چدن داکتیل
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 20:46 | بازدید : 1533 | نویسنده : metallurgyy | ( نظرات 0 )

چدن داکتیل

  • انواع
  • عملیات حرارتی

 

 

انواع چدن داکتیل :

   سه نوع آ لیاژ چدن داکتیل – آ ستنیتی ( نیکل بالا – Ni ) ، بیا نیتی و فریتی ( سیلیکون – مولیبدنی بالا ) – ساخته شده است تا بتوا ن حالات خاصی فراهم کرد یا بتوان نیاز شرا یط کاری خاص و بسیار شدید را برای    چد ن دا کتیل های مرسوم و آ ستمپرشده ، مرتفع سا خت . در     حا لیکه چدن دا کتیل کنوا نسیونی و آ ستمپر شده دارای در صدهای پا ئین ا لمنت و عناصر آ لیاژی جهت ا یجاد میکروساختار مربوطه می باشد ، آ لیاژچدن داکتیل دارای مقادیر بیشتری آ لیاژ ا ست تا بتواند خوا ص خاص یا ارتقاء یافته ای فراهم کند . مقدار سیلیکون بالا به همراه مولیبدن به چد ن داکتیل فریتی خوا ص مکانیکی عا لی د ر دما های بالا و رزیستا نس و مقاومت بهتری به      اکسیدا سیون دما بالا می دهد . محتوای بالای نیکل چدن داکتیل آ ستنیتی به همراه کروم در گرادهای خاص ، رزیستا نس و مقاومت خوردگی بالا ، خواص مکانیکی عالی در دمای پایین و بالا و گسترش کنترل شده و خواص الکتریکی و مغناطیسی را به همراه دارد. ا ز نوع بیانیتی در جایی استفاده می شود که استحکام بالا و رزیستانس خوب سایش در حالات شبیه ریخته گری یا حرا رت دهی و با کمک یک آ لیاژ3 – 1 درصد(Ni –Mo ) قابل دسترسی می باشد .

 

چدن داکتیل سیلیکون و مولیبدن

    چد ن داکتیل آ لیاژی حاوی 6-4 درصد سیلیکون با 2 درصد مولیبدن یا بدون آن برای رفع نیاز رو به افزودن چدن داکتیل توان بالا و قابل اجرا و کاربرد در مواردی مثل اگزوز ( دود کش ها ) یا بدنه توربو شارژرها ساخته شدند . خواص اولی و اصلی برای چنین کاربردها یی ، عبارتند از : رزیستانس اکسیداسیون ، پایداری و دوام ساختاری ، استحکام و مقاومت به سیکل ترما ل و حرا رتی.  این گرادها ی غیر آ لیاژی ، توا ن خود را برای ساده سازی دما باز می یابند و در سیکل حرارتی متوسط تا شدید عملکرد خوبی از خود نشان می دهند ( و به رشد و اکسیداسیونی که از چدن خاکستری آ لیاژ نشده وجود دارد , برتر و عالی می باشد) چدن داکتیل فریتی در دماهای بالا بدلیل پایداری میکروساختارها , رشد کمتری از خود نشان می دهد . آ لیاژ بندی با سیلیکون و مولیبد ن باعث ا فزا یش چشمگیر عملکرد در دمای بالا برای چدن داکتیل فریتی می شود در حا لیکه بسیاری از مزیت های تولیدی و هزینه ای چد ن داکتیل کنوانسیونی را هم دارا می باشد .

  اثر سیلیکون

سیلیکون باعث تسهیل و سریع عملکرد چدن داکتیل در دمای های بالا می شود, البته با پایدارسازی ماتریکس فریتی و شکل دهی یک لایه سطح سرشار از سیلیکون که از اکسیداسیون ممانعت به عمل می آورد. پایدا ر سازی فاز فریتی , رشد دما بالا را به دو شیوه کاهش می دهد ؛ البته اینکه سیلیکون دمای ا صلی که در آن , فریت به آ ستنیت تبدیل می شود, را بالا می برد . دمای اصلی را حد بالایی دامنه دمای مفید برای چدن داکتیل فریتی فرض می کنند .

 

 بالاتر از ا ین دما , ا نقباض و ا نبساط همراه با تبدیل فریت به آ ستنیت می توا ند باعث تحریف ریخته گری و قا لب ریزی و ترک خوردگی لایه اکسید سطح و کاهش مقاومت اکسیداسیون گردد. دوم اینکه , تمایل فریتی شدن بالای سیلیکون , ماتریکس را در مقابل تشکیل کاربید و پرلیت , پایدار می سازد که به کاهش رشد همراه با دکامپوزیت این فازها در دمای بالا منجر می شود .

 سیلیکون برخواص مکانیکی دمای اطاقی چدن داکتیل , طی سخت سازی محلول جامد ماتریکس فریتی اثر می گذارد . شکل 3-5 نشان می دهد که افزایش میزان و محتوای سیلیکون توان کششی و محصول را بالا می برد و افزایش طول را با کاهش مواجه می سازد و بنابراین , بهترین تترکیب رزیستانس حرارت و خواص مکانیکی با میزان و محتوای سیلیکون در دامنه 6- 4  درصد فراهم می شود . اثر سخت کاری جامد سیلیکون در دمای بالا مثل 1000°F(°C 540 ) باقی می ماند و لی بالاتر از آن , توان کششی آلیاژ سیلیکون بالا کاهش می یابد .

 اثر مولیبدن

 مولیبدن که اثر مفید آ ن بر روی خواص خزش و ا سترس – گسستگی فولادها کاملاً مشخص   ا ست , دارای    ا ثر مشابهی بر روی چد ن دا کتیل می باشد . شکل 6 – 5 و 7 – 5 نشان می دهد که اضافه شدن 5 در صد مولیبدن به چدن داکتیل فریتی ا فزا یش چشمگیری در توا ن های خزش و استرس گسستگی ا یجاد می کند و خوا ص دمایی بالایی ا یجاد می کند که با مورد فولاد حاوی 2 درصد کربن و 6 دصد منیزیوم قا بل مقایسه  می باشد .

 سیلیکون بالا با مولیبدن

 افزودن 2 درصد مولیبدن به 4 درصد چدن دا کتیل سیلیکون ا فزا یش قا بل ملاحظه ای در توان کششی دما بالا , توان فشار , گسستگی و توان خزشی را به دنبال دارد . ا فزودن مولیبد ن بین 1 – 0 درصد به چد ن داکتیل سیلیکون بالا در ا فزای ش رزیستا نس به خستگی گرمای ی موثر نشا ن دا ده ا ست .

 مصارف و کاربردها

 چدن داکتیل سیلیکون ، مولیبدن بالا برای کاربرا ن نهایی و مهندسین ، مزیت هایی شامل هزینه اندک توان دمای بالای مناسب رزیستانس عالی به اکسیداسیون و رشد و عملکرد مطلوب تحت شرایط سیکلی ترمال و حرارتی را فراهم ساخته است . در نتیجه این مواد در کاربرد های حرارت سرویس در دمای °F 1500 – 1200 (° 820 – 650 ) و در جایی که احتما ل سیکل حرارتی متوسط تا شدید می رود ، مناسب نشان داده ا ست.چد ن داکتیل دارای 4 درصد سیلیکون و 6- 8 درصد مولیبدن برای انواع مصارف خودروسازی و بدنه توربو شارژرها ، بکار می رود . آهن سیلیکون بالا و حاوی مولیبدن 1 درصد را برای سا خت دود کش های دما بالا و شیارهای حرارت دهی بکار می برند.

 شرایط و ضروریات محصول

 چدن دا کتیل دارای سیلیکون ، مولیبدن بالا را می توان در هر کارخانه چدن داکتیل دارای کنترل فرآیند عالی انجام داد و قبل ا ز آ ن نکا ت زیر را باید لحا ظ کرد :

کربن : میزان کربن باید در دامنه بین 3.4 – 2.5 درصد نگه داشته شود . با ا فزا یش اندازه قطعه و مقدا ر سیلیکون باید مقدار کربن را کم کرد.

 سیلیکون : براسا س نوع کاربرد مصرف ، مقدار سیلیکون بین 3.7 تا 6 درصد تغییر می یابد . افزا یش مقدا ر سیلیکون رزیستانس اکسیداسیون را ا رتقاء می دهد و توا ن را دمای کم تا متوسط بالا می برد ولی سختی و ماشین پذیری آنرا کم می کند . 

 مولیبدن : مقدار مولیبدن بیش از 2 درصد را می توان مورد ا ستفاده قرا ر داد . ا فزا یش میزان مولیبدن ، توان دما بالا را سرعت می بخشد و ماشین پذیری آنرا بهتر می کند ولی سختی را کم می کند و ممکن است برای تشکیل کاربد مرز دانه ای تفکیک شود . دیگر عناصر ثابت سازی کاربیدی و پرلیتی باید تا حد امکان پائین باشد تا ضمانت کند که یک ماتریکس فریتی عاری از کاربید بدست آید .

 کلینکر کردن نرما ل و ذرات تلقیحی را اید بکار برد ولی دمای ریختن باید برا ی چدن داکتیل عادی ، بیشتر باشد . میزان افزودن کف باره به شیوه های ریختن و  gating خوب نیاز دارد و قا لب ریزی و ریخته گری را باید به دقت اجرار کرد تا از گسستگی و شکستگی جلو گیری شود و تما قالب ریزیها و ریخته گریها را باید با حرارت انجتم داد تا سختی و استحکام ، ارتقاء یابد . ریخته گری را با یک آ نیل نیمه ا صلی انجام می دهند – 4 ساعت در دمای ºC 790  - °F 1450 و کوره تا  (ºC 200 ) °F 400 خنک می شود – ولی اگر ماتریکس ، حاوی مقادیر قابل توجهی کاربید و پرلیت باشد آنگاه به یک آنیل کامل احتیاج می شود . ماشین پذیری نیز مشابه با چدن داکتیل پرلیت / فریت و با مقدار سختی BHN 230- 200 می باشد .

 عملیات حرارتی چدن نشکن 

خلاصه:

مهمترین عملیات حرارتی که روی چدن نشکن انجام می شود و هدف از انجام آنها : 

     عملیات حرارتی که در دمای پایین برای کاهش یا آزاد کردن تنش های داخلی باقی مانده پس از ریخته گری انجام می شود.

   ● آنیل کردن

      عملیات حرارتی که برای بهبود انعطاف پذیری و چقرمگی ، کاهش سختی و حذف کاربیدها انجام می شود.        

    ● نرماله کردن

   عملیات حرارتی که به منظور بهبود استحکام به همراه کمی انعطاف پذیری انجام می شود .   

  ● سخت کردن و تمپر کردن

   عملیات حرارتی که به منظور افزایش سختی یا بهبود استحکام و بالا بردن نسبت تنش (تنش تسلیم) انجام می شود .    

   ● آستمپر کردن

  عملیات حرارتی که به منظور بدست آمدن ساختاری با استحکام بالا به همراه کمی انعطاف پذیری و مقاومت به سایش عالی انجام می شود .                 

     ● سخت کردن سطحی به وسیله ی القاء ، شعله یا لیزر

     عملیات حرارتی که به منظور مقاوم به سایش ساختن و سخت کردن موضعی سطح انتخاب شده انجام می شود .

  در این مقاله عملیات آنیلینگ ، نرماله کردن ، آستمپر کردن ، کونچ کردن و تمپر کردن چدن نشکن شرح داده می شود.

 

     آستنیته کردن چدن نشکن[B]

  هدف معمول آستنیته کردن این است که تا حد امکان زمینه ی آستنیتی با مقدار کربن یکسان قبل از پروسه ى حرارتى تولید شود. به عنوان مثال در چدن نشکن هیپریوتکتیک برای آستنیته کردن  باید از دماى بحرانى کمی بالاتر برویم به طورى که دماى آستنیته در منطقه ى دو فازى ( آستنیت و گرافیت ) باشد. دماى آستنیته کردن به وسیله ى عناصر آلیاژى موجود در چدن نشکن تغییر مى کند .                   

 

با افزایش دمای آستنیته کردن می توان آستنیت تعادلی حاوى کربن که در حال تعادل با گرافیت است را افزایش داد. که این پارامتر قابل انتخاب است( در زمان محدود). کربن موجود در زمینه ی آستنیتی کنترل دمای آستنیته کردن را مهم ساخته که این دما به منظور جلو بردن واکنش به مقدار زیادی به کربن موجود در زمینه ی آستنیتی بستگی دارد ، این ساختار مخصوصاً برای آستمر کردن ساخته می شود ، سختی پذیری (قابلیت آستمپر کردن ) به میزان زیادی به کربن موجود در زمینه و در واقع به عناصر الیاژی موجود در چدن نشکن بستگی دارد ، میکرو ساختار اصلی و سطح مقطع قطعه تعیین کننده ی زمان مورد نیاز برای آستنیته کردن می باشند

مراحل بعد از آستنیته کردن هنگامی که مورد اهمیت باشند عبارتند از : آنیل کردن ، نرماله کردن ، کونچ و تمپر  کردن و آستمپر کردن.                  

 

آنیلینگ چدن نشکن

هنگامی که حداکثر انعطاف پذیری و قابلیت ماشینکاری عالی مورد نیاز باشد و استحکام بالا مورد نیاز نباشد ، عموماً چدن نشکن آنیل فریتی می شود . بدین گونه که میکروساختار به فریت متحول می شود و کربن اضافی به صورت  می باشد، اگر ماشینکاری عالی مورد  60-40-18 نوع ASTM کروی رسوب می کند. این عملیات حرارتی ساخته ی  نیاز باشد باید مقدار منگنز ، فسفر و عناصر آلیاژی از قبیل کرم و مولیبدن درحد امکان پایین باشد زیرا باعث آهسته کردن پروسه ی آنیل می شوند .                  

نحوه ی آنیل کردن توصیه شده برای چدن نشکن آلیاژی و چدن نشکن با کاربید یوتکتیک و بدو ن کاربید یوتکتیک در پایین شرح داده شده است

آنیل کامل برای چدن نشکن با 2%-3% سیلیسیم و بدون کاربید یوتکتیک :                                                            

گرم کردن تا دمای 870- 900 درجه ی سانتی گراد و نگهدار ی در این دما به مدت 1 ساعت در ازای هر اینچ ضخامت ،سپس سرد کردن در کوره با سرعت   55 درجه سانتی گراد در ساعت تا دمای 345 درجه ی سانتی گراد سپس سرد کردن در هوا.      

 

      آنیل کامل در صورت وجود کاربید یوتکتیک :

گرم کردن تا دمای900C-870C و نگهداری در این دما برای 2 ساعت و بیشتر از این زمان برای ضاخمت های زیاد ، سپس سرد کردن در کوره با سرعت 110C/hتا دمای 700Cو نگهداری در این دما برای 2 ساعت ، سپس سرد کردن در کوره تا دمای 345Cبا سرعت 55C/h ، سپس سرد کردن در هوا .

 

 آنیل کردن زیر منطقه ی بحرانی برای تبدیل پرلیت به فریت:                                                                              

گرم کردن قطعات تا دمای705C-720Cونگهداری در این دما به مدت 1 ساعت در ازای هر اینچ ضخانت ، سپس سرد کردن در کوره با سرعت55C/h تا دمای 345C و سپس سرد کردن در هوا .

وقتی که در چدن نشکن عناصر آلیاژی وجود داشته باشد از سرد کردن سرتاسری قطعه جلوگیری می شود و کاهش درجه حرارت از نقطه ی بحرانی تا400C ادامه می یابد و سرعت سرد کردن از55C/h کمتر می باشد .

 

به هر حال برخی عناصر در شکل کاربید خود اگر تجزیه ناپذیر باشند به شکل کاربید اولیه که بسیار سخت است می باشندکه این حالت بیشتر در کرم می باشد ، به عنوان مثال% 0.25 کرم باعث تشکیل کاربید اولیه ی بین نشینی می شود که در اثر عملیات حرارتی تا دمای 925C و نگهداری در مدت2h-20h حتی نیز از بین نمی رود . زمینه ی حاصل از رسوب پرلیت ، زمینه ی فریتی با کاربید می باشد که فقط 5% ازیاد طول دارد . 

 

نمونه های دیگری از عناصر که به شکل کاربید در چدن نشکن وجود دارند عبارتند از مولیبدن بیشتر از 0.3% و وانادیم وتنگستن در مقدیر بیش از 0.05%.    

سختی پذیری چدن نشکن     

          سختی پذیری چدن نشکن یک پارامتر مهم تعیین کننده ی واکنش ثابت آهن برای نرماله کردن ، کونچ کردن و تمپرکردن یا آستنیته کردن می

    سختی پذیری معمولاً به وسیله ی آزمایش جامینی تعیین می شود ، که در آن از یک میله با اندازه ی استاندارد (قطر 1 اینچ و ارتفاع 4 اینچ) استفاده می شود که آن را آستنیته می کنند سپس یک سر آن را به وسیله ی آب سرد می کنند ، نوسان در سرعت سرد کردن باعث بی ثباتی (متفاوت بودن) در میکروساختار می شود که سختی آنها تغییر می کند سپس آنها را تعیین و ثبت می کنند.

 

زمینه ی با کربن بالا باعث بالا رفتن دمای آستنیته کردن و در نتیجه ی آن باعث افزایش سختی پذیری می شود (منحنی جامینی فاصله ی زیادی تا پایان سرد کردن پیدا می کند ) و همچنین قطعه حداکثر سختی بالاتری پیدا می کند.

    هدف از اضافه کردن عناصر آلیاژی به چدن نشکن افزایش سختی پذیری است ، منگنز و مولیبدن برحسب وزن اضافه شده به چدن نشکن نسبت به مس و نیکل عناصر بسیار موثری در افزایش سختی هستند.

     در هر حال همانند فولاد افزودن ترکیب نیکل - مولیبدن یا مس - مولیبدن یا مس - نیکل - منگنز  نسبت به اینکه این عناصر را به صورت جداگانه به چدن اضافه کنیم ، تاثیر بیشتری خواهند داشت.

        بنابراین برای ریخته گری مقاطع زیاد که نیاز به سختی و آستمر زیاد دارند معمولاً از ترکیب ان عنصر استفاده می کنند . سیلیسیم صرف نظر از تاثیری که روی زمینه ی حاوی کربن دارد تاثیر زیادی روی سختی پذیری ندارد .

 

 نرماله کردن چدن نشکن                                

نرماله کردن (سرد کردن در هوا در جریان آستنیته کردن) به طور قابل توجهی می تواند باعث بهبود استحکام کششی شود.و امکان استفاده در ساخت چدن نشکن ASTM نوع 30-70-100 وجود دارد .

 میکروساختار حاصل از نرماله کردن به ترکیب شیمیایی چدن و سرعت سرد کردن بستگی دارد سختی تحمیل شده به  وسیله ی ترکیب شیمیایی قطعه به موقعیت منطقه ی زمان - دمای دیاگرام CCT بستگی دارد .

سرعت سرد کردن به حجم قطعه ی ریختگی بستگی دارد ولی شاید بیشتر تحت تاثیر دما و جریان هوای اطراف قطعه ی در حال سرد شدن باشد .

اگر چدن حاوی مقدار زیادی سیلیسیم نباشد و دست کم حاوی مقدار مناسبی منگنز(یا بالاتر0.5 %-0.3%) باشد به طور کلی نرماله کردن ، ساختار پرلیت ظریف تولید خواهد کرد . قطعات سنگین در صورتی که نیاز به نرماله شدن داشته باشند برای بدست آوردن ساختاری کاملاً پرلیتی و سختی پذیری بیشتر بعداز نرماله کردن حاوی عناصر الیاژی از قبیل مولیبدن و نیکل و منگنز اضافی هستند . قطعا ت سبک چدن های آلیاژی ممکن است بعد از نرماله کردن حاوی ساختارمارتنزیتی یا بینیتی باشند

 

دمای نرماله کردن معمولاً بین870C-940C می باشد و زمان استاندارد نگهداری 1h برای هر اینچ ضخامت و نگهداری به مدت 1h به عنوان حداقل در این دما کافی است .برای چدن های حاوی عناصر آلیاژی به دلیل کاهش نفوذ کربن در آستنیت زمان بیشتری نیاز است به عنوان مثال قلع و آنتیموان برای گرافیت های کروی ، به طور موثری از حل شدن کربن در زمینه ی حاوی گرافیت کروی جلوگیری می کنند .

 گاهی اوقات بعد از نرماله کردن ، قطعات را به منظور دست یافتن به سختی مورد نظر و حذف تنش های باقی مانده در اثر تفاوت سرعت سرد کردن در قسمتهای مختلف قطعه به دلیل اختلاف اندازه ی مقطع، قطعه ی ریختگی را تمپرمی کنند.

 تمپر کردن قطعات بعد از نرماله کردن برای دستیابی به چقرمگی بالا و مقاومت به ضربه می باشد. تاثیر تمپر کردن در سختی و استحکام کششی به ترکیب شیمیایی چدن و میزان سختی بدست آمده از نرماله کردن بستگی دارد.

تمپر کردن شامل حرارت دادن مجدد تا دمای425C-650C و نگهداری در این دما به مدت1h برای هر اینچ ضخامت از مقطع می باشد . این دما برای دستیابی به مشخصات گوناگون در مدت بالای رنج معمول، متفاوت می باشد.

 

کونچ و تمپر کردن چدن داکتیل

  قطعا ت تجاری قبل از کونچ و تمپرکردن معمولاً در دمایی بین845C-925C آستنیته می شوند.برای به حداقل رساندن تنش و جلوگیری از ترک خوردن قطعه برای کونچ متوسط روغن ترجیحاً از روغن استفاده میشود ولی برای قطعات با اشکال ساده از آب یا آب نمک استفاده می شود و قطعا ت  پیچیده را به منظور جلوگیری از ترک خوردن در حین کونچ، در روغن پیش گرم شده تا دمای 80C-100Cکونچ می کنند . 

   تاثیرکونچ کردن درآب مکعبی ازجنس چدن نشکن که تا دمای آستنیته گرم شده بود بدست آمدن سختی بالایی(55-75HRC)    بوده است. دمای آستنیته کردن دراین مکعب بین 845C-870C   بوده است . در دمایی بالاتر از 870C   مقدار زمینه ی حاوی کربن (آستنیت) بیشتری بدست خواهد آمد به همین دلیل مقدار آستنیت بیشتری(پس از کونچ  کردن) حفظ خواهد شد که در نتیجه ی این امر سختی کاهش پیدا می کند .

       قطعا ت بعد از کونچ شدن باید تمپر شوند تا تنش حاصل از کونچ شدن آزاد گردد. سختی حاصله بعد از تمپر کردن بهعناصر آلیاژی موجود ، دمای تمپر کردن و به همان اندازه زمان تمپر کردن بستگی دارد .

 تمپر کردن در دمای 450C - 600C باعث کاهش سختی می شود که میزان آن به عناصر آلیاژی موجود،سختی اولیه وزمان تمپر بستگی دارد . سختی ویکرز چدن نشکن کونچ شده به وسیله ی دما و زمان تمپر کردن تغییر می کند .

 تمپر کردن چدن نشکن از یک فرآیند دو مرحله ای تشکیل می شود. مرحله ی اول همانند فرآیند فولادها رسوب دادن کاربیدها است . مرحله ی دوم (معمولاً به وسیله ی کاهش سختی در زمان طولانی تر مشخص می شود) جوانه زنی و رشد گرافیت ثانویه که حاصل از مصرف شدن کاربیدها می باشد. کاهش سختی به همراه تشکیل گرافیت ثانویه همانند کاهش استحکام کششی و به همان اندازه کاهش استحکام خستگی می باشد. هر آلیاژی با در صد مشخص (عناصر) داری درجه حرارت تمپر مفید خواهد بود.

 

     آستمپر کردن چدن نشکن      

  هنگامی که استحکام مناسب به همراه انعطاف پذیری مورد نظر باشد، عملیات حرارتی کننده اجازه می دهد ساختار آستمپر شده از آستنیت و فریت تولید گردد. زمینه ی آستمپر شده باعث بهبود قابل توجه استحکام کششی و انعطاف پذیری می شود که در هر نوع چدن داکتیل ممکن می باشد. برای بدست آوردن آن خواص مطلوب نیاز است که به اندازه ی سطح مقطع ، زمان و درجه حرارت داده شده به قطعه در خلال آستنیته و آستمپرکردن دقت و توجه کافی شود .                                                                          

  اندازه سطح مقطع و عناصر آلیاژی    

  با افزایش سطح مقطع سرعت کاهش درجه حرارت بین دمای آستنیته و دمای آستمپر کردن تغییر می کند . آستمپر کردن  یا شامل کونچ کردن در روغن داغ 240C  ، کونچ کردن به وسیله ی جریان نیتریت / نیترات،کونچ کردن توسط جریان هوا (فقط برای قطعات نازک یا قسمت های کوچک) و برای نوع ابزار کونچ کردن در حمام سرب.      

 

به منظور جلوگیری از واکنش محصولات در درجه حرارت بالا (مثل پرلیت در مقاطع ضخیم) باید آنها را در حمام نمک کونچ کرد . سختی به وسیله ی کونچ کردن در آب یا افزودن عناصر آلیاژی (مثل مس ، نیکل ، منگنز ، یا مولیبدن ) که باعث تسهیل سختی پذیری پرلیت می شوند . این نکته مهم است مه بدانیم عناصر فوق باعث به وجود آمدن جدایش در هنگام انجماد می شوند که این امر برای قابلیت آستمپر شدن و در نتیجه ی آن برای خواص مکانیکی مضر خواهد بود. انعطاف پذیری و مقاومت به ضربه پارامترهایی هستند که شدیداً تحت تاثیر قرار می گیرند .

 

منگنز و مولیبدن بیشترین تاثیر را در سختی پذیری پرلیت دارند اما به منظور افزایش آهن یا تعدیل کاربیدها همیشه موجب سگرگاسیون و سرد شدن ناحیه ی بین سلولی در قطعه می شوند . در صورتیکه مس و نیکلبه همان اندازه تاثیری در سختی

 

پذیری ندارند ولی باعث جدا شدن گرافیت کروی در زمینه میشوند و از به وجود آمدن کاربیدهای مضرجلوگیری می کنند.  ترکیبی از این عناصر به اندازه ی مساوی به دلیل تاثیر آنها در سختی پذیری به قطعه افزوده می شود.

دما و زمان آستنیته کردن

معمولاً شکل شماتیک دیاگرام نشان می دهد که با افزایش دمای استنیته کردن ، زمینه ی حاوی کربن (آستنیت) نیز افزایش می یابد. زمینه ی فعلی حاوی کربن ، به شکل مخلوط  شدن عناصر موجود در زمینه ، مقدار آنها و موقعیت آنها در زمینه بستگی دارد (سگرگاسیون) .

 

مهمترین عامل تعیین کننده در زمینه ی حاوی کربن در چدن داکتیل سیلیسیم موجود در آن است ، با افزایش سیلیسیم برای دمای آستنیته ی معیین مقدار کربن موجود در زمینه کاهش می یابد. دمای آستنیته بین845C-925C معمولاً مناسب است و زمان آستنیته کردن برای کربن گیری مجدد تمام زمینه تقریباً 2 ساعت کافی می باشد.

