پروژه کارآفرینی ریخته گری قطعات چدنی

بخشی از مقاله

1- 1 مقدمه :
ریخته‌گری فن شکل دادن فلزات و آلیاژها از طریق ذوب، ریختن مذاب در محفظه‌ای به نام قالب و آنگاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب می‌باشد. این روش قدیمی‌ترین فرآیند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولین کوره‌های ریخته‌گری از خاک رس ساخته می شدند و لایه‌هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده می شد، برای هوا دادن نیز از فوتک بزرگی استفاده می‌کردند.

ریخته‌گری هم علم است و هم فن و هم هنر است و هم صنعت. به هر میزان که ریخته‌گری از حیث علمی ‌پیشرفت می‌کند، ولی در عمل هنوز تجربه، سلیقه و هنر قالب ساز و ریخته‌گر است که تضمین کننده تهیه قطعه‌ای سالم و بدون عیب است. این فن از اساسی‌ترین روشهای تولید می‌باشد. به دلیل اینکه بیشتر از ۵۰ درصد از قطعات انواع ماشین آلات به این طریق تهیه می‌شوند. فلزاتی که خاصیت پلاستیک کمی ‌دارند با قطعاتی که دارای اشکال پیچیده هستند، به روش ریخته‌گری شکل داده می‌شوند.

بطور کلی روش‌های ریخته‌گری به دو دسته تقسیم می‌شوند:
ریخته‌گری انبساطی و غیر انبساطی.

1 – 2 نام کامل طرح و محل اجرای آن :
ریخته گری قطعات چدنی

محل اجزا :
استان شهرستان بخش روستا

1 – 3 – مشخصات متقاضیان :
نام نام خانوادگی مدرک تحصیلی تلفن

1 – 4 – دلایل انتخاب طرح :
دلایل زیادی برای انتخاب این طرح وجود داشت که برخی از آنها عبارتند از : اشتغال به تحصیل در رشته مرتبط با موضوع ، میزان اشتغالزایی طرح ، میزان سوددهی و بازدهی سرمایه طرح ، نیاز کشور به این طرح .

1 – 5 میزان مفید بودن طرح برای جامعه :
این طرح از جمله طرح هایی است که می تواند اشتغالزایی مناسبی ایجاد نماید و همچنین نیاز بازار صنعتی کشور را تا حدودی برطرف نماید .

1 – 6 - وضعیت و میزان اشتغالزایی :
وضعیت اشتغالزایی این طرح 64 نفر میباشد .

تاریخچه و سابقه مختصر طرح :
فرآیند ریخته گری با تولید قالب آغاز می شود که شکل قالب، قرینه و معکوس قطعه ای است که ما نیاز داریم. قالب از مواد نسوز مانند ماسه تهیه می شود. فلز بر روی یک اجاق حرارت داده می شود تا ذوب شود. سپس فلز مذاب در گودی قالب که شکل قطعه مورد نظر است ریخته می شود. و تا زمان جامد شدن خنک می گردد. نهایتا قطعه فلزی شکل گرفته از قالب جدا می شود.

تعداد زیادی از سازه های فلزی که هر روز با آنها سرو کار داریم به روش ریخته گری تولید شده اند. علل این (گستردگی کاربرد ریخته گری) عبارتند از :
1- به روش ریخته گری می توان قطعاتی را تولید کرد که هندسه بسیار پیچیده ای دارند و یا دارای حفره های درونی می باشند.

2- برای تولید قطعات بسیار کوچک و همچنین قطعات بسیار بزرگ از چندصد گرم تا چندین هزار کیلو گرم می توان از این روش استفاده کرد.
3- این روش از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است . و هدر رفت کمی دارد. فلزات اضافی در هر بار ریخته گری دوبار ذوب شده و استفاده می شوند.
4- فلز ریخته گری شده ایزو تروپیک است یعنی در تمام جهات دارای خواص فیزیکی و مکانیکی یکسانی است.

