موضوع : 

ریخته گری در قالب های دائم

آذر ماه سال 1392

فهرست مطالب                                                                        

ریخته گری :....................................................................................................................... 3

مزیت های ریخته گری :........................................................................................................ 5

محدودیت های ریخته گری :.................................................................................................... 6

ريخته گري در قالب هاي دائمي :.............................................................................................. 6

تقسيم بندي روش هاي ريخته گري در قالب هاي دائمي:.................................................................. 7

مزايا و محدوديت ها ريخته گري در قالب هاي ريژه :.................................................................... 7

فلزات و آلياژهاي مناسب براي ريخته گري در قالب ريژه:.............................................................. 8

ریخته گری تحت فشار :...................................................................................................... 11

مزایا و معایب ریخته گری تحت فشار :.................................................................................... 11

ماشين هاي ريخته گري تحت فشار با محفظه گرم :..................................................................... 12

ماشين هاي ريخته گري تحت فشار با محفظه سرد :.................................................................... 15

روش ريخته گري گريز از مركز افقي :................................................................................... 16

گرم کردن و خنک کردن قالب :.............................................................................................. 21

بررسی عیوب ریخته گری  :................................................................................................. 23

بررسي انواع عيوب ريخته گري در قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار وبررسی جلوگیری از ان:      23

عيب سرد جوشي:............................................................................................................... 23

عيب نیامد:........................................................................................................................ 23

عيب مک هاي گازي:.......................................................................................................... 24

عيب مک هاي انقباضي :...................................................................................................... 24

عيب آبلگي:....................................................................................................................... 25

عيب مک هاي سوزني ( ريزمک):......................................................................................... 25

عيب ترک خوردگي:........................................................................................................... 25

عيب سخت ريزه:............................................................................................................... 26

عيب قطره هاي سرد :......................................................................................................... 27

طبقه بندي علل عيوب قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار:........................................................ 27

علل عيب سرد جوشي:......................................................................................................... 27

علل عيب مک هاي گازي:.................................................................................................... 27

علل عيب مک هاي انقباضي:................................................................................................. 28

علل عيب آبلگي:................................................................................................................. 28

علل عيب مک هاي سوزني:.................................................................................................. 29

علل عيب ترک خوردگي :..................................................................................................... 29

علل عيب سخت ريزه :........................................................................................................ 29

علل عيب قطرات سرد :........................................................................................................ 30

بررسي روش هاي جلوگيري از ايجاد عيوب در قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار :...................... 30

منابع :............................................................................................................................. 33

موضوع : 

ریخته گری در قالب های دائم

آذر ماه سال 1392

فهرست مطالب                                                                        

ریخته گری :....................................................................................................................... 3

مزیت های ریخته گری :........................................................................................................ 5

محدودیت های ریخته گری :.................................................................................................... 6

ريخته گري در قالب هاي دائمي :.............................................................................................. 6

تقسيم بندي روش هاي ريخته گري در قالب هاي دائمي:.................................................................. 7

مزايا و محدوديت ها ريخته گري در قالب هاي ريژه :.................................................................... 7

فلزات و آلياژهاي مناسب براي ريخته گري در قالب ريژه:.............................................................. 8

ریخته گری تحت فشار :...................................................................................................... 11

مزایا و معایب ریخته گری تحت فشار :.................................................................................... 11

ماشين هاي ريخته گري تحت فشار با محفظه گرم :..................................................................... 12

ماشين هاي ريخته گري تحت فشار با محفظه سرد :.................................................................... 15

روش ريخته گري گريز از مركز افقي :................................................................................... 16

گرم کردن و خنک کردن قالب :.............................................................................................. 21

بررسی عیوب ریخته گری  :................................................................................................. 23

بررسي انواع عيوب ريخته گري در قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار وبررسی جلوگیری از ان:      23

عيب سرد جوشي:............................................................................................................... 23

عيب نیامد:........................................................................................................................ 23

عيب مک هاي گازي:.......................................................................................................... 24

عيب مک هاي انقباضي :...................................................................................................... 24

عيب آبلگي:....................................................................................................................... 25

عيب مک هاي سوزني ( ريزمک):......................................................................................... 25

عيب ترک خوردگي:........................................................................................................... 25

عيب سخت ريزه:............................................................................................................... 26

عيب قطره هاي سرد :......................................................................................................... 27

طبقه بندي علل عيوب قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار:........................................................ 27

علل عيب سرد جوشي:......................................................................................................... 27

علل عيب مک هاي گازي:.................................................................................................... 27

علل عيب مک هاي انقباضي:................................................................................................. 28

علل عيب آبلگي:................................................................................................................. 28

علل عيب مک هاي سوزني:.................................................................................................. 29

علل عيب ترک خوردگي :..................................................................................................... 29

علل عيب سخت ريزه :........................................................................................................ 29

علل عيب قطرات سرد :........................................................................................................ 30

بررسي روش هاي جلوگيري از ايجاد عيوب در قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار :...................... 30

منابع :............................................................................................................................. 33

ریخته‌گری :

 فن شکل دادن فلزات و آلیاژها از طریق ذوب، ریختن مذاب در محفظه‌ای به نام قالب و آنگاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب می‌باشد. این روش قدیمی‌ترین فرایند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولین کوره‌های ریخته‌گری از خاک رس ساخته می‌شدند و لایه‌هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده می‌شد.

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

از دیدگاه نوع قالب روش‌های ریخته‌گری به دو دسته تقسیم می‌شوند: ریخته‌گری در قالبهای تکبار (Expendable Molds) و در قالبهای دائمی (Permanent Molds).

اما ریخته‌گری با توجه به تکنولوژی و مجموعه تجهیزاتی که در قالب گیری دخیل هستند شامل موارد زیر می شود: ریخته گری در قالب ماسه ای، ریخته گری به روش ریژه (قالب‌های فلزی)، ریخته گری در قالب فلزی و با فشار کم، ریخته گری در قالب فلزی و با فشار بالا، دیزاماتیک، ریخته گری دقیق، ریخته گری در قالب‌های کوبشی و غیره. هر یک از موارد فوق دارای کاربردی است، که با توجه به میزان تولید قطعه، کیفیت مورد نظر آن، ابعاد و جنس قالب، از هر یک از این روشها استفاده می شود.

شناخت صنعت ریخته گری

ریخته گری یکی از روشهای تولید قطعات صنعتی است که در این فرآیند فلزات و آلیاژها را به صورت مذاب در محفظه ای به نام قالب که مطابق با شکل قطعه مورد نیاز است بار ریزی می کنند.

شکل 1 - چند قطعه ریختگی

آلیاژ ممکن است مخلوطی از چند فلز باشد « می تواند از فلز و غیر فلز تشکیل شده باشد « یا مخلوط عناصطر مختلفی باشد که در حالت ترکیب هستند یا در هم محلول می باشند و حتی امکان دارد که تمام شکل های فوق در یک آلیاژ حضور داشته باشد . بنابراین آلیاژ مجموعه ای از چند عنصر است که دارای خاصیت فلزی است .

به طور مثال چنانچه ماده ای از 90% آهن ( فلز ) و 20% کربن ( غیر فلز ) تشکیل شود با آنکه مقدار فلز خیلی زیاد است ولی به دلیل نداشتن خاصیت فلزی این ماده را نمی توان آلیاژ نامید. چدن ها ، فولاد ها ، برنزها، برنج ها از جمله آلیاژ ها به شمار می روند. همچنین مسی که در صنایع الکتریکی به کار می روند و مقدار آن از 99/99% می تواند تجاوز کند نیز به دلیل داشتن ناخالصی به مقدار حدود 01/0 درصد در حقیقت جزء دسته آلیاژ ها محسوب می شود.

شکل 2 – قطعات ساخته شده از آلیاژ

ذوب فلز:

فلزات در شرایط طبیعی به جزء جیوه به صورت جامد هستند و برای مایع شدن به درجه حرارت بالا نیاز دارند که از 150 تا 2500 درجه سانتی گراد تغییر می کند . بزرگترین مسئله ریخته گری تامین سوخت و حرارت لازم برای ذئب فلزات است . هرچه فلز دیرتر ذوب شود ،امکان ریخته گری و تامین سوخت ، حرارت و کوره مناسب برای ذوب آن کمتر خواهد بود . علاوه برآن کنترل میل ترکیبی مذاب یا عوامل محیطی مانند اکسیژن و ... فعال و انفعالات شیمیایی ، مسئله دیگری است که ریخته گران همواره با آن روبرو هستند . عمل ذوب در کوره هایی که با استفاده از مواد دیر گداز ساخته می شود ، انجام می گیرد.

مهمترین مزایای روش ریخته گری نسبت به سایر روش های تولید:

برخی از مزایا، به عنوان یک ویژگی ذاتی ، در فرآیند ریخته گری مطرح هستند . این ویژگی ها در مواردی خاص «عامل اصلی در انتخاب روش ریخته گری به عنوان روش برتر، نسبت به سایر روش های شکل دادن به شمار می رود ،در هر حال ، برخی از مزایا عمده این روش عبارتند از :

امکان ساخت: اجسامی که دارای شکل های پیچیده داخلی و خارجی هستند ، فقط از طریق ریخته گری تولید می شوند . در نتیجه بسیاری از عملیات دیگر از قبیل ماشین کاری ، آهنگری و جوشکاری ، که در ساخت قطعاتی همچون سیلندرها ، توربین ها، پمپ ها و نظایر آنها از محدودیت های فراوانی برخوردارند ، کاهش یافته و یا استفاده نمی شوند.

طبیعت فلز : برخی از فلزات بنا به طبیعت متالوژییکی ، تنها به روش ریخته گری شکل می گیرند و عملیات مکانیکی از قبیل نورد و آهنگری را نمی پذیرد . چدن ها ، نمونه بارز این قبیل مواد هستند.

سهولت و سرعت تولید

امکان تولید قطعات بسیار بزرگ و بسیار کوچک

امکان ایجاد خواص مکانیکی لازم ، از طریق کنترل شیمیایی آلیاژ یا سرعت سرد کردنآن

اقتصادی : با توجه به سرعت تولید و هزینه تمام شده ، از نظیر اقتصادی ، قطعات ساخته شده به روش ریخته گری نسبت به سایر روش های مقرون به صرفه تر است.

مهم ترین محدودیت های عمده روش ریخته گری :

علی رغم مزیت های زیادی که به آنها اشاره شده ، تولید قطعات به این روش از محدودیت هایی نیز برخوردار است که برخی از آنها عبارتند از:

1-  کافی نبودن دقت : هرچند میزان دقت ابعاد و سطوح در روش های مختلف ریخته گری متفاوت است و با پیشرفت روزافزون این صنعت ، روش هایی ابداع شده اند که محصول تولیدی آنها از دقت ابعادی و سطوح بسیار بالایی برخوردار است (روش ریخته گری دقیق)ولی با این وجود ، در یک نگرش کلی به طبیعت این فرآیند ، کافی نبودن دقت ابعادی در این روش در مقایسه با روشی همچون ماشین کاری به خوبی مشهود است.