 

دمای استنیته کردن کاملاً تحت تاثیر مقدار کربن موجود در زمینه می باشد که اثر مهم آن در سختی پذیری می باشد. دمای آستنیته ی بالا و مقدار کربن بالا باعث افزایش سختی پذیری می شود . که باعث کاهش سرعت دگرگونی آستنیت همدما می شود .

 

زمان و دمای آستپمر کردن

دمای آستمپر کردن اولین پارامتر تعیین کننده ی میکروساختار نهایی در قطعه و در نتیجه ی آن سختی و استحکام محصول آستمر شده است . با افزایش دمای آستمپر کردن ، سختی و مقاومت به ضربه ی متفاوتی خواهیم داشت.

 

دستیابی به حداکثر انعطاف پذیری در دمای معیین آستمپر کردن ، تابع حساس زمان می باشد . افزایش اولیه ی ازیاد طول نسبی در مرحله ی (1) رخ می دهد و پیشرفت ازیاد طول نسبی در مرحله ی نهایی اتفاق می افتد که در آن نقطه ی شکست

 

آستنیت حداکثر می باشد . آستمپر کردن مجدد فقط به منظور کاهش انعطاف پذیری در مرحله ی (2)واکنش که در نتیجه ی  تجزیه ی ساختار به تعادل بینیت می باشد . زمان آستمپر کردن از 4-1 ساعت متفاوت می باشد

 

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


کوره های ذوب القایی در فولادسازی
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 20:45 | بازدید : 1886 | نویسنده : metallurgyy | ( نظرات 0 )

 کوره های ذوب القایی در فولادسازی

امروزه ذوب القایی به صورت گسترده ای در تولید و ریخته گری فولادها و همچنین ذوب آلومینیوم، مس، روی و سایر انواع فلزات غیرآهنی استفاده می شود. از مزایای ذوب القایی به عنوان مثال می توان به راندمان بالای مواد و محیط پاک اشاره کرد که باعث تمایل تولیدکنندگان محصولات فلزی به کوره های ذوب القایی شده است.
     در کوره های ذوب القایی، جریان الکتریکی القا شده توسط میدان مغناطیسی، ایجاد حرارت می کند و این حرارت باعث ذوب جسم (معمولافلزات) می شود. فلز درون بوته ای قرار می گیرد که اطراف آن کلاف های مغناطیسی پیچیده شده است و توسط جریان آب خنک می شوند. جریان موجود در کلاف های مغناطیسی، جریان های گردابی یا فوکو (Eddy Current) را در فلز القا می کند که باعث ایجاد حرارت و ذوب فلزمی شود.


 

    مهم ترین انواع کوره های القایی، کوره القایی بی هسته (Coreless furnace) و کوره القایی کانالی (Channel Furnace) هستند. 
    در کوره القایی بدون هسته فلز درون یک پوشش نسوز که به وسیله کلاف احاطه شده است، نگهداری می شود. در این حالت کوره ذوب القایی مشابه یک ترانسفورماتور بدین ترتیب که فلز مانند یک کلاف ثانویه در ترانسفورماتور عمل می کند و با اعمال نیرو به کلاف اولیه احاطه کننده فلز، جریان های گردابی القا شده و تولید حرارت می کند. پس از ذوب فلز، هم زدن و همگن سازی به طور طبیعی و در اثر وجود نیروها و جریان های الکترومغناطیسی اتفاق می افتد. با انتخاب دقیق فرکانس و نیرو می توانند سرعت ذوب و همگن سازی را کنترل کرد.
    کوره های القایی کانالی در گذشته عموما برای نگهداری فلز مذاب در یک دمای مشخص کاربرد داشته اند، اما امروزه گاهی اوقات برای ذوب فلزات نیز به کار می روند. این کوره شامل یک القاگر (سلف) به عنوان منبع تولید انرژی است که از چندین رشته کلاف که توسط آب خنک می شوند، تشکیل شده است. این کوره ها تلاطم سطحی کمتری در بوته نگهداری فلز مذاب دارند، در نتیجه خروج گاز و مواد فرار با مشکل مواجه می شود. لذا جهت عملیات ذوب، کوره القایی بی هسته ترجیح داده می شود و کوره کانالی بیشتر به منظور نگهداری فلز مذاب در یک دمای مشخص مورد استفاده قرار می گیرد.
    در حالی که کوره های ذوب القایی کانالی دارای فرکانس خطی هستند، کوره های بدون هسته می توانند از هر سه نوع فرکانس خطی (60هرتز)، فرکانس متوسط (1200-200هرتز) و فرکانس بالا(بیش از 1200هرتز) باشند. با توجه به اینکه شروع به کار کوره های فرکانس خطی با شارژ ماده سرد بسیار آهسته است، استفاده از کوره های فرکانس متوسط و بالامورد توجه بیشتری قرار دارد.
    استفاده از کوره های ذوب القایی در ظرفیت های پایین تر از 40تن می تواند منجر به تولید مذاب با کیفیت مناسب و ارزان شود. از مزایای این نوع کوره ها می توان به اپراتوری و کارکرد آسان و همچنین افزایش راندمان ذوب فلز اشاره کرد. امکان راه اندازی و شروع به کار فوری کوره باعث کاهش در زمان رسیدن به دمای کارکرد می شود. وجود همگن سازی به صورت طبیعی و تولید مذاب پاک و عدم نیاز به سیستم های کنترل آلودگی با هزینه بالااز مزایای دیگر کوره های القایی محسوب می شود. از دیگر نکات مثبت این کوره ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
    * عدم نیاز به فضای زیاد و توانایی افزایش سرعت ذوب در کوره های کوچک
    * مصرف کمتر مواد، به خصوص مواد نسوز و کاهش زمان تعویض پوشش های نسوز و عدم نیاز به مصرف الکترود گرافیتی
    * پایین بودن آلودگی صوتی به نسبت انواع دیگر کوره های ذوب به میزان قابل توجه
    * بهره وری بالای انرژی
    * هزینه پایین سرمایه گذاری و تجهیزات جانبی
    از طرف دیگر مهمترین اشکال کوره های القایی دشواری در فرآیند فسفرزدایی و انجام عملیات متالوژیکی ثانویه است. در نتیجه وجود کوره های پاتیلی (Ladle Furnace) در کنار این کوره ها جهت انجام فرآیند تصفیه و افزودن عناصر آلیاژی لازم است. از دیگر معایب این کوره ها، ظرفیت پایین تر تولید به نسبت کوره های قوس الکتریک می باشد. همچنین در کوره های القایی باید از قراضه با کمترین آلودگی و مواد اکسیدی استفاده نمود که گاهی این مساله دشوار و باعث افزایش هزینه های اولیه می گردد.
    همچنین استفاده از آهن اسفنجی به عنوان شارژ کمکی برای تنظیم خواص شیمیایی در این کوره ها موجب بهبود عملکرد کوره های ذوب القایی شده است. با استفاده از آهن اسفنجی میزان کربن مذاب براساس مشخصات خواسته شده قابل تنظیم بوده و باتوجه به اینکه در آهن اسفنجی عناصر و فلزات مضر وجود ندارد، فلز مذاب به دست آمده تمیز و عاری از عناصر مضر خواهد بود.
    قبل از ورود مواد فلزی به کوره آنالیز شیمیایی این مواد جهت دستیابی به مشخصات نهایی محصول، به دقت کنترل می شود. اگر میزان کربن، گوگرد و فسفر در شارژ فلزی بالاباشد، مقدار بیشتری آهن اسفنجی به کوره شارژ می شود، پس از اتمام 80درصد ذوب، نمونه ای از کوره گرفته می شود و در صورتی که مقدار کربن همچنان بالاباشد، مجددا نرمه آهن اسفنجی به کوره شارژ می شود.
    از طرفی باید درنظر داشت به دلیل اینکه آهن اسفنجی دارای تخلل می باشد و همین عامل باعث مقاومت در عبور جریان می شود، جهت جلوگیری از مصرف بالای برق، حداکثر می توان 60-50 درصد شارژ فلزی را به آهن اسفنجی اختصاص داد.
    تحقیقات جدید و توسعه در تامین نیرو با فرکانس های متغیر، بهبود در پوشش های نسوز، طراحی القاگر با توان بالا، بازیافت حرارت کوره و استفاده از سیستم های کامپیوتری و اتوماسیون موجب بهبود راندمان کوره های ذوب القایی و تمایل به استفاده از آنها شده اند. علاوه بر این، در سال های اخیر با تکنولوژی کوره های القایی دوقلو که دارای دوبوته هستند، امکان افزایش راندمان و سرعت تولید مذاب فراهم شده است.
    فرآیند ذوب القایی روشی است که به وسیله جریان های گردابی القا شده توسط میدان الکترومغناطیسی متغیر، در ماده هادی الکتریسیته (معمولافلزات) حرارت ایجاد نموده و فرآیند ذوب انجام می شود. اساس کار این روش مشابه ترانسفورماتور است.

 

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


کوره های القایی
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 20:44 | بازدید : 1331 | نویسنده : metallurgyy | ( نظرات 0 )

     کوره های القایی

تکنولوژی کورة القایی یک تکنولوژی استراتژیک و پرکاربرد است که از جمله در ذوب فلزات با استفاده از انرژی الکتریکی کاربرد دارد.زیربنای صنایع سنگین هر کشور، صنایع ذوب فلزات است. زیربنای صنایع ذوب نیز صنایع کوره سازی است.لذا از اینجا اهمیت صنایع کوره­سازی بوضوح روشن می گردد.

در گذشته بیشتر از کوره های سوخت فسیلی برای ذوب فلزات استفاده می شد . آلودگی محیط زیست، راندمان پایین، سروصدای زیاد، عدم یکنواختی مذاب، عدم توانایی ذوب فلزات دیرگداز و مسائلی از این قبیل، مشکلاتی بود که این کوره ها به همراه داشتند. 
در چند دهة اخیر توجه متخصصین و دست اندرکاران کوره سازی به استفاده از انرژی الکتریکیدر این زمینه جلب شد و نسل جدیدی از کوره های الکتریکی بوجود آمد که از این میان به دو مدل از کوره های ذوب می توان اشاره نمود: 

1-کوره­های قوس الکتریک 

2- کوره­های القایی 

کوره های قوس الکتریک برای ذوب فولاد و به منظور فولادسازی مورد استفاده قرار می­گیرد که فعلاً بحث دربارة آن مورد نظر نیست. اما دربارة کوره های القایی و یا به عبارتی تکنولوژی گرمایش القایی، زمینة بحث بسیار گسترده و عمیق است که مختصری درباره آن صحبت می­کنیم: 

تکنولوژی گرمایش القایی در واقع تولید حرارت توسط میدان متغیر مغناطیسی قوی است که توسط سیستمهای مختلفی قابل تولید است.در گذشته این میدانها را توسط ژنراتورهای دینامیکی تولید می کردند. بدین شکل که یک ژنراتور فرکانس متوسط را با یک موتور سه فاز کوپل می کردند و با اضافه کردن یکسری خازن در مدار رزونانس، جریان­های متغیری را در داخل کویل گرمکن بوجود می آوردند. بر این مبنا حرارت در قطعة قرارداده شده در کویل بوجود می آمد. 

با پیشرفت تکنولوژی "الکترونیک قدرت" و ساخته شدن سوئیچهای سریع و قوی، نسل جدیدی از ژنراتورها بوجود آمد که اصطلاحاً به آنها ژنراتورهای استاتیکی گفته می­شود. در این نوع ژنراتورها حرکت مکانیکی وجود ندارد. به­اضافه اینکه کنترل قدرت ژنراتور بسیار دقیقتر و کاملتر میسر است.

نکتة مهم دیگر اینست که ساخت کورة القایی یک کار تکنولوژی‌بر است.حداکثر 20 الی 30 درصد قیمت یک کوره, مواد به کار رفته در آن می‌باشد و بقیه قیمت تکنولوژی آن است. به همین دلیل است که تکنولوژی آن را به ما نمی‌فروشند. البتهدولت ارزش این تکنولوژی را درک نمی­کند و برای وام گرفتن، تنها ملک و زمین را به عنوان وثیقه قبول دارند و تکنولوژی را که 50 میلیون دلار ارزش دارد به عنوان وثیقه قبول ندارند و برای آن ریالی ارزش قائل نیستند.

اهمیت این تکنولوژی در این مطلب نهفته است که زیر بنای بسیاری از تکنولوژیها و صنایع میباشد و به عبارتی اکثر صنایع سنگین به نوعی به این تکنولوژی وابسته اند. مطلب دوم اینکه این تکنولوژی خود بسترساز بسیاری از تکنولوژیهای دیگر است که به نوبة خود برای کشور مفید خواهند بود. با توجه به نیاز کشور به این تکنولوژی به نظر می رسد می باید نظر مسئولین مربوطه نسبت به این صنعت بیشتر جلب گردد تا در آینده بتوانیم شاهد شکوفایی و رشد و ترقی روزافزون این تکنولوژی در کشور باشیم.

 

   مزایای کوره های القایی نسبت به سایر کوره ها

-  اپراتوری بسیار ساده بعلت وجود بخش کنترل کامل الکترونیک

-  عدم آلودگی و اکسیداکسیون بار به علت عدم وجود گاز و شعله اکسیدکننده

-  شروع به کار سریع و عدم نیاز به پیش گرم یا ذوب اولیه

-  سرعت بالای انجام عملیات در مقایسه با سایر کوره ها

-  راندمان بسیار بالاترنسبت به کوره های سوختی

-  قابلیت تهیه آلیاژهای یکنواخت به علت چرخش داخل مذاب

-  قابلیت تهیه و نگهداری ذوب در ظرفیت های مختلف

-  سادگی عمل تغذیه و تخلیه

-  امکان کنترل دقیق  درجه حرارت

-  قابلیت ذوب قراضه

-  اشغال فضای کمتر نسبت به سایر کوره ها

-  عدم تاثیر بر آلودگی محیط زیست

 

 

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


کوره بلند
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 20:41 | بازدید : 2023 | نویسنده : metallurgyy | ( نظرات 0 )

    کوره بلند
تاریخچه

کوره بلند از شکل یک گودال بصورت دو مخروط تا به شکل فعلی آن در عصر حاضردر آمده است.شکل زیر نمونه ای از این فرایند را نشان می دهد.

تلاش پیگیر برای رفع مشکلات در طی قرون متمادی باعث بوجود آمدن شکل امروزی کوره شده که تقریبا ثابت گردیده است.نوع جدید این امکان را فراهم می کند که کوره با فشار هوای خیلی ضعیفی که در ابتدا امکان نداشت کار کند و بعلاوه مانع از آن می گردد که بار کوره از قسمتهای سرد فوقانی به ناحیه مذاب ریخته وموجب سرد شدن مذاب گردد .بدنه کوره در ناحیه شکم کمی به داخل کشیده شده و همین تغییر شکل است که سقوط بار را در این قسمت کنترل کرده و باعث می شود تا موادی که داخل بوته می شوند بیشتر به حالت مذاب در آمده باشند.

در کوره های آجری اولیه هوای دم از طریق سوراخ کوچکی که در دیوار آجری کوره تعبیه شده بود وارد می گردید.ارتفاع کوره نیز حد اکثر به 10 متر می رسید ولی با اختراع ماشین و امکان وارد کردن هوای تحت فشار به کوره ارتفاع و قطر کوره افزوده شده و شکل آن نیز به استوانه نزدیکتر گردید. بدنه اکثر کوره های بلند دارای شیب خیلی کمی بوده و شیب قسمت شکم کوره به سمت داخل نیز کمتر شده است .ازدیاد فشار و حجم هوای دم و همچنین مصرف کک سخت به جای زغال چوب نرم باعث شده تا بتوان بد نه کوره را به شکل مطمئنی روی پایه هائی مستقر و ارتفاع آنرا نیز به حدود 30 متر رسانید.در نتیجه پیشرفت صنعت و احتیاج روز افزون بشر به نوع بهتر آهن، کوره های بلند جدید بوجود آمد.حجم مفید کوره های امروزی حدود 2700 تا2000 متر مکعب می باشد. این حجم عبارتست از فضای بین سطح فوقانی
بار تا سطح برای خروج آهن خام.

ساختمان کوره بلند :
 
کوره بلند عبارت است از ساختمان عظیمی که تقریبا مخروطی نزدیک به استوانه می باشد . این کوره از قسمت های مختلف با اندازه های متفاوت ساخته شده که هر قسمت دارای مشخصات مخصوصی است .ابعاد کوره به ظرفیت آن بستگی داشته و بر حسب افزایش گنجایش و نوع تجهیزات آن تغییر می کند . امروزه کوره بلند متفاوتی
در دنیا مشغول کارند که ظرفیت آنها به 5000 تن ئر روز هم می رسد.اما با وجود اشکالات بسیار زیاد ،صاحبان صنایع فولاد ترجیح می دهند از کوره های با ظرفیت کمتر با تعداد بیشتر استفاده کنند تا هنگام بروز خطرات احتمالی خسارات هنگفت وغیر قابل جبران را ببار نیاورد.یک کوره بلند مطابق شکل 3 عموماً از قسمت های زیر تشکیل شده است:

1- دهانه 2-بد نه 3-شکم 4- بستر کک 5- بوته 6- کف 7- پایه 


مطابق معمول شکل هندسی کوره بلند را به پنج قسمت تقسیم می کنند.بالاترین قسمت کوره بلند را که شکل استوانه ای دارد دهانه می نامند.پس از آن بزرگترین قسمت کوره بلند قرار دارد که به شکل مخروط ناقص بوده وبدنه نامیده می‌شود.هادی جاویدان آنگاه پهن ترین قسمت کوره بلند قرار دارد که به شکل استوانه ای بوده و شکم نامیده می شود،سپس بستر کک قرار گرفته که به شکل کخروط ناقص وارونه می باشد.پایین تر قسمت کوره را نیز بوته می نامند که شکل آن استوانه ای می‌باشد.شکل کنونی کوره های بلند که حاصل چند سال تجربه دراین مورد می‌باشد شرایط بهتری را برای تحولات آئرودینامیکی ،فیزیکی و شیمیایی در کوره بلند بوجود می آورد.ارتفاع کامل و مؤثر کوره بلند،ارتفاع دهانه ،بد نه ،شکم،بستر کک و بوته ،قطر بوته،شکم و دهانه ،شیب دیواره های بدنه و بستر کک به ابعاد این قسمت ها بستگی دارد. حجمی از کوره که توسط مواد خام مذاب اشغال می شود را حجم مفید کوره بلند می نامند.
کف کوره از حلقه های آجر نسوز مرغوب (معمولاً از جنس آلومین ) به ارتفاع 


 پایه کوره از بتن مسلح ساخته شده و استحکام آن باید به حدی باشد که بتواند حدود 7000 تن کوره و بار و متعلقات آنرا برای کوره ای به حجم 1280 متر مکعب تحمل کند . بین زمین و پایه یک ورق فولادی به ضخامت 50 سانتیمتر قرار داده می شود تا رطوبت زمین به پایه نرسد.
4-5 متر روی پایه بتونی تشکیل شده است. 
مشخصات هندسی کوره بلند :
ارتفاع موثر کوره بلند عبارتست از فاصله محور مجرای آهن وسطح بار در دهانه آن.از آنجا که سطح بار همواره متغیر است،اینست که لبه پایینی زنگ بزرگ را در حالتی که پایین باشد سطح بار درنظر می گیرند.ارتفاع موثر کوره بلند به استحکام قطعات سوخت جامد بستگی دارد.اگر کوره خیلی بلند باشد،قطعات سوخت خرد شده وقطعات ریز حاصله کار آنرا مختل می کند.از طرف دیگر اگر کوره بلند خیلی کوتاه باشد بار به مقدار لازم گرم وآماده نمی شود .
ارتفاع کامل کوره بلند عبارت است از فاصله بین محور مجرای آهن ولبه بالایی مخروط بزرگ.ارتفاع کلی کوره بلند به اندازه ارتفاع مخروط ،زنگ بزرگ وفاصله ای که زنگ بزرگ پایین می رود بیش از ارتفاع موثر است.قطر بوته به مقدار سوخت مصرفی درواحد زمان بستگی دارد.تجربه ثابت کرده که هرچه قطر بوته بیشتر باشد مناسب تر است اما باید نسبت معینی بین قطر بوته و دیگر ابعاد برقرار باشد.
ارتفاع بوته عبارتست از فاصله بین محور مجرای آهن وسطح پایین بستر کک.اگر قطره کوره معلوم باشد ارتفاع آن به مقدار مذاب بستگی پیدا می کند.قطر شکم در توزیع جریان گاز در تمام سطوح مقاطع کوره بلند موثر است. نسبت قطر شکم به قطر بوته بایستی 14/1-11/1 باشد.
ارتفاع شکم:چنانچه قطر شکم ودهانه کوره بلند معلوم باشد اندازه وشیب دیواره های بدنه به ارتفاع شکم بستگی پیدا می کند.شیب دیواره های بدنه روی توزیع جریان گاز در تمامی مقاطع کوره بلند وفروکش کردن ستون مواد خام اثر می گذارد.قطر دهانه در توزیع مواد درقسمت فوقانی کوره بلند موثر است.نسبت بین قطر دهانه به قطر شکم بایستی درحدود 75/0-67/0 باشد.ارتفاع دهانه بطور قابل ملاحظه ای روی توزیع مواد تاثیر می گذارد.
ارتفاع بستر کک روی شیب دیواره های بین بوته وشکم موثرمی باشد.تنگ شدن از ارتفاعی شروع می شود که حجم مواد در اثر ذوب شروع به کم شدن می کند اگر ارتفاع بستر کک زیاد باشد تنگ شدن فضای موثر از ارتفاعی شروع می شود که مواد هنوز در حالت جامد می باشند.بنابراین بطور طبیعی فروریزی یکنواخت باررامختل خواهد کرد.اگر بستر ککخیلی کوتاه باشد شیب دیواره های آن خیلی بزرگ بوده وفروریزی یکنواخت را مختل خواهد کرد.
ارتفاع بدنه:اگر اقطار شکم ودهانه معلوم باشند، شیب دیواره های بدنه به ارتفاع آن بستگی پیدا می کند.مقدار گازی که در امتداد دیواره های بدنه حرکت می کند به شیب بدنه یعنی مقدار α بستگی دارد.هرچه زاویه α کمتر باشد جریان کناری گازها زیادتر خواهد بود.

ساختمان و وظیفه پی :
 
وظیفه پی کوره بلند انتقال وزن عظیم آن (مثلاً وزن کوره ای که حجم مفید آن 3m 1033 است با مواد داخل آن در حدود 6000تن می باشد)بطور یکنواخت به زمین می باشد .پی از دو قسمت تشکیل شده است.قسمت اول که در بالای زمین قرار دارد پایه وقسمت دوم که در زیر زمین است کف نامیده می شود.پایه به طور مطلوب وزن کوره را تحمل کرده و آنرا به طور یکنواخت از طریق کف به زمین انتقال دهد.معمولاًساختمان پی با سکوی اطراف بوته مرتبط است.پی کوره بلند بایستی مقاوم به حرارت بوده وتحت هیچ شرایطی نباید در اثر دمای بالا ترک برداشته،تغییر شکل داده ویا ذوب شود.پی ها به دوگونه مسلح وغیر مسلح طبقه بندی می شوند.پی های غیرمسلح رااز سنگ،آجر وشفته می سازند که در دماهای بالا مقاوم نبوده واز این پی ها دیگر استفاده نمی کنند.پی کوره های جدید بتون مسلح می باشد.قسمت هایی از پی که دما در آن ها به بیش از с˚ 250 می رسداز بتون مقاوم به حرارت ساخته شده ،در صورتیکه قسمت هایی که در دمای کمتری باشند از بتون معمولی ساخته می شوند .این بدان معنی است که می توان قسمت بالای پی رااز بتون مقاوم به حرارت ساخته و قسمت زیر آنرا از بتون معمولی ساخت . بتون را با افزودن پرکنهای مقاوم به حرارت (آجرهای خرد شونده شاموتی) مقاوم به حرارت می کنند.چسب این بتون سیمان پرتلند وذرات بسیار ریز شاموت یا خاک رس می باشد .کف کوره های بلند امروزی هشت ضلعی بوده وضخامت آن به 4 متر می رسد. هادی جاویدان در کف کوره آرماتورهای فلزی حلقوی شکل فرا می دهند تا بتواند در مقابل تنش های حرارتی حاصله مقاومت کنند.قسمت بالای پی یکپارچه بوده وروی پایه قرار می گیرند.در کف نسوز بوته ،بلوک های بوته قرار دارد .فشار مجازی را که می توان بر زمین اعمال کرد براساس داده های زمین شناسی وآب شناسی محل مربوطه حساب می کنند.اگر زمین خیلی سست باشد هم می توان سطح کف پی را بزرگتر کرد وهم می توان با فروکردن تیر های محکم به زمین کف را مستحکم نمود. تمام این کار به خاطر جلوگیری از تغییر شکل کوره بلند یا تاسیساتی است که کوره با آنها بهنگام نشست زمین مرتبط می باشد. حد مجاز نشست پی کوره بلند 100 میلی متر بوده و حد مجاز غیر یکنواختی نشست 001/0 میلیمترمی‌باشد.نشست غیر یکنواخت سیستم بارگیری کوره را مختل می کند زیرا زنگ بزرگ که توسط میله ای آویزان است دیگر بر محور عمودی کوره بلند منطبق نشده و هنگام بستن زنگ بزرگ که توسط میله ای آویزان است دیگر بر محور عمودی کوره بلند منطبق نشده و هنگام بستن زنگ بزرگ باعث برخورد آن با قیف می شود که توزیع نامناسب بار را در کوره باعث می شود..دهانه کوره بلند باید خیلی متراکم ساخته شود تا حفره ای نداشته و یا هیچ قسمت از آن توسط مواد خلل و فرج دار پر نشده باشد،زیرا آب براحتی می تواند وارد فضاهای خالی شود.ستونهائی که بدنه کوره بلند را نگهداری می کنند نیز روی پی تکیه دارند.قسمتی از فضای خالی بین پایه و پوسته کوره بلند که دربالای سطح زمین قرار دارد را بوسیله یک لایه از آجر های شاموتی به ضخامت 345 میلیمتر می پوشانند.فاصله بین لایه آجری و پایه که 100 میلیمتر می باشد از مخلوط کربن متشکل از ذرات آسیاب شده کک (85%) و قیر که به عنوان چسب بوده و دمای نرم شدن آن с ˚120 می باشد ساخته شده که بالاتر از نقطه تبخیر آب بوده و بنابراین قبل از اینکه قیر فضای مذاب بین ذرات کک را پر کند آب تبخیر می شود. برای افزایش طول عمر و اطمینان از پخش فشارروی صفحه نگهدارنده پی پیش بینیهای زیر انجام می شود.


1- بوته را از بلوک های کربنی که ضخامت آنها بسیار زیاد است می سازند. 2- پایه را از بتون مقاوم به حرارت می سازند. 3- مقداری حرارت از پایه به علت تابش حرارتی پوسته کوره بلند به خارج منتقل می شود. هر چند بین بلوک های بوته و پایه سیستم هواگرد قرار می دهند ،حد مجاز دما در پایه с ˚ 1100 و در صفحه نگهدارنده(کف) с ˚ 250 می باشد.سرد کن های بین بلوکها ی بوته و پایه برای محافظت بهتر پی در مقابل اثرات تخریبی حرارت می باشد. این سرد کن ها عبا رتند از تعدادی لوله که هوای فشرده توسط کمپرسور در آنها جریان دارد. در جریان کار کوره بلند ،آجر نسوزها ی بوته بتدریج سوخته شده و د مای پی تعدادی ترموکوپل در داخل آن قرار داده و داده های حاصل به دستگاه ثبات و اندازه گیری که در اطاق سرپزست کوره قرار دارد منتقل می شود.


