تحقیق در مورد تجهیزات ذوب فلز

بخشی از مقاله

تجهیزات ذوب فلز

فلزات با آلیاژهای غیر آهنی را در کوره های مختلفی می توان ذوب کرد کوره بوته ای معمولترین و ارزان ترین قیمت ترین کوره برای این کار است .
کوره های بوته ای

اساسا این ک.ره استوانه ای با جداره دیر گداز است و دری از جنس مواد دیر گداز دارد . این کوره به یک مشتعل و یک دمنده برای احتراق بهتر نفت یا گاز مجهز است . فلز در بوته ای که از جنس خاک رس یا گرافیت یا کاربید سیلیسیم ساخته شده و درون کوره قرار می گیرد ، ذوب می شود . وقتی فلز کاملا ذوب شد ، کوره خاموش می شود درآن رابرمی دارند وبوته رابوسیله انبربرداشته روی یک دسته کفچه قرارمی دهند .سپس مذاب رادرقالبهایی که قبلاً آماده شده اند می ریزند .

کوره بوته ای رامی توان بااستفاده از بشکه های کهنه فلزی یاسطلهای فلزی زباله ف تعدادی اتصالات لوله کشی جاروبرقی کهنه ( به عنوان دمنده ) ومقداری ماده نسوز ( جرم ریختگی ) ساخت . همچنین ، عرضه کنندگان موادنسوز می توانند باتوجه به اهدافتان دهند : بوته دراندازه های مختلف ازاندازه انگشت شست گرفته تانمره 400 که گنجایش 550 کیلوگرم برنزرادارد ، ساخته می شود.کوره های ذوب خانگی رامی توان به راحت یساخت وفرایند ساخت آنها ونیز کارباآنها بسیار سرگرم کننده وجالب است .کوره ای بابوته نمره 20 که درهربار ظرفیت ذوب 27 کیلوگرم برنز یا 9 کیلوگرم آلومینیم رادارد کوره ای متوسط محسوب می شود .

ظرفیت بوته ها ازلحاظ وزنی برای برنز 3 برابرآلومینیم است به دلایل ایمنی همیشه مقداری ازبوته راباید خالی بگذارید .انجام عملیات ذوب دریک بوته کاملاً پر خطرناک است .
فرض کنیم بوته نمره 20راانتخاب کرده اید : ارتفاع این بوته 7/25 ساتیمتراست قطر دهانه ونیز قطر کف آن 85/19 انتیمتر وقطرشکم آن درقطورترین منطقه 6/21 سانتیمتراست ( شکل بوته ها شبیه بشکه است ) بوته به یک زیربوته ای به شکل مخروط ناقص به قطر 25/15 و 80/17 سانتیمتر دربالا وپایین وارتفاع 5/12 سانتیمتر نیازدارد اکنون این مجموعه با38 سانتیمتر ارتفاع و20سانتیمتر قطر بایددرکوره گذاشته شود

برلی احتراق بهتر ونیز جای گرفتن دهانه بازانبردرکوره بایدبین بوته ودیواره کوره فاصله کافی باشد . همچنین بین کف کوره ودرآن نیز باید فاصله کافی وجودداشته باشد تااحتراق کامل صورت گیرد وگازهای حاصل ازاحتراق ازطریق سوراخ درکوره خارج شوند . قاعده کلی ، ایجاد 5/6 تا5/7 سانتیمتر فاصله بین دیواره کوره وبخش میانی ( شکم ) بوته است . بین لبه بالایی بوته ودرکوره ونیز بین کف کوره وبخش تحتانی بوته باید 5/7 سانتیمتر فاصله گذاشته شود . درحالت کلی به منظور عایقکاری مناسب کوره باید ضخامت دیواره آن حداقل 10 سانتیمتر باشد .

برای این کوره به یک پوسته به قطر داخلی 57 سانتیمتر وارتفاع 56 سانتیمتر ویک در به قطر 57 سانیمتر وضخامت 10 سانتیمتر نیاز داریم یک دریچه ایمنی مربع شکل به ضلع 5/7 سانتیمتر همسطح باکف کوره نیز باید درجلو کوره تعبیه شود . در صورتی که بوته بشکند مذاب ازطریق این دریچه ازکوره خارج می شود .

