اينكه مواد مذاب درون تمام حفره‌ها را پركرده، معمولاً مواد را با فشار زياد تزريق مي-كنند. بصورتيكه تمام جزئيات نشان داده شود.سپس بعد ازسرد شدن (انجماد) قالب كوره به حالت اوليه برگردانده مي شود و قالب برداشته مي شود. سپس با چكش هاي بايد و قلم مواد را از قالب خارج مي كنند.

مزاياي پوشاندن قطعه:
برتريهاي اين رويه بطور خلاصه در زير توضيح داده شده است.
الف ) اين نوع قالب گيري دقت دقيقي دارد و با تلرانس 8/0+ ميلي متر ممكن است.
ب ) سطح صيقلي بسيار مناسبي دارد كه ديگر به صاف كاري احتياج ندارد و اين در قالب گيريهائي كه با فلز درست مي شوند و سخت هستند مهم مي باشد، براي عمليات دوباره صاف كاري (آلياژهاي كروم و نيكل) در پروانه توربينها استفاده مي شود.
برتريهاي اين رويه بطور خلاصه در زير توضيح داده شده است.
الف) اين نوع قالب گيري دقت دقيقي دارد و با تلرانس 8/0 + ميلي متر ممكن است.
ب) سطح صيقلي بسيار مناسبي دارد كه ديگر به صاف كاري احتياج ندارد و اين در قالب گيريهائي كه با فلز درست مي شوند و سخت هستند مهم مي باشد، براي عمليات دوباره صاف كاري ( آلياژهاي كروم و نيكل ) در پروانه توربينها استفاده مي شود.
ج) از آنجائي كه شكل موم دقيقاً مانند قالب نهائي است و تمام قسمتها مشخص
مي شود و به قطعات ريز ديگر احتياجي نمي باشد.
د) قطعات ممكن است در يك واحد درست بشوند. اگر از روش ديگر استفاده
مي گرديد، ممكن بود قطعه از چند قسمت تشكيل شود و در كنار همديگر مونتاژ شود.
شكل اصلي اين رويه اين است كه وسايل و هزينه توليد بسيار بالاست ولي چون تراشكاري اضافي احتياج نمي باشد. مانند قالب گيريهاي ديگر اين هزينه سنگين با صرفه و مورد قبول است.

قالب ريخته گري فلزي:
در قالب گيري كه توضيح داديم از پوششهاي مصرفي استفاده مي كنيم. ولي قالبهاي ريخته گري بر مبناي استفاده از قالبهاي فلزي دائمي است كه به اسم قالبها مي باشند. از آنجائيكه طراحي و توليدشان گران است و از ماشين هاي گران قيمت استفاده مي شود. اين روش زماني اقتصادي است كه در حجم زياد توليد شود.

فلزقالب ريخته گري فلز:
فلز مورد استفاده براي قالب ريخته گري بطور كلي محدود به گروهي از فلزات غير آهني است، بدين ترتيب براي مدت زيادي عمر مي كنند كه نقطه ذوب آنها پايين تر از آلياژها است.
دو شرط در اين است كه بايد سياليت خوب داشته باشند و در ضمن در برابر «تردي داغ» هم حساس نباشد. تردي داغ عبارتي است كه براي توصيف تردي قطعات ريختگي در دماي بالا به كار مي رود آلياژهاي مورد استفاده شامل آلياژهاي پايه آلومينوم روي منيزيم قلع و سرب و به مقدار محدودي برنج و برنز هستند تا كنون رايج ترين فلزات مورد استفاده در اين روش آلياژهاي پايه آلومينيوم به صورت زير است:

