جزوه رنگی و تایپ شده ریخته گری فلزات
مهندس احمد صادقنیا در دانشگاه آزاد اسلامی مهندسی مکانیک خودرو دانشگاه پیام نور حسن قنبری قجرلو علمی کاربردی استاد
(ً ) () ( ) [1]
()، [2]
()، : [3]
() : نیز برای ریخته گری شن و ماسه وجود دارد، مانند عملیات در ابعاد بسیار کوچک. این فرآیند اجازه می دهد تا ریخته گری ها به اندازه کافی کوچک در کف دست قرار گیرند تا آنهایی که به اندازه کافی بزرگ برای یک تخت واگن قطار باشند (یک ریخته گری می تواند کل بستر را برای یک واگن راه آهن ایجاد کند). ریخته گری شن و ماسه همچنین اجازه می دهد تا اکثر فلزات بسته به نوع ماسه مورد استفاده برای قالب ها ریخته گری شوند. [4]
ریختهگری شن و ماسه برای تولید با نرخهای خروجی بالا (1 تا 20 قطعه در ساعت-قالب) به مدت زمان چند روز یا حتی گاهی هفتهها نیاز دارد و برای تولید قطعات بزرگ بینظیر است. ماسه سبز (مرطوب) که به رنگ سیاه است، تقریباً هیچ محدودیتی برای وزن ندارد، در حالی که ماسه خشک دارای حد جرم جزئی عملی 2300-2700 کیلوگرم (5100-6000 پوند) است. حداقل وزن قطعه از 0.075-0.1 کیلوگرم (0.17-0.22 پوند) متغیر است. ماسه با استفاده از خاک رس، چسب های شیمیایی یا روغن های پلیمریزه شده (مانند روغن موتور) به هم متصل می شود. شن و ماسه را می توان بارها در اکثر عملیات بازیافت کرد و نیاز به نگهداری کمی دارد.
قالب گیری لومی
مقاله اصلی: قالب گیری لومی
قالب گیری لومی برای تولید اجسام متقارن بزرگ مانند توپ و ناقوس کلیسا استفاده شده است. لوم مخلوطی از خاک رس و ماسه با کاه یا سرگین است. یک مدل از محصول تولید شده در یک ماده شکننده (شیمیایی) تشکیل شده است. اطراف این کیسه با پوشاندن آن با لوم شکل می گیرد. سپس آن را پخته (آتش می دهند) و کیسه را جدا می کنند. سپس قالب را به صورت عمودی در گودالی در جلوی کوره قرار می دهند تا فلز مذاب ریخته شود. سپس قالب جدا می شود. بنابراین، قالب ها را می توان تنها یک بار استفاده کرد، به طوری که روش های دیگر برای بیشتر اهداف ترجیح داده می شوند.
دانلود رایگان خلاصه کتاب pdf جزوه ریخته گری فلزات پی دی اف
ریخته گری قالب گچ
مقاله اصلی: ریخته گری قالب گچ
گچ ریخته گری شبیه ریخته گری شن و ماسه است با این تفاوت که به جای ماسه از گچ پاری به عنوان ماده قالب استفاده می شود. به طور کلی، فرم کمتر از یک هفته طول می کشد تا آماده شود، پس از آن نرخ تولید 1-10 واحد در ساعت در قالب، با اقلام به وزن 45 کیلوگرم (99 پوند) و به کوچکی 30 گرم (1 اونس) به دست می آید. با روکش سطحی بسیار خوب و تلرانس های نزدیک . [5] ریخته گری گچ به دلیل هزینه پایین گچ و توانایی آن در تولید ریخته گری نزدیک به شبکه ، جایگزین ارزانی برای سایر فرآیندهای قالب گیری برای قطعات پیچیده است . بزرگترین عیب این است که می توان آن را فقط با مواد غیر آهنی با نقطه ذوب پایین مانند آلومینیوم ، مس ، استفاده کرد.منیزیم و روی .