بوته :
آجر چین بین بوته و پایه پی را بلوک بوته نامیده و قسمت فوقانی بلوک را کف بوته می نامند. به علت تجمع مذاب و در نتیجه سوختن کک ،دما در قسمت پایین بوته بسیار زیاد می باشد.بنابراین آجر چینی بلوک بوته و دیواره های آن از مهمترین قسمت آجر چین کوره بلند می باشند.به علت پوشیده شدن سطح آجر چین بوسیله مذاب، مقداری آهن وارد مفاصل بین آجا ها می شود.فشار ناشی از انبساط آهن ، آجر ها را خرد کرده و از آنجا که وزن مخصوص آجرها از آهن کمتر است قطعات آجر به سطح مذاب آمده و روی آن شناور می ماند.
برای حفاظت آجر چینی بلوک های بوته را در برابر تخریب شدید مذاب،منطقه مرده ای بین بلوک بوته و مجرای آهن پیش بینی شده است . ارتفاع منطقه مرده عبارتست ازفاصله بین سطح فوقانی آجرچین بلوک بوته و محور مجرای خروجی آهن.در کوره های مدرن بسته به اندازه کوره ارتفاع منطقه مرده از 500 تا 1000 میلیمتر تغییر می کند.طول عمر بلوک بوته 10 سال و گاهی نیز بیشتر است .فاصله زمانی بین روشن کردن کوره بلند و اولین تعمیر اساسی یا فاصله زمانی بین دو تعمیر اساسی بطول عمر بلوکهای بوته بستگی دارد.استفاده از روشهای جدید که در اثر پیشرفت تکنولوژی حاصل شده است(افزایش فشار گاز در دهانه ،افزودن اکسیژن به هوا و غیره) شرایطی را که بلوک بوته تحت آن قرار دارد سخت تر کرده است. بنابراین امروزه بلوک بوته را از موادی از قبیل نسوزهای کربنی یا آلومینیومی که می توانند در مقابل حرارت و اثر مخرب مواد مذاب مقاومت کنند،می سازند. برای خشک کردن آجر چین بوته بین پوسته کوره بلند و بلوک بوته صفحات هوا نصب کرده اند. هادی جاویدان کف بلوک بوته را بوسیله لوله های هوا که از زیر آن می گذرد خنک می کنند.فضای بین سرد کن ها وپوسته کوره بلند را بوسیله ملات شاموت- سیمان پر می کنند.فضای بین آجر چین و سرد کن ها (90 تا 120 میلیمتر) را بوسیله خمیر گرم کربن پر کرده و سپس می کوبند. وظیفه این لایه جلوگیری از ترک برداشتن پوسته در اثر پوسته در اثر انبساط آجر چین می باشد.
برای جلوگیری از اکسایش بلوکهای کربنی بوته ،بین پایه و آجر نسوز و بلوک بوته یک صفحه فلزی کار گذاشته اند.قسمت پایین بلوک بوته را با بلوک های کربنی یا گرافیتی مکعب مستطیل ساخته و در مرکز آن بلوک ها را به طور عمودی و در اطراف به طور افقی کار می گذارند.حد مجاز عرض فضای بین بلوک ها 5/2 میلیمتر می باشد .قسمت بالای بلوک بوته که نزدیک به دیواره می‌باشدرا با بلوک های ذوزنقه‌ای می سازند.حد مجاز فضای بین این بلوک ها 2/1 میلیمتر می باشد. درز های عمودی آجرها به صورت منکسر می باشد. آجر ها را بوسیله خمیر کربن که قبلا تا دمای 30 الی 50 درجه سانتیگراد برای افزایش حالت کشسانی گرم شده است بهم می چسبانند. پس از ساختن هر لایه بایستی سطح آنرا (از نظر صاف وافقی بودن)وعرض فضای بین بلوکها را کاملاً کنترل کرده وچنانچه اشکالی نباشد می توان لایه دیگر را کار گذاشت.معمولاً سطح بالایی لایه آجرها(یا بلوک ها)را به وسیله ماشین سنگ ساب، صاف وهم سطح می کنند.
قسمت مرکزی بلوک بوته را با بلوک های کربنی یا آجرهای بزرگ شاموتی که دارای آلومین زیاد می باشند(65% AL2O3 ) می سازند.اگر قسمت مرکزی بلوک بوته را با بلوک ها بسازند در این صورت آن ها را افقی قرار می دهند و چنانچه با آجرهای بزرگ بسازند آجرها را عمودی قرار می دهند .آجر های بوته با آلومین زیاد را با لایه ای از ملات نازک بهم می چسبانند.آجرها را در لایه های افقی کار می گذارند تا درزها به صورت خط منکسر در آیند بگونه ای که لایه بالایی به اندازه 30˚ 20نسبت به پایین دوران داشته باشد.زاویه بین درزهایلایه بالایی بلوک بوته و محور مجرای آهن بایستی˚ 45 باشد. فضای خالی باقی مانده بین بلوک های کربنی وآجر های با آلومین زیاد را که به عنوان پوشش کوره بلند بکار رفته اند به وسیله خمیر کربن پر می کنند.
ابعاد آجرهایی که برای بوته استفاده می شود 100*200*400 میلیمتر می باشد. بلوک های بوته کوره بلند ی که حجمش به بیش از 1000متر مکعب برسد از 14-10لایه تشکیل شده است .خمیر کربنی که برای پر کردن فضای بین آجرچین و سرد کن ها استفاده می شود از دانه های ریز کک وکمی قیر تشکیل شده که پس از کوبیدن بصورت لایه جامد ودیرگداز بسیار مطلوبی در می آید.
الف-آجرچین واسکلت بوته :

وقتیکه دربوته کوره بلند دما به حداکثر خود رسید،مذاب به صورت قطراتی به درون آن چکیده می شود.دیواره قسمت های پایینی بوته کوره بلند همواره به وسیله آهن خام وسرباره که دارای دمای زیاد است پوشیده شده است .آجرچین قسمت بالایی بوته (درمنطقه احتراق کک) نه فقط به وسیله سرباره ومذاب ،بلکه توسط گازهای گرمی که از اکسایش کک ایجاد می شوند فرسوده می شوند.بدین جهت آجرچین را به طور موثری به وسیله دستگاههای سردکن صفحه ای سرد می کنند.صفحات بین سردکن 120-70 میلیمتر می باشد که با دقت زیادی به وسیله خمیر کربنی پر شده است. این لایه کربنی که وضعیت حرارتی کوره ها را در این قسمت حفظ می کند از نفوذ گازها جلوگیری می کند به علاوه خمیر کربنی از ترک خوردن پوسته کوره بلند در اثر انبساط نسوزها جلوگیری می کند.در بوته مجرایی که از آن آهن خام و مجرایی که از آن سرباره عبور می کند و دستگاه های دم برای دمیدن هوا بدرون کوره قرار دارد کیفیت نسوزهای بوته باید عالی بوده ودقت در آجرچینی آن نیز باید خیلی زیاد باشد. در کوره های بلند امروزی قسمت پایین بوته را با بلوک های کربنی آجرچینی کرده و قسمت بالای آن را با آجرهای بزرگ شاموتی آلومین دار آجرچین می کنند.
ضخامت درز های عمودی وافقی کمتر از 5/0 میلیمتر بوده وحد مجاز درزهای حلقوی 

بایستی دقت نمود که تمام درزها دریک ردیف نبوده وآجرها کاملاً بهم چسبیده باشند.
به علت دقیق نبودن اندازه آجرها ، ممکن است سطح آجرچین ناهموار باشد. این ناهمواریها را باید هنگام آجر چینی به وسیله ماشین های پرداخت کننده رفع نمود.
5/1 میلیمتر می باشد،آجرها به وسیله ملات خاک نسوز شاموت بهم چسبیده می شوند. 
بستر کک وشکم :
در کوره های بلند امروزی دیواره بستر کک را نازک و دیواره شکم را ضخیم می سازد شکم کوره بلند با دیواره نازک عملاً نتیجه مطلوبی نداشته زیرا هرچه این دیواره نازکتر باشد دستگاه های سردکننده سریعتر آن را خنک کرده و این امر سبب می گردد که در روی این دیواره قشر جامدی از سرباره وآهن خام تشکیل شود.
قبل از شروع به آجر چینی شکم ، دیواره ضخیم سطح حلقه نگهدارنده را برای تراز بهتر ملات ،شاموت و خاک نسوز می پوشانند. روی لایه صاف ملات دو رد یف آجر می چینند.آنگاه روی این آجرها دستگاه های سرد کن افقی را بوسیله ملات-شاموت و خاک نسوز نصب می کنند و باین ترتیب آجر چین در تمامی دیواره شکم ادامه پیدا
می کند. شکم با دیواره ضخیم را از آجرهای شاموتی و ملات سریع سخت شده و افزون سیمان آلومین دار یا با ملات شاموت – خاک نسوز ساخته می شوند. حد مجاز ضخامت درزهای آجر چین زیر دستگاه سرد کن افقی 3 میلیمتر می باشد.ضخامت دیواره نسوز در قسمت پایین شکم 690 میلیمتر است.قسمت های خارجی شکم کوره بلند بوسیله سرد کننده ها ی صفحه ای عمودی سرد‌می شود،فاصله بین دستگاه های سرد کن و آجر چین 200 میلیمتر بوده که بوسیله مخلوط پنبه نسوز شاموت یا از سرباره شاموت پر می شود، این ماده را مرطوب کرده و بداخل درز فرو می کنند، همچنین از این ماده برای پر کردن فاصله بین دستگاه های سرد کن و پوسته کوره استفاده می شود .هنگام آجر چینی شکم بایستی دقت نمود که درز ها در یک ردیف نبوده و آجرها کاملاً بهم چسبیده باشند. ضخامت درزها نباید از یک میلیمتر تجاوز کند.آجرها بوسیله ملات شاموت خاک نسوز بهم چسبانده می شوند. هادی جاویدان ضخامت آجر چین نسوز بستر کک 345 میلیمتر می باشد. آجر چین بوسیله دستگاه های سردکن صفحه ای سرد می شود.ضخامت دستگاه های سرد کن صفحه ای 270 میلیمتر می باشد. سردکن صفحه ای از یک لوله مارپیچ باریک فولادی بدون درز تشکیل شده که داخل یک صفحه چدنی قرار گرفته است. فاصله بین دستگاه های سرد کن و پوسته را از ملاتی که برای آجر چینی بکار می رود پر می کنند.آجر چین نسوز بستر کک سریع سوخته و از بین می رود که در نتیجه سرد کن ها بوسیله سرباره جامد پوشیده می شود.

بدنه ودهانه :
 
برای خنک کردن از دو نوع دستگاه سرد کن که بطور شطرنجی نصب شده اند استفاده می شود. دستگاههای سرد کن نوع اول همان سرد کن صفحه ای می باشد که برای سرد کردن بلوک های شاموتی بوته بکار می رود. ضخامت آجر چین بدنه در قسمت از همه بیشتر بوده بطوریکه هنگام بالا رفتن بتدریج از ضخامت آن کاسته می شود.آجرچین بدنه کوره از آجر های نسوز شاموتی است که بوسیله ملات – شاموت-خاک نسوز سریع سخت شده و بهم چسبانده شده اند. خرابی و فرسایش آجر چین نسوز در قسمت های میانی و بالایی بدنه کوره بلند ناشی از عوامل متعددی می باشد . فرسایشی که در اثر جریان شدید گازی که با سرعت زیاد در نزدیکی دیواره کوره بلند جریان دارد از همه بیشتر است،زیرا گاز بهمراه خود مقدار زیادی از ذرات ریز سخت را که باعث فرسودگی آجر نسوز می شود حمل می کند.هر چه سرعت گاز بیشتر باشد بهمان نسبت نیز آجر چین بیشتر فرسوده می شود.یکی از عوامل دوده کربن است که در قسمت های بالایی و میانی بدنه کوره بلند طبق واکنش C+ 2 CO CO 2 در منافذ آجر ها رسوب کرده و باعث خرابی آنها می شود . فرسایش بدنه کوره بلند به میزان قابل ملاحظه ای از فرسایش آجر چین بلوک های شاموتی بوته بیشتراست . بدین جهت برای تعمیر بدنه، کوره را برای تعمیر اساسی درجه دوم متوقف می کنند. تعمیر متوسط12-10 شبانه روز طول می کشد.آجر چین بدنه در یک زمان و در ارتفاعات مختلف انجام می گیرد، اینکار بمیزان قابل ملاحظه ای زمان تعمیر را کوتاه می کند.عملیاتی که زیاد کار می برند، مانند حمل آجر و ملات ، آماده سازی و پرداخت تماماً ماشینیزه می شوند.
برای انتقال آجر در سطح افقی و شیب های کم از نوار نقاله و برای نقل مکانهای دیگر از آسانسور استفاده می شود.برای نقل مکانهای مختلف از نوار نقاله های زنبیلی شکل استفاده می شود.ملاتها را در دستگاه های مخلوط کن الکتریکی آماده کرده و سپس بوسیله پمپ هوا به محل مورد نظر انتقال می دهند.آجر چین قسمت استوانه ای بدنه ودهانه در زمان های بارگیری در اثر ضرباتی که دائماًبه آنها وارد می شود،فرسوده می شود.برای حفاظت آجر چین ها از تخریب سریع ،آنها را بوسیله صفحات فولادی که خنک نمی شوند و ارتفاع آنها نیز3-5/2 متر می باشند می پو شانند. لایه محافظ از آهن مقاوم به حرارت تهیه می شوند و ضخامت آن 120-100 میلیمتر می باشد. آن قسمت از دهانه که بوسیله صفحات محافظ پوشیده شده از شاموت با آلومینای زیاد و ملات شاموت سیمان و یا خاک نسوز ساخته می شود. فاصله بین آجرچین و پوسته کوره بلند با این ملات ها پر می شود ،ضخامت درز آجر هادر اینجا نباید از 3 میلیمتر تجاوز کند.صفحات محافظ روی میله های عمودی که به دیواره پوسته کوره بلند نصب شده لولا می شوند، صفحات بوسیله پیچ بهم مربوط می شوند.لولا کردن صفحات محافظ مثل لولا های درب وپنجره بوده و این به خاطر آنست که هنگام انبساط آجرچین در اثر حرارت صفحات محافظ بتواند آزادانه به طرف بالا حرکت کنند.چنانچه صفحات محافظ ثابت باشند پوسته فلزی در اثر فشار حاصل از انبساط ترک خواهد خورد.
قسمت فوقانی پوسته کوره بلند گنبدی شکل و مانند مخروط ناقص می باشد که در بالای آن حلقه اتکا نصب شده و آنگاه دستگاه باردهی مواد در کوره بلند کار گذاشته شده است. قسمت گنبدی شکل باید در دمای زیاد که هنگام دمش کوره و تاخیر در باردهی و با هنگام تخلیه برای تعمیر ایجاد شود مقاوم باشد. افزایش دما از یک حد معین موجب تغییر شکل پوسته کوره و اختلال در کار دستگاه باردهی می شود. قسمت گنبدی شکل کوره بلند بوسیله آجرهای نسوز یا صفحات چدنی که در داخل آنها آجرقرار داده شده است،پوشیده می شود.در ناحیه ای که گاز جریان دارد آجرچینی باید خیلی با دقت انجام گیرد.فاصله بین صفحات و پوسته گنبدی شکل 30-15 میلیمتر است،این فضا بوسیله ملات شاموت سیمان یا شاموت –خاک نسوز پر می شود.



پوسته کوره بلند :
 
پوسته کوره بلند از ورقه های فولادی استوانه ای و مخروطی شکل ساخته شده که روی آجرچین کوره بلند را می پوشاند.وظیفهآن حفاظت آجرچین در مقابل فشار مواد اولیه و گازها وهمچنین جدا سازی قسمت داخلی کوره از محیط اطزاف آن می باشد .بست های سکوی دهانه و لوله های خروجی گاز کاملاً به قسمت فوقانی پوسته محکم شده اند.ضخامت ورقه های اطراف دهانه وپایه کوره بلند تا 30 میلیمتر برای اطراف بوته تا 24 میلیمتر برای اطراف بستر کک و 32 میلیمتر برای اطراف بوته و برای بلوک های بوته تا 36 میلیمتر می رسد.پوسته فلزی کوره بلند از ورق های نرم فولاد کربنی ساخته شده است.
پس از مقداری سایش پوشش، پوسته کوره بلند تحت تأثیر حرارت زیاد قرار گرفته و لازم است توسط آب خنک شود.از آنجائی که پوسته باید در مقابل دمای تنش های حاصل از انسداد مواد و تنش های حاصله از نشت مواد که دارای خم های بسیار است مقاوم باشد، با توجه به استاندارد های تکنیکی ضخامت پوسته را از فرمول تجربی زیر بدست می آورند.

که‌درآن‌‌D پوسته بر حسب متر و ضخامت پوسته بر حسب میلیمتر وK ضریب تناسب می باشد.
 
پس از اینکه 20 روز از شروع کار کوره بلند گذشت، تنش ها در پوسته کوره بلند تثبیت شده و پس از 6 ماه نیروی وارد به پوسته کاهش می یابد.اطراف سوراخهای پوسته را که لوله های سرد کن یا پیچ های اتصال دهنده سرد کن به پوسته از آنها عبور می کنند بایستی با جوش برق پر نمود. این موضوع بویژه موقعی که کوره بلند با فشار زیاد کار می کند بسیار مهم می باشد حتی یک منفذ کوچک نیز باعث خرابی پوسته شده و بنابراین پوسته برای گاز کاملاً غیر قابل نفوذ باشد ، زیرا تداوم و یکنواختی کار کوره بلند به آن بستگی دارد.هنگامی که کوره بلند کار می کند هیچ قسمت از پوسته نباید در اثر گرما سرخ شود،چه در اینصورت آن قسمت تاب برداشته و بزودی فرسوده و خراب می شود. و یا اینکه آجرچین کاملاً متراکم نبوده و قسمتی یا تمام آجرسوخته شده باشد.برای محافظت از پوسته بطور موقت فضای خالی بین آجر و پوسته را بوسیله ملات نسوز پر می کنند. برای این کار بالای فضای خالی پوسته را سوراخ کرده و لوله ای به قطر 200 تا300 میلیمتر که دارای شیر مسدود کننده می باشد به این سوراخ جوش می دهند.هادی جاویدان سر دیگر این لوله را به لوله خرطومی که ملات را وارد فضای خالی می کند وصل می کنند. برای کنترل در پر شدن فضای خالی لوله ای دیگر به همین شکل را که دارای شیر مسدود کننده می باشد به سوراخی که در پایین این فضا ایجاد شده است جوش می دهند . پس از پر شدن فضای خالی ملات از لوله پایینی شروع به خارج شدن می کند ، در این موقع شیر مسدود کننده لوله بالایی را بسته و لوله خرطومی پمپ را از آن جدا می کنند. فضای خالی پشت پوسته را می توان از روی رنگ سرخ پوسته یا صدای حاصله از آن در اثر ضربه زدن با چکش تشخیص داد.
سطوح مختلف پوسته کوره روی ستونهایی تکیه دارد به همین دلیل قسمت پایین پوسته بدنه به حلقه تکیه گاهی منتهی شده است. این حلقه وزن پوسته و آجرچین بدنه به حلقه تکیه گاهی منتهی شده است. این حلقه وزن پوسته و آجرچین بدنه را به ستون ها انتقال می دهند. قسمت های پایینی ستونها روی پی کوره بلند به حلقه نگهدارنده وزین که در پی کار گذاشته اند محکم شده اند در بعضی موارد کفشکهای مخصوصی ،(صفحات ضخیم فلزی ) برای کم کردن فشار مخصوص وارد به پی زیر ستونها قرار می دهند.
کوره های بلند مدرن دارای چهار ستون می باشند. برای پایداری بهتر و آسان تر شدن کار در اطراف بوته ، ستونها تا حدودی اریب نصب می شوند تا هنگام فوران مواد مذاب هیچ گونه آسیبی به آنها نرسد. این ستونها را بوسیله مواد نسوز می پوشانند.

مجاری مذاب و سرباره :
 
مواد خام از دهانه کوره وارد شده و فلز مذاب و سرباره از پایین و گاز متصاعد از بالای کوره خارج می گردد. اینک به شرح مجاری خروج مذاب و سرباره می پردازیم.
الف- مجرای خروج مذاب:

این مجرا در قسمت آجری دیواره کوره تعبیه شده و دارای مقطعی مربع به اندازه 30-20 سانتیمتر می باشد. مقطع این مجرا ممکن است به شکل مربع مستطیل باشد که در کف کوره و در بعضی کوره ها 50 سانتیمتر بالاتر از کف آن قرار گرفته است. در حالت اخیر بین این مجرا و کف کوره فضای مرده ای پر از فلز مذاب بوجود می آید که کف کوره را محافظت می کند. مزیت حالت اول نیز این است که تمام مذاب خارج می گردد.مجرای فلز مذاب با قالبی آهنی مسلح شده و توسط خنک کننده قوی که از چدن ساخته شده سرد نگهداشته می شود.در اطراف مجرای خروج مذاب سیستم آبگرد نصب نمی شود زیرا نشت احتمالی آب از این خنک کننده ها و تماس آن با مذاب باعث انفجار می گردد. این مجرا بوسیله یک گلوله توپ که از گل رس مخلوط با 20-10 درصد خاک کک ساخته شده مسدود می شود. نیروی لازم برای این کار فشار بخار ،هوای متراکم و یا تلمبه مارپیچی شکل ارشمیدس است. در موقع بستن مجرای مذاب لازم نیست جریان هوای د م را قطع کنیم در حالی که در گذشته که بستن مجرا با دست صورت می گرفت ناچار به قطع جریان هوا بودند.مجرای مذاب معمولاً هر پنج ساعت یکبار برای خارج کردن مذاب باز می گردد. جهت باز کردن آن ابتدا توسط مته ای تا آنجا که ممکن است مجرا را سوراخ کرده و با قیمانده آنرا توسط دستگاه اکسیژن باز می کنند.بدین طریق که یک قطعه چوب سرخ شده و یک تکه گونی آغشته به نفت را داخل مجرا قرار داده و با دستگاه اکسیژن آنرا مشتعل می کنند.این قطعه چوب یا گونی به نوبه خود لوله فولادی دستگاه را که دیواره نازکی دارددارد سوزانده و اکسید آهن FeO) ) حاصله با سیلیس گلوله رس در داخل مجرا تشکیل سیلیکات آهن می دهد.

سیلیکات آهن حاصله دارای نقطه ذوبی پایین بوده که فوراً ذوب و به مجرا باز می گردد. مدت این عملیات حدود یک دقیقه است. به هنگام سوراخ کردن مجرا باید کمال دقت به عمل آید که به شکلی راست و مستقیم اجرا گردد چه در غیر اینصورت یعنی در صورتی که مجرا انحراف پیدا کتد بستن آن دیگر میسر نبوده و ناچاریم هوای دم کوره را قطع،فلز مذاب را خارج، مجرا را کلاً خراب ، آنرا دوباره ساخته و با گلوله‌ای مسدود کنیم،آنگاه باز کردن مجرا به شکل صحیح از سر بگیریم .
ب- مجرا ی خروج سرباره :

این مجرا به فاصله 40/1 تا90/1 متر بالاتر از کف کوره در سمت زیر لوله های دم فرا گرفته است.مجرای سرباره زاویه ˚90 با مجرای مذاب تشکیل می دهد یعنی در امتداد مجرا ی اخیر قرار نگرفته است. مجرا ی سرباره را معمولاً با آب سرد می کنند. جهت ساختن این مجرا فضایی به قطر 6 سانتیمتر در آجرهای جداره باقی گذاشته، سرد کننده را در این قسمت نصب و فاصله بین سرد کننده و دیواره کوره را با گل رس مرغوب پر کرده ،آنگاه سرد کننده دومی را داخل این سرد کننده و سرد کننده سومی را داخل سرد کننده دومی کار گذارده ، با کار گذاشتن سرد کننده دومی قطر مجرا به 15 تا 20 سانتیمتر و پس از نصب سرد کننده سومی به 5 تا 5/7 می رسد، زیرا گرمای درونی سرباره از گرمای درونی مذاب که همان دمای کوره است کمتر است و با این ترتیب سرباره زودتر سرد می گردد . مجرای سرباره را با یک توپی می بندند. در کوره های جدید دو مجرا برای سرباره تعبیه شده است که این دو در راستای ˚180 نسبت به یکدیگر و در دو ارتفاع با اختلاف 15 سانتیمتر ساخته شده اند. تناوب خروج سرباره از کوره بستگی به عیار کانی دارد، هر چه عیار سنگ آهن کمتر باشد، مقدار سرباره بیشتر و در نتیجه باید به دفعات بیشتری از کوره خارج گردد. ارتفاع سرباره را در کوره بلند از داخل لوله های دم می توان دید. در کوره بلند باید محاسبه دقیقی صورت گیرد و بر حسب مقدار سرباره ای که تولید می شود ، محل مجرا ی آن به دقت تعیین شود.تخلیه مذاب و سرباره باید دارای یک فاصله زمانی باشد ،ارتفاع مذاب نباید تا لبه مجرا ی سرباره و ارتفاع سرباره نیز نباید به لوله های دم برسد.
SiO3 Fe FeO+SiO2 
لوله های د م :
دم داغ ازبرج های گرم کننده توسط کمپرسور هایی قوی وارد لوله اصلی و از این لوله داخل لوله ای کمربندی که کوره را احاطه کرده است می شود . از این لوله، لوله هایی گردن غازی شکل جدا شده و به لوله های دم متصل می گردد . هادی جاویدان لوله های دم در انتهای خود دارای افشانکی است که هوا ی دم از آن به داخل کوره دمیده می شود.لوله های دم کمی در داخل کوره پیش رفته که باعث می شود تا حرارت هوای دم به پوشش نسوز کوره لطمه ای نزند.قطر لوله های دم برای کوره های بزرگ 175 تا 200 میلیمتر می باشد.زیر لوله های گردن غازی ،شیشه ای تعبیه شده که از وراء آن می توان داخل کوره را دید ومذاب کوره را کنترل نمود. تعداد لوله ها بر حسب میزان هوا و ظرفیت کمپرسورها بین 8 تا 12 عدد تغییر می کند.این لوله ها مستقیماً زیر شکم کوره در ناحیه بوته قرار گرفته است .لوله های دم تحت شرایط سخت ودقیقی باید کار کرده وبه گونه ای نصب شوند که تعویض آنها به سهولت امکان پذیر گردد.این نکته را در این جا باید اضافه کرد که دمای کوره در سطح لوله های دم ممکن است به с˚ 1700 برسد در حالی که دمای شروع واکنش کوره که بستگی به دمای اولیه بار کوره دارد ممکن است تا с˚1200پایین باشد .