مس 4% سيلسيم 5% آهن 3% نيكل 2% و منيزيم 5/0% از قطعات ريخته گري تحت فشار آلومينيوم در جاهايي استفاده مي شود كه نسبت به استحكام به وزن بالايي موردنياز است يك آلياژ پايه روي معمولي شامل 4% آلومينيوم 7/2% مس و 3% منيزيم است اين آلياژ خواص ريخته گري خوبي دارد و به علاوه اين مزيت را هم دارد كه دماي ريخته گري آن در مقايسه با آلياژهاي پايه قلع و سرب محدود است كاربرد اصلي آنها در ساخت ياتاقانهاي فشار پايين و قطعاتي ديگر است كه در آنها استحكام يك فاكتور با اهميت نيست آلياژهاي منيزيم كه گاهي اوقات با نام تجاري Elektron شناخته مي شوند در بين آلياژهاي فوق از همه سبكتر هستند و در جايي استفاده مي شود كه مسئله وزن و مقاومت در برابر خوردگي بهترين ملاحظات موجود باشند.
فرآيند داي كست (ريخته گري تحت فشار)
ريخته گري تحت فشار به طور عمده شامل دو نوع فرايند است.
1) ثقلي 2) فشار بالا (تحت فشار)

داي كست ثقلي:
اين فرآيند شبيه به ريخته گري ماسه است با اين تفاوت كه قالب از چدن يا از فولادهاي آلياژهاي مخصوص ساخته مي شوند در اينجا هم بايد از سيستم راه گاهي استفاده كرد اما از آنجا كه بر خلاف ريخته گري ماسه نمي توان قالب را پس از استفاده خُرد كرد بايد قالب را به گونه اي استفاده كرد كه بتوان دو تكه آن را از هم جدا كرد و قطعه را خارج نموده ساده ترين قالب مورد استفاده در اين روش از دو لنگه قالب تشكيل مي شود اما به دليل پيچيدگي بسياري از قطعات قالب بايد طوري طراحي شود كه تعدادي قطعات متحرك و قابل جداشدن هم داشته باشد و ماهيچه هاي هم درون آن قرار گيرد در هر حال طراح قابل سعي مي كند كه تعداد اين گونه قطعات را به حداقل برساند تا هم هزينه قالب كاهش يابد وهم زمان سر هم كردن قالب قبل از ريختن مذاب بعدي كمتر شود علاوه بر پيش بيني براي جبران انقباض ناشي از انجماد و سرد شدن، طراح بايد سيستم تهويه مناسبي را هم در نظر بگيرد تا از ايجاد تخلخل و حفره در قطعه جلوگيري شود.

سيستم تهويه يا همان راه خروج هوا را معمولا با ايجاد شيارهايي در فصل مشترك دو لنگه قالب (با عمق تقريبي mm5/0) ايجاد مي كنند كه موقعيت و تعداد آنها به طبيعت و پيچيدگي قطعه ريختگي بستگي دارد.
براي اينكه مذاب خيلي سريعتر منجمد نشود، قالب را پيشگرم مي كنند (تقريباً با c200) البته پيشگرم كردن قبل از اولين مذاب ريزي انجام مي شود. بعد از ريختن اولين مذاب در هر مرحله حرارت ناشي از فلزات مذاب به اندازه كافي قالب را براي مراحل بعد گرم كرده از آنجا كه از قالبهاي فلزي استفاده مي شود مي توان به دقت ابعادي و كيفيت سطحي بهتري نسبت به قطعات حاصل از ريخته گري در قالبهاي ماسه اي دست پيدا كرد.
داي كست تحت فشار (فشار بالا):
در اين روش فلزات مذاب با فشار بسيار زياد به دال يك قالب فلزي بسته تزريق
مي شوند در مقايسه با داي كست ثقلي داي كست تحت فشار مزيتهاي زير را دارد
1- مي توان سطوح نازكتر و جزئيات بيشتري را توليد كرد.
2- كيفيت سطحي و ابعادي بهتري به دست مي آيد
3- ساختار دانه بندي بهتري به دليل فلز تحت فشار به دست مي آيد داي كست تحت فشار به دو دسته تقسيم مي شود.
1- فرآيند محافظ سرد
2- فرآيندمحافظ داغ
انتخاب روش داي كست تحت فشار عمدتاً به نوع فلزي كه قرار است ريخته گري شود و آهنگ توليد مورد نياز بستگي دارد فرآيند محافظ سرد:
مشخصات اصلي و عمده ماشينهاي محفظه سرد در شكل 6-2 نشان داده شده فلز مذاب به صورت دستي در سيلندر تزريق ريخته مي شود و پس از آنها به وسيله بازوهاي هيدروليكي به داخل محفظه قالب تزريق مي شود.

