طراحي راهگاه بارريز
طراحي راهگاه باريز از ان جهت مهم است که تنگه بايد در پاي آن قرار گيرد تا به سرعت پر شده و نقش شخص بارريز را کم کند. هرچه مسير راهگاه پيچ و خم بيشتري داشته باشد به همان نسبت از سرعت فلز مذاب کاسته مي شود و عمل بارريزي آرام تر و بهتر انجام مي شود. به طور کلي در شرايط مختلف سه نوع راهگاه بارريز مورد استفاده قرار مي گيرد:
1ــ استوانه اي
2ــ مخروطي ( با کاهش تدريجي سطح مقطع )
3ــ مخروطي ( با شيب معکوس )
مطابق رابطه هاي حرکت سيالات، جريان در هنگام سقوط باريک مي شود. در اين هنگام شيب معکوس و حالت استوانه اي راهگاه بارريز بر خلاف قالب گيري راحت آن داراي اين عيب است که مذاب از ديواره راهگاه بارريز جدا شده، باعث مکش هوا مي شود. در حقيقت راهگاه نمي تواند به سرعت پر شود و ثابت نگه داشتن ارتفاع مذاب در حوضچه بارريز، مشکل است. از معايب ديگر اين نوع راهگاه بارريز، کمتر بودن ارتفاع مؤثر مذاب نسبت به راهگاه با شيب صحيح است. همچنين وزن مذاب ريخته شده حدود 3% نسبت به شيب صحيح بيشتر است. بنابراين راهگاه مخروطي با شيب صحيح به همداه تنگه در پاي ان پيشنهاد مي شود. اما اين نوع راهگاه در عين حال که کاملا پر مي شود و عاري از مناطق هوا مي باشد، داراي گرداب هايي در جريان رو به پايين است که باعث افت انرژي و مشکلات فرسايشي مي شود. براي جلوگيري از بروز عيب فوق مي توان از راهگاه بارريز با سطح مقطع گوشه دار ( معمولا مربع يا مستطيل )، استفاده نمود که در اين حالت هرچه ضخامت راهگاه کمتر باشد، احتمال جذب هوا کمتراست.
اگر راهگاه بارريز بزرگتر از اندازه لازم طراحي شود زمان پر شدن را طولاني و از طرفي تلاطم را زياد مي کند. همچنين مذاب به صورت آزاد سقوط مي کند که باعث ورود هوا، تخريب قالب، دميده شدن هوا از درون ماسه قالب و سوخته شدن چسب ماسه مي شود. اما اگر اندازه آن صحيح باشد، علاوه بر جلوگيري از عيوب فوق، فيلم اکسيدي در فصل مشترک مذاب ــ قالب تشکيل مي شود که ثابت و محافظ است.
طراحي حوضچه پاي راهگاه
اکثر محققان استفاده از يک حوضچه در پاي راهگاه بارريز را براي آرام سازي جريان مذاب پيشنهاد کرده اند. Grube , Eastwood در سال 1950 با آزمايش بر روي مدل آبي پيشنهاد دادند که وجود يک منطقه حجيم در زير راهگاه بارريز، باعث کاهش جذب هوا مي شود ولي نمي تواند از به وجود امدن حباب جلوگيري کند.
ضرورت وجود و اهداف حوضچه پاي راهگاه به قرار زير است:
ـ کاهش تلاطم سطحي ناشي از جهش اوليه مذاب رسيده به پاي راهگاه.
ـ ايجاد جريان رو به بالا در حوضچه براي از بين بردن انقباض ونا ( توضيح اينه در اثر پديد آمدن انقباض ونا يک منطقه کم فشار ايجاد شده که هوا را از درون ماسه قالب مي مکد ).
ـ کمک به پر شدن کامل راهگاه و فرستادن مذاب به صورت جبهه اي فشرده به درون راهبار.
ـ کاهش زمان لازم براي خروج ( نا پديد شدن) حباب ها از داخل سيستم.
ـ جذب انرژي حرکتي ( سنتيکي ) جريان سقوطي.
