گزارش کارآموزی کار کارگاه آهنی

مقدمه

چدن ها و فولادها از روی درصد کربن مشخص می شوند. بیشتر از 1/2 درصد کربن چدن نام دارد و کمتر از 1/2 درصد کربن فولاد نام دارد.

هر چه درصد کربن در چدنها بیشتر باشد پایدار کردن آن نیز بیشتر می شود. انواع چدن هایی که استفاده می شود عبارتند از : خاکستری ، نشکن ، مالی بل و سفید . ویژگیهای چدن نسبت به فولاد را می توان به این شکل بیان کرد: نقطه ذوب پایین نسبت به فولاد، خواص مکانیکی  مختلف ، سیالیت خوب به دلیل وجود گرافیت آزاد در چدن ها و عدم نیاز به تغذیه درمواردی که انقباض به دلیل انبساط گرافیت چدن کم است. چدن ها دارای اجزا یوتکتیک کمتر و گرافیت کمترو نتیجتا مقاومت بالا به دلیل اینکه در چدنهای هیپو یو تکتیک گرافیت ها درشتر به وجود می آید که چدن را نرم و ضعیف می کند. همان طور که می دانید آلیاژ های آهنی را می توان در یک سیستم آلیاژی دو تایی برای فولاد ها و نیز با اضافه شدن سیلیسیم بیشتر یک سیستم سه تایی برای چدن ها تعریف کرد.

(( مواد قالب و افزودنی ها ))

مواد قالبگیری را می توان به دو گروه زیر تقسیم بندی کرد :

1- مواد قالبگیری موقت یا مصرفی

2- مواد قالبگیری دائمی

ما در این گزارش به بررسی مواد قالبگیری موقت می پردازیم .

موارد مورد بحث در باره این مواد می توانند از نظر ترکیب شیمیایی

خواص فیزیکی و خواص فیزیکی – مکانیکی این مواد باشد.

ماسه

یکی از مهمترین مواد مورد مصرف  در قالبگیری موقت قطعات ماسه است. ما می توانیم با استفاده از ماسه قالبهایی با ظرفیت کمتر از یک کیلو تا چند تن را با نوجه به روش قالبگیری تولید کنیم. نصبت ماسه با فلز متفاوت است مانند: 10به 1 می تواند با توجه به قطعه و ر.ش قالبگیری مورد استفاده قرار گیرد . در نقاط مختاف دنیا محل هایی وجود دارد که ماسه با انواع مختلف  در آنجا تجمع پیدا کرده است که این محلها را معادن طبیعی ماسه گفته می شود که در نقاط مختلف ماسه با اشکال و اندازه های مختلف یافت می شود.ماسه می تواند به اشکالی مانند گرد، گوشه دار و مخلوطی از هر دو یافت شود.

اندازه یا مش ماسه نیز می تواند متفاوت باشد در ریخته گری آهنی اگر مش ماسه باید کم باشد به دلیل اینکه هرچه مش پایین تر باشد استحکام قالب نیز بالا می رود.

اشکال ماسه نیز اثرات متفاوتی بر روی قالب دارد. اگر ماسه گرد باشد استحکام کم  می شود و نفوز گاز  افزایش می یابد اما اگر ماسه گوشه دار وتیز باشد استحکام قالب بالا می رود اما نفوذ گاز کم می شود و موجب ایجاد مک در قطعه می شود.

ماسه های ریخته گری عمدتأ از اکسید سیلیسیم و میکاوفلداسپار تشکیل شده اند. ماسه با کیفیت بالا برای ماهیچه ها و قالب های با دقت بالا قرار دارند و در جایی که خواص بی نظیر اینگونه مواد مورد نیاز است

به کار می روند. ماسه های ویژه عبارتند از :

)ZrSiO21- زیرکن (

)FeCr2O42- کرومیت (

)Mg – Fe) 2SiO23- اولین

)FeAl5Si2O12.OH4- استائورولیت (

سیلیس بعد از اکسیژن فراوانترین عنصر در طبیعت است. سیلیس به دو  صورت   ) که سیلیس می نامند و تبلور بنیان اولیه سیلیکاتها SiO2 اکسید (

)  در تشکیل کانیها شرکت دارد.SiO4

خواص فیزیکی ماسه Green strenath

1-استحکام تر

پس از افزودن رطوبت به ماسه ماسه تر حاصل می شود.این مقدار رطوبتی که ما می افزاییم باید به طور دقیق افزئده شود تا به تواند انتظاراتی که از ماسه می رود را برابرده کند . ماسه تر باید علاوه بر دارا بودن استحکام کافی باید از شکل پذیری مناسبی برخوردارد باشد تا مابعد از خارج کردن مدل از درون قالب از خود استحکام بالا نشان دهد

همان طور که گفته شد رطوبت و مقدار چسبندگی باید به طور دقیق کنترل شودچون اگر رطوبت از یک درصد مشخص ( 6%) افزایش یابد می تواند باعث کاهش خواص مکانیکی  ماسه شود. استحکام تر یک قالب به عوامل مختلفی چون میزان رطوبت ، مقدار چسب،شکل و اندازه و عدد ریزی ماسه بستگی دارد. در نمودار زیر تا ثیر رطوبت را بر استحکام مکانیکی مشاهده کرد.