2-  غیر یکنواختی در خواص مکانیکی: عدم یکنواختی در سرعت  سرد شدنقطعات ریختگی که از طبیعت این فرآیند ناشی می شود ، به غیر یکنواختی ساختار درونی و خواص مکانیکی قطعه منتهی می شود.

در هر حال امروزه با توجه به پیشرفت های حاصل شده و همچنین پیشرفت و تکامل صنعت ریخته گری و ارتباط دائمی و موثر صنایع وابسته از قبیل ماشینکاری و جوشکاری ، بسیاری از محدودیت های موجود از میان رفته است.

مراحل تولید و ساخت قطعات در کارگاه ریخته گری عبارتند از:

-       تهیه یا ساخت مدل

-       قالب گیری

-       ذوب فلز

-       بار ریزی

-       تمیز کاری

تولید قطعات ریختگی به صورت سری و انبوه در کارخانجات ریخته گری که شامل بخش های مدل سازی احیای ماسه ،خط قالب گیری ، ماهیچه سازی ، وب ، بار ریزی ، تمیز کاری ، کنترل کیفی و ... است ، انجام می شود.

تعريف کلی :

 بر اساس يك تعريف كلي ريخته گري در قالب هاي دائمي به گروهي از روش هاي ريخته گري گفته مي شود كه قالب دائمي (فلزي) براي تهيه تعداد زيادي قطعه يكسان به طور مكرر مورد استفاده قرارگيرد.

تقسيم بندي روش هاي ريخته گري در قالب هاي دائمي: روش هاي ريخته گري در قالب هاي دائمي بر اساس نحوه پر كردن قالب به صورت زير تقسيم مي شوند:

روش ريخته گري در قالب ريژه كه بر اساس وزن مذاب ، محفظه قالب را پر مي كنند.

روش ريخته گري تحت فشار كه در آن قالب بر اساس نيروي فشاري وارد بر مذاب پر مي شود.

روش ريخته گري گريز از مركز كه در آن مذاب در نتيجه نيروي گريز از مركز ، قالب را پر مي كند.

ريخته گري در قالب ريژه(روش ثقل):

ريخته گري در قالب هاي ريژه ، روشي است كه در آن مذاب بر اساس وزن (نيروي ثقل) ، قالب را پر مي نمايد . در اين روش ماهيچه هاي ساده از فلزساخته مي شود ولي ماهبچه هاي پيچيده تر از ماسه و گچ تهيه مي گردند . در مواردي كه از ماهيچه هاي ماسه اي يا گچي در قالب ريژه استفاده شود به آن روش نيمه دائمي نيز مي گويند.

مزايا و محدوديت ها: فرآيند ريخته گري در قالب هاي ريژه در مقايسه با روش هاي ريخته گري در قالب هاي موقت داراي مزايا و محدوديت هاي به شرح زیر مي باشد :

مزايا:

سرعت توليد بالا

قابليت تكرار توليد قطعات يكنواخت

دقت ابعادي خوب

سطح تمام شده مناسب

خواص فيزيكي و مكانيكي بالا

عيوب ريختگي كم

محدوديت ها:

عدم امكان توليد كليه آلياژها

غير اقتصادي بودن توليد در تعداد كم

عدم امكان توليد قطعاتي با شكل هاي خاص

لزوم استفاده از پوشش قالب

فلزات و آلياژهاي مناسب براي ريخته گري در قالب ريژه: فلزات و آلياژهاي مناسب براي ريخته گري در قالب هاي ريژه عبارتند از:

الف- آلياژ آلومنيوم : در توليد انبوه اين آلياژها را مي توان تا وزن 70 كيلوگرم در قالب ريژه توليد نمود.

ب- آلياژهاي منيزيم : آلياژهاي منيزيم نيز علي رغم پايين بودن قابليت ريخته گري آنها ، در قالب هاي ريژه ريخته گري مي شوند . توليد قطعاتي تا وزن 10 كيلوگرم به صورت انبوه توسط اين روش معمول و متداول مي باشد.

ج- آلياژ هاي مس: ريخته گري برخي آلياژهاي مس به ويژه برنج ها در قالب ريژه معمول مي باشند . درجه انجماد آلياژ هاي مس نسبتاً بالا بوده و سرعت انجماد در آن زياد است. ماهيچه هاي فلزي بايستي بلافاصله پس از ريختن مذاب و انجماد از داخل قالب خارج شوند زيرا انقباض باعث گير كردن ماهيچه در داخل قطعه مي شود.معمولاً توليد قطعات بزرگ تر از 10 كيلوگرم توسط اين روش غير معمول است.

د- آلياژهاي روي: آلياژهاي روي را نيز مي توان توسط اين فرآيند ريخته گري نمود، اما به دليل اينكه اين آلياژها بيشتر توسط روش ريخته گري تحت فشار توليد مي شوند روش ريژه در مورد آلياژهاي روي كمتر متداول است.