فشار مورد استفاده در تزريق بسته به حجم و نوع فلز تزريقي مي كند اما معمولا در محدوده 14 تا mn/m 70 قرار دارد.
بعد از انجماد و سرد شدن قالب باز مي شود و قطعه معمولا به وسيله پينهاي بيرون انداز بيرون انداخته مي شود فلزات مورد استفاده در اين روش شامل آلياژها پايه آلومينيوم و منيزيم برنج و برنز هستند.

فرآيند محفظه داغ: در شكل 7-2 نشان داده شده ماشين اين فرآيند معمولا يك سيلندر تزريق دارد كه داخل پاتيل فلز مذاب قرار دارد.

در عمل بازوي هيدروليكي جابجا مي شود تا مقداري فلز مذاب به درون سيلندر تزريق وارد شود و پس از آن به درون قالب تزريق 5/2 تا mn/m5/3 است وقتي قطعه منجمدشد، قالب باز و قطعه خارج مي شود معمولا بازكردن، بستن و تزريق در يك سيكل اتوماتيك قرار داده مي شود و با يك ماشين تمام اتوماميك مي تواند 2000 قطعه در ساعت توليد كرد. آلياژهاي پايه آلومينوم به ندرت با روش محفظه داغ ريخته گري مي شوند چون آلومينيوم با پاتيل دستگاه واكنش مي دهد. بنابراين فرآيند بيشتر به آلياژهاي روي و منيزيم محدود شده. در مقايسه با فرآيند محفظه سرد، اين روش بسيار سريعتر است.

قالب هاي ريخته گري تحت فشار ( داي كست ):
طراحي و ساخت قالب هاي داي كست نيازمند مهارت زياد و رعايت استانداردهاي دقيق و نكات هندسي بسيار است به همين دليل ساخت قالب بسيار گران است. اما اين هزينه زياد با تعداد زياد قطعات بايد در برابر سايش مقاوم باشند تا عمر قالب حتي الامكان افزايش يابد به همين دليل فولادهاي آلياژي خاصي توسعه يافته‌اند كه حاوي مقدار زيادي كروم و وانيوم به عنوان عناصر آلياژي اصلي هستند كه در طراحي يك قالب بايد تدابير لازم براي جبران مذاب در حين انقباض ناشي از انجماد در نظر گرفته شود پين‌هاي بيرون انداز هم بايد به گونه اي طراحي شوند كه باعث صدمه خوردن يا اعوجاج قطعه ريخته شده نشوند سرعت سرد شدن هم مهم است و با استفاده از سيستم آب گرد در قالب تنظيم مي شود.
عمدتاً از 3 نوع قالب استفاده مي شوند.
1- تك حفره اي
2- چند حفره اي
3- مختلط
قالب هاي تك حفره اي ساده ترين نوع قالب هستند و هدف از طراحي آنها توليد يك قطعه پرسيكل است قلابهاي چند حفره اي داراي تعدادي حفره مشابه هستند و در مواقعي به كار مي روند كه سرعت تولي بالا است با استفاده از قالبهاي چند حفره اي حتي ال 120 قطعه را هم مي توان در يك سيكل توليد كرد قالبهاي مختلف حفره هاي متعدد دارند كه متشابه نيستند و بطور كلي در مواقعي استفاده مي شوند كه قطعات كوچك يك مجموعه كامل را مي‌خواهند در يك سيكل توليد كنند.
بسياري از قالب ريزي ها مستلزم خصوصياتي مانند سوراخهاي قلاويز شده و دندانه ها و شيارهاي خاردار مي باشند. كه براي طراحي آنها بايستي ساخته شوند. عليرغم اينكه اين خصوصيات را مي توان در قالب ريزي ماشيني كرد اغلب از لحاظ كاربردي و اقتصادي به صرفه است كه آنها را به شكل تيغچه اي بسازيم لازم است كه اين انيزرت‌ها ( تيغچه ) كاملاً به فلز محاطي قالب بندي شده وصل شده باشد همانگونه كه در مثال شكل (8-2) نشان داده شده است. اين مسأله نيز مهم است كه اطمينان حاصل
نمائيم كه اينزرت ها به گونه اي در قالبها قرار دارند كه بوسيله فلز ذوب شده تغيير مكان ندهد.