مثال های پرکاربرد:
دستگیره های در ، قفل ها ،پوشش یا بدنه موتور ها، پمپ ها و غیره، چرخ بسیاری از اتوموبیل ها.
از روش ریخته گری بطور گسترده ای در صنایع اسباب بازی استفاده می گردد . به عنوان مثال در تولید قطعات ماشین ها، هواپیما ها و غیره.

خلاصه ای از انواع روش های ریخته گری ، به همراه مزایا و معایب آنها و مثالهایی در این زمینه.
فرآیند مزایا معایب نمونه ها

ماسه هزینه پایین، گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها تلرانس زیاد، کیفیت سطح نامطلوب سر سیلندر ها ، بدنه موتور ها
قالب پوسته ای دقت بالا، نرخ تولید بیشتر و کیفیت سطح بهتر محدودیت در اندازه قطعات میله های اتصال ، جعبه دنده ها
الگوی مصرف شدنیxpendable گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها الگو ها استحکام پایینی دارند سر سیلندر ها، اجزای ترمز
قالب گچی اشکال پیچیده ، کیفیت سطح عالی فقط برای فلزات غیر آهنی ،نرخ تولید پایین نمونه های اولیه قطعات مکانیکی
قالب سرامیکی اشکال پیچیده ، دقت بالا وکیفیت سطح خوب فقط اندازه های کوچک پروانه ها، تجهیزات قالب هاب تزریق
investment اشکال پیچیده و کیفیت سطح عالی قطعات کوچک و گران قیمت جواهرات

قالب دائمی کیفیت سطح خوب، نرخ تولید بیشتر وتخلخل کم اشکال ساده، گرانی قالب چرخ دنده های و جعبه دنده ها
تحت فشار دقت ابعادی عای ، نرخ تولید بالا گرانی قالب ،قطعات کوچک، فلزات غیر آهنی چرخ های اتوموبیل، بدنه دوربین و چرخ دنده های دقیق
گریز از مرکز احجام سیلندری شکل بزرگ، کیفیت خوب محدودیت در شکل ، هزینه بالا لوله ها ، بویلر ها و چرخ طیار ها

ریخته گری با ماسه:
جریان کاری در یک کارخانه ریخته گری ماسه ای
در ریخته گری ماسه ای از ماسه طبیعی یا ماسه ترکیبی( ماسه دریاچه) استفاده میشود، که دارای یک ماده نسوز به نام سیلیکا(sio2) می باشد. دانه های شن باید بقدر کافی کوچک باشند تا بتوان آن ها را متراکم کرد.و در عین حال باید آنقدر درشت باشند تا گازهای تشکیل شده در هنگام ریخته گری از بین منافذ آنها خارج شوند. در قالب های بزرگ تر از ماسه سبز استفاده می کنند(ترکیبی از ماسه،خاک رس و مقداری آب).
ماسه را می توان مجددا مورد استفاده قرار داد. همچنین زائده ها و فلزات اضافی بریده شده و مجددا استفاده می گردند.

قالب های ماسه ای دارای قسمت های زیر می باشند:
قالب از دو قسمت اصلی تشکیل شده است. درجه بالایی cope و درجه پایینی drag نامیده می شوند.
مذاب در فضای بین دو درجه که حفره قالب نام دارد ،جاری می گردد. هندسه طرح توسط یک قطعهء چوبی که الگو نام دارد، ایجاد می شود. شکل طرح ، تقریبا شبیه به قطعه ای که ما نیاز داریم می باشد.

حفره قیفی شکل:
بالای این قیف ظرف مذاب ریزی قرار دارد. و به قسمت لوله مانند قیف sprue گفته می شود. فلز مذاب در داخل ظرف مذاب ریزی ریخته شده و از طریق spure به سمت پایین جاری می شود.

راهگاه ها ، کانل هایی عمودی و توخالی هستند که حفره قالب را به سطح آن متصل می کنند. منطقه ای که این راهگاه ها به حفره ء قالب می رسند ، دروازه (gate) نام دارد.
چندین حفره دیگر نیز درون قالب تعبیه می شوند که با سطح آن در تماسند. اضافه مذابی که درون قالب ریخته می شود ، به داخل این حفره ها که "لوله های تغذیه" نام دارند جاری می گردد. این لوله ها مانند مخازن ذخیره مذاب عمل می کنند. همینطور که مذاب در داخل حفره قالب در حال جامد شده است حجم آن کم می شود. برای جلوگیری از ایجاد حفره در داخل قطعه ، مذاب جبران کننده از داخل این لوله ها به قالب وارد می شود.