بدون دریچه ایمنی ، فلز واردلوله مشعل می شود یاکف کوره راپر می کند ودرآنجا منجمد می شود .نتیجه این اتفاق باقیماندن یک تکه فلز منجمد است که کندن آن تقریباً غیرممکن است . باایجادسوراخی به قطر 5/7 سانتیمتری کف بدنه به فاصله محیط پوسته ازدریچه ایمنی ساخت پوسته به پایان می رسد این همان ورودی لوله مشعل است محل ورود لوله مشعل 5 سانتیمتر بالاتر ازنسوز کف کوره است این لوله درمرکز کوره قرارنمی گیرد تا شعله بتوانددرفضای بین بوته ودیواره بچرخد وپس از عبور ازمسیری مارپیچی حول بوته ازطریق دریچه هواکش خارج شود بدین ترتیب بیشترین ویکنواخت ترین گرما درکوره ایجادمی شود .

درکوره ازیک تسمه فلزی حلقوی به قطر 57 سانتیمتر وکمی شیبدار تشکیل می شود . سوراخهای محل قرارگیری قلابها برای جابجا یی باید روی این حلقه دقیقاً دردونقطه مقابل برای جابجایی باید روی این حلقه دقیقاً دردونقطه مقابل یکدیگر ایجادشوند این سوراخها باید به نحوی تعبیه شوند که یک لوله اینچی ارآنها عبور کند .ازاین لوله برا ی برداشتن دراستفاده می شود .

حلقه درکوره برای ایجاد دریچه خروجی دود روی روزنامه ای که روی یک سطح کاملاً صاف پهن شده است قرارداده می شود .
درمرکز این حلقه یک قوطی حلبی یا پارچ به قطر 15 سانتی متر قرار دهید تا از آن به عنوان مدل برای ساخت دریچه ی خروجی استفاده شود اکنون جرم نسوز را مطابق با دستور العمل تولید کننده ان مخلوط کنید و آن را دور مدل دریچه خروچی سفت بکوبید سطح جرم نسوز را با لبه ی بالایی حلقه کاملا طراز کنید و به آن یک شب فرصت دهید تا گیرش پیدا بکند اکنون آماده سیاخت بدنه کوره هستیم لوله مقوایی ضخیمی به قطر 37 سانتی متر با ارتفاع کافی را که کمی بیشتر از ارتفاع پوسته است ، د مرکز کوره قرار دهید . ارتفاع این غلاف میتواند 56تا58 سانتی متر باشد .

بعد از اینکه غلاف را در مرکز کوره جای دادید داخل آن را با ماسه پر کنید تا استحکام کافی پیدا کند . هنگام کوبیدن دیواره از کف تا بالا غلاف را در جای خود نگه دارید هنگام آماده کردن دیواره دو توپی برای بدنه نیاز دارید یکی از آنها درون دریچه ایمنی مقابل غلاف و دیگری درون دهانه مشتعل جای داده می شود . ابعاد توپیها در شکل 5-5 نشان داده شده است.

به هریک از توپیها مقدار زیادی روغن یا گریس بزنید و آنها را در محل خود قرار دهید . برای محکم کردن توپیها در جای خود،از گوه های چوبی کوچک استفاده کنید .

وقتی توپیها را محکم جا زدید کار سفت کردن دیواره را آغاز کنید مراقب باشید که جرم ریختگی خوب فشرده شود . از کوبیدن مقدار زیادی نسوز در هر مرتبه خودداری کنید زیرا این کار سبب ایجاد شکاف بین لایه های نسوز می شود . وقتی بالای پوسته رسیدید با استفاده از ماله ،سطح آن را صاف کنید . اکنن کوره کامل شده است .
مشعل

اکنون باید مشعل مشعل ودمنده مناسبی داشته باشید که بتواند درهردقیقه 300فوت مکعب ( 8 متر مکعب ) هواتأمین کند .
دمنده یک جاروی برقی صنعتی می تواند هوای کافی رابافشار مناسب تأمین کند .
ساده ترین نوع مشعل گازی رامی توان بااستفاده ازیک لوله به طول 60سانتیمتر تهیه کرد .یک سرلوله راحرارت دهید تاسرخ شود سپس این سر راچکش کاری کنید تاکمی بسته شود حداکثر حدود 6 میلیمتر ازدهانه لوله راچکش کاری کنید به نحوی که درنهایت لوله به 8/3 سانتیمتر وعرض 5/2 سانتیمتر درآن ایجادشود درکف شیار ناشی ازایجادگردنه باکمک شعله سوراخی ایجاد کنید ولوله ای به قطر 5/12 سانتیمتر رادرآن محکم جادهید سپس این لوله رادرجای خود در ( محل اتصال ) جوش دهید .این لوله نوعی مغزی برای ورود گاز است .