ويژگيهاي مراحل مختلف قالب ريزي:
ويژگيهاي فرآيندهاي قالب ريزي ذكر شده را مي توان در جدول زير خلاصه نمود.
توضيحات طول كمترين قطعه قالب ريزي سطح نهائي دقت بدست آمده مواد مناسب فرآيند قالب ريزي
mm3 ضعيف
همه فلزات قالب ريزي شني
mm5/1 خوب
همه فلزات قالب ريزي
پوسته اي
mm8/0 عالي
همه فلزات قالب ريزي بسته
mm2 عالي ولي به خوبي ريخته گري تحت فشار نيست
اغلب فلزات كه عمدتاً به آلياژي مس و آلومينيوم مجرور مي شوند ريخته گري ثقلي
mm5/0 عالي
آلياژهاي با نقطه ذوب پائين مانند آلياژهائي كه از آلومينيوم روي منيزيم قلع سرب ساخته مي شوند ريخته گري تحت فشار

متالوژي پودري:
در مقايسه با فرآيندها شكل دهي مانند قالب ريزي ( ريخته گري ) و فورجينگ استفاده صنعتي از پودرهاي فلزي براي ساخت اجزاء امري نسبتاً جديد مي باشد با وجود اين جالب است اشاره كنيم كه سكه هاي روسي در اوائل دهه 1800 از پودرهاي پلاتين ساخته مي شد.
در گذشته اجزائي كه از طريق اين فرآيند توليد مي شدند شامل: ياتاقانهائي با روغنكاري خودكار ابزار كاربيت، آهنرباها و لامپهاي حرارتي بودند. ولي امروزه، اين روش براي كاربردهاي بيشتري به كار مي روند. اين فرآيند شامل 3 مرحله مجزا
مي باشد.

(A) ساخت پودر. (B) فشرده سازي پودر. ( C ) همگن سازي اجزاء فشرده شده
ساخت پودر: روشي كه براي ساخت پودر بكار مي رود به فلز و شكل قطعه و اندازه مورد نياز بستگي دارد از بسياري از فن آوريها از جمله اكسيداسيون و احياء الكتروليز استفاده مي شود. رايج ترين فن آوري اتوماسيون فلز ذوب شده مي باشد كه در جائيكه هوا قادر به تصادم بر روي مجموعه اي از فلزهاي مذاب باشد تا موجب اين شود كه فلز به سرعت درون اجزاي كوچك منجمد شود. اين روش بسيار مناسب براي محدوده وسيع از فلزات مي باشد پس از توليد اوليه ذرات پودر به اندازه mm 06/0 تا mm 05/0 در مي آيد.

براي بهبود بخشيدن ويژگيهاي فشار، پودرها با مواد زائيد مانند روي آنتي مران و يا ليتم مخلوط مي شوند.
فشرده سازي پودر: عمل فشرده سازي اجزاء براي شكل دهي به آنها با قالب و گيره‌هاي طراحي شده مخصوصي انجام مي شود. قالب پر از مقدار از قبل تعيين شده پودر پانچ مي باشد كه به گونه اي تنظيم شده است كه از فشرده سازي اجزاء در اندازه و حجم مناسب اطمينان حاصل شود. براي اطمينان از توزيع يكنواخت فشار در عمل فشرده سازي از يك پانچ در بالا و پائين استفاده مي شود ( به طور همزمان ). و از فشاري كه در محدوده ( Mr/m2 700 الي 280 ) است استفاده مي شود.
مراحل فشرده سازي يك بوش ساده در شكل (9-2) نشان داده شده است.

همگن سازي:
پس از فشار اجزاي فشرده شده نسبتاً ضعيف مي باشند. براي افزايش قدرت آن اين اجزاء در معرض گرمائي قرار مي گيرند كه به نام همگن سازي معروف مي باشند.
كه ذرات پودر در تمام طول اين ساختار محكم به يكديگر مي چسبند. دماي همگن سازي به نوع پودر فلز مورد استفاده بستگي دارد. ولي معمولآً زير نقطه ذوب فلز مي باشد. مثلاً آهن يا فولاد متراكم در حدود طي دوره بيشتر از يك ساعت همگن سازي مي شوند. كوره اتمسفري كنترل شده ضروري است، تا اينكه اكسيداسيون، در قالب آلياژهاي آهن/ كربن، از كربن زدايي جلوگيري مي كند. متداول ترين اتمسفر بكار رفته شامل هيدروژن و نيتروژن مي باشد.
مزيت هاي پيشنهاد شده توسط تفكيك هاي متالوژي پودر بقرار زير خلاصه
مي شوند:
a) تولرانس ( حد مجاز) ممكن كنترل شده مثلاً .
b) بدون عمليات پرداختكاري مورد نياز از قبيل ماشين تراشي.
c) امكان توليد اجزاء آلياژ داري كه در غير اينصورت براي توليد با استفاده از تفكيك‌هاي ذوبكاري قرار دادي بسمت تفاوت دماي خيلي زياد، مثل تنگستن ( ) و مس ( ) مشكل هستند.

d) امكان توليد اجزاء داراي ويژگي هاي خاص، مثل فيلترها و ياتاقانهاي متخلخل با (روغنكاري خودكار ).
e) مناسب بودن براي توليد اجزاء شامل شيارهاي مخفي با گوشه هاي تيز كه در غير اينصورت با استفاده از عمليات ماشين تراشي قراردادي مشكل است.

محدوديت ها و ملاحظات طرح:
بخش هاي توليد شده توسط تفكيك هاي متالوژي پودر بايد براي تناسب در فرآيند طراحي شوند و چون بطور عمودي متراكم مي شوند بايد بجاي تسهيل برون پاشي از حديده شكل گيرند.
بدين معني است كه اشكال مقعر يا سري يا گلوها و سوراخ هاي متقاطع نمي توانند توليد شوند مگر اينكه بعد از تفا جوشي ماشين تراش شوند. علاوه بر آن، مهم است كه بخش ها هيچ لبه هاي تيز يا پخ نداشته باشند. مثال هايي از بخش هاي طراحي شده مجدد بجاي تعقيب فرآيند متالوژي پودر در تصوير 10. 2 نشان داده شده است.

خلاصه:
قالب ها بجاي ريخته گري يا قالبگيري پوسته اي در دو نيمه از مخلوط رزين ماسه ساخته مي شوند و با استفاده از الگوهاي نيمه فلز حرارت ديده شكل مي گيرند. بعد از عمل آمدن، قالب هاي نيمه به همديگر مي چسبند و بجاي ريختن آماده مي شوند.
قالبگيري بسته اي به الگوي موم جزء براي قالب نياز دارد كه از حديده دو تكه ساخته شده از گچ يا فلز توليد مي شود. الگوي موم با مواد نسوز پوشش مي يابد و وقتي اين مرحله صورت مي گيرد، موم براي آشكار ساختن نحوه قالب ذوب مي شود و آماده ريختن مي شود.

ريخته گري حديده اي قالب فلزي براي توليد، قالب هاي سبك و ظريف در آلياژهاي با نقطه ذوب پايين بكار برود. اين فرآيند بعنوان گرانش يا نوع فشار طبقه بندي مي شود. ويژگيهايي مثل هزار خار، سوراخهاي نواري و شيارخارها اغلب در قالب هاي حديده در فرم مغزي ها ( بوش ) شامل مي شوند.
اجزاء توليد شده از پودرهاي فلزي ابتدا براي قالب دادن در معرض مرحله حرارتي بنام تفاجوش متراكم مي شوند. اجزاء توليد شده توسط اين مرحله نبايد اشكال مقعر يا گلويي داشته باشند چون اينها برون پاشي اجزاء متراكم شده از حديده را غير ممكن مي سازند.