منافذ هوا :
لوله های باریکی هستند که حفره قالب را به فضای بیرون متصل می کنند و به گاز ها و هوای داخل قالب اجازه می دهند که از قالب خارج شوند.

ماهیچه ها:
بسیاری از قطعات ریخته گری دارای سوراخ های داخلی هستند(فضا های خالی).یا برخی حفره های موجود در ساختار آنها از هیچ کجای قالب قابل دسترسی نیستند. این سطوح درونی به وسیله ماهیچه ها ایجاد می گردند. ماهیچه ها ازطریق آمیختن ماسه با یک سری چسب های خاص تهیه می شوند . این چسب باعث می شود که وقتی ماهیچه را در دست می گیریم شکل خود را حفظ کند. قالب از طریق قرار دادن ماهیچه در داخل حفره درجهء پایینی و قرار دادن درجه بالایی روی آن و قفل کردن دو درجه به هم، ساخته می شود. بعد از انجام عملیات ریخته گری ، ماسه ها کنار زدن می شوند و ماهیچه بیرون کشیده شده و معمولا شکسته میشود.
ملاحظات مهم ریخته گری:

1- طرح الگو چگونه روی ماسه ساخته می شود؟
صنعت گران شکل مورد نظر را با دست یا به وسیله ماشین روی ماسه حک می کنند.
2- چرا طرح ایجاد شده دقیقا شبیه قطعه نیست؟
به وسیله طرح ما تنها سطح خارجی قطعه را می سازیم . سطوح داخلی توسط ماهیچه ها ایجاد می شوند.
باید مقدار فضای لازم را برای انقباض قطعه ریخته گری شده بعد از انجماد پیشبینی کرد.
3- وقتی دو درجه تشکیل دهنده قالب را از هم جدا کنیم و طرح ایجاد شده توسط درجه پایینی و بالایی را به دو نیم تقسیم کنیم به یک برشی عرضی از قطعه می رسیم .سطح خارجی ای برش عرضی را " خط جدا کننده" می نامند. اولین گام در طراحی قالب تشخیص این خط است .(چرا)
4- برای جلوگیری از صدمه دیدن سطح قالب هنگام خارج کردن الگو، قطعات چوبی مربوط به لوله های هوا، راه گاه ها و غیره ، باید سطوح عمودی قطعه را کمی مایل طراحی کنیم. به این شیب ملایم taper گفته می شود. اگر می دانیم که قطعه ما توسط ریخته گری ساخته خواهد شد، باید هنگام طراحی در طرح اولیه به سطوح عمودی شیب ملایمی بدهیم.
5- ماهیچه ها توسط اجزایی به نام برجسته گی های ماهیچه(core print) در جای خود نگه داشته می شوند.اگر طراحی طوری باشد که ساپورت کافی برای نگه داشتن ماهیچه در جای خود وجود نداشته باشد، از نگه دارنده های فلزی به نام چپلت استفاده میشود.چپلت ها در داخل قطعه نهایی جاسازی می شوند.
6- بعد از به دست آمدن قطعه ریخته گری شده باید آن را با فشار هوا تمیز کرد.
7- نهایتا ، فلزات اضافی کنار دروازه ها ، لوله های تغذیه و منافذ هوا باید بریده شوند. سطوح مهم باید ماشین کاری شوند تا سطحی پرداخت شده و دقیق حاصل گردد.