- )استحکام خشک)Dry strength

ما هنگامی به اهمیت استحکام خشک ماسه پی می بریم که مذاب درون قالب ریخته شده و ماسه به دلیل تماس با مذاب تمام رطوبت خود را از دست می دهد و اگر نتواند استحکام خود را به اندازه کافی برای مقاومت در برای مقاومت در برابر فرسایش و نیز استحکام کافی در برابر فشار متا استاتیکی مذاب  را داشته باشد باعث می شود که قالب اندازه و ابعاد خود را از دست دهد و ما قطعه خود را با اندازه های دقیق نمی توانیم ریخته گری کنیم و باعث کاهش راندمان ریخته گری می شود.

اما مامی توانیم با کنترل وافزایش رطوبت  استحکام  خشک ماسه را به اندازه کافی اغزایش بدهیم تا با مشکلا ت گفته شده برخورد نکنیم.

3-( نفوذ پذیری  )permeability

ما در قالبگیری با مشکلاتی با معایبی به نام مک های گازی یا حفره روبرو می شویم که این معایب می توانند از بخار شدن رطوبت ماسه و یا تولید گاز کردن مواد دیگر قالب  بوجود بیاید . هنگامی که این بخارات و گازها تولید می شود نیاز به راهی برای خروج دارند  و اگر نفوذ ماسه کم باشد این گازها در قالب حبس شده و تولید عیب های گفته شده می کند .

ما می توانیم با اظافه کردن مقدار مشخصی از رطوبت ( 7%) نفوذ پذیری ماسه را افزایش بدهیم اما باید این مقدار به طور دقیق کنترل شود و گرنه  با کاهش رطوبت نفوذ پذیری کاهش می یابدو اگر این مقدار بیشتر از مقدار مورد نظر باشدباعث می شود چسبندگی ماسه افزایش یابد و راه خروج گازها بسته شود و مشکلاتی در تولید قطعات پیش آید.

4- )قابلیت شکل پذیری  )flow ability

ماسه مورد استفاده ما در قالبگیری با ید قابلیت شکل پذیری کافی و متناسب با فرایند ریخته گری داشته باشد. ما می توانیم این مقدار را با افزایش کمی رطوبت به ماسه و افزایش چسبندگی این خصوصیت را در ماسه ایجاد کرد تا محفظه قالب مورد نظر را با دقت ابعادی بالا درست کردماسه تحت تا ثیر نیروی وارد به هنگام قالبگیری ، راحت تر شکل موردنظر را قبول کند. هر قدر حرکت ذرات ماسه بر روی یکدیگر به واسطه عواملی مثل فشار یا لرزش آسانتر صورت می گیرد.

از خواص فیزیکی دیگر ماسه می توان به چند مورد زیر نیز اشاره کرد:

)Thermal stability5- پایداری حرارتی (

)Refractoriness6- دیرگدازی (

7- تولید با سطح نهایی خوب

8- قابلیت فروریختن و متلاشی شدن( بعد از مذاب ریزی)

9- قابلیت استفاده مجدد

اجزاء مخلوط ماسه قالبگیری

از موادی که در مخلوط با ماسه در قالبگیری استفاده می شودکه به نام افزودنی ها معروف هستند  می توانیم به انواع چسب ها اشاره کرد که باعث چسبندگی و اتصال ذرات ماسه می شود. مواد دیگری نیز برای تکمیل کار و گاهی کسب خواص ویژه مانند صافی سطح، استحکام و ......

به مخلوط اضافه می شود.

)type of binder انواع چسب ها (

)organic چسب ها را می توان از نظر ماهیت به دو دسته چسبهای آلی(

)تقسیم بندی کرد.in organicو چسب های غیر آلی (

اگر چسب مورد استفاده در قالبگیری خصوصیات زیر را دارا باشد می توان گفت این یک چسب مناسب است.

1- در هر دو حالت ماسه ( تر و خشک ) باید استحکام کافی داشته باشد.

2- باید بتواند با بالا بردن شکل پذیری ماسه تمامی قسمت های مدل را به خود بگیرد.

3- چسب مورد استفاده در قالبگیری نباید کمترین چسبندگی به سطوح مدل و جعبه ماهیچه را داشته باشد.

4- حداقل تولید گاز به هنگام تماس با مذاب

5- دیرگدازی ماسه را پایین نیاورد تا با ماسه سوزی مواجه نشویم

6- از نظر تولید گازهای آلوده و مضر درپایین ترین در صد باشد.