سوالات:
1) با استفاده از طرح هاي مناسب، اصل قالبگيري پوسته اي را توصيف كنيد.
2) در مقايسه با قالب گيري ماسه، دو مزيتي را شرح دهيد كه قالب گيري پوسته اي پيشنهاد مي كند.
3) با استفاده از 3 عنوان مجزا، مراحل در توليد قالبگيري را توسط قالبگيري بسته اي توضيح دهيد:
4) با استفاده از طرح مناسب، اصل عمليات مرحله ريخته گري حديده اي با فشار در محفظه داغ را توضيح دهيد. چرا آلياژهاي آلومينيوم براي اين مرحله مناسب نيستند؟
5) مراحل ريخته گري حديده اي تحت عنوانi) گرانش ii) مراحل فشار طبقه بندي
مي شوند. تفاوت بين اين دو مراحل را توضيح دهيد و حيطه هاي اصلي كاربرد آنها را بيان نماييد.
6) با استفاده از طرحهاي مناسب، دو مثال از استفاده مغزي ها در ريخته گري حديده‌اي را نشان دهيد در هر مورد، چگونگي ايمني مغزي در فلز اطراف آن را نشان دهيد.
7) 3 نوع آلياژ بكار رفته را براي ريخته گري حديده اي بيان نماييد و دو ويژگي را بگوييد كه اين آلياژها بايد دارا باشند درصورتي كه اثرات قالبگيري مناسب ايجاد شود.
8) عواملي را شرح دهيد كه مهندس توليد بايد قبل از انتخاب مرحله قالبگيري
( ريخته گري ) بايد در نظر گيرد.
9) با توجه به متالوژي پودر، اصطلاحات زبر به چه معني است.

i) متراكم كردن
ii) تفاجوشي.
10) دلايلي ارائه دهيد كه چرا اجزاء دو نامي براي توليد از پودرهاي فلزي مناسب هستند.

اندازه گيري
مقدمه
در هر شكلي از فعاليت توليد اندازه گيري يك قسمت ضروري را بازي مي كند و در همه مراحل توليد نياز خواهد بود، از زمان كه ماده خام در ابتدا پردازش مي شود تا بررسي نهايي فرآورده انتهايي خوانندگان ( اصلي) بدون شك با تكنيك هاي اساسي تر اندازه گير آشنا خواهند شد و نيز با تجهيزات مطالعاتشان در سطح 2 آشنا خواهيد شد. اين فصل، بنابراين ايجاد و تكامل اين دانش بيشتر و پرداختن به برخي از كاربردهاي تخصصي تر اندازه گيري كه بطور شايع در توليد و فرآوري مهندسي يافت مي شود، مي‌باشد.

تطبيق گرها
اگر چه شاخص تست Dial صفحه عقربه اي اغلب بعنوان يك تطبيق گر استفاده
مي شود وسايل ويژه اي معروف Compararors ( تطبيق گرها ) وجود دارند كه بر اساس اصول فيزيكي مختلفي هستند. عملكرد يك تطبيق گر در اندازه گيري دقيق مقايسه سايز كار با سايز شناخته شده يك استاندارد از جمله سوزن لغزنده اي چرخنده دقيق است. ويژگي اصلي تطبيق گر اين است كه بعضي دستگاههاي بزرگنما كننده را بكار مي برد كه يك شاخص صحيح از اختلاف سايز بين استاندارد و كار توليد شده را خواهد داد. طراحي هاي بسيار متفاوتي از تطبيق گر در دسترس وجود دارند ولي اساساً بصورت يكي از گروه هاي ذيل قرار مي گيرند.
1) مكانيكي 2) الكتريكي 3) نوري 4) گازي