ریخته گری دوغابی :
نزدیک 150 سال است که تکنیک شکل دهی قطعات سرامیکی از طریق ریختن دوغاب در یک قالب متخلخل انجام میشود.
در ابتدا هنوز نقش روان کنندگی املاح سدیم مشخص نشده بود و لذا دوغابهایی که مورد استفاده قرار می گرفتند نزدیک 40 تا 60 درصد آب داشتند. در اوایل قرن نوزدهم استفاده از کربنات سدیم به منظور ساخت دوغابی با حداقل آب مورد توجه قرارگرفت.با کاهش میزان آب در دوغاب ریخته گری:معایبی از قبیل انقباض زیاد قطعات:ترکهای ناشی از فرایند خشک شدن و زمان زیاد برای تولید قطعه از بین خواهد رفت.

ریخته گری دوغابی اساسا" به دو روش انجام میشود:
1. ریخته گری باز
2. ریخته گری بسته
در روش ریخته گری باز که ضمنا" رایج ترین روش ریخته گری نیز هست : سوسپانسیون غلیظ به خوبی روان شده و داخل یک قالب گچی ریخته شده و شکل مورد نظر را به خود میگیرد.به دلیل جذب آب قالب گچی یک لایه تقریبا" متراکم از دوغاب مورد نظرتشکیل شده و مابقی دوغاب اضافی از قالب خارج میگردد و قطعه خام به دلیل انقباض جزیی که در آن به وجود می آید از قالب خارج میشود.

در روش ریخته گری بسته:دوغاب آنقدر در داخل قالب گچی میماند تا تمام قسمت های داخلی آن اصطلاحا" ((میبندد)) و قطعه ای توپر به وجود می آید.
عمده ترین امتیاز روش ریخته گری دوغابی نسبت به سایر روش های دیگر امکان شکل دهی قطعات بزرگ و پیچیده است در حالیکه شکل دهی چنین قطعاتی با روش های دیگر تولید تقریبا" غیر ممکن است.

اما معایب روش ریخته گری مجموعا" بیشتر از مزایای آن است.از جمله معایب آن میتوان به زمان زیاد برای تولید:کیفیت کم در قطعه تولید شده: تلرانس ابعادی زیاد در قطعه تولید شده و ... را نام برد.

در گام اول از توضیحات بالا میتوان فهمید که عوامل مختلفی در شکل گیری لایه ریخته گری شده نقش دارند.عواملی چون : دانسیته دوغاب، میزان آب موجود در دوغاب، میزان تخلخل در قالب گچی، زمان، فشار سیستم، آنالیز بدنه، دانه بندی دوغاب و ... ؛ حتی عوامل جزیی دیگری نظیر دمای سیستم، میزان رطوبت در قالب گچی، توزیع تخلخل در قالب گچی و... نیز در ضخامت لایه ریخته گری شده موثر هستند.
برای فهم اساسی شکل گیری یک دوغاب سرامیکی ابتدا باید به تعامل بین ذرات رسی و آب اشاره کرد.به عبارت دیگر ابتا باید سیستم رس-آب مورد بررسی قرار گیرد.

ذرات رسی به هنگام معلق شدن در آب ممکن است دو رفتار کاملا" متمایز از خود نشان دهند. با توجه به بار الکترو استاتیکی سطحشان: رس ها یا جذب یکدیگر شده و یا یکدیگر را دفع میکنند.

به بیان واضح تر ذرات رس در محیط اسیدی یکدیگر را به صورت لبه به سطح جذب کرده که اصطلاحا" حالت ((فلکولاسیون)) در دوغاب به وجود می آید. یا اینکه در محیط قلیایی به صورت سطح به سطح یکدیگر را دفع میکنند و اصطلاحا"حالت ((دفلکولاسیون)) به وجود می آورند.
در حالت فلکوله جاذبه لبه به سطح در ذرات باعث بالا رفتن ویسکوزیته دوغاب میشود و در حالت دفلکوله دافعه سطح به سطح ذرات باعث کاهش ویسکوزیته و روانی دوغاب رسی می شود.