کي از نکات مربوط به حوضچه پاي راهگاه، صاف بودن قسمت کف آن است. در صورت نيمکروي بودن کف، جريان به صورت بسيار آشفته
در مي آيد که مطلوب نيست
طراحي راهبار
بک راهبار مؤثر بايد به صورتي باشد تا مذاب متلاطمي که از راهگاه بارريز وارد شده بتواند در آن آرام شود، سيستم راهگاهي را به ترتيب پر کند و وارد محفظه قالب گردد. از اين رو راهبارها بايد در درجه پايين و راهباره ها در درجه بالا قرار گيرند که اين حالت معمولا در سيستم هاي غير فشاري به کار مي رود. در اين صورت مذاب زمان کافي دارد تا به آرامي در راهبار جريان يابد وآن را پر کند. در همين زمان حباب ها و سرباره هاي مذاب مي توانند در سطح آن شناورشوند و به سطح فوقاني راهبار و راهباره ها بچسبند.
هرگونه تغيير جهت ناگهاني در راهبار باعث ايجاد تلاطم اضافي مذاب وماسه شويي مي شود. محققان MIT در توليد قطعات آلومينيومي با استفاده از راهبار دوقسمتي چنين ادعا کرده اند که قطعات حاصله فاقد هرگونه عيب بوده اند. اين در حالي است که تحقيقات مؤلفان نشان دهنده متلاطم بودن جريان و احتمال ماسه شويي در اين نوع راهبار است. البته در صورتي که سيال در راهبار به سمت پايين سقوط کند، تلاطم بيشتري را نسبت به حرکت به سمت بالا دارد. به نظر مي رسد که به کارگيري صافي در محل اتصال دو قسمت راهبار به آرام کرن مذاب کمک مي کند.
وظايف کانال اصلي به شرح زير است:
- جلوگيري از ورود ناخالصي ها (شلاکه ها و اجسام سبک) به داخل قالب
- کاستن سرعت مذاب
مناسب ترين شکل کانال در قالب هاي ماسه اي فرم ذوزنقه اي است که نسبت ارتفاع 1 به 1 تا 1 به 2 قاعده بزرگ و نسبت شيب آن 1 به 10 ارتفاع يا 7/5 درجه مي باشد.براي محاسبه مساحت مقطع ذوزنقه از نسبت 3:5:8 استفاده مي شود که به ترتيب از چپ به راست نسبت قاعده کوچک به بزرگ و نسبت قاعده بزرگ به ارتفاع است.
مقطع و فرم کانال اصلي با تکنولوژي قطعه ريختگي رابطه مستقيم دارد به طوري که براي هر قطعه ريختگي يک سيستم راهگاهي و کانال مناسب آن طراحي و محاسبه مي شود
يکي از مهمترين اجزاء در سيستم راهگاهي جديد، راهباره است و مقطع آن بايد به اندازه اي باشد که مذاب با سرعتي در محدوده سرعت بحراني از درون آن وارد قطعه شود. بنابراين با توجه به قانون پيوستگي، سطح مقطع راهباره بيشترين اندازه را در بين سطوح مقطع ديگر سيستم خواهد اشت. براي ايجاد جريان يکنواخت ورودي به قطعه، سطح مقطع کل راهباره هاي روي هر راهبار بايد با راهباره هاي ديگر برابر باشد.
با توجه به اصول طراحي سيستم غير فشاري، راهباره بايد به سطح بالايي راهبار متصل گردد تا اول راهبار و سپس راهباره پر شود. اين پر شدن رو به بالا، پيوستگي هلاله مذاب را تضمين نموده و باعث خروج هوا مي گردد.
آزمايش هاي انجام شده زير نظر مؤلفان بر روي مدل آبي نشان داده است که در صورت اتصال راهباره ها به زير راهبار، شکل خطوط جريان در راهبار از حالت مستقيم و هموار، خارج شده وباعث متلاطم شدن جريان مي گردد. همچنين مذاب از راهباره هاي نزديکتر زودتر خارج مي شود و در صورت سرريز بودن سيستم، باعث روي هم افتادن جريان ها و پاره شدن فيلم اکسيدي مي شود.
راهباره به وسيله کانال هاي فرعي فلز مذاب به شاخه هاي مختلف تقسيم و سپس به آرامي وارد محفظه قالب مي شود.مزاياي چند شاخه کردن راهباره جلوگيري از ورود ناخالصي ها به داخل قالب مي باشد.سطح مقطع کانال هاي فرعي عموما به شکل هاي مستطيل و ذوزنقه ساخته مي شود.