ه- چدن خاكستري: ريخته گري چدن هاي خاكستري هيپويوتكتيك (چدن هايي هستند كه درصد كربن در آنها كمتر از 3/4 درصد است) در تعداد زياد و تا وزن حدود 14 كيلوگرم توسط روش ريژه معمول مي باشد.

روش هاي ريخته گري در قالب ريژه: ريخته گري در قالب هاي ريژه را مي توان به سه گروه ، روش دستي ، روش هاي نيمه اتوماتيك و روش هاي تمام اتوماتيك تقسيم نمود. در اين قسمت به بررسي آنها پرداخته مي شود.

روش دستي : ريخته گري در قالب هاي ريژه به طريق دستي داراي طرح هاي نسيتاً ساده اي بوده و متناسب با ضخامت قطعه ساخته شده است . شكل (الف)، يك روش ساده كتابي را نشان مي دهد ، اين روش براي توليد قطعات ، ريختگي با ضخامت كم و نازك مورد استفاده قرار مي گيرد. شكل (ب) نوع ديگري از ماشين هاي ريخته گري ريژه دستي را نشان مي دهد كه براي توليد قطعات با ضخامت زياد استفاده مي شود.

روش هاي ريخته گري ريژه دستي علي رغم سادگي ، كاربرد وسيع دارند و امروزه درصد بالايي از قطعات ريختگي به اين روش توليد مي شود.

روش نيمه اتوماتيك: براي توليد انبوه قطعات ، روش هاي نيمه اتوماتيك جايگزين روش هاي دستي شده است.در اين روش ها براي باز و بسته شدن قالب از سيستم هاي عيدروليكي يا نيوماتيكي استفاده مي شود. پر كردن قالب و نيز خارج كردن قطعات ريخته شده از قالب توسط دست انجام مي شود . شكل زير يك نوع از اين ماشين ها را نشان مي دهد.

روش خوكار (اتوماتيك): در اين نوع ماشين اكثر كارها توسط ماشين و حتي رباط ها انجام مي شود .

شكل زير يك نوع از اين ماشين را نشان مي دهد . از اين نوع ماشين به منظور توليد انبوه قطعات مختلف كوچك و بزرگ استفاده مي شود.

ريخته گري تحت فشار :

تعريف: ريخته گري تحت فشار به روشي اطلاق مي شود كه در آن مذاب تحت فشار معين محفظه قالب را پر نمايد . فشار در اين روش متغيير بوده و به عوامل مختلفي از قبيل جنس فلز ، وزن قطعه و غيره بستگي دارد.

ويژگي: در اين روش از قالب هاي فلزي استفاده مي شود . تفاوت اساسي روش هاي تحت فشار و ريژه در نحوه پركردن قالب است . در روش ريژه پر شدن قالب براساس نيروي ثقلي مذاب (وزن مذاب) مي باشد در حالي كه در ريخته گري تحت فشار ، پر شدن قالب در اثر فشار وارد بر مذاب بوده و انجماد نيز تحت فشار انجام مي گيرد . به همين دليل در ريخته گري تحت فشار امكان توليد قطعات پيچيده تر وجود داشته و از لحاظ مك و حفره هاي گازي و انقباضي و نيز خواص مكانيكي شرايط بهتري نسبت به ريخته گري در قالب هاي ريژه دارد.

ريخته گري تحت فشار براساس نيروي فشار اعمال شده به دو روش تقسيم مي شود:

الف) ريخته گري تحت فشار زياد

ب) ريخته گري تحت فشار كم

روش ريخته گري تحت فشار زياد كاربرد وسيع تري نسبت به روش ريخته گري تحت فشار كم دارد و در صنعت اصطلاحاً به آن (ريخته گري تحت فشار)و يا دايكاست گفته مي شود.

مزايا و محدوديت ها: فرآيند ريخته گري تحت فشار داراي مزايا و محدوديت هايي است كه عبارتند از :

الف- مزايا:

قابليت توليد قطعات با شكل هاي پيچيده تر نسبت به روش ريژه

امكان توليد قطعات نازك و ضخامت كم و نيز دقت ابعادي بالاتر نسبت به روش هاي ديگر

بالا بودن راندمان توليد دراين روش به ويژه هنگامي كه از قالب با چند محفظه استفاده شود.

توليد قطعاتي با كيفيت سطوح بهتر نسبت به ريژه و كاهش عمليات تمام كاري و تقليل محوطه كار

قابليت تكرار توليد قطعات يكنواخت

كاهش سيستم راهگاهي و در نتيجه كاهش مصرف مذاب

كاهش قيمت تمام شده قطعه

بهبود خواص مكانيكي قطعه ريختگي نسبت به روش هاي ديگر

ب - محدوديت ها:

محدوديت ابعاد و وزن قطعات ريختگي حتي نسبت به روش ريژه

وابستگي شديد به طراحي قطعات ريختگي و سيستم راهگاهي

گران بودن تجهيزات (ماشين،قالب ها و ...) 7بنابر اين درتعداد زياد مقرون به صرفه مي باشد

با چند استثناء استفاده تجاري از اين روش در فلزات با نقطه ذوب بالاتر از مس _حدود 100درجه سانتيگراد عملي نمي باشد.