ساختمان دمنده های هوا :
 
هوای گرم شده در دمای 1200-1000 درجه سانتی گراد از هوا گرمکن ها توسط لوله اصلی وارد لوله کمربندی شد ه و از آنجا توسط دستگاه های دمنده وارد کوره بلند می شود . قطر داخلی لوله کمربندی که دور کوره بلند کشیده شده در بسیاری از کوره ها به1500 میلیمتر می رسد.داخل لوله اصلی و لوله کمربندی را بوسیله آجر شاموتی می پوشانند.در فواصل معینی یک فاصله حلقوی بین درز آجرها به عرض 20 تا 30 میلیمتر پیش بینی شده است.این فاصله از صدمه زدن به پوسته لوله ها هنگام انبساط آجرها جلوگیری می کند. فاصله بین پوسته لوله و آجرها را نیز به ضخامت 10 تا 12 میلیمتر از ورق های پنبه نسوز یا با لایه ای به ضخامت 20 میلیمتر از مخلوط پنبه نسوز و خاک نسوز پر می کنند. هوا از درون این لوله حلقوی توسط دستگاه دمنده که در بوته تعبیه شده بدرون کوره فرستاده می شود. قسمتهای مختلف دمنده هوا درشکل نشان داده شده است.
منطقه جلوی دستگاه دمنده هوا از سه قسمت : سردکننده اولیه ، سرد کننده ثانویه و شیپورک هوا (دمنده هوا ) تشکیل شده است.


تعداد د‌مند‌ه ها به قطر بوته بستگی دارد. در کوره ای به حجم 1033 متر مکعب تعداد دمنده ها 14 عدد می باشند.
 1-خروسک 2-تعلیق 3 لوله شاخه ای 4- فلنج 5- لوله کمربندی 6- زانوی اتصالی 7- سوراخی که از طریق آن مقدار هوا اندازه گیری می شود 8- زانوی ثابت 9- سوراخی که داز طریق آن تنظیم کننده نصب می شود 10- فلنج 11- سرد کن او لیه 12- سردکن ثانویه 13- شیپورک 14- لوله استوانه ای 15- شیار حلقوی 16- زانوی متحرک
سرد کننده ثانویه عبارت است از یک قسمت ریخته شده از چدن به شکل مخروطی که بوسیله آب سرد می شود. آب در لوله ای که در جداره سرد کن کار گذاشته شده جریان می یابد. سرد کن ثانویه به فلانچی که به بدنه بوته جوش داده شده است پیچ و مهره می شود بین فلانچ و سرد کننده ثانویه یک قیطان پنبه نسوز گذاشته می شود.
دستگاه سرد کن اولیه از مس ریخته گری بوده و دارای حفره داخلی برای گردش آب می باشد. آب به قسمت های جلویی دستگاه های سرد کن هدایت شده و از قسمت عقبی آن خارج می شود . سرد کن های اولیه نیز مخروطی شکل بوده و در حفره مخروطی شکل سرد کن ثانویه نصب می شوند. اهمیت سردکن اولیه وسرد کن ثانویه در سرد کن شدید آجرچین بوته کوره بلند که در نزدیکی محل احتراق قرار گرفته می باشد. بعلاوه این سرد کننده ها باعث عایق بندی دمنده ها شده و مانع خروج گاز از کوره بلند می شوند. شیپورک یا دمنده در حفره مخروطی شکل سرد کن اولیه قرار گرفته و تا عمق 200 تا 300 میلیمتر ی در کوره پیش رفته اند. شیپورک عبارت است ازبدنه توخالی مسی ریخته شده یا جوش داده شده که قسمت خالی آن هنگام کار بوسیله آب پر می شود قطر داخلی شیپورک از 150 تا 180 میلیمتر تغییر می کند.هوا از لوله کمر بندی دور کوره توسط لوله زانوئی ثابت ،لوله زانوئی متحرک ،لوله استوانه ای وارد شیپورک می شود.علت اینکه چنین ساختمان پیچیده ای را تکه تکه ساخته اند این است که اگر قسمتی از آن خراب شود بتوانند آنرا براحتی تعویض نمایند. زانوی متحرک دارای دریچه هایی است که بوسیله آنها اپراتور می تواند آنچه را که داخل کوره اتفاق می افتد دیده و رنگ شعله سطح سرباره و مذاب را کنترل نماید.از آنجا که در جلوی دمنده ها کک وجود داشته و هوا با دمای с˚1000 هم به آن دمیده می شود در نتیجه احتراق طبق واکنش گر ما زای CO2-Q C+O2 صورت می گیرد. با دور شدن از جلوی دمنده در فاصله 200/1 متری چون دما خیلی بالاست و میزان کک نیز در بار زیاد است، CO2 ناپایدار بوده و طبق واکنش گرماگیر به تبدیل می شود. مراحل کار در نمودار زیر به تصویر کشیده شده است.


لوله ها ی خارج کننده گاز :
 
گاز متصاعد از کوره بلند توسط چهار لوله قطور و متقارن از دهانه کوره به خارج انتقال می یابد.قسمت عمده گرد و غبار موجود در گاز به علت ارتفاع زیاد کوره بدرون آن می ریزد . در بالاترین نقطه هر یک از لوله های فوق یک شیر اطمینان نصب شده که بطور خود کار ضربات ناشی از سقوط قسمتی از بار رابه داخل کوره با خارج کردن مقدار گاز خنثی می کند. چها ر لوله مزبور به دو لوله بزرگتر و این دو لوله به یک لوله اصلی متصل می گردند.

دستگاه باردهی :
 
برای باردهی مواد خام بدرون کوره بلند از دستگاهی استفاده می شود که شامل زنگ بزرگ ،قیف بزرگ ،محفظه گاز، زنگ و قیف کوچک و قیف دریافت کننده می باشد. در شکل زیر این اجزا به ترتیب شماره گذاری شده اند. 


1- قیف گردان 2- قیف دریافت کننده 3- زنگ کوچک 4- محفظه گاز 5- قیف زنگ بزرگ 6- زنگ بزرگ 

زنگ بزرگ و قیف آنرا از فولاد منگنزی که در حدود (11 تا 14 %) منگنز دارد ریخته گری می کنند. ضخامت جداره آنها 60 میلیمتر است. سطوح تماس زنگ و قیف را با آلیاژ محکمی پوشانده و سپس آنها را نسبت به هم آب بندی می کنند . حد مجاز فاصله آزاد بین زنگ و مخروط حد اکثر 1/0 میلیمتر بوده بطو ریکه آب بندی برای جلوگیری از خروج گاز کوره الزامی است. از طرف دیگر چنانچه آب بندی برای خوب نباشد در مدت کوتاهی سیستم باردهی خراب شده و از کار می افتد، زیرا بهنگام بالا رفتن فشار داخل کوره چنانچه گاز نشست کند، ذرات ریز همراه با گاز گاز بسرعت باعث افزایش منافذ کوچک می گردد . میله زنگ بزرگ در درون یک میله توخالی که نقش نگهدارنده زنگ کوچک را باز می کند قرار دارد . این میله ها به وزنه های متعادل کننده متصل می باشند که با کمک جر ثقیل الکتریکی یا سیستم های هیدرولیکی و وزنه های معادل به سمت بالا حرکت داده شده و زنگها بطرف پایین حرکت کرده و مواد بار می شوند.
 
زنگ کوچک از فولاد منگنزی ریخته شده است . قسمت بالایی قیف استوانه ای شکل بوده و از ورق فولادی به ضخامت 20 تا 30 میلیمتر ساخته شده که بوسیله جوشکاری تولید شده و حجم آن 15 تا 30 درصد از حجم اسکیپ بیشتر می باشد. قسمتهای پایین و بالای قیف روی غلتکهای اتکایی نصب شده اند که همراه با فلنج دندانه دار که با چرخ دنده به موتور متصل است می چرخد .هادی جاویدان وظیفه این استوانه های گردان پخش یکنواخت بار در روی زنگ بزرگ می باشد. استفاده از دو زنگ برای باردهی کوره ، مانع از خروج گازها از کوره می باشد. زیرا که زنگها به نوبت باز و بسته شده و هیچگاه هر دو باز نیستند . معمولاً پس از هر چهار مرتبه باز شدن زنگ کوچک و بار کردن مواد روی زنگ بزرگ ،یکبار زنگ بزرگ باز می شود. زنگ کوچک با حرکت بطرف پایین بصورت دورانی نیز مواد را حرکت می دهد. فشار بین دو زنگ همواره بگونه ای کنترل می شود که بهنگام باز شدن زنگ کوچک فشار بین دو زنگ برابر فشار بیرون و بهنگام باز شدن زنگ بزرگ برابر فشار درون کوره است . در ضمن در بالای کوره سوپاپ اطمینانی وجود دارد تا در اثر افزایش بیش از حد فشار، کوره منفجر نشود. مراحل بار دهی کوره در شکل آمده است .


مکانیزم باردهی :
 
دو سیستم اصلی برای باردهی مواد به داخل کوره بلند وجود دارد که عبارتند از:

بار پس از توزین بوسیله یکی از این سیستم ها که هردو بطور مایل مواد را به کوره می فرستند حمل می شود.در سیستم اول بالابر تشکیل شده از دو اسکیپ ویک پل مورب و یک جرثقیل کابلی.پل مورب دارای دو رشته ریل برای بالا بردن اسکیپ ها می باشد .قسمت بالایی پل را ناحیه تخلیه می نامند.از این ناحیه هر یک از ریلها به دو شاخه تقسیم می شود.شاخه پایینی برای چرخهای جلوئی اسکیپ می باشد.
اسکیپ یک واگن چهار چرخ است که چرخهای عقب آن دو لبه می باشند،
1-روش باردهی واگنی(با استفاده از اسکیپ) 2-روش باردهی کاسه ای مداوم. 
یعنی سطح چرخ دو قسمت شده است ،بدین ترتیب چرخ های عقب در ناحیه تخلیه پل می تواند روی شاخه بالایی پل حرکت کند. برای تخلیه بهتر مواد ، قسمت دهانه اسکیپ پهن تر از قسمت ته آن می باشد بطور متوسط در هر ساعت 15 تا 20 واگن بار با سرعت معادل 500 تا 700 فوت در دقیقه به کوره وارد می شوند .واگنها در اثر 90 تا 120 درجه چرخش مواد خود را بدرون قیفی که روی دهانه کوره تعبیه شده ریخته و از مسیر برگشت بر می گردند.

 

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


کوره ها
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 20:40 | بازدید : 2378 | نویسنده : metallurgyy | ( نظرات 0 )

  کوره ها

در فرایند استخراج , تصفیه و ذوب مجدد , معمولاً راههائی وجود دارد که بسته به نوع کار طراحی می شوند و در این کوره ها عمل ذوب انجام می شود . در این جهت می توان از کوره بلند (کوره ای که در آن اکسید آهن تبدیل به چدن می شود) , کنورتور که در آن چدن با دمش اکسیژن خالص به فولاد تبدیل می شود . و کوره های دیگر بعنوان کوره های ذوب Melting نامیده می شود , در این درس بحث ما در روی کوره هائی که برای استخراج فلزات استفاده می شود دور نمی زند مثل کوره های استخراج آهن در اصفهان , استخراج مس در سرچشمه کرمان , استخراج سرب و روی در زنجان .
در این جا کوره هائی که مورد بررسی قرار می گیرند بیشتر کوره های مربوط به صنعت ریخته گری هستند . یعنی کوره هائی که شوشه ها Pigs در آنها ذوب می شود و با تنظیم آنالیز آنها مذاب برای ریخته گری قطعات آماده می شود .

اصطلاحاً به این کوره ها , کوره های دوباره ذوب (Re-Melting Furnaces) می گویند , کوره هائی که در ریخته گری برای ذوب مجدد فلزات و آلیاژها استفاده می شوند به ترتیب می توانیم به شرح زیر نام ببریم :


1) کوره های بوته ای Crucible Furnaces
2) کوره های تشعشعی Radiation or Reverberatory Furnaces
3) کوره های ایستاده (کوپل) Vatical Shaft (Cuple) Furnaces
4) کوره های برقی Electric Furnaces
5) کوره های با شعاع الکترونی Electron Furnaces
6) کوره های دیگر (استفاده از انرژیهای دیگر)


1)کوره های بوته ای :
همانطو که از نام آنها پیداست برای عمل ذوب از بوته استفاده می شود . انتقال حرارت در این کوره ها بیشتر از طریق هدایت به مواد موجود در داخل بوته می رود .

حرارت به سه طریق منتقل می شود : 1- هدایت. 2- جابجائی. 3- تشعشعی

جنس بوته ها :
جنس بوته ها که استفاده می کنند به شرح زیر است . بوته های آهن خالص- بوته های فولادی- بوته های چدنی- بو ته های شاموتی- بوته های گرافیتی- بوته های سیلیکون کاربایدی- بوته های دیگر

آهن خالص برای فلزاتی که نقطه ذوب کمتری نسبت به آهن دارند و خوردگی کمتری دارند- از بوته های آهنی برای ذوب موادی که نقطه ذوب آنها پائین تر از نقطه ذوب آهن خالص است (1539-1536درجه سانتیگراد) است . منیزیم را مجبوریم در داخل این بوته ذوب کنیم چون با بهترین آجر نسوز نمی توان منیزیم را ذوب کرد و دلیلش میل ترکیبی منیزیم با اکسیژن است که اکسیژن نسوز را می کشد و نسوز متخلخل می شود-

آهن خالص تجاری:
چون آهن بصورت خیلی خالص بندرت یافت می شود , بیشتر از این آهن استفاده می شود و خلوصش 8/99% است و ناخالصی اش 2/0-1/0% می باشد. آهن خالص تجاری را در دنیا برخی از شرکتها تولید می کنند . از جمله شرکت آرمکو و وستینگ هاوس در آمریکا تولید می کنند که برای ذوب آلیاژهای با نقطه ذوب کم مثل روی , منیزیم , سرب و ... از این ورقها بوته درست کرده (بوته یکپارچه) استفاده می کنند (بوته را جوش نمی زنند بلکه با آهنگری درست می کنند بلکه پرس و گرم کاری)- از بوته های چدنی برای ذوب آلیاژهای روی , آلومینیوم و سایر آلیاژها با نقطه ذوب پائین استفاده می کنند بشرطیکه مشکل آهن در آن آلیاژها وجود نداشته باشد . تجربه نشان می دهد مذاب Al و Zn , آهن را در خود حل می کند چون چدن دارای انتقال حرارت خوب است (بدلیل گرافیتهای لایه ای) و ارزان ریخته گری می شود . در ایران بیشتر از بوته های چدنی استفاده می شود .

بوته های فولادی :
از بوته های فولادی برای ذوب آلیاژها با نقطه ذوب کم و آلیاژهائی که میل ترکیبی زیادی نسبت به اکسیژن دارد مثل آلیاژهای منیزیم که علاقه دارند اکسیژن مواد نسوز را بگیرند , استفاده می کنند . فولادهای معمولی خوردگی بیشتری دارند و مذاب آلیاژهای مختلف در آن تدریجاً آن را می خورند (یعنی بدنه را در خود حل می کنند).

بوته از جنس مواد نسوز دوام بیشتری در برابر پوسته پوسته شدن یعنی اکسید شدن دارد . آنالیز یک نوع فولاد نسوز عبارتست از 25% کرم و 20% نیکل و بقیه عناصر جزئی دیگر , از آلیاژهای دیگر نیز که قیمت آنها گران است بعنوان بوته می توان استفاده کرد , از جمله آلیاژ 50% کرم و 50% نیکل یا آلیاژ 50% کرم و 50% نیکل و کمی نیوبیوم Nb (که دوام و مقاومت خوبی دارد) .

بوته های گرافیتی :
همانطور که از نام این بوته ها پیداست , جنس این بوته ها از گرافیت می باشد . (می دانیم که کربن در طبیعت به سه صورت دیده می شود : 1) کربن بی شکل : این کربن شکل بلوری ندارد و به آن کربن آمولف نیز می گویند . این کربن در اثر حرارت در مجاورت اکسیژن , می سوزد و خاکستر از آن باقی می ماند. 2) کربن بصورت گرافیت : این نوع کربن بصورت بلوری (کریستالی) می باشد و بلوری آن طوری است که دارای صفحات لغزش است و این صفحات می توانند روی هم براحتی بلغزند . بهترین آنها گرافیت چرب نقره ای است . این گرافیت ماده نسوز است و نقطه ذوبی در حدود بیش از 3000 درجه سانتیگراد دارد گرافیت راسب (رسوب یافته) شده در حین انجماد در چدنهای خاکستری از این نوع است که از مذاب جدا شده . 3) کربن بصورت الماس : بلور این نوع کربن بصورت یک هشت وجهی است ولی رنگی و شفاف است و با سختی 10 موهس سخت ترین ماده در طبیعت می باشد .

بوته های گرافیتی بدلیل اینکه نقطه ذوب بالا داشته و گرافیت نیز علاوه بر نسوز بودن از انتقال حرارت زیادی نیز برخوردار است هدایت خوبی داشته و حرارت را از جداره خود به داخل بوته هدایت می کند .

طرز ساخت بوته های گرافیتی :
به این شکل است که گرافیت را همراه با کمی قیر و مواد چسبی آغشته کرده و با فشار زیاد پرس می کنند سپس آن را در مدت زمان طولانی در محیط بسته ای دور از هوا می پزند (دما در حدود 1600 درجه سانتیگراد) تا عمل تف جوشی (زینتر) روی آن انجام شود و به آرامی در کوره سرد می شود .

بوته های سیلیکون کارباید :
این نوع بوته ها از استحکام بیشتری برخوردارند و خود ماده سیلیکون کارباید در اثر حرارت , کمی منقبض و منبسط می شود . یکی از بهترین موادی است که به شک حرارتی مقاوم است . برای ذوب چدن بیشتر از بوته های سیلیکون کاربایدی استفاده می شود چون چدن آلیاژیست از آهن- کربن- سیلسیم , پس کمتر علاقه دارد جداره را بخورد .

بوته های شاموتی :
این بوته ها از خاک رس نسوز ساخته می شود . از ریختن رس نسوز در اثر حرارت اصطلاحاً شاموت به دست می آید . البته درجه نسوز بوته های شاموتی بستگی به درجه خلوص شاموت دارد . بهترین ماده شاموت آن است که پس از پخت , مقدار فازهای مولیت در حداکثر خود قرار گیرد (1800 0C . 3Al2O3 . 2SiO2).

مولیت نسوزی است که تا دمای 1800 0C می تواند دوام بیاورد , در ضمن از نظر مقاومت مکانیکی در دمای بالا نیز خوب است . در بوته های شاموتی آلیاژهای غیر آهنی و بندرت چدن ذوب می شود . معمولاً دوام بوته های شاموتی تا دمای 1650 0C است .

انواع کوره های بوته ای : Crucible Furnaces
الف) کوره بوته ای چرخان) 1- چرخان حول تقریباً کمی بالاتر از مرکز ثقل – 2- چرخان حول محور ناودانی کوره ب) کوره بوته ای ثابت (زمینی) ) 1- با سوخت جامد - این نوع کوره ها دو نوعند,یکی کوره سنتی است که از سوخت جامد زغال سنگ یا کک برای عمل ذوب استفاده می کردند.این نوع کوره نیاز به برق نداشت و با هوای طبیعی که از زیر کوره از لابه لای میله های کف به داخل کشیده می شد زغال سنگ یا ککها را مشتعل می ساخت . برای ذوب فلزات مخصوصاً چدن بوته را در داخل ککها دفن می کردند تا هم از بالا و هم از بغل ها و هم از زیر حرارت به فلز برسد و ذوب خوب و کامل انجام شود. (برای ذوب چدن در این کوره ها اول باید ککها را الک کرد یعنی ککها را دسته بندی کرد از درشت به ریز و پودر,کک درشت در زیر و بعد بوته و بعد شارژ و چند کک گنده در داخل بوته و کک متوسط در اطراف و ریزها را در اطراف می ریزیم و بقیه را در بالا می گذاریم.


2- با سوخت مایع – نقشه این کوره در شکل آمده است که برای ذوب 100-150 کیلوگرم چدن می باشد, سوخت این کوره ها از گازوئیل با ارزش حرارتی 9300 کیلو کالری بر لیتر درجه سانتیگراد یا مازوت با ارزش حرارتی 1100 کیلو کالری بر لیتر درجه سانتیگراد است و می توان با استفاده از بوته های گرافیتی در آن چدن ذوب کرد. مشعل آن از نوع فارسونگاهی(یک نوع مشعل ساده صنعتی که از طریق یک لوله رابط به یک ونتیلاتور(دمنده هوا) وصل شده است).نوع ونتیلاتور یا دمنده هوا بستگی به ظرفیت کوره انتخاب می شود , معمولاً دمنده هائی که پس از ساخت بالانس شده اند را در این کوره ها قرار می دهند (در تهران ,مظفریان و در تبریز,کارخانه متحد) بدنه کوره از اسکلت فلزی است , از تکه لوله های 40 اینچی یا بالاتر از آن به ارتفاع 130 سانتیمتر و اگر نبود از ورق 6 mm به بالا رول کرده و به هم جوش می زنیم .قطر داخلی 100 و ارتفاع 130- 110 cm پس 100*14/3=314 cm قطر داخلی بدنه می باشد که از جوش زدن ورق گسترده بدست می آید. و در کف بدنه رول شده رینگ می زنیم و میله های در جای خالی رینگ جوش می دهیم رویش آجر نسوز با کمی شیب قرار می دهیم تا سرباره ها بیرون رود , بعد کف بوته قرار داده می زنیم که کف بوته می تواند بوته شکسته باشد و سپس از پائین به بالا نسوز کاری می کنیم که نسوز جداره 20- 15 cm است. فارسونگاه را طوری می گذاریم که بصورت مماس به کف بوته بخورد تا شعله دور بزند.
از کوره های تشعشعی ثابت برای ذوب آلیاژهای غیر آهنی مخصوصاً آلومینیوم استفاده می کنند , در این کوره ها شعله مستقیماً به مذاب نمی خورد , زیرا اگر مستقیماً به مذاب بخورد موجب اکسیده کردن آن می شود.

کوره های تشعشعی نیمه چرخان :
از این کوره ها نیز برای ذوب آلیاژهای غیر آهنی استفاده می کنند و موقع تخلیه مذاب , کوره چرخانده می شود یا در هنگام شارژ کوره چرخانده شده و شارژ را تحویل می گیرد.

در این کوره ها نیز سعی می شود شعله به دیواره ها برخورد کرده و برخورد مستقیم با مذاب نداشته باشد.

کوره های دوار :
کوره های دوار که برای ذوب چدن در سال 1930 در آلمان ساخته شد ولی در حال حاضر در دنیا بیشتر انگلیسی ها از آن استفاده می کنند . یک شرکت در انگلستان به نام Manometer سازنده این نوع کوره ها است.


Rotary Furnace که با ظرفیت های 250Kg تا 70 تن مذاب چدن و تا 12 تن مذاب آلومینیوم می سازد . سوخت این نوع کوره ها گاز , گازوئیل و مازوت است . کوره هائی با ظرفیت کمتر با دست و کوره های با ظرفیت بیشتر به کمک جراثقیل شارژ می شوند. کوره روی جکهای مربوطه به اندازه 45 درجه بلند می شود و بعد از شارژ دوباره به جای خودش بر می گردد.
جداره نسوز این کوره ها برای ذوب چدن , خاک نسوز سیلیسی و برای ذوب آلیاژهای آلومینیوم خاک نسوز آلومینائی است .

ساختمان این کوره ها : این کوره ها شامل یک اسکلت فلزی که به شکل یک استوانه متصل به دو مخروط ناقص است و توسط فلنچ روی استوانه و مخروط ها به یکدیگر متصل می شود .

به طرف دهانه بزرگ مخروط ها و هر دو طرف استوانه فلنچ نصب شده و روی استوانه دو غلطک وصل می شود. غلطکهای محرک , کوره را با سرعت یک دور در دقیقه می چرخانند 1 r.p.m و در ایران با سرعت تقریباً 2 r.p.m درست می شود .

در کشور کوره های دوار توسط بعضی از افراد ساخته می شود , یکی از سازندگان خوب این کوره ها حاج صادق مهامی در تهران (ایران ذوب) که کوره هائی با ظرفیت 250- 350- 500 Kg و 1 تن را می سازد .

اولین کوره که در ایران در تسلیحات ارتش تهران توسط مهندس پسیان و مهندس گرنسر آلمانی ساخته شد و شروع به ذوب چدن نمود . در ایران ظرفیت 500 Kg در ریخته گریهای چدن زیاد استفاده می شود , زیرا خاک نسوز داخل آن خاک سیلیسی بوده و قابل تهیه در داخل کشور است . چون بوته های گرافیتی گران است , بیشتر از این کوره ها در ایران استفاده می شود. در یک طرف مخروط ناقص مشعل و در طرف دیگر دودکش است , در بعضی از طرح کوره ها دود از سقف کارگاه با کانالی خارج می شود و در تعدادی از آنها نیز دود توسط کانالهائی به زیرزمین کارگاه کشیده شده و از گرمای آن برای پیش گرم کردن هوای ورودی استفاده می کنند .

تجربه نشان می دهد که به راحتی می توان با استفاده از گرمای دود , هوای ورودی را حدود 250- 350 درجه سانتیگراد گرم کرد. این عمل باعث می شود راندمان حرارتی کوره بالا رفته و حدود 50 درجه سانتیگراد مذاب داغتر بیرون بیاید. (می توانیم ونتیلاتور را از دودکش کوره به طرف دهانه منتقل داد.)

طرز بهره برداری از کوره :

ابتدا کوره را روشن می کنند و کوره را به دوران در می آورند تا کاملاً بطور یکنواخت مواد نسوز داخل کوره حرارت دیده و گرم شود و تا آن مدتی روشن می کنیم که نسوزهای داخل کوره از حرارت اشباع شود. 

 
|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


کوره القایی
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 20:38 | بازدید : 1663 | نویسنده : metallurgyy | ( نظرات 0 )

کوره القایی

 

و باز هم اطلاعاتی دربازه کوره القایی :(قسمت سوم)

به طور کلی قسمت های مختلف کوره های القائی عبارتند از : 
الف- بوته : 
حاوی اسکلت فلزی کوره ، کویل ، جداره نسوز – هسته ترانسفورمر، بوغها(yokes)پلات فرم (سکو)
ب- تاسیسات الکتریکی
شامل دژنکتور،سکیونر، ترانسفورماتور، مبدل فرکانس ، خازن ها ، چوکها، کلید های کولرها ،مکنده ها و تابلو های کنترل.
پ- تاسیسات خنک کن:
تاسیسات الکتریکی کوره القائی مثل ترانسفورماتور چوک ، خازن ها ، کلیدهای فشار قوی و تابلو مدار فرمان در محدوده ی زمانی خاصی می توانند کار کنند و اگر از حد معینی گرمتر شوند باعث ایجاد مشکلاتی می گردند ، لذا این تاسیسات باید خنک گردند ، خنک کردن تاسیسات الکتریکی می تواند ب فن ، ارکاندیشن یا کولر گازی صورت گیرد .
کویل و بدنه کوره در کوره های بوته ای و کوپل ، پوسته ی اینداکتور ، پوسته خنک کن و گلوئی کوره در کوره های کانال دار نیز باید خنک شوند این قسمت ها عموما با آب خنک می گردند(برخی از کوره های کوچک کانال دار بگونه ای طراحی می شوند که تمام قسمت های فوق الذکر یا قسمتی از آن با هوا خنک می شود ) و تاسیسات مخصوصی شامل مبدل های حرارتی ، پمپ ،برج خنک کن و غیره را دارا می باشد و معمولا مقصود از تاسیسات خنک کن همین قسمت می باشد . 
ت- تاسیسات حرکت بوته 
برای کوره های بزرگ هیدرولیکی و برای کوره های کوچک مکانیکی یا هیدرولیکی است و شامل جک های هیدرولیک ، پمپ هیدرولیک، مخزن روغن ، شیر ها ، فیلتر ها ، دیگر تاسیسات هیدرولیک و میز فرمان هیدرولیک یا سیستم های چرخ دنده ای دستی یا چرخ دنده ای موتوردار.


ث- محل استقرار کوره 
شامل اتاق محل استقرار بوته (furnace pit) ، فونداسیون ، چاله ی تخلیه ی اضطراری ،محل استقرار تاسیسات الکتریکی ، هیدرولیکی و خنک کن و محل استقرار تابلو های مدار فرمان ، تابلوی کنترل مدار آب و میز فرمان هیدرولیک می باشد .
ج- تاسیسات تهویه
تاسیسات دوده و غبار گیر، بخصوص در کوره های بوته ای بزرگ را نیز می توان از تاسیسات مهم کوره بحساب آورد .
هر کدام از شش قسمت فوق مسائل و برنامه تعمیر و نگهداری مخصوص دارد که این برنامه بسته به نوع کوره (کانال دار ، بوته ای )ظرفیت بوته ، فرکانس کوره (خط ، متوسط ، بالا )، سیستم خنک کن کور سیستم حرکت بوته و نوع جداره نسوز تفاوت هایی داشته اما در اصول همسانی زیاد وجود دارد .
به طور کلی مسائل مربوط به کوره های القائی بوته ای و کانال دار از جمله عوامل موثر در کار کوره ، چگونگی کنترل خوردگی و سایش و ... با یکدیگر تفاوت هایی دارند لذا بهتر است دراین بررسی هر کدام به صورت جداگانه ای مورد مطالعه قرار گیرند .
کوره های القایی بدون هسته 
عوامل موثر در کار کوره 
مهمترین عوامل موثر در بالا بردن راندمان کاری کوره عبارت است از : اجرای دقیق برنامه تعمیر و نگهداری کوره ، شارژ مناسب ، اپراتوری صحیح ، وضعیت جداره نسوز .


الف : اجرای دقیق برنامه تعمیر و نگهداری کوره 
کوره های القایی بسته به نوع آن ( کانال دار ، بدون هسته ) ، ظرفیت آن ، مقدار فرکانس ، نوع سیستم خنک کن ، سیستم حرکت بوته و نوع جداره ی نسوز برنامه تعمیر و نگهداری مخصوص به خود دارد و باید به دقت اجرا شود اصول و خطوط کلی تعمیر و نگهداری کوره های القایی در قسمت های بعدی خواهد آمد 
ب: شارژ مناسب 
کوره های بدون هسته ذوب القائی با فرکانس پایین تر از 250 هرتز تمام ذوب خود را تخلیه نمی کنند تا زمان شارژ بعدی کوتاه تر شود . بعلت وجود ذوب در این کوره های مواد شارژ باید عاری از روغن و رطوبت باشد در غیر این صورت خطر پاشش ذوب و قطعات شارژ جامد به بیرون ار کوره وجود دارد ضمنا وجود روغن و دیگر مواد آلی باعث ایجاد دود در کارگاه می شود . سرد بودن سرباره نسبت به ذوب در کوره های القائی ضمن اینکه این کوره ها را در امر احیای مواد اکسیدی ناتوان می کند باعث می شود این کوره ها نتوانند مقدار زیاد مواد اکسیدی ، خاک و سرباره را تحمل کنند و وجود مقادیر زیاد مواد غیر فلزی غیر آلی باعث ایجاد پل بالای ذوب بالای ذوب بخصوص هنگام سرد بودن ذوب می شود که خود می تواند مشکلاتی را در کار کوره ایجاد کند 
ابعاد نامناسب شارژ نیز می تواند هم مستقیما به جداره صدمه بزند و هم در ایجاد پل روی ذوب کمک نماید


پ- اپراتوری صحیح
چرخش و تلاطم ذوب در کوره های القائی بدون هسته به خصوص با فرکانس های پایین تر باعث می شود تهیه ذوب با آنالیز معین و همگن و درجه حرارت مشخص و یکنواخت ، ساده تر شود . 
با این حال برای بالا رفتن راندمان و سلامت کوره اصولی را در کار با کوره باید رعایت کرد انتخاب شارژ مناسب ، دمای صحیح ذوب در مراحل مختلف، فرآیند تهیه ذوب ، شارژ کوره به روش صحیح ، اضافه کردن مواد آلیاژی و دیگر مواد افزودنی در زمان های صحیح و مقادیر معین ، توجه به تابلو های مدار فرمان وابزار و وسائل هشدار دهنده و توجه به مسائل ایمنی از جمله وظائفی است که اپراتور کوره ( کوره دار ) هنگام کار با کوره باید رعایت کند ، اپراتوری کوره با توجه به نوع کوره ظرفیت آن ، نوع ذوب تهیه شده، نوع شارژ مواد جامد و پارامتر های دیگر تفاوت می کند . 
برنامه تعمیر و نگهداری کوره ، انتخاب شارژ مناسب و اپراتوری صحیح از جمله دستور العمل هایی است که معمولا فروشنده یا سازنده کوره همراه کوره ارسال می کند و می بایست جهت سلامت و بالا بودن راندمان کوره به آن ها عمل کند . 
ت:وضعیت جداره نسوز: 
جداره کوره های القائی می تواند در اثر سایش مکانیکی به وسیله ذوب و شارژ جامد خوردگی شیمیایی به وسیله سرباره ، ذوب و آتمسفر کوره ، شوک های مکانیکی و حرارتی ، کندگی و انهدام در اثر برخورد و تصادم با شارژ جامد شیوه شارژ نامناسب و غیر متناسب بودن ابعاد و کیفیت شارژ ، درجه حرارت بیش از اندازه بالای ذوب آسیب دیده یا نازک گردد .(نصب و پخت ناصحیح جداره و هر گونه انفجار به هر دلیلی داخل کوره نیز می تواند باعث انهدام یا آسیب به جداره نسوز شود . 
و یا در اثر رسوب مواد غیر فلزی غیر آلی بر جداره ضخیم گردد که هر دو مورد برای کوره مضر می باشد . مورد اول ( نازک شدن جداره ) گر چه در مرحله اول باعث بالا رفتن توان گرمایی کوره می شود ولی در مجموع عمر جداره را پایین آورده و گاهی باعث توقف های اضافی می گردد مورد دوم ( ضخیم شدن جداره ) باعث پایین آمدن راندمان کاری کوره شده و گاهی در شارژ کردن نیز اخلال ایجاد می کند . برای شناخت علل ضخیم شدن جداره و نازک شدن جداره بر اثر فعل و انفعال شیمیایی باید ترمومتالورژی ذوب ، سرباره ، آتمسفر کوره و آستر نسوز را شناخت به عنوان مثال وجود اکسید های قلیایی در ذوب آلومینیم در کوره هایی با جداره آلومینایی باعث اکسید شدن آلومینیم مذاب و تشکیل آلومینا و رسوب آن بر جداره و نتیجتا ضخیم شدن جداره می گردد در صورتی که وجود اکسید های قلیایی در کوره های با جداره سلیسی باعث خوردگی شدید آستر نسوز می گردد . 
کنترل خوردگی و سایش 
جداره کوره های بوته ای بسته ای به شرایط کاری ، نوع جداره از نظر شیمیایی و فیزیکی ، نحوه نصب ، رطوبت گیری و پخت آستر ، نوع و کیفیت شارژ جامد و نحوه شارژ می تواند هنگام کار ضخیم گردد یا اینکه در اثر سایش ، فرسایش خوردگی شیمیایی نارک گردد نازک شدن به مفهوم نزدیک شدن ذوب به کویل و ضخیم شدن به معنای دور شدن ذوب از کویل می باشد . با نازک شدن جداره و نزدیک شدن ذوب به کویل فوران مغناطیسی جذب شده توسط کویل افزایش پیدا کرده نتیجتا آمپری که توسط کویل کشیده می شود افزایش پیدا می کند بنابراین اگر مقدار آمپری که توسط کویل در یک ولتاژ معین کشیده می شود با یک حجم ذوب معین( درجه حرارت ذوب تاثیر جزئی نیز بر آمپر کشیده شده دارد به هر حال دقیق تر است که درجه حرارت هم تقریبا جهت مقایسه یکسان باشد در کوره هایی که فرکانس متغییر است مقایسه باید در یک فرکانس مشخص صورت گیرد .) در حالت جداره ی نو با حالت جداره خورده شده مقایسه گردد افزایش آمپر مشاهده خواهد شد . با اضافه شدن مقدار آمپر کشیده شده که بیانگر جذب بیشتر فوران مغناطیسی توسط ذوب است خاصیت سلفی (inductive)مدار بیشتر می شود و در نتیجه ضریب توان cos آلفا از یک به سمت خاصیت سلفی منحرف می شود و برای یک کردن ضریب توان نیاز به مقدار خازن بیشتری در مدار می باشد .بنابراین بهترین راه کنترل خوردگی جداره زمانی که ذوب داخل کوره می باشد مشاهده مقدار جریان الکتریکی کشیده شده توسط کویل ، ضریب توان و مقدار خازن های داخل مدار و مقایسه ی آن ها با حالت جداره نو می باشد . عکس مطالب فوق در هنگامی است که جداره ضخیم گردد بدین معنا که با ضخیم شدن جداره ذوب از کویل دور شده و در نتیجه حجم فوران مغناطیسی جذب شده توسط ذوب کاهش می یابد و بالتبع جریان کشیده شده توسط کویل کم می شود و نتیجتا مدار خازنی capacitive می شود و ضریب توان از یک به سمت خازنی منحرف می گردد و برای یک کردن cosآلفا نیاز است مقداری خازن از مدار خارج شود بنابراین با کنترل مداوم آمپر کشیده شده توسط کویل ضریب توان cosآلفا و مقدار خازن در مدار برای تصحیح ضریب توان و مقایسه آن با حالت جداره نو می توان دریافت که جداره نازک شده است و یا ضخیم ،مقادیر الکتریکی فوق را می توان در رابطه زیر خلاصه کرد : 
مقاومت حمام مذاب (اهم ) ضرب در توان کوره (وات ) برابر است ولتاژ کوره (ولت ) 
مقاومت حمام زمانی که از مذاب پر است و درجه حرارت ذوب نزدیک به درجه حرارت استفاده می باشد و ولتاژ کوره در یکی از ولتاژ های بالا قرار دارد اندازه گیری می شود این اندازه گیری به طور مداوم از زمانی که کوره نو کوبی شده است انجام می شود کاهش مقاومت حمام به معنای نازک شدن جداره و نزدیک شدن ذوب به کویل ایست و افزایش مقاومت حمام به مفهوم ضخیم شدن جداره و دور شدن ذوب از کویل می باشد معمولا اگر مقاومت حمام 20 درصد کاهش یافت به مفهوم این است که جداره نسوز نیاز به تعمیر دارد 
این نکته را باید یاد آور ساخت که با نازک یا ضخیم شدن جداره بالانس فاز کوره هم غیر متعادل شده و در نتیجه مقدار خازن در مدار برای متعادل کردن فاز ها نیز تغییر می کند منتها جهت کنترل خوردگی یا ضخیم شدن جداره نیاز چندانی به کنترل بالانس فاز نمی باشد از طرفی با خورده شدن جداره یا ضخیم شدن آن مقدار حرارت منتقل شده به کویل تغییر یافته و در نتیجه گرمای آب عبوری از داخل کویل تفاوت می کند و اختلاف دمای آب ورودی با آب خروجی تغییر می کند . با نزدیک شدن ذوب به کویل ، اختلاف دمای ورودی و خروجی افزایش و با دور شدن ذوب از کویل اختلاف دمای ورودی و خروجی کاهش می باید از آن جا که بر افزایش و کاهش دمای آب عوامل مهم دیگری نیز موثر هستند این پارامتر به تنهایی نمی تواند معیار سنجش قرار گیرد و در جوار پارامتر های الکتریکی فوق الاشاره می توان از آن بهره گرفت در برخی از کارخانجات این مفهوم اشتباه به وجود آمده است که نزدیک شدن ذوب به کویل را اهم متر کوره نشان می دهد ، در صورتی که اهم متر مقاومت الکتریکی جداره را تعیین می نماید و جداره ی سالم حتی با ضخامتی معادل کمتر از 6/1 ضخامتی اصلی دارای مقاومت الکتریکی به اندازه کافی بالائی است که اهم متر نتواند تشخیص بدهد اگر جداره خیس باشد یا در اثر نفوذ ذوب به جداره اتصال کوتاه به وجود آمده باشد اهم تر وضعیت را نشان می دهد زمانی که اهم متر اعلام خطر می نماید ( در بعضی کوره ها اهم متر مقاومت الکترکی تمامی قسمت های تاسیسات الکتریکی کوره و بوته را همزمان کنترل می کند . در این حالت باید اول مشخص گردد که اتصال کوتاه در بوته است یا تاسیسات الکتریکی و بعد تصمیمات لازم اتخاذ گردد . ) چه از خیس شدن جداره و چه از اتصال کورته باشد باید بلافاصله کوره تخلیه گردد و در جهت رفع عیب تلاش شود . یاد آوری این نکته ضروری است که در زمان پخت جداره مقاومت الکتریکی جداره به خاطر وجود مختصری رطوبت در جداره ، پایین است که این مرد غیر از موارد یاد شده در فوق می باشد ، بنابراین مشخص است که اهم متر خوردگی جداره را نشان نخواهد داد وهنگامی که اهم متر مشخص می کند مقاومت الکتریکی جداره پایین آمده به مفهوم اعلان خطر است و باید ذوب کوره بلافاصله تخلیه گردد . پس مقاومت الکتریکی جداره جهت کنترل سلامت جداره باید مرتب و مداوم بازرسی گردد ولی جهت کنترل نازک یا ضخیم شدن جداره در هنگام پر بودن کوره از ذوب باید ذوب کوره بلافاصله تخلیه گردد پس مقاومت الکتریکی جداره جهت کنترل نازک یا ضخیم شدن جداره در هنگام پر بودن کوره از ذوب باید از ضریب توان cos آلفا مدار ، آمپر کشیده شده توسط کویل و مقدار خازن تصحیح cosآلفا بهره جست ،مشخص است در صورتی که خوردگی جداره موضعی باشد یا در ناحیه ای خوردگی و در ناحیه ای دیگر افزایش ضخامت جداره داشت ، چرا که خوردگی موضعی کوچک گر چه می تواند خطر آفرین باشد اما تاثیر چندانی بر آمپر کشیده شده توسط کویل ندارد و در صورتی که خوردگی در یک ناحیه با ضخیم شدن در ناحیه ی دیگر توام باشد بعلت خنثی کردن اثر یکدیگر باعث گمراهی کنترل کننده خواهد شد . بنابراین جهت کنترل دقیق تر وضعیت جداره از روش های دیگری هم استفاده کرد . در کوره های با فرکانس بالاتر از 250 هرتز چون ذوب کوره پس از آماده شدن کاملا تخلیه می گرد ، می توان از مشاهده مستقیم نیز استفاده کرد و خوردگی های موضعی را تشخیص داد .

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


کوره کوپل
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 20:37 | بازدید : 1898 | نویسنده : metallurgyy | ( نظرات 0 )

   کوره کوپل

ذوب کوره کوپل برای تهیه انواع چدن معمولی و چدن چکش خوار مناسب می باشد. اصولا دو نوع کوره کوپل وجود دارد: کوره کوپل سرد دم و کوره کوپل گرم دم. کوره کوپل سرد دم با حرارت هوای محیط  و کوره کوپل گرم دم با هوای پیش گرم شده کار می‌کند. گرمای هوای پیش گرم شده به طور کلی به 400 تا 600 درجه سانتی‌گراد می رسد.  درباره اندازه کوره کوپل در رابطه با راندمان کوره می توان به 6920 Din رجوع نمود.


کوره کوپل هوای سرد ( سرد دم)
 ساختمان
 کوره کوپل از یک جدار استوانه‌ای فلزی تشکیل شده است که قسمت درونی آن از مواد دیرگدازی که معمولا  دارای خاصیت اسیدی یا بازی است، پوشیده شده است. 1 تا 2 سانتی‌متر پایین تر از دریچه ورود بار a جدار زرهی b قرار دارد که به خاطر خنثی کردن ضربات بار کوره کوپل ساخته می‌شود.

دمنده‌های c هوار را از دستگاه دم، لوله‌های هوا و چعبه‌ دم d به داخل کوره هدایت می کنند و در مجموع به کمک مقدار هوا، سرعت هوا را تعیین می‌نماید. این دمنده‌ها غالبا از چدن و به شکل چهارگوش یا گرد ساخته می شوند. مقدار و اندازه آنها بر حسب بزرگی کوره کوپل تعیین می شود.

 

  • دریچه ورودی بار
  • جدار زرهی
  • لوله‌های دمنده
  • جعبه دم
  • تنوره کوره
  • کف بوته
  • مجرای تخلیه
  • پیش گرمگاه
  • گدازگاه
  •  آتشگاه
  • بوته


 تعداد لوله‌های دمنده معمولا 4 تا6 عدد است که در یک ردیف هوا را از جعبه دم به داخل کوره کوپل انتقال می‌دهند.
 در بیشتتر کوره‌های کوپل دو ردیف لوله دمنده کار می‌گذارند، به طوری که تعداد آنها را بر جسب بزرگی کوره زیاد می‌کنند. در حالت عادی، لوله‌های دمنده را طوری کار می گذارند که تناسب سطح مقطع آنها به سطح مقطع کوره کوپل به نسبت 1 به 4 تا 1 به 6 برسد. دمنده‌ها در حالت عادی در ارتفاعی معادل  قطر داخلی کوره کوپل از کف کوره به بالا قرار می‌گیرند و اغلب آنها شیب ملایمی به طرف پایین کوره  دارند.

کوره کوپل فاولر دارای این ویژگی است که هدایت هوا در آن به وسیله شکافی صورت می‌گیرد که حلقه‌وار در داخل کوره کوپل نصب گشته  و فقط توسط دنده‌هایی مسدود شده است. در بالای کوره کوپل دودکشی وجود دارد که در بیشتر انواع آن یک جرقه‌گیر نصب شده است تا از خروج ذرات گداخته بار به خارج از کوره کوپل و در نتیجه امکان آتش سوزی جلوگیری شود.  یکی از کوره‌هایی که در اینجا قابل  ذکر است کوره ADS است که در بلژیک ساخته می شود و دارای پوششی بازی است.  ارجحیت کوره ADS در این است که کوره ADSدارای جدار داخلی نازکی است که با هر فرایند گداز جداره توسط لایه‌ای  از سرباره قلیائی جایگزین می‌گردد، به طوری که کوره ADS عملا بدون آستر مورد استفاده  قرار می‌گیرد.

 احتراق
 هوایی که از لوله‌های دمنده  به داخل کوره می رسد، خیلی زود  داغ می‌شود و پس از سوزاندن کک، آنرا به گاز کربنیک، (CO2) تبدیل می‌نماید.این عمل در سوختگاه انجام می‌شود.  

اکسیژن هوا در ارتفاعی معادل با پنج برابر قطر متوسط قطعات  کک ( قطر متوسط کک بستگی دارد به مقدار هوای ورودی) می سوزد، در این مرحله مقدار گاز کربنیک به حد ماگزیمم خود می‌رسد.

واکنش Co 2 + C  2Co  که قبلا به کندی صورت می‌گرفت، در قسمت بالای سوختگاه تبدیل به یک واکنش تعیین کننده برای واکنش‌های بعدی می شود. بر خلاف واکنش‌های احتراق که گرمازا هستند واکنش (بودوار) گرماگیر است. آن قسمت از کوره کوپل که این واکنش در آن انجام می یابد منطقه احیاء نامیده می شود. واکنش‌های گرمازاو گرماگیر در قسمت‌های مختلف کوره کوپل باعث تغییر درجه حرارت می‌شوند. 

منحنی حرارت بعد از مقدار ماکزیمم به علت وجود بودوار که گرماگیر است و سیر نزولی پیدا می کند.

 سیر آهن در کوره کوپل
آهن در قسمت فوقانی تنوره در اثر تماس با گازهای متصاعد شده داغ می‌شود. هر چه نسبت سطح خارجی به حجم بیشتر باشد، به همان نسبت هم انتقال گرما از گازها بهتر صورت می ‌گیرد. بعد از آنکه آهن به تدریج به طرف پایین کوره کوپل سرازیر شد، در قسمت احیا یعنی در ابتدای گدازگاه ذوب می‌شود. (گدازگاه). قطرات مذاب از کک‌های داغ گذاشته، از قسمت زیرین محل احیا وارد سوختگاه می‌شود. حرارت آن در این محل بالاتر از نقطه ذوب می باشد و در اینجا تغییراتی در ترکیب شیمیایی آن به وجود می‌آید. در پایان همراه با سرباره تولید شده به بوته می‌رسد و از آنجا  مستقیما وارد حوضچه می گردد.

 توان گداز و درجه حرارت آهن
توان گداز و درجه حرارت آهن به مقدار هوای ورودی و کک بارگیری بستگی دارد. رابطه اصولی مقادیر در دیاگرام شبکه‌ای نشان داده شده است. ( رجوع شود به دیاگرام شکبه‌ای) درمقادیر ذکر شده، به ویژه در درجه حرارت آهن، درشتی قطعات رده‌بندی شده، جنس و اندازه قطعات  کک نیز  حائز اهمیت است .

 

 طرز کار کوره کوپل سرد دم
کوره کوپل سرد دم، ابتدا از طریق سوختن کک یا جریان هوا، گرم می‌شود. برای این که قبل از ورود بار فلزی کک سرخ شده و به حالت التهاب درآید، لازم است که دستگاه دم برای مدت کوتاهی روشن شود.  سپس زمانی عمل بارگیری کوره انجام می‌شود که بلندی کک بستر به حد لازم رسیده باشد. (بلندی لازم برای کک بستر معمولا برابر است با قطرداخلی کوره از سطح لوله‌های دمنده بالا). در این موقع مواد گداز آور را متناوبا یا یکجا بر روی آهن و کک اضافه می‌نمایند و به محض این که کوره پر شد، جریان هوا را برقرار می‌سازند. آهن مذاب در بوته کوره جمع می‌شود یا مستقیما به دخل حوضچه می ریزد.

دستگاه‌های اندازه‌گیری برای کوره کوپل
برای آن که کار کوره کوپل با اطمینان کامل انجام شود، دستگاه‌های اندازه‌گیری مخصوصی لازم است. برای توزین هر یک از اجزا رده‌بندی، یک ترازوی ثابت یا متحرک به کار می رود. برای کنترل فرایند گداز ( توان گداز و حرارت آهن) دستگاه اندازه‌گیری مقدار هوا لازم است. خرابی‌های کوره کوپل مانند انسداد به وسیله فشارسنجی که غالبا در بدنه کوره کوپل کار می‌گذارند  مشخص می‌ شوند. کنترل درجه حرارت می‌تواند به وسیله  ترموکوپل یا به کمک آذرسنج صورت گیرد. معذالک باید توجه داشت که در اینجا آذرسنجهایی که اساس کار آنها بر طبق اندازه‌گیری انرژی تشعشعی تمام طول موجها و یا آذرسنجهایی که بر اساس اندازه‌گیری انرژی تشعشعی یک طول موج به خصوص کار می‌کنند برای اندازه‌گیری دقیق حرارت مناسب نیستند، زیرا اندازه‌گیری حرارت به وسیله این دستگاه‌ها به میزان تشعشع متغیر مذاب بستگی دارد. محاسبه دقیق درجه حرارت فقط به وسیله آذرسنجهایی که دارای فیلتر برای دو رنگ سبز و قرمز می باشد انجام می گیرد. این فیلتر باعث می شود که جسم به این دو رنگ مشاهده شود با تغییر تدریجی صفحه متحرک مدرجی که باعث مخلوط شدن این دو رنگ می‌شود رنگ سفید مایل به زردی ایجاد می‌شود که  نشان دهنده حرارت مذاب می باشد.

کوره‌های  کوپل هوای گرم (گرم دم)

ساختمان
ساختمان کوره‌های کوپل گرم دم در اصل شبیه ساختمان کوره‌های کوپل سرد دم است. با این فرق که کوره کوپل گرم دم همیشه استوانه‌ای نیست. اولین کوره کوپل گرم دم در اینجا قابل ذکر است، به وسیله شورمن کامل شد.


کوره کوپل گرم دم به کمک گرم‌کننده‌هایی که به طریق بازگشتی هوا را گرم می‌کنند کار می‌کند شکل 3 یک کوره کوپل شورمن را نشان می‌دهد که به گرم کننده‌های جانبی آن متناوبا گاز گرم و هوا داده می‌شود. کوره کوپل گرم دم ، امروزه به ندرت مورد استفاده  قرار می گیرد. یکی دیگر از کوره‌های کوپل گرم دم که امروزه به ندرت مورد استفاده  قرار می گیرد، کوره فرائن کنشت است.

گازهای گرم کوره به لوله‌هایی که دور تا  دور کوره فرائن کنشت را در بر گرفته‌اند وارد می شود و آنها را گرم می‌نماید. از طرف دیگر، در جهت عکس حرکت گازها که از پایین به بالا است، هوای سرد از کنار لوله‌های حامل گاز گذشته، وارد کوره فرائن کنشت می شود. حرارت هوا هنگام ورود به کوره فرائن کنشت به 100 تا 150 می‌رسد.


 هوای سرد در اغلب کور‌ه‌‌هایی که امروزه متداولند، به وسیله رکوپراتور (گرم‌کننده‌های هوا که طریق رکوپراتیو هوا را گرم کی‌کنند) گرم می شود.  برای گرم کردن هوا غالبا از حرارت گازهای گلوگاه استفاده  می شود، به طوری که گازهای گلوگاه را به وسیله دستگاه مکنده به رکوپراتور می رسانند تا در آنجا عمل انتقال گرما از گازها به هوای سرد صورت گیرد.

عمل مکیدن  گازهای خروجی ممکن است به سه صورت انجام گیرد:

الف- کمی پایین تر از دریچه ورود بار
 ب- کمی بالاتر از سوختگاه 
ج- کمی بالاتر از دریچه ورود بار 


 برای پیش گرم کردن هوا در حالت الف و ج از حرارتی استفاده  می‌شود که در اثر واکنشهای شیمیایی تولید شده است در صورتی که در حالت «ب» هوا بدون دخالت واکنش شیمیایی یعنی فقط به کمک گرمای محسوس گازهای کوره کوپل گرم می شود. گذشته از آن کوره‌های کوپل گرم دمی وجود دارند با رکوپراتورهایی که گرمای آنها از خارج از کوره  تامین می‌شود (شکل 8) و به حرارت ایجاد شده از سوختن گاز داخل کوره بستگی ندارند. امتیاز این نوع کوره‌ها در این است که آسانتر تنظیم می‌شوند.