ریخته گری فلزات
قالب گیری پوسته
مقاله اصلی: قالب گیری پوسته
قالبگیری پوستهای شبیه ریختهگری شن و ماسه جزوه ریخته گری فلزات، اما حفره قالبگیری بهجای یک فلاسک پر از ماسه، توسط یک “پوسته” سخت شده از ماسه تشکیل میشود. ماسه استفاده شده ریزتر از ماسه ریخته گری ماسه است و با رزین مخلوط می شود تا بتوان آن را با الگوی گرم کرد و به صورت پوسته ای در اطراف الگو سفت کرد. به دلیل رزین و شن و ماسه ریزتر، سطح بسیار ریزتری به آن می دهد. این فرآیند به راحتی خودکار و دقیق تر از ریخته گری شن و ماسه است. فلزات رایجی که ریخته گری می شوند عبارتند از چدن ، آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای مس. این فرآیند برای اقلام پیچیده ای که اندازه کوچک تا متوسط هستند ایده آل است.
ریخته گری سرمایه گذاری
روکش شیر سرمایه گذاری
مقاله اصلی: ریخته گری سرمایه گذاری
همچنین نگاه کنید به: ریخته گری موم گم شده
ریختهگری سرمایهگذاری (معروف به ریختهگری با موم گمشده در هنر) فرآیندی است که برای هزاران سال انجام میشود و فرآیند موم گمشده یکی از قدیمیترین تکنیکهای شکلدهی فلز است. از 5000 سال پیش، زمانی که موم زنبور عسل شکل گرفت، تا موم های با تکنولوژی پیشرفته امروزی، مواد نسوز و آلیاژهای تخصصی، قطعات ریخته گری تضمین می کنند که قطعات با کیفیت بالا با مزایای کلیدی دقت، تکرارپذیری، تطبیق پذیری و یکپارچگی تولید می شوند.
ریختهگری سرمایهگذاری نام خود را از این واقعیت گرفته است که این الگو با یک ماده نسوز احاطه شده است. الگوهای مومی نیاز به مراقبت شدید دارند زیرا به اندازه کافی قوی نیستند تا در برابر نیروهای وارده در طول ساخت قالب مقاومت کنند. یکی از مزیت های ریخته گری سرمایه گذاری این است که می توان از موم مجددا استفاده کرد. [5]
این فرآیند برای تولید تکرارپذیر اجزای شکل شبکه از انواع فلزات مختلف و آلیاژهای با کارایی بالا مناسب است. اگرچه عموماً برای ریختهگریهای کوچک استفاده میشود، اما این فرآیند برای تولید قابهای کامل درب هواپیما با ریختهگریهای فولادی تا 300 کیلوگرم و ریختهگریهای آلومینیومی تا 30 کیلوگرم استفاده شده است. در مقایسه با سایر فرآیندهای ریخته گری مانند ریخته گری دایکاست یا ریخته گری شن و ماسه ، می تواند فرآیند گرانی باشد. با این حال، اجزایی که میتوانند با استفاده از ریختهگری سرمایهگذاری تولید شوند، میتوانند خطوط پیچیدهای را در خود جای دهند، و در بیشتر موارد اجزاء در نزدیکی شکل شبکه ریختهگری میشوند، بنابراین پس از ریختهگری نیاز به کار کمی یا بدون نیاز به کار مجدد دارند.
قالب گیری ضایعاتی از گچ
در این بخش هیچ منبعی ذکر نشده است . لطفاً با افزودن نقل قول به جزوه ریخته گری فلزات معتبر به بهبود این بخش کمک کنید . مطالب بدون منبع ممکن است به چالش کشیده و حذف شوند. ( فوریه 2009 ) ( نحوه و زمان حذف این پیام الگو را بیاموزید )
یک واسطه گچ بادوام اغلب به عنوان مرحله ای برای تولید یک مجسمه برنزی یا به عنوان راهنمای اشاره برای ایجاد یک سنگ تراشیده شده استفاده می شود. با تکمیل گچ، کار دوام بیشتری دارد (اگر در داخل خانه نگهداری شود) نسبت به گچ اصلی که باید مرطوب نگه داشته شود تا ترک نخورد. با در دست داشتن گچ کم هزینه، کار گرانقیمت ریختهگری برنز یا سنگتراشی ممکن است تا زمانی که حامی پیدا شود به تعویق بیفتد و از آنجایی که چنین کاری بهجای هنری فرآیندی فنی در نظر گرفته میشود، حتی ممکن است فراتر از طول عمر به تعویق بیفتد. از هنرمند
در قالبگیری ضایعات، یک قالب گچی ساده و نازک، که با سیزال یا کرفس تقویت شده است، روی مخلوط رسی اولیه ریخته میشود. هنگامی که عمل آوری شد، سپس از خاک رس مرطوب خارج می شود و اتفاقاً جزئیات ریز زیر برش های موجود در خاک رس را از بین می برد، اما اکنون در قالب گرفته شده است. قالب ممکن است در هر زمان بعدی (اما فقط یک بار) برای ریختن یک تصویر مثبت گچی، یکسان با خاک رس اصلی استفاده شود. سطح این گچ ممکن است بیشتر تصفیه شود و ممکن است رنگ آمیزی و موم کاری شود تا شبیه یک ریخته گری برنزی تمام شده باشد.