انواع ماشين هاي ريخته گري تحت فشار: ماشين هاي ريخته گري تحت فشار بر اساس نحوه تزريق مذاب به داخل محفظه قالب به دو دسته تقسيم مي شوند:

الف- ماشين هاي ريخته گري تحت فشار با محفظه گرم

ب- ماشين هاي ريخته گري تحت فشار با محفظه سرد

الف – ماشين هاي ريخته گري تحت فشار با محفظه گرم : اين روش داراي كوره اي است كه وظيفه آن نگهداري مذاب در درجه حرارت مطلوب مي باشد. شكل زير سيستم پمپ مذاب به داخل محفظه قالب را نشان مي دهد. اين سيستم شامل سيلندر فشار ، پيستون تزريق مذاب ، گردن غازي و نازل مي باشد . در داخل گردن غازي يسلندر فشار و نيز پيستون تزريق مذاب كه در داخل مذاب غوطه ور است ، قرار دارد و بنابر اين درجه حرارت اين مجموعه به اندازه درجه حرارت مذاب خواهد بود . اين سيستم به مذاب اين امكان را مي دهد كه در حداقل زمان و با حداقل كاهش درجه حرارت ، مذاب به داخل قالب تزريق گردد.

ب- روش ريخته گري تحت فشار با محفظه سرد: ماشين هاي ريخته گري تحت فشار با محفظه سرد كاربرد وسيع تري دارد و توسط آن مي توان آلياژهايي داراي نقطه ذوب بالاتر(تا حدود مس)را توليد نمود. شكل زير يك ماشين با محفظه سرد را نشان مي دهد.

شكل زير سيستم تزريق اين نوع ماشين را به طور شماتيك نشان مي دهد . در اين ماشين ها محفظه تزريق از طريق مذاب گرم مي شود.

روش ريخته گري تحت فشار با محفظه سرد براي آلياژ هاي آلومنيوم ، منيزيم و مس كاربرد زيادي دارد.

مهمترين مزيت روش محفظه سرد اين است كه تجهيزات در تماس دائم با مذاب نمي باشد(زيرا محفظه تزريق و پيستون در داخل مذاب غوطه ور نيست). از ديگر مزيت هاي اين فرآيند بالا بودن فشار تزريق است.

مهمترين محدوديت هاي اين روش عبارتند از:

زمان طولاني تر تزريق نسبت به روش محفظه گرم.

امكان ايجاد عيوب در قطعات به علت كاهش درجه حرارت مذاب

ريخته گري گريز از مركز :

روش ريخته گري گروز از مركز به روشي گفته مي شود كه در آن قالب تحت تاثير نيروي گريز از مركز پر مي شود.

به طور كلي در فرآيند ريخته گري گريز از مركز دو روش وجود دارد كه عبارتند از:

روش ريخته گري گريز از مركز افقي

روش ريخته گري گريز از مرگز عمودي

روش ريخته گري گريز از مركز افقي: اين روش كه قالب حول محور افقي خود مي چرخد، ابتدا براي توليد لوله هاي چدن خاكستري ، چدن نشكن و برنج با ضخامت كم مورد استفاده قرار گرفت . با پيشرفت صنايع و استفاده از تجهيزات مدرن جهت بهبود بخشيدن به خواص متالوژيكي ، پيشرفت چشمگيري در قابليت توليد لوله هاي بزرگ و دقت ابعادي آنها به وجود آمد.

روش كار: يك ماشين ريخته گري گريز از مركز افقي بايد قابليت تكرار چهار عمل را با دقت داشته باشد كه عبارنتد از:

قالب تحت سرعت مشخص حول محور افقي بچرخد

وسيله اي براي بارريزي مذاب در داخل قالب در حال چرخش وجود داشته باشد.

به محض پر شدن قالب ، انجماد از يك قسمت آغاز و در يك قسمت ديگر به پايان برسد.

قطعه منجمد شده با سرعت از داخل قالب خارج شود

شكل زير يك نوع از ماشين گريز از مركز را نشان مي دهد.

همان گونه كه در شكل مشاهده مي شود ، ماشين دو حركت دارد،حركت چرخشي و حركت رفت و برگشت كه روي يك ريل مخصوص انجام مي گيرد و در قسمت وسط اين شكل نيز نمايان است در حالي كه قالب در حول محور خود با سرعت مشخص مي چرخد ، مذاب توسط ناوداني مخصوص به تدريج در قالب ريخته مي شود . در همين زمان قالب روي ريل با سرعت معين شروع به عقب رفتن مي كند . اين عمل تا آنجا ادامه مي يابد كه مذاب به همه قسمت هاي قالب برسد. پس از انجماد مذاب ، لوله توسط سيستم بيرون كش مخصوص ، از داخل قالب خارج مي شود.

تقسيم قالب:

همانطور كه ذكر شد قالب دايكاست بصورت دو تكه است يعني قالب ازيك نيمه ثابت(طرف تزريق) ويك متحرك (طرف بيرون انداز) تشكيل شده است . نيمه ثابت قالب (نيمه تزريق قالب) به كفشك ثابت ماشين ريخته گري تحت فشار مونتاژ مي شود . در حالي كه نيمه متحرك قالب (نيمه بيرون انداز قالب) به كفشك متحرك محكم مي شود هر دو نيمه قالب در حالت آماده تزريق بسته هستند و با نيروي بسته نگهدارنده اي كه از طرف ماشين ايجاد مي گردد ، در حالت بسته نگه داشته مي شوند . سطح تماس هر دو نيمه قالب ، سطح جدايش قالب ناميده مي شود. براي اجتناب از نفوذ فلز مذاب به خارج بايستي سطح قالب كاملاً آب بندي و از اين جهت به صورت سطح سنگ زني شده و يا هم سطح شده باشد .دقت انطباق صفحات قالب كه روي هم قرار مي گيرند اهميت زيادي دارند .بهتر است كه لبة خارجي در هر دو صفحه قالب حدواً   1  m m  تا  2  m m  تحت زاويه  4 5  پخ زده شوند . به اين ترتيب از خرابي لبه ها توسط ضربه يا برخورد كه منجر به تغيير شكل لبه ها مي گردد و مي توانند دقت انطباق را بر هم بزنند اجتناب مي شود .