برای ثابت نگهداشتن شکل داخلی کوره اکثرا از یک سیستم خنک کننده‌ آبی نیز استفاده  می شود که جنس لوله‌های آن معمولا مسی است. در کنار کوره‌های معمولی که دارای آستراسیدی هستند و در آلمان ساخته می شوند در فرانسه و بلژیک هم در سالهای اخیر کوره‌هایی به نام کوره‌های کوپل متالوژیکی متداول شده است.

این کوره‌ها در بعضی موارد با سرباره بازی کار می‌کنند و اغلب در قسمت پایین دارای آستر خنثی هستند، در حالی که در بالای سوختگاه اصولا فاقد آستر دیرگداز می باشند.
به علت آن که این کوره‌های از خارج به وسیله آب خنک می‌شوند، در طرف داخلی بدنه آنها لایه‌ای از آهن و سرباره تشکیل می‌شود  که بر حسب شدت خنک کنندگی آب، دارای ضخامت معینی می‌شود و به جای آستر دیرگداز به کار می‌رود.
این کوره‌ها برعکس کوره‌های سرد دم متداول که فرایند گداز آنها به مدت دو شیفت طول می‌کشد، می‌توانند برای مدت طولانی تری کار کنند.


 عمل احتراق
عمل احتراق در اصل مانند احتراق در کوره‌های سرد دم است، اما ختلاف اصلی در این است که سوختگاه در کوره کوپل گرم دم، به علت استفاده  از هوای پیش گرم شده به سطح دمنده‌ها نزدیکتر می شود. با کوچک شدن گدازگاه، حرارت کوره گرم دم از حد ماکزیمم کوره سرد دم تجاوز می‌کند و در نتیجه واکنش بودوار، شدیدتر صورت می‌گیرد. در چنین شرایطی نسبت احتراق در کوره‌‌های گرم دم کوچکتر می‌شود.

   سیر آهن

توان گداز و موقعیت‌های حرارتی بار
 موقعیت حرارتی بار کوره کوپل گرم دم در اصل مانند کوره کوپل سرد دم است. در اثر ورود هوای پیش گرم شده به کوره کوپل گرم دم، حرارت بار آن ( در صورتی که مقدار کک در دو کوره ثابت باشد) از حرارت بار کوره کوپل سرد دم بیشتر می شود.

درصد مقدار کک را در کوره کوپل گرم دم، اغلب به 8 تا 12٪ می رسانند.  تحت این شرایط حرارت آهن به 1450 تا 1550 می‌رسد. در کوره‌های کوپل گرم دمی که جداره آنها بازی است، مقدار بیشتری کک به کار برده می‌شود. (15 تا 25٪). بدین جهت کربن دهی در کوره کوپل گرم دم بیشتر انجام می‌گیرد. و با این ترتیب می‌توان بار آنها را در مقایسه با بار کوره کوپل اسیدی از موادی که دارای کربن کمتری هستند انتخاب نمود. امتیاز دیگر کوره کوپل گرم دم این است  که به علت خاصیت بازی سرباره آنها، درصد گوگرد آهن پایین‌ می‌آید.

   طرز کار
در آغاز ذوب، هوای گرم وجود ندارد، مگر آن که یک رکوپراتور با گرم کننده خارجی یا یک دستگاه گرم کننده دیگری موجود باشد. بالا رفتن درجه حرارت هوا با گرم شدن رکوپراتور به وسیله گازهای خروجی نسبت مستقیم دارد.

 دستگاه‌های اندازه‌گیری
دستگاه‌های اندازه‌گیری که در بخش یک برای کوره کوپل سرد دم ذکر شد، برای کوره‌‌ کوپل گرم دم تغییرات قابل توجهی پیدا می‌کنند، زیرا کوره کوپل گرم دم مراقبت و دقت بیشتری را لازم دارند.  آنالیز گاز در کوره کوپل گرم دم با کمک رکوپراتورهای مجهز به دستگاه‌های اندازه‌گیری خودکار تعیین می‌شود . اندازه‌گیری‌های پی در پی حرارت هوا  در ثابت نگه داشتن حرارت مورد نظر های تاثیر بسیار دارد، علاوه  بر آن این دستگاه‌های اندازه‌گیری حرارت تا حدی هم کار تنظیم کننده‌ها را انجام می‌دهند، یعنی در صورت بالا بودن حرارت هوای احتراقی در رکوپراتور جریان هوای سرد را باز می کنند و در صورت پایین بودن حرارت  هوا، دستگاه‌های گرم کننده ذخیره به کار می‌افتند. 

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


روش قالب گیری کوبشی
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 20:32 | بازدید : 1821 | نویسنده : metallurgyy | ( نظرات 0 )

روش قالب گیری کوبشی

مقدمه :

روش نسبتا جدیدی می باشد ودرصنعت جزء روش های پیشرفته به حساب می آید وسابقه تاریخی آن به سال 1960 میلادی برمی گردد .وابداع کننده گان آن روسها هستند و به سرعت به آمریکا و ژاپن که جزء کشورهای صنعتی می باشند راه یافت . و امروزه یک روش کاملا صنعتی و فراگیر می باشد .

"ریخته گری فشاری"بعنوان روشی تازه در عرضه شکل دادن فلزات بنظر میرسد که در آینده

نزدیکی قادر است با تولیدی مرغوبتر و ارزان تر،سهم بیشتری را در ساخت قطعاتی خاص نصیب خودسازد.

این روش مجموعه ایست از ریخته گری، و آهنگری، بطوریکه زمینه های اصلی آنرا ریخته گری،

یعنی ذوب، بارریزی، انجماد و مسائل دیگر ریخته گری تشکیل داده و آهنگری پس از بارریزی

بصورت اعمال فشار به مذاب در حال اتجماد و شکل دادن آن ظاهر می شود.

 

 

فهرست :

 

تاریخچه

مراحل انجام فرایند

in Direct casting روش غیر مستقیم

روش حذف حفرات انقباضی

حذف حفرات گازی

پارامترهای موثر بر کیفیت قطعات در روش کوبشی

مشکلات روش ریخته گری کوبشی

نوع قطعات مناسب برای ریخته گری کوبشی

ساختار انجماد قطعات در روش کوبشی

 

 

 

 

تاریخچه :

بطور کلی می توان روش "ریخته گری فشاری"را بشکل اعمال فشار به مذاب ریخته شده در قالب در خلال انجماد حهت شکل گرفتن آن تعبیر نمود.

گزارشهای موجود حکایت از این دارند که هم اکنون در تعدادیازکشورهای پیشرفته جهان تولید

انبوه قطعات مختلف فولادی، چدنی و غیر آهنی با این روش انجام می گیرد. اما با توجه به کلیه

جوانب می توان گفت که قابلیت و کارآئی این روش در تولید قطعات مختلف از جنس برنج و برنز و آلیاژهای آلومینیم آشکار گردیده ولی در عرصه فولاد و چدن ضعفهائی چون جوش خوردن قطعه به قالب و سطوح ناصاف در قطعه در اثر ایجاد لبه های سرد اظهار شده است.

قطعات تولید شده در این روش از ساختاری همگن با دانه های ریز و سطوحی صاف برخودار بوده و خواص مکانیکی آنها با مشخصات قطعات آهنگری برابری می کند.

ایجاد ترکهای گرم بعنوان عیب عمومی این روش در قطعات و آلیاژهای مختلف ریخته شده و

مشاهده می گردد که با تنظیم درجه حرارت بارریزی مذاب، درجه حرارت قالب و زمان بیرون آوردن فطعه از قالب قابل کنترل وحذف است. قطعات کاسه ای شکل بعنوان مناسبترین اشکال برای این روش پیشنهادمیگردند.رینگ چرخ اتومبیل و ماشین های حمل و نقل از حنس آلیاژهای آلومینیم، شیرو بدنه رگلاتور، اتصالات هیدرولیک، پیستونهای پمپ، محفظه های کنترل، بوش و یاتاقان از جنسبرنجوبرنزنمونه قطعاتی هستند که بصورت انبوه با این روش ریخته می شوند.

فرآیند ریخته گری فرآیند ریخته گری فلزات بمنظور تهیه و تولید قطعاتی با شکل، اندازه و جنس دلخواه از طریق ذوب فلزات یا آلیاژها و ریختن آنها به داخل محفظهای موسوم به قالب که قبلاٌ به شکل دلخواه طراحی و ساخته شده است، انجام می گیرد.روشهای مختلفی در فرایند ریخته گری متداول است که در هر یک از آنها، طریقه اجرا، نوع عملیات ذوب، جنس قالب و چگونگی قالب گیری با هم متفاوتاست.ریخته گری، امکان ساخت قطعه با شکل نهایی یا نزدیک به شکل نهایی را فراهم می کند و نسبت به روشهای رقیب این مزیتها را دارد که محدودیت اندازه، شکل و آلیاژ ندارد اما در مقایسه با دیگر روشهای شکل دهی و ساخت، دارای مشکلات و عیوبی است که این عیوب به ماهیت این روش و استفاده از مذاب مرتبط است.

آلودگی مذاب، بدام افتادن گازها بدلیل جریان توربولانس و ناآرام سیال و نیز کاهش حد حلالیت گازها در حین تبدیل مایع به جامد سبب می شودقطعه ریختگی حاصل دارای ساختاری دندریتی، غیر یکنواخت و جدایش یافته باشد و معمولاٌ دارای استحکام، داکتیلیته و کیفیت سطحی نامناسبی نیز هستند.جستجوی روشهای جدید و توانمند که ضمن حل مشکلات بالا دارای توجیه اقتصادی نیز باشد همواره مورد توجه بوده است. امروزه روشهای مختلفی از قبیل ریخته گری کوبشی، ریخته گری با فشار کم، ریخته گری در خلا، روش  Cosworth ، روشهای ریخته گری نیمه جامد و غیره جهت نیل به اهداف فوق در حال استفاده و توسعه صنعتی هستند.

مراحل انجام فرایند

مراحل انجام این فرایند در روش کوبشی به 4الی 5مرحلهتقسیم می کنند که در شکل 4،1 مرحله

تصویر

Direct squeeze . نشان داده شده است که این مراحل روش کوبشی مستقیم را نشان می دهد

casting .

الف : این مرحله نشان دهنده عملیات ریخته گری می باشد که در شکل نیمه بالایی سمبه و پایی قالب می باشد .

در این مرحله مواد فلزی را در کوره شارژ می کنیم قالب و ابزار را پیشگرم و روانکاری می کنند و به طور کلی این مرحله شامل همیه و آماده سازی قالب و مذاب می باشد .

ب : مذاب را در داخل حفره قالب بریزید .همان طور که گفته شد در این مرحله حجم مذاب بسیار

بحرانی می باشد .

پسازانجامد و مرحله قلب قالب را می بندیم .مذاب به محض ورود به درون قالب منجمد می :c

شود که معمولا یک لایه جامد به وجود می آید .و به علت اینکه ما نمی خواهیم مذاب را بکوبیم

و اگر زمان کافی نباشد ما به مذاب زمان کافی می دهیم تا درصدی از جامد به Diecast مثلروش

وجود آید .و بعد از ایجادآن است که سمبه را وارد قالب می کنیم و می کوبیم باید توجه داشت که زمان انجماد به دست ماست و اگر زیاد صبر بکنیم دیگر ما مخلوط مذاب و جامد را نخواهیم داشت و ما جامد را پس از انتظار زیاد می کوبیم .و دیگر هدف متالوژیکی نخواهد بود و در کنترل ما نمی باشد .

پ : قطعه را بیرون میآوریم و تمیز کاری می کنیم و مواد اولیه فلزی را در داخل کوره شارژ می کنیم.

in Direct casting روش غیر مستقیم

این روش برای ریخته گری قطعات کوچک به کار می رود . برای قطعاتی ساده ، شمش ها و ...در

این روش سمبه به قالب وارد می شود .و بعد یک سمبه از کف قالب تحت فشار مخلوط مایع و

جامد تحت فشار قرار می گیرد طبق شکل پیستون از کف وارد می شود .در این روش ما نه حفرات انقباضی داریم و نه گازی که این عیوب را باید در متالورژی کننده کرد .که این کنترل نتیجه ایی مثت خواهد شد نسبت به دایکاست

روش حذف حفرات انقباضی :

اول اینکه بخشی از انجماد در انقباض مقداری از انجماد حاصل شده است و وقتی فشار اعمال می کنیم مذاب را به داخل مناطق گرم که باعث به تاخیر افتادن انجماد و ایجاد انقباضی شده اند و به داخل دندریت ها و غیره منتقل می کنیم و چون این فشار که ناشی از کوبیدن می باشد تا اخر انجماد وجوددارد . بنابراین کلیه حفرات انقباضی چه میکرو و چه ماکرو همگی حذف می شوند .

حذف حفرات گازی :

گفته شده که راهی برای خروج این حفرات وجود دارد .در این جا وقتی مذاب Diecast درروش

وارد قالب می شود کاملا پر از گاز و هوا است و درزهای قالب و تاپ و نت ها در حدی نیست که

کاملا هوا و گاز قالب خارج شود .ولی در اینجا یک درزبین دو نیمه قالب عمدا وجود دارد .

ولی این درز در حدی نیست که منجر به پلیسه شود . این درز در حدی می باشد که گازهای حاصل از راندمان مذاب به قالب خارج شود .

در روش دایکستباید کلیه گازها را خارج می کردیم ولی در اینجا فقط گازهای محلول در مذاب را

خارج می کنیم .

این عوامل باعث می شود که ما قطعه ایی داشته باشیم .در حد خروج به گونه ایی که در مقابل

خروج مدعی شویم .

  • افزایش سرعت انتقال حرارت : باعث ریز دانگی مورد مطلوب می شود .
  • تغییر الگوی انجماد آلیاژ که این مورد نیز سبب ریز دانگی قطعه می شود .
  • حذف عیوب
  • دقت ابعادی بسیار بالای این روش .

جنس قالب های مورد استفاده در روش ریخته گری کوبشی

شباهت دارد و معمولا از Diecast بطور کلی جنس قالب با جنس قالب های مورد استفاده در روش بدین منظور استفاده می شود . H فولادهای گرملاک 13

روش های جلوگیری از پیچش قالب :

1) استفاده از عناصر استراتژیک مثل مولیبدن که این عنصر به 3روش در افزایش عمر قالب موثر است

-1-1 داخل آلیاژ باشد به عنوان یک عنصر آلیاژی وارد جنس قالب شود .در این صورت قالب عمر بیشتری خواهد داشت .و مقاومت به سایش و حرارتی قالب بالا می رود .

-2-1 سطوح داخلی لنگه را از مولیبدن بسازند که این روکش کاری باعث افزایش مقاومت به حرارت

و فشار می شود .

-3-1 ایجاد حلقه و شیب مولیبدن در اطراف قالب که از پاره شدن و پیچش قالب جلوگیری می کند .

2) روانکاریقالب

 

برای آلیاژهایآلومینیوم-منیزیم که داخل قالب ریخته می شود .روغن گرافیت کلوئیدی به صورت

اسپری روی قالب پاشیده می شود که حلال آن که آب می باشد بخار شده و به سطح قالب می چسبد و باعث بهبود کیفیت سطحی قطعه می شود .

پارامترهای موثر بر کیفیت قطعات در روش کوبشی :

-1حجم مذاب : حجم مذاب در این روش بایستی کاملا دقیق و حساب شده باشد . تاآن به دقت

ابعادی مورد انتظار در این دست یابیم و این انتظاری است که از یک قالب فلز می رود که باعث

پایین آمدن درصد اسقاط قطعات تولیدی در این روش و ... می باشد . بنابراین در این روش دیگر

نمی توان از پاتیل ها و ملاقه ها و کمچه های معمولی استفاده کرد .

باید در این روش ظروف بار ریزی مذاب در قالب کاملا سنجیده و اندازه گیری شده باشد .

اگر حجم مذاب در این روش از میزان حساب شده و لازم تغییرات داشته باشد در حالت زیر بوجود می آید .

الف : اگر میزان مذاب مقدار خیلی کمی از حجم تعیین شده کمتر باشد .حالات زیر بوجود می آید :

الف- 1 :دقت ابعادی پایین می آید .

ب - 2: فشار موثر نخواهد شد زیرا بالا و پایین قالب (سمبهوقالب)ستشدهاست .ودرمخلوط

جامد و مایع فشار به ان حدی که ما انتظار داریم نمی رسد .

ب : اگر حجم مذاب کمی بیشتر باشد حالات زیر بوجود می آید .

ب- 1:دقت ابعادی تحت تاثیر قرار می گیرد به علت بیرون زدن مذاب و ایجاد پلیسه

ب – 2 :چون اضافه مذاب بیرون زده شده فشار زیاد تحت تاثیر قرار نمی گیرد .

2-دمایباررزی :دمای بار ریزی در این روش بستگی به نوع آلیاژ و نوع قطعه دارد .و در این

روش سیالیت مذاب مطرح نمی گردد زیرا قطعات تولیدی در این روش ساده هستند در مقایسه با

Diecast .

850 درجه ی سانتی گراد. c AL مثلا :دمای بار ریزی برای آلیاژهای دمای بارریزی برای آلیاژهای فولادی 1850 درجه ی سانتی گراد.

3-دمای پیشگرم قالب و سمبه :

در این روش قالبی آن قسمتی می باشد که مذاب به داخل آن ریخته می شود .و سمبه آن قسمتی می باشد که فشار را وارد می کند و شکل قطعه را هم ایجاد 190 درجه می باشد .وهرچهقالبما c 315 درجهو cمی کند .دمای پیشگرم در این روش بین ضخیمتر باشد دمای کمتری نیاز است .

نکته :

15-30 درجه می باشد . یعنی دمای سمبه در حدود c اختلاف دمایی بین سمبه و قالب در حدود

15-30c پایین تر از دمای قالب می باشد . بعلت اینکه قطر سمبه کوچکتر می باشد ( بعلت اختلاف

حرارت)تابتواندگازهایموجوددرداخلقالبومذاب را به راحتی خارج بکند .

4-زمان تاخیر

منظور از زمان تاخیر فاصله بین زمان بار ریزی و کوبیدن می باشد .و هدف از این تاخیر آن است که مقداری جامد بوجود آید و یا به عبارتی خمیر می شود . تا کوبش صورت پذیرد . اگر زمان تاخیر دچار تغییرات شود .دوحالت بوجود می آید .

اگر زمان تاخیر کم باشد : به علت عدم تشکیل جامد و شکل نگرفتن دندریت ها حفرات انقباضی در قالب هنوز تشکیل نشده اند .و اگر بگوییم این حفرات پرنخواهند شد .

اگر زمان تاخیر زیاد باشد :عملا جامد خیلی بیشتری تشکیل خواهد شد و باز قادر به پر کردن

حفرات انقباضی نخواهیم بود .

5-فشار ( ازبابتمقداروزمان) : مقدار فشار در این روش بستگی به شکل قطعه و خواص مکانیکی

05 خواهدبود . – 140 mpa مورد نظر دارد و معمولا بین زمان اعمال فشار که باز به شکل ، وزن و خواص مکانیکی و نوع آلیاژ فلز مورد نظر بستگی دارد .

 

مشکلات روش ریخته گری کوبشی :

در این روش سیستم سرباره گیری نداریم و مذابی که در این روش به درون قالب می ریزیم بایستی کاملا دی فلاکسه و تمیز شده باشد و بایستی از ورود اکسیدها و ناخالصی ها جلوگیری کامل بوجود آید .

بانقطه mgo و( Al 2o3 2050c ) که اکسیدهای ناجور دارند mg , Al بعضی از فلزات مثل

2800 و به علت نقطه ذوب بالای این دو اکسید ، دیسکوزیته هر دوی این اکسیدها بالا می c ذوب

باشد .و به راحتی مذاب نمی شوند . پس نباید شرایط اکسید شدگی را هم ایجاد کنیم . بهطورمثال

را مستقیما به قالب می ریزند ولی برای ریختن فولاد از قیف ماسه Al آلیاژهایی مثل مس و آلومینیوم

ایی برای ورود مذاب استفاده می کنند .شکلح : یک نوع قطعه با ابعاد یکسان با سه روش تولیدی

را نشان می دهد .

نوع قطعات مناسب برای ریخته گری کوبشی :

از دیدگاههای مختلفی می توان قطعات مناسب برای این روش را مورد بررسی قرار داد .که این

توضیحات بیشتر برای قطعات آلومینیومی مد نظر می باشد .

1-وزنقطعه : این مورد معمولا برای قطعات آلومینیومی مورد بحث قرار می گیرد که برای آلیاژهای آلومینیوم در منابع مختلف از 125 کیلوگرم تا چند کیلوگرم گزارش شده است .

3- شکلقطعات : معمولا مدورکاسه ایشکل می باشد در این روش تولید می شود .ولی قطعات غیر

مدورهم با این روش تولید شده اند و از جمله قطعات تولیدی در این روش می توان :

پوسته – خمپاره-  دنده ها مخروطی-   پره دیسک-  ترمزبدنه

شیر رگلاتوردرپوش - اتصالات هیدرولیک -  پیستون پمپ

توپی چرخ تراکتور

11- یک سری قطعات هستند که از شمش حاصل از اسکوئز تولید می شوند . پس انواع بلوک نیز برای

تولید قطعه می توان به این روش تولید کرد. و انواع برش ها ، یاتاقان ها ، فلانچ ها ، رینگ ماشین

الات حمل و نقل .

 

2-50 گزارششدهاست .که بدین روش ریخته گری شده mm بین Al -3ضخامت : برای آلیاژهای

نکته :

در یک قطعه اختلاف ضخامت زیاد مجاز نیست .زیرا ما نمی توانیم که برای کدام قسمت قطعه

طراحی ها را انجام دهیم . براساس کدام قسمت باشد . (Delay lime) مثلا زمان تاخیر

3- جنسقطعه :علاوه بر آلیاژهای ویژه ، آلیاژهای تحت فشار ، آلیاژهای فورجینگ ( آلیاژهایی که

قابلیت فورجینگ دارند)هم در این روش قابل عمل هستند .و بهمین خاطر این روش روش نمونه

ایی و پیشرفته می باشند .

بطور کلی جنس های مورد استفاده در این روش عبارتند از :چدن نشکن ، فولاد کربنی ، فولاد ضد زنگ ، برنج ، برنز ، سوپر آلیاژها ، سرب ، قلع ، منیزیم و انواع قطعات کامپوزیتی و از همه بیشتر آلیاژهای آلومینیوم .

5-خواص مورد نیاز : مهمترین خاصیت نشت ناپذیری زیاد ، استحکام خوب ، ساختار فشرده دانه ریزو مقاومت به سایش ، مک گازی و انقباضی پیوسته ( موجود نیست ) .

نشت ناپذیری : بعضی از قطعات و تجهیزات مهندسی وجود دارند که در داخل آن ها یک نوع سیال و با یک نوع گاز عمل می کند و یا برای نگهداری اینگونه سیالات به کار می رود .ودردرجه

حرارت اتمسفر و کمی بالاتر کاملا نفوذ ناپذیرند .ولی در فشارهای بالا نشتی داشته و درز پیدا

(bubble trai) خواهندکرد . البته این درز به صورت ترک نمی باشد .و این ها معمولا ناشی از

(ردحباب)می باشد .

 

رد حباب :

حباب هایی که بیرون می آیند و پشت سر خودشان رگه های اکسیدی باقی می گذارندو سیال نفوذ خواهدکرد .

 

عیوب قطعات در این روش :

ما در این روش هیچگونه فلاکسینک و تصفیه و پاک  oxid in clousion1آخال های اکسیدی

سازی مذاب نداریم در نتیجه مذاب باید کاملا تمیز باشد .چون در این روش مذاب تمیز می باشد

ولی در مراحل انجام کار یا آخرین مرحله آخال های اکسیدی وارد می شوند که مراحل انجام کار

2-دراثربار ریزی . - عبارتنداز : 1

-2-2 ابزار ذوب آلوده استفاده کنیم . که باعث می شود در اخال ها و ناخالصی های اکسیدی وارد مذاب شوند .

2- تخلخلهای گازی: سوراخهای گازی ، خللوفرجگازی

وقتی که ماقطعه را فشار می دهیم این تخلخل ها باید خارج شوند به علت فشار Diecast درروش کمی که در این روش موجود می باشد .

-3وقتی مذاب در حال انجماد می باشد .لایه هایی غنی از عنصر آلیاژی به مناطق گرم دفع می شود . و در فضاهایی بین دندریتی غلظت بالا می رود و حالا وقتی فشار را بالا میبریم مذاب غنی از عنصر آلیاژی موجود در بین دندریت ها به داخل دندریت ها و لابه لای آن ها رانده می شود و در نتیجه یک جدایش در خواص شیمیایی بوجود می آید .

که حاصل آن خواص مکانیکی نامطلوب و مقاومت به خوردگی پایین می آید و از راههایبرطرف

کردنآن .

طراحی صحیحقالب .

ازدیاد درجه حرارتقالب

Delay Time کاهشزمان تاخیر

center line seyragation :  جدایش مرکزی

همان جدایش طبیعی می باشد . یعنی هنگامی که مذاب از اطراف قطعه در حال انجماد می باشد .

قسمت مرکزی مایع می باشد و عنصر آلیاژی به قسمت مرکزی پس خواهد شد .واین مورد در

بیشتر دیده می شود و از راه های برطرف کردن آن می توان AL آلیاژهای پر عیار مخصوصا آلیاژهای

  • افزایش دمای قالب
  • کاهش زمان تاخیر
  • تغییر آلیاژ در صورت امکان

 

Blistering : 5 جوش زدگی و تاول

این مورد همان تلاتم حاصل از پر کردن قالب می باشد که یک سریاز حباب های گازی تشکیل می شود به علت اینکه پوسته جامد زیاد شده است . نمی تواند از قالب خارج شود .شکلظاهریآن

بصورت تاول و بیرون زدگی و جوش در سطح قطعه خودش را نشان می دهد و این عیب در حقیقت در سطح قطعه به دام می افتد .وازراههای برطرف کردن آن می توان :

  • گاز زدایی مناسب مذاب
  • پیشگرم کردن ابزار و تجهیزات انتقال مذاب و
  • افزایش زمان تاخیر
  • افزایش هواکش های سمبه و قالب .
  • کاهشدرجه حرارت بار ریزی
  • درهم جوشی سرد

 

لایه هایی از مذاب در داخل قطعه منجمد شده و لایه های منجمد شده دیگر با آن ها برخورد می

کنیم بدون اینکه در هم آمیخته شوند . از راه های برطرف کردن این مورد می توان :

  • افزایش دمای بار ریزی
  • افزایش دمای قالب
  • کاهش زمان تاخیر

ترکگرم

در آلیاژهایی که دامنه انجماد حرارتی وسیع دارند . احتمال وقوع این نوع ترک بیشتر

است . ترک می باشد که در بالای دمای سالیدوس رخ می دهد .و این عیب فقط به انقباض بستگی

دارد . و هیچ نقش دیگری دخیل نمی باشد . قطعه منقبض می شود و برای جبران آن چیزی وجود ندارد . ترکرخخواهدداد .حال عوامل دیگر مثل مقاومت ماهیچه و قالب نیز دران موثر می باشند راه های رفع این عیب :

  • کاهشدمایبارریزی
  • کاهشدمایقالب
  • ازدیاد زمان اعمال فشار
  • ازدیاد شیب قالب که در جهت تقویت انجماد جهتدار می باشد تا انجماد از پایین شروع شود و به بالا بیاید .