لوله مشعل رادر ورودی مشعل که روی بدنه کوره تعبیه شده است جای دهید دمنده را به سر دیگر آن وصل کنید .یک شیر به مغزی گاز وصل کنید وسپس کل مجموعه رابه خروجی گاز وصل کنید .

ورودی دمنده باید دریچه یا خفه کنی داشته باشد که بتوان ه کمک آن میزان هوای ورودی به مشعل راتنظیم کرد .
یک دریچه پروانه ای رامی توان درون لوله مشعل جای داد مهم نیست که تصمیم به کنترل هوا درلوله مشعل یادرورودی دمنده دارید درهردو حالت باید دریچه راطوری بسازید که کار خودرادرست انجام دهد بدون اینکه به دلخواه خود جابجاشود .

اولین ذوب

کوره ای که تازه نسوز کوبی شده است باید به آهستگی و با سوزاندن چوب درون آن تا حدی که چوب کاملا به زغال تبدیل شود خشک شود . به منظوراطمینان از نتیجه عملیات این کار باید طی دو روز انجام شودبرای اولین ذوب دو مقوا با ضخامت های مختلف را زیر بوته ای قرار دهید و سپس بوته را روی آن بگذارید در کوره را باز کنید و بار فلزی را به صورت نه چندان متراکم در بوته بگذارید بار را در بوته به طور فشرده جا ندهید چون نباید در مقابل انبساط آن مانع ایجاد کنید

فشرده کردن بار در بوته ممکن است منجر به ترک خوردن بوته شود اکنون یک تکه گونی آغشته به بنزین یا گرد زغال را در فاصله 30 سانتی متر از ورودی مشعل و در راستای جهت شعله قرار دهید گونی باید کاملا در فضای بین زیر بوته ای و دیواره کوره جای داده شود این کار از خروج آن از کوره یا فاصله گرفتن آن از مشعل جلوگیری می کند گونی باید در جای خود باقی بماندو بسوزد تا دیواره کوره به دمای اشتعال برسد برای روشن کردن مشعل شیر کنترل هوای دمنده را تا نیمه باز کنید گونی را روشن کنید و به آن اجازه دهید که به سرعت و به خوبی بسوزد دمنده را روشن کنید وارسی کنید که آیا گونی هنوز به خوبی می سوزد یا نه

در صورتی که باد آنرا خاموش کرده است دمنده را خاموش و کار را دوباره آغاز کنید وقتی که مطمئن شدید که با روشن بودن دمنده گونی همچنان می سوزد شیبر گاز را باز کنید تا گاز مشتعل شود .

گاز را چنان تنظیم کنید که حداکثر اشتعال بیشترین صدای شعله ایجاد شود در این حالت بیشترین احتراق به ازای خروجی دمنده حاصل میشود کوره باید 5 دقیقه با این وضعیت کار کند بعد از سپری شدن این زمان دیواره کوره باید به اندازه کافی داغ باشد که احتراق را تداوم بخشد . در کوره را در جای خود قرار دهید و میزان گاز ورودی و نیز خروجی دمنده را آنقدر افزایش دهید که شیر گاز کاملا باز شود و هوا نیز بیشترین وزش و غرش را داشته باشد حال خروجی دمنده را کمی

افزایش دهید این کار سبب اکسیدی شدن محیط کوره به میزان کم می شود . که برای عملیات ذوب بهترین وضعیت هنگام روشن کردن ونیز طی دوره 5 دقیقه ای که در کوره باز است دست خود را روی شیر گاز بگذارید در صورتی که در طی این مدت شعله خاموش شد یکمرتبه شیر گاز را ببندید و صبر کنید تا دمنده به

مدت 1 یا 2 دقیقه به کار خود ادامه دهد تا مخلوط گاز هوا را از کوره بیرون براند . سپس دمنده را ببندید و مجددا سیستم را راه اندازی کنید. هرگز کوره را دون دمنده ای که با ضرفیتی دست کم نصف ظرفیت مورد نیاز کار می کند روشن نکنید .پایین بودن بیش از حد ظرفیت دمنده سبب برگشت شعله به درون دمنده در نتیجه فشار متقابل موجود در کوره می شود دمنده باید قدرت کافی داشته باشدتا بر فشار متقابل غلبه کند به نحوی که اشتعال در کوره رخ دهد به دلیل مشابه هیچ گاه کوره را با در بسته روشن نکنید در صورت قطع برق و از کار افتادن دمنده بلافاصله گاز را خاموش کنید هیچ گاه کوره را در حال ذوب به حال خود رها نکنید برای خاموش کردن کوره ابتدا گاز را ببندید و سپس دمنده را خاموش کنید کوره های نفت سوز نیز با همین روش خاموش و روشن می شوند.
کوره کک سوز