تطبيق گر مكانيكي
دو وسيله شايع در اين گروه عبارتند از : 1) تطبيق گر سيگما 2 ) تطبيق گر تسمه پيچش دار
تطبيق گر سيگما
مكانيزم عمل اين وسيله در تصوير 1. 3 نشان داده شده است. وقتي كار يا استاندارد، با سوزن stylus تماس مي يابد، اين باعث مي شود كه پيستون در اثر حركت دو ديافراگم فلزي، بطور عمودي حركت كند. اين حركت به يك لولاي بار نوار متقاطع منتقل مي شود كه آنرا بصورت يك چرخش زاويه اي كوچك تبديل مي كند. اصول عملكرد لولايي با نوار متقاطع با مطالعه تصوير ( b ) 301 به آساني قابل فهم خواهد بود. چون بازوي y به عضو جا به جا شده اين لولا فيكس مي شود، حركتش بسيار زياد بزرگ خواهد شد كه بوسيله آن توليد يك بزرگنمايي b/a ابتدائي و اوليه را مي كند. به انتهاي بازوي y يك باند هدايت كننده فسفر برنزي متصل شده كه اطراف يك استوانه پيچيدده شده و به عقربه نشانگر متصل شده است. پس وقتي كه بازوي y مي چرخد، باند برنزي استوانه را حركت خواهد داد و از اينرو عقربه را نسبت به درجه ثابت مي چرخاند. به علت شعاع استوانه حركت كننده و عقربه، بزرگنمايي بيشتري توسط R/r توليد خواهد شد بزرگنمايي كلي وسيله بصورت ذيل خواهد بود:

در وسايل مكانيكي با بزرگنمايي زياد، عقربه تمايلي دارد كه قبل از برگشت و آمدن به حالت اوليه نوسان كند، كه بدان معني است كه برخي اشكال مهار كننده دستگاه مي بايستي بكار گرفته شود. با تطبيق گر سيگما اين با افت جريان چرخش بدست مي آيد بطوريكه در تصوير ( a ) 301 نشانه داده شده است. يك ديسك نازك آلومينيومي به استوانه دوار متصل مي شود كه مجاورت نزديك با يك مگنت ( آهنرباي ) دائمي است. به اين ترتيب ميدان مغناطيسي آهنربا از بين خواهد رفت كه بوسيله آن القاء يك جريان چرخش ديسك در اطراف ميدان مغناطيسي ديگري را توليد خواهد كرد. اين ميدان، در تقابل با ميدان مغناطيسي دائمي عمل خواهد كرد و از اين رو سبب آمدن سريع عقربه به حالت اوليه خواهد شد.

تطبيق گر با تسمه پيچشي
مكانيزم عمل اين تطبيق گر در تصوي 302 نشان داده شده است.
اين تطبيق گر اساساً از يك تسمه فنري نازك تشكيل مي شود كه مجموعه اي از
پيچش ها در امتدادش ( در طولش ) داده شده است و به عقربه فيكس مي شود. اگر اين تسمه پيچيده شده تحت فشار قرار گيرد و بنابراين طويل مي شود، اثر خالص اين است كه عقربه حول محور تسمه خواهد چرخيد. وقتي كه فشار آزاد مي شود، عقربه وضعيت اوليه اش برخواهد گشت.
فشار توسط يك بست به تسمه اعمال مي شود و با حركت عمودي پيستون مركزي، اهرم دستي انجام مي شود. اين پيستون، كه همچنين داراي سوزن اندازه گيري كننده است، از طريق دو ديافراگم فلزي نازك به سبكي مشابه تطبيق گر سيگمات عمل مي كند.