ریخته گری با الگوی تبخیری
مقاله اصلی: ریختهگری با الگوی تبخیری
این دسته از فرآیندهای ریختهگری است که از مواد الگوی استفاده میکنند که در حین ریختن تبخیر میشوند، به این معنی که نیازی به خارج کردن مواد الگو از قالب قبل از ریختهگری نیست. دو فرآیند اصلی ریختهگری با فوم گمشده و ریختهگری در قالب کامل است.
ریختهگری فوم گمشده
مقاله اصلی: ریختهگری فوم از دست رفته
ریختهگری فوم گمشده نوعی فرآیند ریختهگری با الگوی تبخیری است که شبیه ریختهگری سرمایهگذاری است، بهجز اینکه از فوم برای الگو به جای موم استفاده میشود. این فرآیند از نقطه جوش کم فوم برای سادهسازی فرآیند ریختهگری سرمایهگذاری با حذف نیاز به ذوب کردن موم از قالب استفاده میکند.
ریخته گری کامل قالب
مقاله اصلی: ریختهگری در قالب کامل
ریختهگری با قالب کامل یک فرآیند ریختهگری با الگوی تبخیری است که ترکیبی از ریختهگری با ماسه و ریختهگری فوم گمشده است . از یک الگوی فوم پلی استایرن منبسط شده استفاده می کند که پس از آن با ماسه احاطه می شود، بسیار شبیه ریخته گری شن و ماسه. سپس فلز به طور مستقیم در قالب ریخته می شود که در صورت تماس، فوم را تبخیر می کند.
ریخته گری قالب غیر قابل مصرف
فرآیند قالب گیری دائمی
ریخته گری قالب غیر قابل مصرف با فرآیندهای مصجزوه ریخته گری فلزات رفی متفاوت است زیرا قالب پس از هر چرخه تولید نیازی به اصلاح ندارد. این تکنیک شامل حداقل چهار روش مختلف است: ریخته گری دائمی، قالبی، گریز از مرکز و ریخته گری پیوسته. این شکل از ریختهگری همچنین منجر به بهبود تکرارپذیری در قطعات تولید شده میشود و نتایج نزدیک به شکل خالص را ارائه میدهد.
ریخته گری قالب دائمی
مقالات اصلی: ریخته گری قالب دائمی ، ریخته گری قالب دائمی کم فشار و ریخته گری قالب دائمی خلاء
ریختهگری قالب دائمی یک فرآیند ریختهگری فلز است که از قالبهای قابل استفاده مجدد (“قالبهای دائمی”) که معمولاً از فلز ساخته میشوند، استفاده میکند. رایج ترین فرآیند از نیروی جاذبه برای پر کردن قالب استفاده می کند. با این حال، فشار گاز یا خلاء نیز استفاده می شود. یک تغییر در فرآیند معمولی ریخته گری گرانشی، به نام ریخته گری لجن ، ریخته گری توخالی ایجاد می کند. فلزات معمولی ریخته گری آلومینیوم ، منیزیم و آلیاژهای مس هستند. مواد دیگر عبارتند از قلع ، روی و آلیاژهای سرب و آهن و فولاد نیز در گرافیت ریختهگری میشوند.قالب ها قالب های دائمی، در حالی که بیش از یک ریخته گری دوام می آورند، هنوز قبل از فرسوده شدن، عمر محدودی دارند.