راهباره معمولا توسط قالب گير با ابزيرهاي قالب گيري در قالب ايجاد مي شوند اما گاهي اوقات نوع مدل به گونه اي است که ساخت آن به مدلساز واگذار مي شود.از راهباره با سطح مقطع مثلث امروزه کمتر استفاده مي شود علت آن ورود ناخالصي ها به داخل قالب است ابعاد و فرم راهباره بنا بر بزرگي و کوچکي قطعه ريختگي محاسبه و طراحي مي شود.ابعاد فرم و سطح مقطع راهباره به موارد زير بستگي دارد:
? جنس و فرم قطعه ريختگي
? نوع قالب گيري
? ابعاد مدل
علاوه بر موارد فوق نکات فني ديگري نيز وجود دارند که هنگام ريخته گري قطعات بايد به آن توجه شود.نکته قابل توجه آنست که راهباره بايستي در قسمت نازک قالب ايجاد شوند تا هنگام بارريزي اين قسمت گرم باقي مانده و به اصطلاح از ماسيدن فلز مذاب جلوگيري به عمل ايد.همچنين فرم خارجي برخي از قطعات ريختگي نظير چرخ دندانه ها ايجاب مي کند که راهباره به شکل منحني در قسمت زيري قالب ايجاد شود اين گونه راهگاه ها را اصطلاحا راهگاه شاخي مي نامند.
چنانچه ارتفاع قالب زياد باشد راهباره را طبقه اي مي سازند تا هنگام باريزي فلز مذاب به طور يکنواخت وارد قالب شود.براي ريخته گري قطعات تخت از راهگاه با کانال لبه اي (چاقويي) استفاده مي شود.فاصله لبه کانال با قالب يک تا دو ميليمتر در نظر گرفته مي شود.همچنين براي ريخته گري قطعات کوچکتر تخت از يک سيستم ديگر راهگاهي با کانال سرتاسري گوه اي شکل استفاده به عمل مي آيد ضخامت لبه کانال يک تا دو ميليمتر است که سرتاسر قطعه ريختگي را در بر مي گيرد.
هرچه زاويه بين کانال اصلي و کانال فرعي بيشتر باشد به همان نسبت سرعت مذاب ريزي بيشتر و در نتيجه ناخالصي هاي زيادتري وارد محفظه قالب مي شود.عکس مسئله فوق هرچه زاويه بين کانال اصلي و کانال فرعي کمتر باشد به همان نسبت سرعت مذاب کمتر مي شود و ناخالصي ها در سطح بالاي کانال اصلي جمع مي شود
طراحي راهگاه باريز از ان جهت مهم است که تنگه بايد در پاي آن قرار گيرد تا به سرعت پر شده و نقش شخص بارريز را کم کند. هرچه مسير راهگاه پيچ و خم بيشتري داشته باشد به همان نسبت از سرعت فلز مذاب کاسته مي شود و عمل بارريزي آرام تر و بهتر انجام مي شود. به طور کلي در شرايط مختلف سه نوع راهگاه بارريز مورد استفاده قرار مي گيرد:
1ــ استوانه اي
2ــ مخروطي ( با کاهش تدريجي سطح مقطع )
3ــ مخروطي ( با شيب معکوس )
مطابق رابطه هاي حرکت سيالات، جريان در هنگام سقوط باريک مي شود. در اين هنگام شيب معکوس و حالت استوانه اي راهگاه بارريز بر خلاف قالب گيري راحت آن داراي اين عيب است که مذاب از ديواره راهگاه بارريز جدا شده، باعث مکش هوا مي شود. در حقيقت راهگاه نمي تواند به سرعت پر شود و ثابت نگه داشتن ارتفاع مذاب در حوضچه بارريز، مشکل است. از معايب ديگر اين نوع راهگاه بارريز، کمتر بودن ارتفاع مؤثر مذاب نسبت به راهگاه با شيب صحيح است. همچنين وزن مذاب ريخته شده حدود 3% نسبت به شيب صحيح بيشتر است. بنابراين راهگاه مخروطي با شيب صحيح به همداه تنگه در پاي ان پيشنهاد مي شود. اما اين نوع راهگاه در عين حال که کاملا پر مي شود و عاري از مناطق هوا مي باشد، داراي گرداب هايي در جريان رو به پايين است که باعث افت انرژي و مشکلات فرسايشي مي شود. براي جلوگيري از بروز عيب فوق مي توان از راهگاه بارريز با سطح مقطع گوشه دار ( معمولا مربع يا مستطيل )، استفاده نمود که در اين حالت هرچه ضخامت راهگاه کمتر باشد، احتمال جذب هوا کمتراست.