کوره های کک سوز با تهویه طبیعی از لحاظ ساختمانی ساده و ارزان هستند اما به سبب سرعت کم و کار نه چندان تمیز امروزه از آنها استفاده نمی شود برای راه اندازی کوره کک سوز یک آجر نسوز روی شبکه قرار دهید سطح شبکه را با چوب و کاغذ قابل اشتعال بپوشانید و سپس آنرا با یک لایه 5در7 سانتی متری کک پوشش دهید لایه فبل اشتعال را روشن کنید و وقتی که کک مشتعل و گداخته شد لایه دیگری روی ان بریزید اضافه کردن لایه های کک را تا زمانی ادامه دهید که بستری با عمق مناسب از کک سرخ داغ داشته باشد کمی از کک را از وسط این بستر بردارید و بوته را در گودال ایجاد شده قرار دهید سپس یک لایه کک تازه اضافه کنید تا ارتفاع آن همسطح با لبه بالایی بوته شود بوته را از فلز پر کنید و در کوره را ببندید سیستم تهویه را چنان تنظیم کنید که بیبشترین احتراق صورت گیرد به تدریج که کک می سوزد و به خاکستر تبدیل می شود آنرا با کک جدید جایگزین کنید .

وقتی فلز به دمای مورد نظر رسید کک اطراف بوته را کنار بزنید و بوته را با انبر بیرون بکشید آنرا درون دسته کفچه بگذارید و عمل ذوب ریزی را انجام دهید از آجر روی شبکه برای نگهداری بوته استفاده می شود تا بوته خیلی پایین نرود . در مناطقی که سطح آب زیر زمینی زیاد بالا نباشد می توان کوره بوته ای را به آسانی درزمین ساخت .

کوره بوته ای خروجی دار
از این نوع کوره معمولا کسانی استنفاده می کنند که به صورت انفرادی قطعات کوچک تا متوسط می ریزند . یا فضای کمی برای بیرون کشیدن بوته دارند این کوره روی یک چهارپایه ساخته میشود و در قسمت پایینی جلو ان یک دریچه وجود دارد ابعاد این دریچه باید حد اقل 10 در 10 سانتی متر باشد در قسمت جلو بوته و همسطح با کف آن سوراخ ایجاد می شود تا به فلز اجازه خروج بدهد.

برای بارگیری و روشن کردن این کوره از همان روش معمول استفاده میشود . بعد از 5 دقیقه آجر را برمی دارند و در را می بندند و احتراق تنظیم می شود یک پاتیل با دیواره نسوز را هنگام عملیات ذوب روی آجر های بالای دریچه خروج دود (روی در کوره)قرار می دهند و بدین شکل آن را پیش گرم می کند .
وقتی فلز آماده ذوب ریزی شد پاتیل داغ را با دسته پاتیل برمی دارند و در مقابل کوره می گذارند توپی رسی موجود در سوراخ بوته را با یک میله فولادی نوک تیز به قطر 25ر1 سانتیمتر را بیرون می کشند مذاب به درون پاتیل می ریزند سپس از پاتیل برای ذوب ریزی درقالب استفاده می کنند

برای بستن سوراخ درذوب بعدی یک توپ مخروطی روی میله تعبیه می شود ومحکم در سوراخ جا زده میشود.میله توپی کمی پیچانده می شودتاتوپی از آن آزاد شود حرارت کوره و بوته باعث پخته شدن واتصال توپی در جای خود می شود.

بوته به نحوی در کوره قرار داده می شود که سوراخ خروجی آن در مقابل دریچه جلوی کوره قرار گیرد کانالی از جنس مواد نسوز در فاصله لبه پایینی سوراخ خروجی تا دریچه کوره ساخته میشود تا فلز را به سمت پاتیل هدایت کند.نحوه کار بسیار ساده است سوراخ خروجی با مخلوطی از ماسه سیلیسی وخاک نسوز نرم (به نسبت 1:1) بسته می شود مخلوط را مرطوب می کنندتا گل سفتی حاصل شود واین گل را در سوراخ می فشراند برای روشن کردن کوره زیر لبه در آن یک تکه آجر نسوز قرار میدهند تا بالاتر بایستد در صورتی که سوراخ هنگام ذوب نشتی داشته باشد (که این امر به ندرت اتفاق میافتد) یک گلوله از جنس مواد نسوز روی میله توپی می گذارند وآنرا با فشار در محل نشتی می چسبا نند.