دایکستینگ
مقاله اصلی: دایکاست
فرآیند ریخته گری قالب، فلز مذاب را تحت فشار زیاد به داخل حفره های قالب (که به شکل قالب ماشینکاری می شوند) وادار می کند. بیشتر قالبهای ریختهگری از فلزات غیرآهنی ، بهویژه روی ، مس و آلیاژهای مبتنی بر آلومینیوم ساخته میشوند، اما ریختهگری فلزات آهنی امکانپذیر است. روش دایکاست به ویژه برای کاربردهایی مناسب است که در آن قطعات کوچک تا متوسط با جزئیات خوب، کیفیت سطح خوب و سازگاری ابعادی مورد نیاز است.
ریخته گری فلز نیمه جامد
مقاله اصلی: ریختهگری فلز نیمه جامد
ریخته گری فلز نیمه جامد (SSM) یک فرآیند ریخته گری اصلاح شده است که تخلخل باقیمانده موجود در اکثر قالب های ریخته گری را کاهش می دهد یا حذف می کند. به جای استفاده از فلز مایع به عنوان ماده خوراک، ریخته گری SSM از مواد خوراکی با ویسکوزیته بالاتر استفاده می کند که تا حدی جامد و تا حدی مایع است. یک دستگاه ریخته گری اصلاح شده برای تزریق دوغاب نیمه جامد به قالب های فولادی سخت شده قابل استفاده مجدد استفاده می شود. ویسکوزیته بالای فلز نیمه جامد، همراه با استفاده از شرایط پر کردن قالب کنترل جزوه ریخته گری فلزات ، تضمین می کند که فلز نیمه جامد قالب را به صورت غیر متلاطم پر می کند تا تخلخل مضر اساساً از بین برود.
ریخته گری
ریخته گری SSM که عمدتاً برای آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم به صورت تجاری استفاده می شود را می توان با حرارت T4، T5 یا T6 عملیات حرارتی کرد. ترکیبی از عملیات حرارتی، سرعت خنکسازی سریع (از استفاده از قالبهای فولادی بدون پوشش) و حداقل تخلخل ترکیبی عالی از استحکام و شکلپذیری را فراهم میکند. از دیگر مزایای ریختهگری SSM میتوان به توانایی تولید قطعات پیچیده به شکل شبکه، سفتی فشار، تحملهای ابعادی دقیق و قابلیت ریختهگری دیوارههای نازک اشاره کرد. [7]
ریخته گری گریز از مرکز
نوشتار اصلی: ریختهگری گریز از مرکز (نقرهسازی)
در این فرآیند، فلز مذاب در قالب ریخته میشود و اجازه داده میشود تا در حالی که قالب در حال چرخش است، جامد شود. فلز در مرکز قالب در محور چرخش آن ریخته می شود. به دلیل نیروی اینرسی، فلز مایع به سمت اطراف پرتاب می شود.
ریخته گری گریز از مرکز هم از گرانش و هم مستقل از فشار است زیرا با استفاده از یک قالب شنی موقتی که در یک محفظه ریسندگی نگهداری می شود، تغذیه نیروی خود را ایجاد می کند. زمان سرب با برنامه متفاوت است. پردازش نیمه و سانتریفیوژ واقعی اجازه تولید 30 تا 50 قطعه در ساعت قالب را می دهد، با محدودیت عملی برای پردازش دسته ای تقریباً 9000 کیلوگرم جرم کل با حد معمول برای هر قطعه 2.3-4.5 کیلوگرم.
از نظر صنعتی، ریختهگری گریز از مرکز [8] چرخهای راهآهن، کاربرد اولیه روشی بود که توسط شرکت صنعتی آلمانی Krupp توسعه یافت و این قابلیت باعث رشد سریع این شرکت شد.
قطعات هنری کوچک مانند جواهرات اغلب با استفاده از فرآیند موم گم شده با این روش ریخته می شوند، زیرا این نیروها فلزات مایع نسبتاً چسبناک را قادر می سازند از طریق گذرگاه های بسیار کوچک و به جزئیات ظریف جزوه حسابداری ضایعات برگ ها و گلبرگ ها جریان پیدا کنند. این اثر مشابه مزایای ریخته گری خلاء است که در ریخته گری جواهرات نیز اعمال می شود.