تئوری لایه مضاعف و پتانسیل زتا
طبق این تئوری سطح رس از دو لایه بار دار تشکیل شده است.لایه داخلی دارای بار منفی بوده لایه خارجی بار مثبت دارد. بارهای منفی لایه داخلی همان بارهای خنثی نشده سطح رس هستند. بارهای مثبت لایه خارجی ناشی از کاتیون هایی است که سطح رس جذب می کند. در حالت معلق شدن ذرات رسی در آب: ملکول های قطبی آب نیز توسط لایه داخلی جذب می شوند.
باید توجه داشت که ملکول های قطبی آب به صورت منظم جذب سطح رس می شوند یعنی سر مثبت آنها در طرف لایه داخلی بوده و سر منفی آنها به سمت خارج است.

در فاصله x از سطح رس، میزان بار منفی سطح، توسط بارهای مثبت خنثی می شود.میزان بار الکتریکی در مرز x با عنوان جنبش الکتریکی یا همان ((پتانسیل زتا)) معرفی می شود.
میزان پتانسیل زتا عملا" مشخص کننده روانی یا انعقاد دوغاب است.روانی یا انعقاد دوغاب نیز تاثیر مستقیم بر ضخامت لایه ریخته گری شده دارد.
در همینجا اهمیت میزان آب موجود در دوغاب و دانسیته دوغاب در ضخامت لایه ریخته گری شده مشخص میشود.

قالب گچی
قالب گچی به عنوان یکی از عوامل مهم درضخامت لایه ریخته گری شده میباشد. میزان تخلخل قالب گچی، توزیع این تخلخل، قطر تخلخل های موجود و حتی میزان رطوبت قالب گچی تاثیر مهمی در ضخامت لایه ریخته گری شده دارند.

در شکل زیر رابطه بین سرعت ریخته گری(نسبت ضخامت لایه ریخته گری شده به زمان) و نسبت میزان آب به گچ(میزان تخلخل قالب گچی) دیده می شود.میتوان دید که در نسبت های حدود 80% درصد، بهترین سرعت ریخته گری حاصل میشود.علت افت شدید سرعت ریخته گری درتخلخل های بالاتر مربوط به پیوستن تخلخل ها به هم و بزرگ شدن قطر آنها می شود.با بزرگ شدن قطر تخلخل ها پدیده اسمز و جذب آب قالب گچی کاهش می یابد.
میزان رطوبت قالب گچی به عنوان لایه مقاومت کننده ای در مقابل جذب آب مطرح است.همچنین باید به میزان مقاومت خود ضخامت x نیز در مقابل جذب آب توجه شود.

مکانیزم های ریخته گری دوغابی
در ریخته گری دوغابی نیروی فشاری پیش برنده فرآیند مجموع میزان فشار کاپیلاری هایی که بخاطر فشار مکش قالب و یا هر گونه فشار اضافی که به سیستم وارد میشود و یا خلاء که به قالب اعمال می شود می باشد. اندازه فشار کاپیلاریها از طریق اندازه گیری میزان اندازه تخلخلهای داخل قالب، میزان نیروی کششی سطح مایع پخش شده و زاویه تماس با تخلخلهای جداره می باشد. گزارش شده است که قالبهای گچ پاریس فشار مکشش در حدود 0.1-0.2 MPa می باشد. در عین حال، مقاومتی بخاطر حرکت مایع جذب شده در طول ساختمان تخلخل در حین تشکیل جداره ریخته گری ایجاد می شود. شکل زیر بطور شماتیک نشان دهنده این موقعیتها است.

برای آنالیزه کردن سینتیک ریخته گری دوغابی محققین زیادی مطالعه کرده اند. آقای Mcdowall و همکارانش از اثر قالب گچی و مقدار کنترل آن بروی فشار مکشش صرفنظر کردند و محاسبه کردند که فشاری که بر شکل گیری لایه ریخته گری شده وارد می شود برابر با فشار مکش می باشد. از طرف دیگر دیگر دانشمندان فشار اعمال شده قالب تر را وارد فرمول کردند.
Lm میزان عمق ترشده قالب، Lc هم متناسب با میزان مایعی است که توسط قالب جذب شده است و هم میزان سینتیک پرابولیک ایجاد شده می باشد. بنابراین محاسبه اینکه مقدار تخلخل قالب نزدیک لایه ریخته گری شده بطور اشباع از مایع پر شده است برابر خواهدبود با:
بطوریکه PT-Pl افت فشار در حین انجام فرآیند و Pl-P0 افت فشار در قسمت تر شده قالب گچی است ، و Xm مقاومت مخصوص تخلخلهای قالب ε0 می باشد. مقدار فشار مکش قالب برابر با PT-P0 است. بنابراین خواهیم داشت.