اگر راهگاه بارريز بزرگتر از اندازه لازم طراحي شود زمان پر شدن را طولاني و از طرفي تلاطم را زياد مي کند. همچنين مذاب به صورت آزاد سقوط مي کند که باعث ورود هوا، تخريب قالب، دميده شدن هوا از درون ماسه قالب و سوخته شدن چسب ماسه مي شود. اما اگر اندازه آن صحيح باشد، علاوه بر جلوگيري از عيوب فوق، فيلم اکسيدي در فصل مشترک مذاب ــ قالب تشکيل مي شود که ثابت و محافظ است.
طراحي حوضچه پاي راهگاه
اکثر محققان استفاده از يک حوضچه در پاي راهگاه بارريز را براي آرام سازي جريان مذاب پيشنهاد کرده اند. Grube , Eastwood در سال 1950 با آزمايش بر روي مدل آبي پيشنهاد دادند که وجود يک منطقه حجيم در زير راهگاه بارريز، باعث کاهش جذب هوا مي شود ولي نمي تواند از به وجود امدن حباب جلوگيري کند.
ضرورت وجود و اهداف حوضچه پاي راهگاه به قرار زير است:
ـ کاهش تلاطم سطحي ناشي از جهش اوليه مذاب رسيده به پاي راهگاه.
ـ ايجاد جريان رو به بالا در حوضچه براي از بين بردن انقباض ونا ( توضيح اينه در اثر پديد آمدن انقباض ونا يک منطقه کم فشار ايجاد شده که هوا را از درون ماسه قالب مي مکد ).
ـ کمک به پر شدن کامل راهگاه و فرستادن مذاب به صورت جبهه اي فشرده به درون راهبار.
ـ کاهش زمان لازم براي خروج ( نا پديد شدن) حباب ها از داخل سيستم.
ـ جذب انرژي حرکتي ( سنتيکي ) جريان سقوطي.
کي از نکات مربوط به حوضچه پاي راهگاه، صاف بودن قسمت کف آن است. در صورت نيمکروي بودن کف، جريان به صورت بسيار آشفته
در مي آيد که مطلوب نيست
طراحي راهبار بک راهبار مؤثر بايد به صورتي باشد تا مذاب متلاطمي که از راهگاه بارريز وارد شده بتواند در آن آرام شود، سيستم راهگاهي را به ترتيب پر کند و وارد محفظه قالب گردد. از اين رو راهبارها بايد در درجه پايين و راهباره ها در درجه بالا قرار گيرند که اين حالت معمولا در سيستم هاي غير فشاري به کار مي رود. در اين صورت مذاب زمان کافي دارد تا به آرامي در راهبار جريان يابد وآن را پر کند. در همين زمان حباب ها و سرباره هاي مذاب مي توانند در سطح آن شناورشوند و به سطح فوقاني راهبار و راهباره ها بچسبند.
هرگونه تغيير جهت ناگهاني در راهبار باعث ايجاد تلاطم اضافي مذاب وماسه شويي مي شود. محققان MIT در توليد قطعات آلومينيومي با استفاده از راهبار دوقسمتي چنين ادعا کرده اند که قطعات حاصله فاقد هرگونه عيب بوده اند. اين در حالي است که تحقيقات مؤلفان نشان دهنده متلاطم بودن جريان و احتمال ماسه شويي در اين نوع راهبار است. البته در صورتي که سيال در راهبار به سمت پايين سقوط کند، تلاطم بيشتري را نسبت به حرکت به سمت بالا دارد. به نظر مي رسد که به کارگيري صافي در محل اتصال دو قسمت راهبار به آرام کرن مذاب کمک مي کند.
وظايف کانال اصلي به شرح زير است:
- جلوگيري از ورود ناخالصي ها (شلاکه ها و اجسام سبک) به داخل قالب
- کاستن سرعت مذاب
مناسب ترين شکل کانال در قالب هاي ماسه اي فرم ذوزنقه اي است که نسبت ارتفاع 1 به 1 تا 1 به 2 قاعده بزرگ و نسبت شيب آن 1 به 10 ارتفاع يا 7/5 درجه مي باشد.براي محاسبه مساحت مقطع ذوزنقه از نسبت 3:5:8 استفاده مي شود که به ترتيب از چپ به راست نسبت قاعده کوچک به بزرگ و نسبت قاعده بزرگ به ارتفاع است.