بازیگری مستمر
مقاله اصلی: ریخته گری پیوسته
ریختهگری پیوسته اصلاح فرآیند ریختهگری برای تولید مداوم و با حجم بالا مقاطع فلزی با سطح مقطع ثابت است. در درجه اول برای تولید محصولات نیمه تمام برای پردازش بیشتر استفاده می شود. [9] : 339 فلز مذاب در قالبی با انتهای باز و خنک شده با آب ریخته می شود، که اجازه می دهد یک “پوست” از فلز جامد بر روی مرکز هنوز مایع تشکیل شود و به تدریج فلز را از بیرون به داخل جامد کند. پس از انجماد، رشته، همانطور که گاهی اوقات نامیده می شود، به طور مداوم از جزوه ریخته گری فلزات خارج می شود. طول های از پیش تعیین شده رشته را می توان با قیچی مکانیکی یا مشعل های متحرک اکسی استیلن قطع کرد و به فرآیندهای شکل گیری بعدی یا به انبار منتقل کرد. اندازه های ریخته گری می تواند از نوار (ضخامت چند میلی متر و عرض حدود پنج متر) تا بیلت (90 تا 160 میلی متر مربع) تا اسلب (عرض 1.25 متر در ضخامت 230 میلی متر) متغیر باشد. گاهی اوقات، رشته ممکن است قبل از برش، تحت یک فرآیند نورد گرم اولیه قرار گیرد.
ریخته گری پیوسته به دلیل کاهش هزینه های تولید مداوم یک محصول استاندارد و جزوه ریخته گری فلزات افزایش کیفیت محصول نهایی استفاده می شود. فلزاتی مانند فولاد، مس، آلومینیوم و سرب به طور پیوسته ریختهگری میشوند و فولاد بیشترین تناژ ریختهگری را با استفاده از این روش انجام میدهد.
ارتقاء
همچنین ببینید: روش چوکرالسکی
ریخته گری (ریخته گری به بالا، بالادست یا رو به بالا) روشی است برای ریخته گری مداوم عمودی یا افقی میله ها و لوله های پروفیل های مختلف (اسوانه ای، مربعی، شش ضلعی، دال و غیره) به قطر 30-8 میلی متر. [10] آلیاژهای مس (Cu)، برنز (آلیاژ Cu· Sn )، آلیاژهای نیکل معمولاً به دلیل سرعت بیشتر ریختهگری (در صورت برآمدگی عمودی) و به دلیل ویژگیهای فیزیکی بهتر استفاده میشوند. مزیت این روش این است که فلزات تقریباً بدون اکسیژن هستند و سرعت تبلور محصول (انجماد) ممکن است توسط یک کریستالایزر تنظیم شود – دستگاهی مقاوم در برابر دمای بالا که میله یا لوله فلزی در حال رشد را با استفاده از آب خنک می کند. [10]
این روش با روش Czochralski برای رشد کریستال های سیلیکون (Si) که یک متالوئید است قابل مقایسه است .
اصطلاحات
فرآیندهای ریخته گری فلز از اصطلاحات زیر استفاده می کنند: [11]
الگو : تکرار تقریبی از ریخته گری نهایی که برای تشکیل حفره قالب استفاده می شود.
مواد قالب گیری: موادی که در اطراف الگو بسته بندی می شود و سپس الگوی برداشته می شود تا از حفره ای خارج شود که مواد ریخته گری در آن ریخته می شود.
فلاسک : قاب چوبی یا فلزی سفت و سختی که مواد قالبگیری را نگه میدارد.
Cope : نیمه بالایی الگو، فلاسک، قالب یا هسته.
کشیدن : نیمه پایینی الگو، فلاسک، قالب یا هسته.
هسته : درج در قالب که باعث ایجاد ویژگی های داخلی در ریخته گری مانند سوراخ می شود.
چاپ هسته: ناحیه ای که به الگو، هسته یا قالب اضافه می شود که برای مکان یابی و پشتیبانی از هسته استفاده می شود.
حفره قالب: منطقه باز ترکیبی از مواد قالب گیری و هسته، که در آن فلز برای تولید ریخته گری ریخته می شود.