7- اقتصادی بودن

چسب های آلی را می توان به سه گروه اصلی تقسیم کرد:

)Resin 1- صمغ ها(

)،غلات،نشاستهCerteal2- حبوبات (

)Oli3- روغن (

چسبهای غیر آلی به قرار زیر هستند:

الف) خاک رس:

خاک رس یکی از متداول ترین و مهمترین چسب مورد استفاده در قالبگیری است،خاک رس اساسا سیلیکات آلومینیم است.

ما در طبیعت عموما سه نوع از این خاک را می یابیم که عبارتند از:

)Al2O3.4SiO2.H2O1-مونت موری لونیت (

)Al2O3.2SiO3.H2O2- کائولینیت (

3- ایلیت

ب) سیمان:

سیمان نیز از جمله چسبهایی است که ما به دلیل سختی بالا و استحکام زیادی که بعد از مخلوط کردن با ماسه بدست می آید در قالبگیری قطعات مختلف مورد استفاده قرار می دهیم. سیمان پرتلند به میزان 12-8 درصد به همراه 6-4 درصد آب برای تهیه یک مخلوط ماسه قالبگیری به کار می رود. ما برای اینکه سیمان به خوبی خود گیر و سفت شود باید مخلوط را 72 ساعت نگه داشت تا بعد مورد استفاده قرار گیرد.

ج) سیلیکات:

سیلیکاتها نیز در فرایند قالبگیری مورد استفاده قرار می گیرد که به طور کلی به دو دسته سیلیکات سدیم و ترکیبات اتیل از که از مهمترین انواع اینگونه چسبها هستند.

د) گچ

ما در فرایند قالبگیری برای بدست آمدن برخی از خواص ویژه موردنظر خود از موادی استفاده می کنیم که افزودنی ها گفته می شوند که عبارتند از:

-  حبوبات ، غلات :

این دو مواد بیشتر برای بالا بردن استحکام تر و خشک و بالا بردن قابلیت فروپاشی مورد استفاده قرار می گیرد.

در مواردی هم جلوگیری از عیوب انبساطی و ایجاد ترکهای گرم مورد استفاده قرار می گیرد.

- خاک اره:

به منظور ایجاد حالت پلاستیکی  مواد قالب و قابلیت نفوذ گاز و همچنین قابلیت از هم پاشیدگی و موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.

- ملاس – دکسترین:

ملاس برای بالا بردن سختی لبه قالب و افزایش استحکام خشک ماسه مورد استفاده قرار می گیرد. دکسترین نیز برای کنترل انبساط و افزایش سختی سطح قالب به کار می رود.

- نفت سیاه ،قیر و مازوت:

این مواد یرای بهبود سطح تمام شده قطعات آهنی و خواص چسبندگی ذرات ماسه در فراین قالبگیری استفاده می شود.

- گرافیت :

به منظور اصلاح قابلیت قالبگیری ماسه و بهبود سطح تمام شده قطعات به کار گرفت.

- پودر سیلیس:

پودر سیلیس به دلیل بالا بردن چگالی توده ماسه باعث فشردگی بیشتر و مقاومت بیشتری در بابر نفوذ فلزات مذاب دارد.

- اکسید آهن :

اکسید آهن باجذب گازهای موجود در قالب از ایجاد عیوبی مانند مک و حفره جلوگیری می کند و استحکام گرم قالب را نیز افزایش می دهد.

مواد دیگر نیز مثل روغن سوخت، پرلیت ، سیکول، رسوب فورفورال،پودر سردا،اسید بوریک و ........مورد استفاده قرار می گیرد.

(( کوره ها و ذوب فلزات))

در مورد ذوب چدن ها می توان گفت که بیشترین و رایج ترین کوره مورد استفاده در ذوب این فلز از کوره کوپل نام برد.

کوره های متفاوتی در تولید مذاب وجود دارد که میتوان به کوره های دوار،کوره های زمینی و کوره های الکتریکی اشاره کرد.

یک کوره مناسب برای ذوب چدن باید خصوصیاتی مثل درجه حرارت ذوب و فوق ذوب،سرعت ذوب،ظرفیت ذوب ،هزینه ذوب و ..... است.

شارژ کوره هامی تواند از شمش های چدنها ویا قراضه ها( راه گاهها، تغذیهو قطعات برگشتی و.......) باشد.

اگر ما می خواهیم یک قطعه مناسب تولید کنیم باید علاوه بر دقت و کنترل مواد قالبگیری مورد استفاده که در بخش پیش توضییح داده شد به مذابی که برای ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرد به طور جدی توجه کرد تا بتوانیم از ورود مواد آلوده کننده مذاب جلوگیری کرد و یک مذاب تمیز وارد محفظه قالب کرد و با یک راندمان بالای ریخته گری قطعات سالم و بی عیب تولید کرد.