مقطع و فرم کانال اصلي با تکنولوژي قطعه ريختگي رابطه مستقيم دارد به طوري که براي هر قطعه ريختگي يک سيستم راهگاهي و کانال مناسب آن طراحي و محاسبه مي شود
يکي از مهمترين اجزاء در سيستم راهگاهي جديد، راهباره است و مقطع آن بايد به اندازه اي باشد که مذاب با سرعتي در محدوده سرعت بحراني از درون آن وارد قطعه شود. بنابراين با توجه به قانون پيوستگي، سطح مقطع راهباره بيشترين اندازه را در بين سطوح مقطع ديگر سيستم خواهد اشت. براي ايجاد جريان يکنواخت ورودي به قطعه، سطح مقطع کل راهباره هاي روي هر راهبار بايد با راهباره هاي ديگر برابر باشد.با توجه به اصول طراحي سيستم غير فشاري، راهباره بايد به سطح بالايي راهبار متصل گردد تا اول راهبار و سپس راهباره پر شود. اين پر شدن رو به بالا، پيوستگي هلاله مذاب را تضمين نموده و باعث خروج هوا مي گردد.
آزمايش هاي انجام شده زير نظر مؤلفان بر روي مدل آبي نشان داده است که در صورت اتصال راهباره ها به زير راهبار، شکل خطوط جريان در راهبار از حالت مستقيم و هموار، خارج شده وباعث متلاطم شدن جريان مي گردد. همچنين مذاب از راهباره هاي نزديکتر زودتر خارج مي شود و در صورت سرريز بودن سيستم، باعث روي هم افتادن جريان ها و پاره شدن فيلم اکسيدي مي شود.
راهباره به وسيله کانال هاي فرعي فلز مذاب به شاخه هاي مختلف تقسيم و سپس به آرامي وارد محفظه قالب مي شود.مزاياي چند شاخه کردن راهباره جلوگيري از ورود ناخالصي ها به داخل قالب مي باشد.سطح مقطع کانال هاي فرعي عموما به شکل هاي مستطيل و ذوزنقه ساخته مي شود.
راهباره معمولا توسط قالب گير با ابزيرهاي قالب گيري در قالب ايجاد مي شوند اما گاهي اوقات نوع مدل به گونه اي است که ساخت آن به مدلساز واگذار مي شود.از راهباره با سطح مقطع مثلث امروزه کمتر استفاده مي شود علت آن ورود ناخالصي ها به داخل قالب است ابعاد و فرم راهباره بنا بر بزرگي و کوچکي قطعه ريختگي محاسبه و طراحي مي شود.ابعاد فرم و سطح مقطع راهباره به موارد زير بستگي دارد:
? جنس و فرم قطعه ريختگي
? نوع قالب گيري
? ابعاد مدل
علاوه بر موارد فوق نکات فني ديگري نيز وجود دارند که هنگام ريخته گري قطعات بايد به آن توجه شود.نکته قابل توجه آنست که راهباره بايستي در قسمت نازک قالب ايجاد شوند تا هنگام بارريزي اين قسمت گرم باقي مانده و به اصطلاح از ماسيدن فلز مذاب جلوگيري به عمل ايد.همچنين فرم خارجي برخي از قطعات ريختگي نظير چرخ دندانه ها ايجاب مي کند که راهباره به شکل منحني در قسمت زيري قالب ايجاد شود اين گونه راهگاه ها را اصطلاحا راهگاه شاخي مي نامند.
چنانچه ارتفاع قالب زياد باشد راهباره را طبقه اي مي سازند تا هنگام باريزي فلز مذاب به طور يکنواخت وارد قالب شود.براي ريخته گري قطعات تخت از راهگاه با کانال لبه اي (چاقويي) استفاده مي شود.فاصله لبه کانال با قالب يک تا دو ميليمتر در نظر گرفته مي شود.همچنين براي ريخته گري قطعات کوچکتر تخت از يک سيستم ديگر راهگاهي با کانال سرتاسري گوه اي شکل استفاده به عمل مي آيد ضخامت لبه کانال يک تا دو ميليمتر است که سرتاسر قطعه ريختگي را در بر مي گيرد.
هرچه زاويه بين کانال اصلي و کانال فرعي بيشتر باشد به همان نسبت سرعت مذاب ريزي بيشتر و در نتيجه ناخالصي هاي زيادتري وارد محفظه قالب مي شود.عکس مسئله فوق هرچه زاويه بين کانال اصلي و کانال فرعي کمتر باشد به همان نسبت سرعت مذاب کمتر مي شود و ناخالصي ها در سطح بالاي کانال اصلي جمع مي شود
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