از طرف دیگری در بعضی از منابع آمده است که :
فشار در مرز قالب گچی تقریبا برابر با فشار مکش تخلخل، P، است و تقریبا برابر است با مقدار فشار از رابطه ، است و تقریبا برابر است با مقدار فشار از رابطه Laplac که :
P=Sσcosγ
که در آن S طیح ویژه گچ، σ کشش سطحی آب و γ زاویه تماس است. ( cosγ=1 چراکه گچ کاملا با آب تر می شود) بنابراین فشار مکشش آب در کاپیلار گچ بین 0.03 تا 0.1MPa متغییر می باشد.

ریخته گری دوغابی بیشتر در تولید لایه های نازک در حدود 15mm مورد استفاده می شود چرا که سرعت ریخته گری بطور تحمیل شونده‌ای تابع مقاومت هیدرولیک می باشد.
تاثیر پرامترهای فرایند ریخته گری دوغابی بروی سرعت ریخته گری از طریق یک مدل فیلتراسیون سینتیکی که بر پایه شکل شماتیک زیر می باشد مشخص شد.

مدل پیش بینی می کند که سرعت افزایش ضخامت با گذشت زمان برابر خواهد بود بود با:
که در آن :
mc ξ ضخامت لایه ریخته گری، t زمان ، P فشار نهایی موثر در فیلتراسیون و sξ چگونگی فصل مشترک سوسپانسیون-هوا در زمان فیلتراسیون ξm چگونگی فصل مشترک کیک-هوا در قالب گچی و η ویسکوزیته سوسپانسیون، c کسر حجمی ذرات جامد سوسپانسیون و n فاکتور توازن جرمی است.
تحقیقاتی نیز از طریق شبکه هوش مصنوعی بروی عوامل موثر یر زمان ریخته گری شده است که بطور خلاصه در نمودار زیر خلاصه می شود

فصل دوم
روش انجام کار

گزارش مختصر بازدید از واحد ها تولیدی با خدماتی مرتبط با موضوع پروژه :
بازدید از کارگاه ریخته گری رستمی
در بازدید بعمل آمده از کارگاه با فرآیند کاری و روش مدیریت کارگاه آشنا شدم ، به بررسی ماشین آلات و دستگاهها و روش های کاری پرداختم و. توانستم اطلاعات دقیق و مفیدی را در زمینه فعالیت این کارگاه بدست آورم .

جنبه های ابتکاری بودن و خلاقیت به کار رفته شده :
جنبه های ابتکاری بودن محصول را می توان در ارائه خدمات نوین تبلیغاتی برای جذب بازار های خارجی و با بازارهای داخلی معتبر و پیشرفت در تولید و فروش محصولات از این طریق دانست .

مبانی طرح :

مشخصات طرح:

فهرست تجهیزات و ماشین آلات مورد نیاز و برآورد قیمت آنها :

فهرست مواد مصرفی مورد نیاز :

مشخصات نیروی انسانی مورد نیاز از لحاظ مفید بودن و توانایی کار :

توجیه اقتصادی محصول :

روشهای بازاریابی و تبلیغات جهت ( جهت فروش کالا )
1 – تبلیغات تلویزیونی
2 – تبلیغات متنی در جراید و مجلات
3 – تبلیغات صوتی
5 – تبلیغات اینترنتی
6 – پیاده سازی وب سایتی برای معرفی محصولات
7 – استفاده از نیروی انسانی در بازاریابی محصولات بصورت عمده

فصل سوم
امور مالی طرح

زمین :

محوطه سازی :

ساختمانها :

میزان سرمایه گذاری :

هزینه انشعابات :

محاسبه سود و زیان ویژه ( ارقام به میلیون ریال )