رایزر : یک فضای خالی اضافی در قالب که با مواد مذاب پر می شود تا انقباض در طول انجماد را جبران کند.
سیستم دروازه ای: شبکه ای از جزوه ریخته گری فلزات های متصل که مواد مذاب را به حفره های قالب می رساند.
فنجان ریختن یا حوضچه ریختن: قسمتی از سیستم دروازه که مواد مذاب را از ظرف ریختن دریافت می کند.
اسپرو : فنجان ریختن به اسپرو که قسمت عمودی سیستم دروازه است متصل می شود. انتهای دیگر اسپرو به دونده ها متصل می شود.
دونده ها: بخش افقی سیستم دروازه که اسپروها را به دروازه ها متصل می کند.
دروازه ها: ورودی های کنترل شده از دونده ها به داخل حفره های قالب.
دریچه ها: کانال های اضافی که راه خروج گازهای تولید شده در حین ریختن را فراهم می کند.
خط جدایی یا سطح جدایی: رابط بین قسمت های کوپ و درگ قالب، فلاسک یا الگو.
پیش نویس : مخروطی روی قالب یا الگوی که به آن اجازه می دهد از قالب خارج شود
جعبه هسته: قالب یا قالبی که برای تولید هسته ها استفاده می شود.
شاپلت: میله نگهدارنده عمودی بلند برای هسته که پس از ریختهگری جزء لاینفک ریختهگری میشود، تکیهگاه هسته را تامین میکند.
برخی از فرآیندهای تخصصی، مانند ریخته گری، از اصطلاحات اضافی استفاده می کنند.
نظریه
ریخته گری یک فرآیند انجماد است، به این معنی که پدیده انجماد اکثر خواص ریخته گری را کنترل می کند. علاوه بر این، بیشتر عیوب ریخته گری در طول انجماد رخ می دهد، مانند تخلخل گاز و انقباض انجماد . [12]
انجماد در دو مرحله انجام می شود: هسته زایی و رشد کریستال . در مرحله هستهزایی، ذرات جامد درون مایع تشکیل میشوند. هنگامی که این ذرات تشکیل می شوند، انرژی درونی آنهاپایین تر از مایع احاطه شده است که یک رابط انرژی بین این دو ایجاد می کند. تشکیل سطح در این فصل مشترک نیاز به انرژی دارد، بنابراین وقتی هستهزایی اتفاق میافتد، به دلیل انرژی اضافی مورد نیاز برای تشکیل سطوح مشترک، ماده در واقع کمتر سرد میشود (یعنی زیر دمای انجماد خود سرد میشود). سپس برای مرحله رشد کریستال تجدید می شود یا تا دمای انجماد خود گرم می شود. هسته زایی روی یک سطح جامد از قبل موجود اتفاق می افتد زیرا برای یک سطح مشترک جزئی به اندازه یک سطح مشترک کروی کامل انرژی مورد نیاز نیست. این می تواند سودمند باشد زیرا ریخته گری های ریز دانه دارای خواص بهتری نسبت به ریخته گری دانه درشت هستند. ساختار دانه ریز را می توان با پالایش دانه یا تلقیح ایجاد کرد، که فرآیند افزودن ناخالصی ها برای القای هسته است. [13]
همه هسته ها نشان دهنده یک کریستال هستند که با خارج شدن گرمای همجوشی از مایع رشد می کند تا جایی که مایعی باقی نماند. جهت، سرعت و نوع رشد را می توان برای به حداکثر رساندن خواص ریخته گری کنترل کرد. انجماد جهت دار زمانی است که ماده در یک انتها جامد می شود و تا انتهای دیگر انجماد ادامه می یابد. این ایده آل ترین نوع رشد دانه است زیرا به مواد مایع اجازه می دهد تا انقباض را جبران کنند. [13]
منحنی های خنک کننده
سرعت سرد شدن متوسط از مذاب منجر به ریزساختار دندریتی می شود. دندریت های اولیه و ثانویه در این تصویر دیده می شوند.