ریخته گری تحت فشار نوعی ریخته گری می باشد که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزریق می شود. این سیستم بر خلاف سیستم هایی که مذاب تحت نیروی وزن خود به داخل قالب می رود، دارای قابلیت تولید قطعات محکم و بدون مک (حفره های درونی) می باشد. دای کاست سریع ترین راه تولید یک محصول از فلز می باشد.

گرم كردن و خنك كردن قالب

گرم كردن قالب :

قالب دايكاست بايستي بر روي ماشين دايكاست قبل از شروع بكار تا دماي لازم  گرم گردد. تحت هيچ شرايطي نبايستي با يك قالب سرد و يا به قدر كافي خنك نشده ريخته گري را آغاز نمود ، در غير اين صورت تنش هاي حرارتي بالايي در سطح خارجي قالب پديد مي آيند ، كه معمولاً از بين نمي روند و باعث تشكيل تركهاي زود رس ناشي از سوختگي مي گردند .

دماي گرم كردن قالب بايستي تقريباً به اندازه ميانگين دماي قالب که براي ريخته گري ضروري است باشد ( آلياژ آلومينيم از 250 تا 310 ) بطور كلي اگر در مرز بالاي درجه حرارت هاي توصيه شده براي قالب بهتر بوده و طول عمر قالب مي تواند بطور قابل ملاحظه أي افزايش يابد ، زيرا اختلاف بين دماي ريخته گري و دماي قالب كمتر است . اندازه تنشهاي متناوب حرارتي به عنوان عامل تشكيل تركهاي ناشي از سوختگي به دماي قالب بستگي دارد . هر چه افت حرارتي بين دماي ريختگري و دماي قالب كمتر باشد ، به همان نسبت نيز انبساط در سطح خارجي قالب و خطر ايجاد ترك كمتر است.

 براي گرم كردن از دستگاه هاي گرم كننده به تنهايي و همراه با دستگاه هاي خنك كننده استفاده مي شود. مشعلهاي گازي بخاطر اينكه اجزاء بر جسته قالب ، ماهيچه هاي نازك و پينهاي پران  شديد تر از نواحي ضخيمتر قالب  گرم مي كنند مناسب نمي باشند در اين گونه مواد خطر گرم شدن بيش از اندازه موضعي در فولاد عمليات حرارتي شده قالب وجود دارد، كه تأثيري مانند عمليات بازگشت پس از آن به جا مي گذارد و مي تواند باعث كاهش استحكام گردد. براي اين منظور گرم كننده هاي مادون قرمز و يا گرم كننده هاي سراميكي ، گازي كه توزيع حرارتي نسبتاً يكنواختي بوجود مي آورند و مناسب ترند اين نوع دستگاهها به شكل قاب و يا جعبه ساخته شده و بین دو نيمه باز شده قالب قرار داده مي شوند . اما در اينجا هم بايستي توجه داشت كه هيچ جايي بيش از اندازه گرم نشود و يا در نواحي مشخص از قالب سد حرارتي ايجاد نگردد.

خنك كردن قالب :

درهر سيكل تزريقي گرما به قالب دايكاست انتقال مي يابد براي بدست اوردن قطعه تزريقي بايستي فلز مذاب منجمد ، تا دماي انجماد سرد گردد. براي اينكه  بتوان قطعه تزريقي را از قالب گرفت و يا به بيرون پرتاب نمود ، بايستي آنرا تا دماي باز هم پايينتر خنك نمود . اين بدان معني است که براي خنك كردن مطلوب فلز تزريقي بايستي مقداري گرماي زيادي از طرف قالب دريافت و انتقال داده شود. خواص حرارتي جنس ماده قالب به گونه أي كه اين تخليه گرمايي امكانپذير مي گردد اما بايستي اين گرما از خود قالب هم خارج شود و اين وظيفه سيستم خنك كننده قالب است . به عنوان ماده خنك كننده ، معمولاً از آب و بعضاً نيز از روغن موجود در دستگاههاي تنظيم دما ، در صورتي كه هم براي گرم كردن و هم براي خنك كردن بكار رود استفاده مي شود .

براي قطعات تزريقي كوچك و يا جدار بسيار نازك ممكن است بتوان از خنك كردن قالب بطور كامل صرفنظر نمود ، به شرطي كه گرماي ارائه شده از طريق افزايش تعداد تزريق ها بيشتر از گرماي پس داده شده به بهترين وجه از طريق تشعشع ، همرفت و هدايت نباشد . طبيعي  است كه اين موضوع براي ريخته گري آلياژ هاي با دماي ذوب نسبتاً پايين هم مانند قطعات دايكاست كوچك و جدار نازك سرب و قلع صادق است .

حتي د رقطعات دايكاست جدار ضخيم هم گاه نيازي به خنك كردن قالب نيست ولي معمولاً در ماشينهاي اتوماتيك سريع با محفظه ضروري است .