ذوب ریزی در قالب
ریختن فلز مذاب در قالب مرحله ای مهم در عملیات ریخته گری است اکثر ضایعات ریخته گری از اشکال در ذوب ریزی ناشی می شوند تا سایر عوامل . برخی از قوانین مربوط به ریخته گری ثقلی در قالبی که به وسیله بوته یا پاتیل پر می شود عبارتند از :
نکات ایمنی ریخته گری

 اگر قالب ترک خورد و مذاب از آن بیرون زد سعی نکنید مانع خروج مذاب شوید
 اگر قالب شروع به جرقه زدن و پرتاب مذاب از محل بار ریزی و یا هواکش ها کرد بار ریزی را متوقف کنید ادامه بارریزی در قالب مرطوبی که مذاب را پرتاب می کند می تواند منجر به حادثه ای مثل انفجار شود
 از انبار یا دسته پاتیل ضعیف استفاده نکنید

 از بوته های ظریف و ضعیف برای ذوب ریزی استفاده نکنید
 از ماسک و ساق پیچ ایمنی استفاده کنید
 در صورتی که ذوب ریزی را شب انجام می دهید حوضچه ی بار ریز را با آرد گندم (با تکان دادن یک کیسه)پوشش دهید تا منطقه ذوب ریزی مشخص تر شود
 وقتی با دسته پاتیل دو نفره ذوب ریزی می کنید مطمئن شوید که فرد مقابل با شما هماهنگ است (پس از شروع ذوب ریزی هیچ یک از شما نباید حرکت کند یا تکان بخورد)

 از داشتن بستر شوشه خشک و مناسب جهت ریختن مذاب اضافی اطمینان حاصل کنید
 وقتی با استفاده از دسته پاتیل در تعداد زیادی قالب که در یک ردیف چیده شده اند ذوب ریزی می کنید کار را از انتهای ردیف شروع کنید و به سمت عقب حرکت کنید اگر بعد از پر کردن هر قالب (برای پر کردن قالب بعدی ) به سمت جلو حرکت کنید النگشتان دست شما که نزدیک به پاتیل هستند درست روی آخرین قالبی که در آن ذوب ریزی انجچام شده است قرار خواهند گرفت

 در وضعیت نامناسب اقدام به ذوب ریزی نکنید باید آسوده باشید تا از ایمنی مناسب برخوردار شوید
 سعی نکنید مقدار زیادی فلز مذاب را با دست جابه جا کنید یا در قالب بریزید برای ریختن ذوب های بیشتر از 20 کیلو گرم با دسته پاتیل یک نفره یا بیش از 90 کیلو گرم با دسته پاتیل دونفره از جرثقیل استفاده کنید

نکات مربوط به کیفیت قطعات
 هنگام ذوب ریزی دهانه پاتیل یا بوته را تا حد امکان به حوضچه بار ریز نزدیک کنید
 در تمام مدت بار ریزی حوضچه ی بار ریز را کاملا پر نگه دارید

 کمی بیش از آنچه که فکر می کتید مورد نیاز است مذاب در حوضچه ی بار ریز بریزید
 ریخته گری را در دمای بالا انجام دهید بیشتر قطعات در اثر ریختن مذاب خیلی سرد خراب می شوند تا مذاب خیلی گرم
 بعد از تثبیت جریان در راه گاه جریان مذاب را کاهش ندهید
 مذاب را به داخل قالب نچکانید یا جریان مذاب را قطع نکنید

 وقتی با دسته پاتیل ذوب ریزی می کنید دسته پاتیل را به زانوی خود تکیه دهید
 وقتی قالب های متعددی را با یک پاتیل یا بوته پر می کنید ابتدا قالب قطعات سبک و ظریف را پر کنید
 سعی نکنید تعدادزیادی قالب را بایک ذوب پر کنید
 قبل ازبارریزی مطمئن شوید که درجه ها بسته وچفت شده وخوب وزنه گذاری شده اند
 اگر مذاب موجود درپاتیل یا بوته روشن تمیز شفاف و داغ نیست آن رادرقالب نریزید
ذوب ریزی درقالب های برزگ غالباً باقراردادن یک ورقه ازبست روی رهگاه باریک که یک مخزن ماسه ای بزرگ روی آن قراردارد انجام مبی

شود مذاب رابه میزان مورد نیاز درمخزن می ریزند وازیک میله برای سوراخ کردن ورقه آزبستی استفاده می کنمند تا مذاب بتواند قالب را پرکند .