همچنین ببینید: منحنی های خنک کننده
منحنی های خنک کننده در کنترل کیفیت یک ریخته گری مهم هستند. مهمترین بخش منحنی خنککننده سرعت خنکسازی است که بر ساختار و خواص آن تأثیر میگذارد. به طور کلی، ناحیه ای از ریخته گری که به سرعت سرد می شود دارای ساختار دانه ریز و منطقه ای که به آرامی سرد می شود ساختار دانه درشت خواهد داشت. در زیر نمونه ای از منحنی خنک کننده یک فلز خالص یا آلیاژ یوتکتیک با اصطلاحات تعریف شده است. [14]
منحنی خنک کننده فلز خالص.svg
توجه داشته باشید که قبل از ایست حرارتی ماده مایع و جزوه ریخته گری فلزات از آن ماده جامد است. در طول ایست حرارتی، ماده از مایع به جامد تبدیل می شود. همچنین توجه داشته باشید که هر چه سوپرهیت بیشتر باشد، زمان بیشتری برای جریان یافتن مواد مایع در جزئیات پیچیده وجود دارد. [15]
منحنی خنک کننده فوق یک وضعیت اساسی را با یک فلز خالص نشان می دهد، با این حال، اکثر قطعات ریخته گری از آلیاژهایی هستند که منحنی خنک کننده مانند شکل زیر دارند.
منحنی خنک کننده alloy.svg
توجه داشته باشید که دیگر ایست حرارتی وجود ندارد، در عوض محدوده انجماد وجود دارد. محدوده انجماد مستقیماً با مایع و جامد موجود در نمودار فاز برای آلیاژ خاص مطابقت دارد.
قانون چوورینوف
نوشتار اصلی: حکومت چوورینوف
زمان انجماد محلی را می توان با استفاده از قانون Chvorinov محاسبه کرد که عبارت است از:
{displaystyle t=Bleft({frac {V}{A}}right)^{n}}t=Bleft({frac {V}{A}}right)^{n}
جایی که t زمان انجماد است، V حجم ریختهگری است، A مساحت سطح ریختهگری است که با قالب تماس میگیرد ، n یک ثابت است و B ثابت قالب است. برای تعیین اینکه آیا رایزر قبل از ریختهگری جامد میشود یا نه، بسیار مفید است، زیرا اگر رایزر ابتدا جامد شود، بیارزش است. [16]
سیستم دروازه
یک سیستم دروازه ای ساده برای قالب افقی.
همچنین ببینید: اسپرو (تولید)
سیستم دروازه اهداف بسیاری را انجام می دهد، مهمترین آنها انتقال مواد مایع به قالب است، اما همچنین کنترل انقباض، سرعت مایع، تلاطم و به دام انداختن تفاله است.. دروازه ها معمولاً به ضخیم ترین قسمت ریخته گری متصل می شوند تا به کنترل انقباض کمک کنند. در ریختهگریهای بزرگ ممکن است چندین دروازه یا دونده لازم باشد تا فلز را به بیش از یک نقطه در حفره قالب وارد کند. سرعت مواد مهم است، زیرا اگر مواد خیلی آهسته حرکت کنند، می توانند قبل از پر شدن کامل خنک شوند و منجر به اشتباه و بسته شدن سرد شوند. اگر ماده خیلی سریع حرکت کند، ماده مایع می تواند قالب را فرسایش دهد و ریخته گری نهایی را آلوده کند. شکل و طول سیستم دروازه همچنین می تواند سرعت سرد شدن مواد را کنترل کند. کانال های گرد یا مربع کوتاه اتلاف حرارت را به حداقل می رساند. [17]
بسته به ماده ای که ریخته می شود، سیستم دروازه ممکن است به گونه ای طراحی شود که تلاطم را به حداقل برساند. به عنوان مثال، فولاد، چدن و بیشتر آلیاژهای مس غیر حساس به آشفتگی هستند، اما آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم حساس به آشفتگی هستند. مواد غیر حساس متلاطم معمولاً دارای یک سیستم دروازه ای کوتاه و باز هستند تا در سریع ترین زمان ممکن قالب را پر کنند. با این حال، برای مواد حساس متلاطم از اسپروهای کوتاه برای به حداقل