برا ي خنك كردن قالب، كانالهايي در قالب دايكاست براي جريان يافتن ماده خنك كننده تعبيه مي گردد اين كانال ها بطرف ناحيه اياز قالب كه با قطعه تماس دارد هدايت مي شوند يعني جايي كه انتقال گرما از قطعه تزريقي يه سمت قالب آغاز مي گردد اگر صفحه قالب فاقد مغزي قالب باشد كانالهاي خنك كن در داخل صفحه قالب فاقد مغزي قالب باشد كانالهاي خنك كن در داخل صفحه قالب سوراخكاري شده و به مدار سيستم خنك كننده مربوط متصل مي گردد.

كانال هاي خنك كن در قسمتي از قالب كه بايستي خنك گردد به روشهاي گوناگون طراحي مي گردند . نحوه  هدايت كانال بايستي طور انتخاب شود كه بخصوص ناحيه اي از قالب كه پشت حفره قالب قراردارد بتواند خوب خنك گردد. كانال هاي درون قالب به صورت مستقيم هدايت مي شوند اما درعين حال تغيير زاويه و تطبيق اين كانال ها به لبه هاي قالب هم امكانپذير است .

بررسي انواع عيوب ريخته گري

چکيده :

عيب سرد جوشي -  عيب نيامد – عيب مک هاي گازي - عيب مک هاي انقباضي– عيب آبلگي – عيب مک هاي سوزني ( ريزمک ) – عيب ترک خوردگي – عيب سخت ريزه و عيب قطره هاي سرد مورد بررسي و چاره جوئي قرار گيرد . قابل ذکر است نياز امروزي صنعت به کيفيت هاي بالاتر ايجاب مي کند که توليد کنندگان به سطوح جديدي از کيفيت و بازده توليد دست يابند و اگر چه اين نوع  ريخته گري محدوديتهايي دارد اما ثابت شده که با بکارگيري اصول مهندسي کارآيي آن به خوبي بسياري از فرآيندهاي ديگر خواهد بود و باعث بالابردن سطح کيفيت موجود خواهد شد .

يک عيب در دایکاست هميشه قراردادي است زيرا به نوع استفاده و نحوه برداشت هر مشتري از عملکرد و کارآيي قطعه بستگي دارد بنابراين آنچه براي يک مشتري عيب محسوب مي شود ممکن است براي مشتري ديگر نقطه ضعف به حساب نيايد تعريف اين که چه چيز عيب محسوب مي شود به عهده مشتري است و مسأله اصلي نيازهاي خاص هر قطعه مي باشد .

بررسي انواع عيوب ريخته گري در قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار وبررسی جلوگیری از آن

عيب سرد جوشي

سردجوشي عبارت است از برخورد دو جبهه از فلز مذاب اکسيد شده که باعث ناپيوستگي در قطعه ريخته شده مي شود . در صورتي که انجماد فلز خيلي پيشرفته باشد اتصال دو جبهه مذاب بطور کامل انجام شده و سردجوشي به صورت کشيدگي در قطعه ظاهر مي شود .

نحوه ايجاد عيب سرد جوشي  

سردجوشي نتيجه تقسيم شدن موج مذاب در طول پر شدن قالب مي باشد اين تقسيم شدن مي تواند در اثر وجود يک مانع در راه عبور مذاب ( پين يا ماهيچه ) باشد و يا در اثر يک انسداد ناشي از جاري شدن به صورت جت مي باشد حضور اکسيد در فلز مذاب قبل از ريخته گري پديده سردجوشي را شديدتر مي نمايد

عيب نيامد ) قالب کاملاً پر نشود)

نيامد عيبي است که در اثر نرسيدن مذاب به قسمت هايي از قطعه ايجاد مي شود اين عيب مي تواند در نواحي نازک قطعه ايجاد شود و از نظر ظاهري به عيب سردجوشي شبيه است .

  نحوه ايجاد عيب نيامد

عيب نيامد نتيجه تقسيم شدن جبهه مذاب در حين پر شدن قالب است فلز خيلي سرد بوده و يا زمان پر شدن قالب خيلي طولاني مي باشد و يا حتي ممکن است جهت حرکت مذاب در قالب در حين پرشدن  قالب نامناسب باشد به طوري که مذاب مسير طولاني را براي رسيدن به هدف بپيمايد در اين حال قبل از اينکه قالب توسط مذاب پر شود انجماد آغاز شده و نيامد ايجاد مي شود.

عيب مک هاي گازي  

اين عيب به صورت مک هايي با ديواره صاف ظاهر مي شود که شکل کروي داشته و با سطح خارجي نيز ارتباطي ندارند سطح داخلي اين مک ها معمولا ً براق بوده اما گاهي ممکن است تا حدودي اکسيده نيز شده باشد که بستگي به منشأ ايجاد مک ها دارد .

 نحوه ايجاد عيب مک هاي گازي

الف ) حبس هوا در حين پر شدن قالب : پرشدن قالب هاي ريخته گري تحت فشار معمولا ً به صورت تلاطمي انجام شده و اين تلاطم باعث حبس هوا در قالب مي شود .

ب) حبس هوا در محفظه نگهدارنده مذاب : در ماشين هاي محفظه سرد در هنگام اولين فاز تزريق ذوب هوا مي تواند وارد مذاب شده و در هنگام پر شدن قالب هوا در بخش هاي زيادي از مذاب محبوس گردد .

پ) حبس گاز در محفظه سيلندر تزريق : اين حالت در اثر تبخير و يا تجزيه ماده حلال موجود در روانساز پيستون ايجاد مي شود در نتيجه در هنگام ورود مذاب به اين قسمت ها بايد ماده روانساز به صورت خشک باشد .

ت) حبس گاز از طريق مواد مذاب : همان فرآيند ذکر شده در فوق مي باشد که ناشي از تبخير ناقص روانساز قالب و يا تجزيه آن هنگام رسيدن مذاب مي باشد .

ث) آزاد شدن گاز حل شده در فلز مذاب : آلومينيوم و آلياژهاي آن به راحتي آب و ديگر ترکيبات هيدروژن دار ( مانند روغن و گريس ) را تجزيه مي نمايند هيدروژن آزاد شده در هنگام اين تجزيه در فلز حل شده و هر چه دما باشد ميزان ورود هيدروژن به فلز نيز بيشتر خواهد بود برعکس حلاليت هيدروژن درآلومينيوم در حالت جامد عملا ً ناچيز است در نتيجه در حين انجماد هيدروژن حل شده در مذاب آزاد شده و ايجاد سوراخ هاي ريز مي نمايد .

 عيب مک هاي انقباضي : 

مک هاي انقباض به صورت حفره با فرم و اندازه متغير مي باشند اين مک ها بر عکس مک و حفره هاي گازي سطوح صاف و براق نداشته و کم و بيش حالت کندگي و سطوح دندريتي دارند .

 نحوه ايجاد عيب مک هاي انقباضي

در هنگام انجماد فلز دچار انقباض حجمي گرديده و در صورت عدم وجود فلز مذاب جبران کننده انقباض ، اين انقباض به صورت يک يا چند حفره ظاهر مي گردد اين حفره ها مي توانند در سطح قطعات ريختگي ظاهر شوند ( مثلا ً در مواردي که مذاب در شمش ريزي منجمد مي شود ) و يا برعکس به صورت بسته در داخل قطعه محبوس گردند که معمولا ً در ريخته گري تحت فشار مشاهده مي شود .

 عيب آبلگي  

عيب آبلگي همانند حفره هاي گازي است اما در سطح قطعه ظاهر مي شود همچنين در مورد قطعات نازک اين عيب مي تواند در دو سطح قطعه نيز ظاهر شوند .

طريقه ايجاد عيب آبلگي

روش ايجاد آبلگي همانند ايجاد عيب حفره هاي گازي است ولي در اين مورد آزاد شدن هيدروژن حل شده بر خلاف ايجاد حفره هاي گازي ، به صورت غير کافي انجام مي گيرد در  اين حال در صورتي که درجه حرارت قطعه در هنگام باز کردن قالب بيش از حد بالا باشد مقاومت مکانيکي آلياژ بسيار ضعيف بوده و حفره هاي گازي ايجاد شده تحت فشار فوق العاده قوي موجب تغيير شکل قطعه در نواحي نزديک سطح مي شوند همچنين در صورت نازک بودن قطعه نسبت به قطر حفره گازي نيز عيب فوق به وجود مي آيد  

 عيب مک هاي سوزني ( ريزمک)  

ريز مک هاي سطحي به صورت سوراخ هاي بسيار ريز ( چند صدم ميلي متر ) و اغلب به صورت گروهي مشاهده مي گردند .

نحوه ايجاد عيب مک هاي سوزني  

الف ) حبس گاز : در اين مورد تاول هاي ريزي به وسيله حباب هاي گازي که در نواحي بسيار نزديک سطح محبوس گرديده اند ايجاد مي شود .

ب) اکسيدها : اکسيدهاي  موجود در فلز نيز مي توانند عيب فوق را ايجاد نمايند .

 عيب ترک خوردگي  

عيب ترک خوردگي به صورت ايجاد ترک هاي کم و بيش نازک و عميق ظاهر مي شود در برخي موارد اين ترک ها مي توانند حتي ضخامت قطعه را نيز طي نمايند.

 نحوه ايجاد عيب ترک خوردگي

اين نوع ترک ها بين دانه اي بوده و به فرم هاي غيرمنظم مي باشند اين ترک ها هنگامي ايجاد   مي شوند که آلياژ در انتهاي انجماد تحت تنش باشد . در اغلب موارد خطر ايجادترک در نواحي از قطعه که مستعد ايجاد تنش مي باشند و در نقاط گرم بيشتر است .

عيب سخت ريزه

اين عيب به صورت ناهنجاري ساختاري و يا حضور اجسام خارجي مي باشد که در حين ساخت و يا فرسايش و يا شکست ابزار برش ايجاد مي شوند .

نحوه ايجاد عيب سخت ريزه

عيب سخت ريزه در ريخته گري تحت فشار مي تواند مبدأ متفاوتي داشته باشد .

الف ) ترکيبات بين فلزي  

الف – 1 – ترکيبات m-Al(Fe,Mn)Si

اين ترکيبات بر روي برش هاي قطعات به صورت سوزن هاي کوتاه ديده مي شود که در حقيقت به صورت ذرات بريده مشاهده مي شود .

الف – 2 – ترکيبات x-Al(Fe,Mn)Si

اين ترکيبات به فرم خطوط چيني ريز مشاهده مي شوند اين ترکيبات نسبت به ترکيبات قسمت قبل (m-Al(Fe,Mn)Si) بر روي خواص مکانيکي ضرر کمتري داشته و در فرآيند ساخت عملا ً مشکلي را ايجاد نمي نمايند .

الف – 3 – ترکيبات