خواننده بدون شك به تسمه پيچش دار و تطبيق گر سيگما توجه خواهد كرد استفاده وسيعي از دستگاه هاي خم كننده فلزي مثل لولا و ديافراگمهاي فلزي و غيره شده است. اين دستگاه ها غالباً در مكانيزمهاي اندازه گيري دقيق استفاده مي شوند. جاييكه يك حركت كوچك كنترل شده نياز شده است، نظر به اينكه آنها فوايد ذيل را اعطا مي كنند:
( a ) عدم سايش يا پوشش
( b ) آساني توليد
( c ) عدم بستگي به صحت بعدي زياد

تطبيق گر الكترونيك
اصول اين تطبيق گر، تبديل جايه جائي خطي سوزن اندازه گيري كننده به يك ( برون ده ) الكتريك است.
انواع مختلف مدار براي اين تطبيق گر استفاده شده است ولي شايد شايع ترين نوع آن است كه بر اساس شبكه پل سنگ گندمي است. اين مدار ( تصوير 303 ) اساساً شامل دو مجموعه مقاومت است. R1 و R2 كه بطور موازي با مجموعه مقاومت هاي R3 و R4 متصل شده اند.
با مراجعه به تصوير 303، جريان از منبع در قسمت A جريان يابنده از R1 و R¬2 براي تركيب مجدد و تشكيل جريان برگشتي به هم مي رسند. بسته به مقاديري ويژه ايي مقاومت ها، در جايي بين، B و A دو نقطه خواهد بود افت پتانسيل در هر دو شاخه مشابه خواهد بود. اين دو نقطه بوسيله CD نمايش داده شده اند. اگر يك گالوانومتري به اين نقاط وصل گردند، سپس جرياني آشكار نخواهد شد و تحت اين شر ايط گفته مي شود كه مدار در بالانس است كه بوسيله آن حالت ذيل وجود خواهد داشت.

اگر يكي از اين مقاومت ها اكنون تغيير داده شود، سپس اين تعادل به هم خواهد خورد و جرياني از طريق CD جريان خواهد يافت كه بوسيلة گالوانومتر آشكار خواهد شد. با قرار دادن مقاومت هاي متغير در تشكيل قسمتي از مكانيزم اصلي اندازه گيري، گالوانومتر ممكن است براي خواندن واحدهاي خطي كاليبره گردد.
مدار پلي توصيف شده تا كنون، تنها براي منبع هاي d.c مناسب است. در حقيقت بيشتر تطبيق گر الكتريكي از منابع a.c عمل مي كنند و اگر چه اصول عملكرد مشابه جريان مستقيم است، اصلاحات خاصي براي مدار لازم خواهد بود. اختلاف عمده اين است كه مقاومت ها بوسيله القاء گرها جايگزين مي شوند، كه دو تاي آنها در سر اندازه گيري كننده داخل مي گردند. وقتي سوزن اندازه گيري كننده بطور عمودي حركت مي كند، يك آرميچر آهني بين القاء گر L1 و L2 حركت خواهد كرد، بنابراين سبب مي شود كه مدار از بالانس خارج شود. اين تغيير جريان ايجاد شده توسط اين عدم تعادل توسط يك كنتور (سنجش گر) كاليبره شده براي خواندن بصورت واحدهاي خطي، آشكار خواهد شد.

يك مدار ساده گشته براي استفاده همراه با تغيير جريان در تصوير 304 ارائه شده است. تطبيق گر الكتريكي بي نهايت (بسيار زياد) حساس هستند و قادر به بزرگنمايي زياد حداكثر تا 300000* هستند.

تطبيق گر نوري
اصول عملكرد يك وسيله معمولي در تصوير 305 روشن شده است.
در عمل يك خط داده اي نوراني به يك صفحة مدرج از طريق يك آينة مورب كوچك، زمانيكه سوزن اندازه گيري كننده بطور عمودي حركت مي كند، اهرم كه متصل شده است، اين آينه را كج مي كند و به اين ترتيب باعث مي شود تصوير انعكاسي داده نسبت به صفحه حركت كند. بزرگنمائي اين وسيله ممكن است در دو مرحله در نظر گرفته شود.
مرحله اول 1st: بزرگنمائي بعلت اهرم
مرحله دوم 2nd: بزرگنمائي نوري
بنابراين بزرگنمائي كلي