رساندن فاصله ای که مواد باید هنگام ورود به قالب بیفتند استفاده می شود. فنجان های ریخته گری مستطیلی و اسپروهای مخروطی برای جلوگیری از تشکیل گرداب به هنگام جریان یافتن مواد به داخل قالب استفاده می شود. این گرداب ها تمایل به مکیدن گاز و اکسیدها به داخل قالب دارند. یک چاه اسپرو بزرگ برای اتلاف انرژی جنبشی ماده مایع در حین سقوط از اسپرو استفاده می شود و تلاطم را کاهش می دهد. خفگی _که جزوه ریخته گری فلزات سطح مقطع در سیستم دروازه ای است که برای کنترل جریان استفاده می شود، می توان آن را در نزدیکی چاه اسپرو قرار داد تا جریان را کاهش داده و صاف کند. توجه داشته باشید که در برخی از قالبها، چوک همچنان روی دروازهها قرار میگیرد تا جداسازی آن آسانتر شود، اما باعث ایجاد تلاطم شدید میشود. [18] دروازه ها معمولاً به پایین ریخته گری متصل می شوند تا تلاطم و پاشیدن به حداقل برسد. [17]
سیستم دروازه همچنین ممکن است برای به دام انداختن تفاله طراحی شده باشد. یکی از روش ها استفاده از این واقعیت است که برخی از تفاله ها چگالی کمتری نسبت به مواد پایه دارند، بنابراین تا بالای سیستم دروازه شناور می شوند. بنابراین، دوندگان مسطح طولانی با دروازههایی که از پایین دوندهها خارج میشوند، میتوانند تفاله را در دوندگان به دام بیندازند. توجه داشته باشید که دونده های مسطح طولانی مواد را سریعتر از دونده های گرد یا مربع خنک می کنند. برای موادی که دانسیته آن دارای چگالی مشابه با مواد پایه است، مانند آلومینیوم، اکستنشن های رانر و چاه های رانرمی تواند سودمند باشد. اینها از این واقعیت استفاده می کنند که تفاله معمولاً در ابتدای ریختن قرار می گیرد، بنابراین دونده از آخرین دروازه (ها) عبور می کند و آلودگی ها در چاه ها قرار می گیرند. همچنین ممکن است از صفحه نمایش یا فیلتر برای به دام انداختن آلاینده ها استفاده شود. [18]
کوچک نگه داشتن اندازه سیستم دریچه ای بسیار مهم است، زیرا همه آن باید از ریخته گری بریده شود و دوباره ذوب شود تا دوباره مورد استفاده قرار گیرد. کارایی، یابازده سیستم ریخته گری را می توان با تقسیم وزن ریخته گری بر وزن فلز ریخته شده محاسبه کرد. بنابراین، هر چه این عدد بیشتر باشد، سیستم دروازه/رایزر کارآمدتر است. [19]
کوچک شدن
سه نوع انقباض وجود دارد: انقباض مایع ، انقباض انجماد و انقباض الگوساز . انقباض مایع به ندرت مشکل ساز است زیرا مواد بیشتری در قالب در پشت آن جریان دارد. انقباض انجماد به این دلیل اتفاق می افتد که فلزات به عنوان مایع نسبت به جامد چگالی کمتری دارند، بنابراین در طول انجماد چگالی فلز به طور چشمگیری افزایش می یابد. انقباض الگوساز به انقباضی اطلاق میشود که هنگام سرد شدن ماده از دمای انجماد به دمای اتاق رخ میدهد که به دلیل انقباض حرارتی رخ میدهد . [20]
انقباض انجماد
جمع شدگی انجماد فلزات مختلف [21] [22]
فلز درصد
آلومینیوم 6.6
فلز مس 4.9
منیزیم 4.0 یا 4.2
فلز روی 3.7 یا 6.5
فولاد کم کربن 2.5-3.0
فولاد کربن بالا 4.0
چدن سفید 4.0-5.5
چدن خاکستری -2.5-1.6
چدن داکتیل -4.5-2.7
بیشتر مواد با انجماد منقبض می شوند، اما همانطور که جزوه ریخته گری فلزات مجاور نشان می دهد، تعداد کمی از مواد مانند چدن خاکستری کوچک ()، [23] ً [23]()، [23] () [21] [24]
[21]
فهرست مطالب