 Sticking : -8چسبیدن قطعه به بخشی از قالب

این عیب معمولا به صورت چسبیدن یک لایه نازک ازقطعه بر روی قالب خودنمایی می کند علت

اصلی این مورد واکنش انحلالی قالب و مذاب می باشد و از علت های اصلی می توان :

  • دور تناوب کوتاه فرایند
  • روغن کاری یا روانکاری ضعیف قالب
  • عدم خنک شدن کافی قالب .

مهمترین راههای برطرف کردن عیب :

  • کاهش دمایقالب
  • کاهش دمای بار ریزی
  • کاهش فشار
  • عدم استفاده از موادی که قابلیت انحلال با مواد قالب را دارند .

 

case Debonding -9 جدا شدگی پوسته ایی از نظر تعریف و شکل در واقع جدا شدن یک پوسته از خود قطعه می باشد .

مثلا : یعنی قطعه احتیاج به ماشینکاری و با تمیز کاری دارد .ودرهنگام ماشین کاری یک لایه پوسته جدا می شود و از راه های برطرف کردن این عیب می توان:

  • ازدیاد دمای قالب
  • ازدیاد دمای بار ریزی
  • کاهش زمان تاخیر

-10 جدا شدگی ناشی از فشار  Extrusion Debonding

قرار بگیرد .ومدتزیادی به حالت Max وقتی بوجود می آید که قطعه تحت فشار بیش از حد

مذاب باقی بماند .در این راستا دیاگرام فازی تحت تاثیر قرار گرفته و انجماد به عقب می افتد در اثر فشار زیاد که و در این فاصله ممکن است اکسید هم بشود . اگر قطعه در همین حال از قالب جدا شود یک بخشی از آن به قالب می چسبد که همان اکسید می باشد و اگرمذاببعدیرابهدرون

قالب بریزیم قادر به چسبیدن به این لایه اکسید جامد نمی باشد . بنابراین در عمل در قطعه بعدی

اتصال فلز به فلز بوجود می آید بعلت واسطه اکسید .

از راه های برطرف کردن عیوب برای قطعه دوم می توان :

  • ازدیاد دمای قالب
  • ازدیاد دمای ریخته گری
  • کاهش زمان تاخیر

مزایای روش ریخته گری کوبشی

  • بهره ریخته گری : برای اینکه اینجا تغذیه گذاری و سیستم راهگاهی نداریم ، و در بررسی صورت . % گرفته بیش از 95
  • صافی سطح بالا در قطعات :در قالبهای فلزی معمولا صافی سطح بالاست .
  • تولید قطعات با ساختار ممکن و ذراتریزتی که معمولا منجر به خواص مکانیکی بالاتر می شود .
  • عدم نیاز به سیاست در مذاب چون شکل قطعه ساده می باشد .و اگر هم پیچیده باشد فشار
  • بالاست .
  • 0.25mmابعادی بالاست
  • قابلیت ریخته گری انواع آلیاژهای آهنی و غیر آهنی .
  • سادگی و اقتصادی بودن روش و دیگر اینکه به سادگی هم مکانیزه می شود.وقتی روش زیاد پیچیده نباشد می توان آنرا به سادگی مکانیزه کرد .
  • سرعت تولید نسبتا بالا به طور مثال در این روش گفته می شود حتی تولید یک قطعه در 2دقیقه .

ساختار انجماد قطعات در روش کوبشی :

انجمادقطعاتدراین روش تحت تاثیر چند پارامتر می باشد .که برای بررسی از رابطه لکادیوس –

لکاپرون استفاده می کنیم .

 

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


روش قالب گیری فشاری
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 20:28 | بازدید : 1676 | نویسنده : metallurgyy | ( نظرات 0 )

روش قالب گیری فشاری


 

فهرست :

  • قالب گیری فشاری
  • مراحل کلی فرآیند قالب گیری فشاری
  • شرح فرآیند قالبگری فشاری و انتقالی
  • انواع روشهای قالبگیری فشاری از نظر ساختمان قالب
  • قالبهای فلاش دار
  • قالب های سنبه ای کفی یا پله ای
  • قالبهای مثبت
  • انواع روشهای قالبگیری انتقالی از نظر ساختمان قالب
  • برای تولید قطعات به روش فشاری
  • مزایای و معایب فرآیند قالبگیری فشاری
  • مزایای و معایب فرایند قالبگیری انتقالی
  • عیب سرد جوشی
  • عیب نیامد
  • عیب مک های گازی
  • عیب مک های انقباضی
  • عیب آبلگی
  • عیب مک های سوزنی ( ریزمک)
  • عیب ترک خوردگی
  • عیب سخت ریزه
  • عیب قطره های سرد
  • نتیجه گیری

 

 

قالب گیری فشاری

قالب گیری فشاری ،یکی از قدیمی ترین فرآیندهای قالب گیری شناخته شده است. در این قالبها ماده پلاستیکی در محفظه قالب قرار گرفته وبا حرارت و فشار شکل می گیرد. در این قالبها ،معمولا از ترکیبات گرما سخت(ترموست)،بصورت عمده واستفاده میشودولی از محصولات گرما نرم (ترمو پلاستیک)در برخی موارد وبه ندرت استفاده میشود.

 موادی که بعنوان شارژ اینگونه قالبها بکار می رود،دارای اشکالی بصورت پودر ،ساچمه ای ،لایه ای وپیش فرم میباشد.

 

قالبهای فشاری عمدتا دارای یک عیب میباشند بطوریکه ،در اثر فشار زیاد موجود در داخل قالب پین های ضعیف ودیوارهای نازک دفرمه میشوند ، بنابراین طراحان این گونه قالبها به منظور کم رنگ کردن این عیب ،از فرایند قالب گیری انتقالی کمک گرفته اند . سال 1909توسط آقای لئو بکلند ،جهت تولید پوسته رادیو پیدایش یافت.

فرایند قالب گیری انتقالی، در زمان جنگ جهانی دوم شناخته شد بطوریکه در ابتدا کاربرد عمده ای در صنایع نظامی داشت.

 

مراحل کلی فرآیند قالب گیری فشاری

در صورت لزوم قالب را تمییز و مواد آزاد کننده را داخل قالب می ریزیم.

قالب را شارژ می کنیم.

قالب توسط پرس بسته میشود.

 

قبل از ایتکه قالب بطور کامل بسته شود ،قالب را کمی بازکرده تا گازهای محبوس از قالب خارج شود(تنفس قالب).

حرارت وفشار را اعمال کرده تا عمل قالبگیری تثبیت شود(در کاربرد فشار قبل از بسته شدن کامل قالب باید اندکی درنگ شود بطوریکه گازها بتوانند از محفظه قالب خا رج شوند).

قالب را باز نموده و قطعه داغ را در فیکسچر خنک کننده قرار میدهیم.

 

معرفی روشهای قالب گیری :

  • قالبگیری فشاری قالبگری انتقالی
  • قالبگیری تحت فشار پیستون
  • قالبگیری بصورت ریخته گی
  • قالبگیری پرسی

 

لازم به ذکر است که دو روش اول بصورت عمده برای تولید قطعات پلاستیکی اعم از مواد ترمو پلاستیکی وترمو ستی میباشد.

شرح فرآیند قالبگری فشاری

در ابتدا قالب توسط شا بلن بار ریز که روی دستگاه پرس قرار دارد ،شارژ شده و قالب شروع به بسته شدن میکند ،بطوریکه سنبه قسمت روئی قطعه را فرم داده و قسمت زیرین قطعه تا سطح جدایش قالب در داخل محفظه پائینی فرم میگیرد.

در این قالبها دمائی در حدود 130تا200 درجه سانتی گراد توسط دو المنت گرم کننده حاصل میشود ، ولی عمدتا دمای نیمه فوقانی قالب کمتر از نیمه تحتانی میباشد بطوری که معمولا قسمت فوقانی تا دمای 145درجه سانتی گراد گرم شده و قسمت تحتانی تا دمای 155درجه سانتی گراد گرم میشود. فشار لازم در حدود 100تا500تن می باشد ،البته این فشار با توجه به سطح تماس قطعه با قالب تعیین می شود.

 

شرح فرایند قالبگیری انتقالی

همانطور که در قسمت چکیده به آن اشاره شد ، این فرایند قالبگیری به منظور بر طرف کردن عیب قالبگیری فشاری از این روش قالبگیری استفاده میشود.

 

در واقع عملکرد این روش قالبگیری به این صورت است که ابتدا مواد شارژ فالب بصورت سرد یا نیمه گرم داخل کانال بار ریز وارد و توسط یک سنبه فشار دهنده مواد از طریق روزنه هایی در سیستم ر اهگاهی ،به حفرهای اصلی قالب هدایت می شود.

 

قالبهایی که با این روش طراحی می شوند غالبا چند حفره ای میباشند،به خاطر اینکه از نظرهزینه مقرون بصرفه شوند.

 

انواع روشهای قالبگیری فشاری از نظر ساختمان قالب :

  • قالب فلاش دار (قی) flash die
  • قالب سنبه ای کفی یا پله ای flat die
  • قالب مثبت positive die
  • قالب نیمه مثبت semi positive die

 

 

لازم به به توضیح است که این قالبها بر مبنای اجازه ی ورود مواد به کانال فلاش دسته بندی شده اند که در اسلایدهای بعدی توضیح اضافی داده میشود .

 

قالبهای فلاش دار

در این قالب در اثر فشار حاصل از طرف پرس ،به مواد اضافی اجازه داده میشود که به راحتی به کانال فلاش راه پیدا کند . در این روش قالبگیری ، فلاش معمولا به صورت افقی است .

 

در این روش قلبگیری لازم است، علاوه بر هزینه طراحی و ساخت،هزینه ای برای سنگ زدن پلیسه حاصل شده در اطراف قطعه در نظر بگیریم .

در واقع یکی از معایب اینگونه قالبها ،همین هزینه اضافی می باشد.

مزیت این گونه قالبها در ارزان بودن و ساده بودن آنها است .

کاربرد این قالبها برای تولید قطعاتی از مواد پلاستیکی با ضریب بالک پایین و قطعاتی که رعایت ضخامت یکنواخت دیوارهای آن مهم نباشد،البته یکنواختی ضخامت دیوارها تا حد زیادی به دقت میله های راهنمای قالب بستگی دارد .

تعریف ضریب بالک: حاصل تقسیم حجم مواد فرم نگرفته به مواد فرم گرفته را ضریب بالک گویند.

 

قالب های سنبه ای کفی یا پله ای

این قالبها شبیه قالبهای فلاش دار میباشند ، با این تفاوت که در اینجا یک محفظه بار دهی به مجموعه قالب اضافه شده است .

 

پله ی کفی عموما 16/3 اینچ عرض دارد به منظور خروج مواد اضافی که از بین سنبه و محفظه نشت میکند.

این قالبها ،قطعات را با چگالی یا دانسیته بیشتری نسبت به نوع فلاشدار می سازند.

قطعات با پین های کوچک و مقاطع ظریف از این راه قابل ساخت هستند.

در این گونه قالبها نیز همانند قالبهای فلاشدار سنگ زنی فلاش یا پلیسه با مقدار کمتری نسبت به قبل لازم است.

 

قالبهای مثبت

در این قالبها فضای خیلی کمتری نسبت به دو نوع قبل برای خروج مواد اضافی به داخل کانال فلاش تعبیه شده است .

سنبه در محفظه فالب دارای انطباق کاملا جذب بوده و تلرانس در هر طرف 3 هزارم اینچ میباشد .

این قالبها برای قالبگیری مواد با فیلر پارچه ای و قطعات عمیق مانند محفظه رادیو بکار میرود و از هر قالبی برای قالبگیری مواد با فیلر پارچه ای مناسب تر هستند .

مزیت این قالبها در این است که پلیسه یا فلاش بصورت عمودی میبا شد و به سادگی بر طرف میشود.

مهمترین عیب این قالبها خراشیدگی محفظه ی قالب توسط سنبه است که مستقیما اثر آن روی قطعه مشاهده میشود .

 

قالبهای نیمه مثبت

این قالبها متشکل از یک قالب سنبه ای پله دار و یک قالب مثبت هستند .

از این قالبها برای ساخت قطعات با عمق زیاد ، قطعاتی که در ته آنها مقاطع بزرگ و قطعا تی که در برخی از مقاطعشان اختلاف ضخامت وجود دارد بکار میروند.پلیسه یا فلاش ایجاد شده به راحتی توسط سنگ بر طرف می شوند.

معمولا برای فرم دادن ملامینها و ترکیبات اوره ای از این نوع قالبها کمک می گیرند .

لقی بین سنبه و ماترس 1هزارم اینچ در هر طرف است .

معمولا این گونه قالبه را بصورت چند محفظه ای با محفظه ی باردهی مشترک می سازند

بطوریکه به آنها قالبهای ویژه اطلاق میشود زیرا گاهی حتی بیشتر از یکصد محفظه درآنها تعبیه شده است.

 

 

نکته

مکانیزم تولید قطعه در قالبهایی که در اسلاید قبل توضیح داده شد برای تولید قطعاتی بود که در دیواره ی جانبی آنها هیچ گونه حفره یا سوراخ وجود نداشت ،حال اگر بخواهیم قطعاتی را که دیوا ه ی آنها دارای حفره یا سوراخ می باشد را تولید کنیم لازم است که این قالبها را بصورت تکه ای با سنبه ی ماهیچه جانبی و متحرک بسازد.

علاوه بر این مکانیزم با توجه به نیاز از مکانیزم صفحه ی بیرون انداز بجای پینهای بیرون انداز و مکانیزم فنری نیز استفاده میشود

انواع روشهای قالبگیری انتقالی از نظر ساختمان :

1. قالبهای لوله راهگاهی

2. قالبهای پیستونی

لازم به ذکر است که این تقسیم بندی توسط انجمن مهندسین امریکا صورت گرفته است.

 

قالبهای لوله راهگاهی

در این قالب ها پلا ستیک ها بر اثر نیروی وزن خود، از طریق لوله راهگاه به داخل قالب هدایت میشوند.

 

قالبهای پیستونی

در این قالب ها مواد پلاستیکی وارد شده به کانال بارریز توسط پیستون فشرده شده ، تا حدی که به سطح جدایش قالب فشار وارد میشود.

اجزاء ساختمانی پلاستیکها (شامل ترموستهاوترمو پلاستیکها)

رزین: عنصر چسباننده

نرم کننده:این ماده آلی برای بهبود سختی ، مقاومت ،قابلیت ارتجاعی قطعه وسهولت در امر قالبگیری به پلاستیک اضافه میشود.

عنصر فیلر:این عنصر نقش پر کننده گی دارد و جنس آن میتواند از گرد چوب، پارچه،سفال وغیره با شد.

رنگ:برای بهبود شکل ظا هری محصولات پلاستیکی،به آنها اضافه میشود.

لازم به توضیح است که ترموستها کلا دارای رزین پلاستیک و عنصر پر کننده بوده وترموپلاستیک ها دارای رزین پلاستیک و رنگ می باشند،البته ماده ی نرم کننده در هر دو نوع پلاستیک استفاده میشود.

 

کاربرد قالبهای انتقالی

  • تولید قطعات با مقاطع پیچیده ویا با ما هیچه های جانبی مشگل
  • تولید قطعات با مغزیهای نازک و پیچیده
  • تولید قطعات با سوراخهای کوچک و عمیق
  • تولید قطعات با چگا لی یکسان تری نسبت به روش قالبگیری فشاری
  • تولید قطعات دقیق
  • تولید قطعات با پلیسه کمتر(خصوصا برای مواد ترموست با فیبرپارچه ای )
  • تولید قطعات با وزن سنگینتر مثلا مواد ترموست از جنس ملا مین ،فرم آلدئید وقطعات با فیبر الیاف نساجی.

 

 

تجهیزات مورد نیاز در فرایند قالبگیری فشاری وانتقالی

برای تولید قطعات به روش فشاری نیاز به پرسهایی داریم که :

تناژ بالا داشته باشند(معمولا250 تن).

به شابلن بار ریز مجهز باشند یا قابلیت نسی این قسمت راد اشته باشند.

به سیستم محرکه هیدرولیکی مجهز باشند(بمنظور تنظیم سرعت حرکت پرس).

در فرایند قالبگیری انتقالی علاوه بر موارد فوق به پرسهایی با تناژ کمتر و مخصوص نیاز داریم.

پرسهای مخصوص به پرسهایی اطلاق می شود که بتوانند هم عمل بستن صفحات قالب را انجام داده وعمل بارریزی،فشار وحرارت را تواما بوجود بیاورند.

مزایای فرآیند قالبگیری فشاری

  • ضایعات کم است(در این قالبها لوله راهگاه و کانال هدایت مواد وجود ندارد).
  • هزینه تجهیزاتی نسبتا اندک است.
  • عملیات می تواند بصورت خودکار یا دستی انجام بگیرد.
  • محصول تولید شده کامل می باشد.
  • جریان مواد در زمان کوتاه انجام شده در نتیجه تنش در قطعه و سائیدگی در قالب کم است.
  • قطعه دارای انسجام و یک پارچگی ساختار ی می باشد.
  • قطعات طویل به راحتی با این روش تولید می شوند.

 

معایب فرایند قالبگیری فشاری

  • قالبگیری قطعات پیچیده دشوار می باشد.
  • در این قالبها به قسمتهای داخلی قالب مثل پین های بیرون اندز براحتی آسیب وارد میشود.
  • ممکن است برای تولید برخی قطعات سیکل زمانی از حد استاندارد(2الی4دقیقه)به طور چشمگیری زیاد شود.
  • محصولات معیوب در این روش مجددا قابل باز یابی نیستنند.

 

مزایای فرایند قالبگیری انتقالی

در این فرایند نسبت به روش قبل به فشار کمتری نیاز است ،بنابراین میتوان از پرسهایی با تناژ کمتر استفاده کرد.

بعلت فشار کمتر هیچ گونه صدمه ای به قالب و اجزاء داخلی آن وارد نمی شود.

در این روش میتوان ابتدا مادهی اولیه را گرم کرد و سپس آن را به داخل قالب تزریق نمود که نتیجه آن بهبودتوزیع دما در ماده اولیه و تشکیل شبکهای عرضی ملکولی بطور سریع میباشد .

زمان گردش عملیات کاهش یافته که نتیجتا از عیوب قطعات می کاهد.

از طرفی بهبود در جریان مواد در این قالب ها ،توانایی تولید اشکال پیچیده را فراهم می آورد.

 

معایب فرایند قالبگیری انتقالی

بعلت اینکه این قالبها معمولا چند حفره ای میباشند، هزینه تولید آنها زیاد است.

اینگونه قالبها بخاطر داشتن کانال بارریز جدا گانه به امکانات ویژه نظیر پرسهای مخصوص نیاز دارند.

 

بررسی انواع عیوب ریخته گری در قطعات آلومینیومی ریختگی تحت فشار :

عیب سرد جوشی

سردجوشی عبارت است از برخورد دو جبهه از فلز مذاب اکسید شده که باعث ناپیوستگی در قطعه ریخته شده می شود . در صورتی که انجماد فلز خیلی پیشرفته باشد اتصال دو جبهه مذاب بطور کامل انجام شده و سردجوشی به صورت کشیدگی در قطعه ظاهر می شود .

 

نحوه ایجاد عیب سرد جوشی

سردجوشی نتیجه تقسیم شدن موج مذاب در طول پر شدن قالب می باشد این تقسیم شدن می تواند در اثر وجود یک مانع در راه عبور مذاب ( پین یا ماهیچه ) باشد و یا در اثر یک انسداد ناشی از جاری شدن به صورت جت می باشد حضور اکسید در فلز مذاب قبل از ریخته گری پدیده سردجوشی را شدیدتر می نماید

عیب نیامد

نیامد عیبی است که در اثر نرسیدن مذاب به قسمت هایی از قطعه ایجاد می شود این عیب می تواند در نواحی نازک قطعه ایجاد شود و از نظر ظاهری به عیب سردجوشی شبیه است

نحوه ایجاد عیب نیامد

عیب نیامد نتیجه تقسیم شدن جبهه مذاب در حین پر شدن قالب است فلز خیلی سرد بوده و یا زمان پر شدن قالب خیلی طولانی می باشد و یا حتی ممکن است جهت حرکت مذاب در قالب در حین پرشدن قالب نامناسب باشد به طوری که مذاب مسیر طولانی را برای رسیدن به هدف بپیماید در این حال قبل از اینکه قالب توسط مذاب پر شود انجماد آغاز شده و نیامد ایجاد می شود .

 

عیب مک های گازی

این عیب به صورت مک هایی با دیواره صاف ظاهر می شود که شکل کروی داشته و با سطح خارجی نیز ارتباطی ندارند سطح داخلی این مک ها معمولا ً براق بوده اما گاهی ممکن است تا حدودی اکسیده نیز شده باشد که بستگی به منشأ ایجاد مک ها دارد .

 

نحوه ایجاد عیب مک های گازی

الف ) حبس هوا در حین پر شدن قالب : پرشدن قالب های ریخته گری تحت فشار معمولا ً به صورت تلاطمی انجام شده و این تلاطم باعث حبس هوا در قالب می شود .

ب) حبس هوا در محفظه نگهدارنده مذاب : در ماشین های محفظه سرد در هنگام اولین فاز تزریق ذوب هوا می تواند وارد مذاب شده و در هنگام پر شدن قالب هوا در بخش های زیادی از مذاب محبوس گردد .

پ) حبس گاز در محفظه سیلندر تزریق : این حالت در اثر تبخیر و یا تجزیه ماده حلال موجود در روانساز پیستون ایجاد می شود در نتیجه در هنگام ورود مذاب به این قسمت ها باید ماده روانساز به صورت خشک باشد .

ت) حبس گاز از طریق مواد مذاب : همان فرآیند ذکر شده در فوق می باشد که ناشی از تبخیر ناقص روانساز قالب و یا تجزیه آن هنگام رسیدن مذاب می باشد .

ث) آزاد شدن گاز حل شده در فلز مذاب : آلومینیوم و آلیاژهای آن به راحتی آب و دیگر ترکیبات هیدروژن دار ( مانند روغن و گریس ) را تجزیه می نمایند هیدروژن آزاد شده در هنگام این تجزیه در فلز حل شده و هر چه دما باشد میزان ورود هیدروژن به فلز نیز بیشتر خواهد بود برعکس حلالیت هیدروژن درآلومینیوم در حالت جامد عملا ً ناچیز است در نتیجه در حین انجماد هیدروژن حل شده در مذاب آزاد شده و ایجاد سوراخ های ریز می نماید .

 

عیب مک های انقباضی :

مک های انقباض به صورت حفره با فرم و اندازه متغیر می باشند این مک ها بر عکس مک و حفره های گازی سطوح صاف و براق نداشته و کم و بیش حالت کندگی و سطوح دندریتی دارند .

نحوه ایجاد عیب مک های انقباضی

در هنگام انجماد فلز دچار انقباض حجمی گردیده و در صورت عدم وجود فلز مذاب جبران کننده انقباض ، این انقباض به صورت یک یا چند حفره ظاهر می گردد این حفره ها می توانند در سطح قطعات ریختگی ظاهر شوند ( مثلا ً در مواردی که مذاب در شمش ریزی منجمد می شود ) و یا برعکس به صورت بسته در داخل قطعه محبوس گردند که معمولا ً در ریخته گری تحت فشار مشاهده می شود .

عیب آبلگی

عیب آبلگی همانند حفره های گازی است اما در سطح قطعه ظاهر می شود همچنین در مورد قطعات نازک این عیب می تواند در دو سطح قطعه نیز ظاهر شوند .

 

طریقه ایجاد عیب آبلگی

روش ایجاد آبلگی همانند ایجاد عیب حفره های گازی است ولی در این مورد آزاد شدن هیدروژن حل شده بر خلاف ایجاد حفره های گازی ، به صورت غیر کافی انجام می گیرد در این حال در صورتی که درجه حرارت قطعه در هنگام باز کردن قالب بیش از حد بالا باشد مقاومت مکانیکی آلیاژ بسیار ضعیف بوده و حفره های گازی ایجاد شده تحت فشار فوق العاده قوی موجب تغییر شکل قطعه در نواحی نزدیک سطح می شوند همچنین در صورت نازک بودن قطعه نسبت به قطر حفره گازی نیز عیب فوق به وجود می آید

 

عیب مک های سوزنی ( ریزمک)

ریز مک های سطحی به صورت سوراخ های بسیار ریز ( چند صدم میلی متر ) و اغلب به صورت گروهی مشاهده می گردند .

نحوه ایجاد عیب مک های سوزنی

الف ) حبس گاز : در این مورد تاول های ریزی به وسیله حباب های گازی که در نواحی بسیار نزدیک سطح محبوس گردیده اند ایجاد می شود .

ب) اکسیدها : اکسیدهای موجود در فلز نیز می توانند عیب فوق را ایجاد نمایند .

 

 

عیب ترک خوردگی

عیب ترک خوردگی به صورت ایجاد ترک های کم و بیش نازک و عمیق ظاهر می شود در برخی موارد این ترک ها می توانند حتی ضخامت قطعه را نیز طی نمایند .

 

نحوه ایجاد عیب ترک خوردگی

این نوع ترک ها بین دانه ای بوده و به فرم های غیرمنظم می باشند این ترک ها هنگامی ایجاد می شوند که آلیاژ در انتهای انجماد تحت تنش باشد . در اغلب موارد خطر ایجادترک در نواحی از قطعه که مستعد ایجاد تنش می باشند و در نقاط گرم بیشتر است .

 

عیب سخت ریزه

این عیب به صورت ناهنجاری ساختاری و یا حضور اجسام خارجی می باشد که در حین ساخت و یا فرسایش و یا شکست ابزار برش ایجاد می شوند.

نحوه ایجاد عیب سخت ریزه

عیب سخت ریزه در ریخته گری تحت فشار می تواند مبدأ متفاوتی داشته باشد .

الف ) ترکیبات بین فلزی

الف – 1 – ترکیبات m-Al(Fe,Mn)Si

این ترکیبات بر روی برش های قطعات به صورت سوزن های کوتاه دیده می شود که در حقیقت به صورت ذرات بریده مشاهده می شود .

الف – 2 – ترکیبات x-Al(Fe,Mn)Si

این ترکیبات به فرم خطوط چینی ریز مشاهده می شوند این ترکیبات نسبت به ترکیبات قسمت قبل (m-Al(Fe,Mn)Si) بر روی خواص مکانیکی ضرر کمتری داشته و در فرآیند ساخت عملا ً مشکلی را ایجاد نمی نمایند .

الف – 3 – ترکیبات c-Al(Fe,Mn)Si

این ترکیبات به شکل بلورهای چند وجهی با طول متغیر می باشند این نوع ترکیبات هنگامی ایجاد می شوند که درجه حرارت حمام مذاب به کمتر از حد معینی باشد که این حد بستگی به مقدار آهن ، منگنز و کروم در آلیاژ دارد.

ب) اکسیداسیون ، واکنش با دیرگدازه ها

آلیاژهای آلومینیوم مخصوصا ً در حالت مایع طبیعتا ً بسیار اکسید شونده هستند روی حمام آلیاژ مذاب معمولا ً لایه ای از اکسید آلومینیوم ایجاد می شود که به آن اکسید آلومینیوم گاما می گویند این لایه به شدت محافظت کننده است اما طی چند ساعت یا چند ده ساعت به اکسید آلومینیوم آلفا تبدیل می شود سرعت تبدیل تابعی از درجه حرارت می باشد از طرفی سرعت اکسیداسیون همچنین به حضور برخی عناصر آلیاژی و از همه مهم تر در ریخته گری تحت فشار بستگی به حضور فلز روی در آلیاژ دارد .

 

پ) ذرات خارجی

آزمایش سیستماتیک بر روی تعداد زیادی از نمونه ها به کمک میکروسکوپ الکترونیکی نشان داده اند که اغلب ذرات خارجی موجود در قطعات ، متشکل از ذرات دیرگدازنشان داده اند که اغلب ذرات خارجی موجود در قطعات ، متشکل از ذرات دیرگداز ،(احتمالا ً با شکل تغییر یافته در اثر واکنش با آلومینیوم و یا ذرات بوته ) می باشند .

 

 

عیب قطره های سرد

قطرات سرد به صورت طبله های کم و بیش کروی به صورت محبوس در روی قطعه ظاهر می شوند واغلب موارد نیز قابل حل شدن و ایجاد پیوستگی ساختاری با فلز اطراف خود نمی باشند تنها راه تشخیص این عیوب ، بررسی ریز ساختار آنها می باشد.

نحوه ایجاد عیب قطره های سرد

قطرات سرد قسمت هایی از فلز هستند که به سمت دیواره های قالب و یا ماهیچه پاشیده شده اند و بلافاصله نیز منجمد گردیده اند بدون آنکه بتوانند توسط مذاب بعدی حذف گردند این قطرات منجمد در داخل قطعه محبوس شده ، بدون آنکه ذوب مجدد شده باشند این قطرات فقط باعث ایجاد یک غیرهمگونی در ساختار فلزی می شوند .

 

علل عیب سرد جوشی :

  • عدم تنظیم حرکت پیستون تزریق
  • طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی
  • پایین بودن سرعت دومین فاز مرحله تزریق
  • بیش از حد بودن مقدار مذاب تزریق شونده
  • سرد بودن قالب
  • سرد بودن مذاب هنگام تزریق
  • کوتاه بودن کورس ( زمان ) دومین مرحله تزریق

 

علل عیب مک های گازی

  • طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی
  • کم بودن سرعت دومین مرحله تزریق
  • بالا بودن سرعت دومین مرحله تزریق
  • طولانی بودن زمان مرحله تزریق
  • مشکل قالب گیری
  • عدم وجود هواکش به میزان کافی در قالب
  • کیفیت نامناسب مذاب ( تمیز نبودن یا حضور اکسیدها
  • عدم تنظیم سرعت مرحله اول تزریق

 

علل عیب مک های انقباضی :

  • فشار نامناسب مرحله سوم ( تزریق
  • عدم تنظیم حرکت پیستون تزریق
  • طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی
  • سرعت خیلی پایین مرحله دوم تزریق
  • گرم بودن قالب
  • کیفیت نامناسب مذاب ( تمیز نبودن یا حضور اکسیدها

 

علل عیب آبلگی

  • عدم تنظیم حرکت پیستون تزریق
  • سرعت پایین مرحله دوم تزریق
  • بالا بودن سرعت مرحله دوم تزریق
  • طولانی بودن زمان مرحله دوم تزریق
  • مشکل قالب گیری
  • عدم وجود هواکش به اندازه کافی در قالب
  • کیفیت نامناسب مذاب ( تمیز نبودن یا وجود اکسیدها
  • عدم تنظیم سرعت مرحله اول تزریق

 

علل عیب مک های سوزنی :

  • طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی
  • طولانی بودن زمان مرحله دوم تزریق
  • زمان نامناسب قالب گیری
  • عدم وجود هواکش به میزان کافی در قالب
  • کیفیت نامناسب آلیاژ مذاب ( تمیز نبودن یا وجود اکسیدها
  • عدم تنظیم سرعت مرحله اول تزریق

 

علل عیب ترک خوردگی

  • نامناسب بودن عمل تزریق
  • فشار نامناسب مرحله سوم تزریق
  • گرم بودن قالب
  • گرم بودن مذاب تزریق شونده
  • مشکل قالب گیری
  • کیفیت نامناسب مذاب ( تمیز نبودن یا وجود اکسیدها
  • علل عیب سخت ریزه
  • نامناسب بودن ترکیب شیمیایی آلیاژ
  • نامناسب بودن زمان انجماد
  • وجود ترکیبات بین فلزی در آلیاژ
  • اکسید شدن آلیاژ و واکنش با دیرگدازه ها
  • وجود هر گونه ذرات خارجی در آلیاژ

 

علل عیب قطرات سرد

  • عدم تنظیم حرکت پیستون تزریق
  • طرح نامناسب سیستم مذاب رسانی
  • پایین بودن سرعت مرحله دوم تزریق
  • سرد بودن مذاب تزریق شونده
  • کوتاه بودن زمان مرحله دوم تزریق

 

 

نتیجه گیری

با توجه به مزایا و معایب قالبهای فشاری به این نتیجه می رسیم که فرایند قالبگیری فشاری یک روش کاملا مناسب برای تولید قطعات فشرده،طویل وقطعاتی که دقت زیادی ندارند ، میباشد.از طرفی از این فرایند بطور عمده برای تولید قطعات ترمو ستی استفاده میشود.

بخاطر اینکه در این روش قطعاتی با ساختاری فشرده تولید میشود،امروزه استفاده از این روش برای تولید قطعات حساس همچون چرخ اتومبیل روبه افزایش است.

 

 

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


روش ریخته گری دایکاست
دوشنبه 01 اردیبهشت 1393 ساعت 20:26 | بازدید : 2015 | نویسنده : metallurgyy | ( نظرات 0 )

 

روش ریخته گری دایکاست

فهرست :

  •        مقدمه
  •        مزایای تولید از طریق دایکاست
  •       محدودیت‌های روش دایکاست
  •        انواع ماشین‌ های دایکاست
  •      ماشین‌های دایکاست با سیستم تزریق محفظة گرم
  •     دستگاه دایکاست با سیستم تزریق محفظة سرد

 

مقدمه :

دایکاست یا ریخته‌گری تحت فشار عبارت است از روش تولید قطعه از طریق تزریق فلز مذاب و تحت فشار به درون قالب. روش دایکاست از این نظر که در آن فلز مذاب به درون حفره‌ای به شکل قطعة ریخته شده و پس از سرد شدن قطعة مورد نظر به دست می‌آید، بسیار شبیه ریخته‌گری ریژه است. تنها اختلاف بین این دو روش نحوة پر کردن حفرة قالب است.

 در قالب ریژه فلز مذاب تحت نیروی وزن خود سیلان پیدا می‌ کند و به درون قالب می‌ رود، حال آنکه در روش دایکاست فلز مذاب تحت فشار و سرعت بیشتری به درون قالب می‌رود. به همین دلیل در دایکاست قطعات با اشکال پیچیده‌ تری را می‌توان تولید کرد.

 

در قالب‌ های دایکاست پس از بسته شدن قالب، مواد مذاب به داخل یک نوع پمپ یا سیستم تزریق (بسته به طرح دستگاه) هدایت می‌ شوند، سپس در حالی که پیستون پمپ، مواد مذاب را با سرعت از طریق سیستم تغذیة قالب به داخل حفره می‌ ‏فرستد، هوای داخل حفره از طریق سوراخ‌های هواکش خارج می‌شود. این پمپ در بعضی از دستگاه‌ها دارای درجه حرارت محیط و در برخی دیگر دارای درجه حرارت مذاب است.

معمولاً مقدار مواد مذاب تزریق شده بیش از اندازة مورد نیاز برای پر کردن حفره است تا سرباره‌ گیرها را پر کند و حتی پلیسه ها را در اطراف قطعه به وجود آورد. سپس در مرحلة دوم زمانی که مادة مذاب در حال سرد شدن در داخل حفره است، پمپ همچنان فشار خود را ادامه می‌دهد. در مرحلة سوم قالب باز شده و قطعه به بیرون پرتاب می‌شود.

 در آخرین مرحله همچنان که قالب باز است داخل حفره قالب تمیز و در صورت نیاز روغنکاری شده و دوباره قالب بسته و آمادة تکرار عملیات قبل می‌شود.

 

مهترین مزایای تولید از طریق دایکاست عبارت‌اند از:

  • اشکال پیچیده‌تری را می‌توان تولید کرد.
  • به دلیل آنکه قالب با سرعت و تحت فشار پر می‌شود قطعات با دیواره‌های نازکتری را می‌توان تولید کرد و خلاصه آنکه در این روش نسبت طول قطعه به ضخامت قطعه به مراتب بیشتر از سایر روش‌ها است.
  • نرخ تولید در این روش خیلی بالا است، به ویژه اگر قالب‌های چند حفره‌ای باشد.
  • معمولاً قطعة تولید شده به وسیلة دایکاست از پرداخت سطح خوبی برخوردار است و احتیاجی به عملیات ماشین‌کاری بعدی ندارد و به دلیل عملیات فوق‌العاده اقتصادی است.
  • قالب‌های دایکاست مثل قالب‌های ریژه معمولاً قبل از آنکه فرسوده شوند و در ابعاد قطعة تولید شده اختلافی به وجود آید، هزاران قطعه تولید خواهدکرد، در نتیجه سرمایه‌گذاری برای تولید قطعه کمتر است.
  • نسبت به دیگر روش‌های تولید قطعه، از فلز مذاب با روش دایکاست مقاطع ظریفتری را روی قطعه می‌توان به وجود آورد.
  • اغلب قطعات تولید شده با کمترین پرداخت، آمادة آب فلزکاری هستند.
  • قطعات آلومینیومی تولید شده توسط دایکاست معمولاً نسبت به روش‌های دیگر مانند ریخته‌گری آلومینیوم در ماسه مقاومت بیشتری دارند.

از طرف دیگر محدودیت‌های این روش به قرار زیر هستند:

  • وزن قطعه محدود است. به ندرت وزن قطعه از 25 کیلوگرم بیشتر است و معمولاً کمتر از 5 کیلوگرم است.
  • نسبت به شکل قطعه و سیستم تغذیة قالب، مک دار بودن قطعه به دلیل وجود حباب هوا از مشکلات این روش تولیدی است.
  • امکانات تولید از قبیل قالب، ماشین، و لوزام جنبی نسبتاً گران است و در نتیجه فقط تولید انبوه آن، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
  • به غیر از موارد استثنایی فقط فلزاتی را می‌توان در دایکاست مورد استفاده قرار داد که نقطة ذوب آنها چیزی در حد آلیاژهای مس باشد.

انواع ماشین‌ های دایکاست

 

ماشین‌های دایکاست به طور کلی دو نوع هستند:

  • ماشین‌های تزریق با محفظة (سیلندر) گرم
  • ماشین‌های تزریق با محفظة (سیلندر) سرد

 

اگر نقطة ذوب فلز تزریقی پایین باشد و به سیستم پمپ آسیب نرساند، پمپ می‌تواند مستقیماً در فلز مذاب قرار گیرد. به این سیستم، تزریق با محفظة گرم می‌گویند. در صورتی که فلز مذاب به سیستم پمپاژ آسیب برساند در یا صورت دستگاه پمپاژ نباید مستقیماً در فلز مذاب قرار گیرد. به این سیستم، تزریق با محفظة سرد می‌گویند.

 

ماشین‌های دایکاست با سیستم تزریق محفظة گرم

سیستمی که در شکل زیر نشان داده شده است یک ماشین دایکاست محفظه گرم است. همان طور که در شکل دیده می‌ شود مجرای گردن غازی سیلندر تزریق در مواد مذاب غوطه‌ ور است و در نتیجه در درجه حرارتی معادل نقطة ذوب مواد تزریقی، کار می‌ کند. در این سیستم مواد مذاب در حداقل زمان و حداقل افت حرارت به داخل حفرة قالب تزریق می‌ شوند.

 در حالی که پیستون در بالا قرار دارد، مواد مذاب به داخل سیلندر فشار یا سیلندر تزریق راه یافته و پس از پایین آمدن پیستون ابتدا دریچة تغذیه بسته می‌ شود، سپس مواد مذاب با فشار از طریق مجرای گردن غازی به داخل حفره راه می‌ یابد.

 پس از گذشت زمان لازم برای انجماد مواد، پیستون دوباره بالا می‌ رود و مواد جدید برای تزریق بعدی وارد سیلندر تزریق می‌ شود. نیروی لازم که به پیستون تزریق منتقل می‌شود، بسته به طرح دستگاه می‌تواند پنیوماتیک و یا هیدرولیک باشد.

 

قطعات مختلف را از وزن چند گرم تا 25 کیلوگرم را می‌توان با این سیستم تولید کرد. در این روش با تغییر اندازة مجرای غازی قطعات با وزن متفاوت را می‌توان تولید کرد. وزن قطعاتی که می‌توان با این روش تزریق کرد بستگی به عوامل زیر دارد:

 

  • آلیاژ تزریق
  • اندازة سطح خارجی قطعه
  • نیرویی که دو کفة قالب را بسته نگه می‌دارد.

 

بسته به طرح دستگاه و متغیرهای عمل تزریق با این سیستم می‌توان از 50 تا 500 ضرب در ساعت تزریق کرد، البته با ماشین‌های ویژه طرح zipper تا 2000 و 5000 و حتی 18000 ضربدر ساعت می‌توان تزریق کرد. مجرای گردن غازی از چدن خاکستری و یا چدن آلیاژی نشکن و یا فولاد ریختگی ساخته می‌شود. نوع مواد بستگی به فشار دستگاه، مواد تزریقی و قیمت دستگاه دارد. در هر صورت مواد مورد استفاده برای ساخت این قسمت‌ها می‌یابد در مقابل حرارت و سایش مقاوم باشند. معمولاً مجرای گردن غازی دارای نازل قابل تعویض می‌باشد تا در صورت فرسوده شدن تعویض گردد،‌ زیرا آب‌بندی ناز با قسمت تزریق قالب از اهمیت بالایی برخودار است. برای ساخت پوسته‌های داخلی مجاری عبور مذاب از فولاد گرمکار نوع 13H یا فولاد گرمکار نیتروژه شده و یا فولاد نسوز ضدزنگ استفاده می‌شود. نازل باید دارای مقاومت در مقابل حرارت، فشار و سایش باشد، و معمولاً از چدن آلیاژی، فولاد گرمکار 13H و یا فولاد نسوز ضدزنگ ساخته می‌شود.

سمبة تزریق این سیستم دایکاست معمولاً از چدن آلیاژی ساخته می‌شود و می‌توان بدون عملیات سختکاری آن را مورد استفاده قرار داد. برای اعمال فشار بهتر برخی اوقات روی سمبه تزریق، رینگ (شبیه رینگ پیستون اتومبیل) تعبیه می‌شود. برای افزایش عمر سیلندر تزریق، سطح داخل آن را تا 0.7 میلیمتر اضافه‌تر از اندازة معمول (با پرداخت خوب ) می‌تراشند. پس از این عمل نسبت به اندازة نهایی سیلندر، قطر سمبه (با رینگ و یا بدون رینگ) انتخاب می‌شود. لقی بین سمبه تزریق و سیلندر بین 0.002 تا 0.003 میلیمتر، به ازای هر میلیمتر قطر سیلندر پیشنهاد می‌شود.

 

دستگاه دایکاست با سیستم تزریق محفظة سرد افقی (Horizonal cold chambr machine)

در شکل زیر بخش تزریق این ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظة سرد افقی نشان داده شده است. در این سیستم محفظة تزریق به صورت سرد عمل کرده و فقط از حرارت مواد مذاب که در داخل آن ریخته می‌شود حرارت می‌گیرد. قسمت پیشانی پیستون تزریق برای مقاومت در برابر مواد مذاب با آب خنک می‌شود. جهت تسهیل در امر ریختن مواد مذاب، محفظة تزریق به صورت افقی قرار گرفته و در بالای آن یک سوراخ بارگیری تعبیه شده است.

 

در شکل زیر مراحل مختلف عمل تزریق با این سیستم نمایش داده شده است. در مرحلة اول 2 کفة قالب بسته بوده و پیستون در عقب ترین موضع خود قرار دارد. به صورتی که سوراخ بارگیری کاملاً باز است. در مرحلة دوم پیستون شروع به حرکت کرده، ابتدا سوراخ بارگیری را مسدود کرده و سپس مواد مذاب را با فشار به سوی قالب می‌راند. در آخرین مرحله یعنی مرحلة سوم پس از آنکه زمان مناسبی به مذاب داده شد که منجمد شود دو کفة قالب از یکدیگر باز می‌شوند. هم زمان پیستون باز هم قدری جلو می‌آید که اولاً بیسکویت (پولک منجمد شده در قسمت جلوی سیلندر تزریق) را بیرون بیاورد و ثانیاً کمک کند پس از اتمام این مراحل، قطعه از قالب به بیرون پران شده و دو کفة قالب بسته شود، پیستون عقب آید و دستگاه آمادة تکرار مراحل فوق و تزریق بعدی شود.

سیستم تزریق با محفظة سرد تقریباً برای تزریق کلیة فلزاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد که قابلیت دایکاست شدن را دارند، ولی معمولاً برای تزریق آلومینیم، منیزیم و آلیاژهای مس استفاده می‌شود. مهم ترین مزیت این سیستم این است که اولاً اثرات حرارت فلز مذاب روی بخش تزریق دستگاه ناچیز است و ثانیاً با این سیستم، فشار تزریق را می‌توان به مراتب بالا برد. این سیستم برای فشار از 500 تا 2000 kg/cm2 طراحی شده است ولی در سیستم‌های ویژه آزمایش فشار در حد kg/cm2 3000 هم امتحان شده است (در خیلی از کتابها و دستورالعمل‌های طراحی قالب، فشار 300 تا 600 kg/cm2برای تزریق آلومینیوم و فشار حدود kg/cm2 140 برای تزریق آلیاژهای روی پشنهاد شده است).

مهمترین محدودیت‌های این سیستم عبارتند از:

  • لزوم داشتن وسایل جنبی برای تهیة ذوب و انتقال آن به سیلندر تزریق
  • طولانی‌تر بودن مراحل مختلف تزریق به دلیل جدا بودن وسایل جنبی از دستگاه
  • امکان ایجاد نقص در قطعة تولیدی به دلیل افت درجه حرارت مذاب

 

 

اندازه سیلندر و پیستون تزریقی بستگی به حجم ماده‌ای دارد که برای تزریق مورد نیاز است. اگر سیلندر تزریق بیش از اندازه بزرگ باشد مواد مذاب در کف آن قرار می‌گیرد و احتمال این که حباب‌های هوا در سیلندر محبوس شوند زیاد خواهد بود.

 از طرفی اگر سیلندر تزریق بیش از اندازه کوچک باشد، مقدار مذاب کمتر از مقدار مورد نیاز برای تزریق قطعه خواهد بود و ممکن است مقداری از مذاب در مرحلة شروع حرکت پیستون از سوراخ بارگیری به بیرون پاشیده شود.

 لذا در طراحی سیستم تزریق و در تنظیم محل پیستون تزریق سعی بر آن است که در مرحلة اول پیستون تزریق سوراخ بارگیری را ببندد. حتی در بعضی طرح‌ها ابتدا پیستون تزریق آهسته حرکت کرده، سوراخ بارگیری را می‌پوشاند و سپس با سرعت خیلی بیشتر ادامة مسیر داده و مذاب را به داخل قالب، تزریق می‌کند.

سرعت پیستون تزریق بستگی به آلیاژ مذاب، اندازه و شکل قطعه، طرح و شکل راهگاه و گلویی تزریق قالب دارد و مقدار آن بین m/s45 و m/s274 متغیر است. لق نبودن سیلندر و پیستون تزریق و جذب بودن حرکت آنها در داخل یکدیگر الزامی است در غیر این صورت مذاب از جدار پیستون پس زده می‌شود و امکان گریپاژ پیستون وجود خواهد داشت. جنس پیشانی پیستون اغلب از آلیاژ بریلیوم و مس یا فولاد آلیاژی نیتروره شده می‌باشد.

جنس سیلندر تزریق اغلب از فولاد گرمکار 13H و یا فولاد آلیاژی نیترور شده است و باید بتواند در برابر فرسایش و حرارت مقاومت کند. از طرف دیگر مکانیزم تزریق باید محکم و مقاوم بوده و حرکت‌های سلیندر به پیستون نیرو دهنده و پیستون تزریق در یک راستا و نظام باشند. در صورتی که مورد فوق رعایت نشوند سیلندر تزریق و پیستون تزریق به سرعت فرسوده می‌شوند.

ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظة سرد عمودی

این دستگاه‌ها به ماشین‌های دایکاست هم معروف هستند. به طور کلی دو نوع ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد عمودی وجود دارد. در نوع اول صفحات قالب به صورت افقی (همان گونه که در شکل زیر نشان داده شده است) و در نوع دوم صفحات قالب به صورت عمودی قرار می‌گیرند. همان طور که در شکل زیر پیداست مواد مذاب از پایین قالب تزریق می‌شود. هوای داخل حفره تخلیه گشته و در اثر افت فشار مواد مذاب به داخل محفظة تزریق مکیده می‌شوند. فشاری که دو کفة قالب را به یکدیگر قفل می‌کند و فشار تزریق هر دو از یک منبع کنترل می‌شوند تا همیشه حالت بالانس بین این دو نیرو که عکس یکدیگر عمل می‌کنند، برقرار شود (حسن این سیستم این است که به دلیل آنکه صفحات قالب به صورت افقی و سیلندر تزریق در پایین قرار گرفته احتمال این که قبل از اعمال فشار توسط پیستون تزریق مقداری مواد مذاب به داخل حفره رانده شود، به کلی از بین می‌رود).

در این سیستم برای بهبود تزریق و تعادل آن در قالب‌های چند حفره‌ای همان طوری که در شکل زیر ملاحظه می‌شود بهتر است تزریق از مرکز اعمال شود. در این صورت راهگاه از هر نقطه در محیط سیلندر می‌تواند منشعب شده و به گلویی تزریق وصل شود. البته در بعضی از طرح‌ها بسته به نیاز، سیلندر تزریق در حالت خارج از مرکز هم گذاشته می‌شود.

در شکل زیر نوع دوم این مدل ماشین‌ها یعنی محفظة تزریق سرد عمودی با صفحات قالب عمودی نشان داده شده است.

 در این مدل محفظة تزریق از طریق یک بوش رابط مستقیماً به قالب متصل می‌گردد و همان طور که در شکل پیداست در هنگام بارگیری یک پیستون از پایین به بالا آمده و جلو برش رابط را می‌گیرد (مرحله 1 در شکل زیر). پس از این مرحله پیستون بالا شروع به پایین آمدن کرده و مذاب از طریق بوش رابط با فشار به داخل قالب رانده می‌شود (مرحله 2 شکل زیر).

 در آخرین مرحله، پس از گذشت زمان لازم برای انجماد مذاب، پیستون بالا به جای خود بازگشته، پیستون پایین بالا آمده و باقیمانده مواد را از بوش رابط قطع کرده و بیرون می‌آورد. البته همزمان قطعة تزریق شده نیز پران می‌شود.

یکی از نکات منفی این روش دایکاست این است که وجود دو پیستون که با هم کار می‌کنند باعث می‌شود که دستگاه بیشتر نیاز به تعمیر پیدا کند. از طرف دیگر از محاسن دستگاه‌های دایکاست با محفظه سرد عمودی که در شکل‌های 5 و 6 نمایش داده شده‌اند همان عمودی قرار گرفتن محفظة تزریق می‌باشد که باعث می‌شود اولاً مواد مذاب فقط پس از حرکت پیستون و به صورت یک توده به داخل قالب رانده شوند و ثانیاً حرکت آشفتة مایع مذاب به حداقل رسیده وجود مک و یا حفره‌های ریز در قطعة تزریق شده کاهش یابد.

 به طور کلی ماشین عمودی موقعی مورد استفاده قرار می‌گیرد که قطعه را با ماشین محفظة افقی نتوان تولید کرد. مثلاً قطعاتی که نیاز به فشردگی بیشتری دارند یا در مورد آنها قرار دادن قطعات اضافی در حفرة قالب قبل از تزریق الزامی است و یا قطعاتی که با قرار دادن محل تزریق در وسط با کیفیت بهتری می‌توان آنها را تولید کرد.

قطعاتی که با ماشین‌های عمودی تزریق می‌شوند معمولاً در مقایسه با قالب‌های ریژه از پرداخت و فشردگی بیشتری برخوردارند و میزان تولید نیز به مراتب بالاتر است. همین صفحات مشبک اکنون با موفقیت به کمک ماشین عمودی با صفحات قالب افقی با سرعت و میزان بیشتری تولید می‌شود. خیلی از قطعات آلومینیوم آلیاژی مثلاً صفحة اتو با همین روش تولید می‌شوند.

ساخت این قطعه اتفاقاً از قطعات نسبتاً مشکل می‌باشد زیرا اولاً المنت حرارتی نسبتاً بزرگی قبل از تزریق باید در داخل حفره قرار گیرد ثانیاً کف صفحه دارای مقطع ضخیم بوده و در سمت بالای آن مقاطع خیلی ظریف قرار دارد. فشردگی (بدون حباب هوا بودن) قسمت پایین این قطعه از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا باید تا حد آینه پرداخت شود. علاوه بر آن تولید این قطعه فقط در تعداد خیلی زیاد و در حد 10000 قطعه در روز اقتصادی می‌باشد. این قطعه معمولاً با این روش تولید می‌شود.

ماشین‌های عمودی معمولاً‌ برای تولید قطعاتی به کار می‌روند که محل تزریق و قالب می‌باید ضرورتاً در مرکز باشد. قطعاتی را که دارای ضخامت نسبتاً زیادی در مرکز و پره‌های ظریف در کنار باشند با این نوع دستگاه می‌توان با کمترین حباب هوا تولید نمود. تولید ماشین‌های عمودی به مراتب بالاتر از تولید با روش ریژه می‌باشد وی اصولاً ماشین‌های عمودی چه از نوع صفحات قالب افقی و چه از نوع صفحات قالب عمودی در مقایسه با ماشین‌های محفظة تزریق افقی کندتر می‌باشند.

 

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


منوی کاربری


عضو شوید



:: فراموشی رمز عبور؟

عضویت سریع

نام کاربری :
رمز عبور :
موبایل :
ایمیل :
نام اصلی :
موضوعات
دیگر موارد
آمار وب سایت

آمار مطالب

:: کل مطالب : 384
:: کل نظرات : 16

آمار کاربران

:: افراد آنلاین : 8
:: تعداد اعضا : 955

کاربران آنلاین


آمار بازدید

:: بازدید امروز : 0
:: باردید دیروز : 0
:: بازدید هفته : 6
:: بازدید ماه : 158
:: بازدید سال : 1998
:: بازدید کلی : 1998