تبلیغات
سیمرغ سعادت(بانک اطلاعاتی در مورد گزارش کار،تحقیق،آموزشی،مقاله،پروژه،پایان نامه،و...) - روش قالب گیری کوبشی
----------------------------------- ---------------------------------------
شنبه 4 مرداد 1393

روش قالب گیری کوبشی

   نوشته شده توسط: ادریس    نوع مطلب :ریخته گری تحت فشار کوبشی(sqees casting T.R) ،



 
>translator
Powered by Translate
>translator
 undefined 
Bookmark and Share

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 c می 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


>



 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر