√دنیـــــــای متـــــــــــالورژی فقـــــــط از ایـــــــنجا
به "با سابقه ترين و محبوب ترين وبلاگ متالورژي در ايران" خوش آمديد

معرفي وكاربردها

سوپرآلياژها در واقع آلياژهايي مقاوم در برابر حرارت، خوردگي و اكسيداسيون مي­باشند كه به لحاظ تركيب شيميايي شامل سه گروه پايه نيكل، نيكل-آهن و پايه كبالت مي­باشند. اولين استفاده از سوپرآلياژها در ساخت توربين­هاي گازي، طرح­هاي تبديل ذغال‌سنگ، صنايع شيميايي و صنايعي كه نياز به مقاومت حرارتي و خوردگي داشته­اند بوده است.

امروزه تناژ وسيعي از قطعات مصرفي در توربين­هاي گازي از جنس سوپرآلياژها مي­باشند. در ذيل به بعضي از مصارف اين قطعات اشاره شده است:

- توربين­هاي گازي هواپيما

- توربين­هاي بخار نيروگاه‌هاي توليد برق

- ساخت قالب‌هاي ريخته­گري و ابزارهاي گرمكار

- مصارف پزشكي و دندانپزشكي

- فضاپيماها

- تجهيزات عمليات حرارتي

- سيستم­هاي نوتروني و هسته­اي

- سيستم­هاي شيميايي و پتروشيمي

- تجهيزات كنترل آلودگي

- تجهيزات و كوره­هاي نورد فلزات

- مبدل­هاي حرارتي تبديل ذغال سنگ

به منظور انتخاب سوپرآلياژها جهت مصرف در كاربردهاي فوق لازم است خواص فني نظير شكل­پذيري، استحكام، مقاومت خزشي، استحكام خستگي و پايداري سطحي در نظر گرفته شوند.
تقسيم‌بندي سوپرآلياژها برحسب روش توليد

با توجه به نحوة توليد مي­توان سوپرآلياژها را به چهار گروه كلي تقسيم‌بندي نمود كه عبارتنداز:

1) سوپرآلياژهاي كارپذير

سوپرآلياژهاي كارپذير در حقيقت گروهي از سوپر آلياژها هستند كه قابليت كار مكانيكي دارند و از روش­هاي مكانيكي مي­توان به آنها شكل­داد. به منظور توليد مقاطع معيني ازسوپرآلياژهاي كارپذير، اولين گام آن است كه شمش­هاي سوپرآلياژها به دليل حضور عناصر فعال(عناصري كه سريع در مجاورت هوا اكسيد مي­شوند) در شرايط خاصي تهيه شوند. فرايندهاي ذوب در خلاءدر مورد تهيه سوپرآلياژهاي پايه نيكل و پايه آهن جزء ضروريات مي­باشد. اما در مورد سوپرآلياژهاي پايه كبالت امكان ذوب در هوا وجود دارد.

 پس از تهيه شمش­ آلياژهاي كارپذير به يكي از روش‌هاي فوق عمليات شكل­دهي صورت مي­گيرد. عمليات شكل­دهي سوپرآلياژها نيز مي­تواند توسط عمليات متداول كليه آلياژهاي فلزي انجام پذيرد. سوپرآلياژهاي پايه آهن، كبالت و نيكل را مي­توان به صورت مفتول، صفحه، ورق، نوار، سيم و اشكال ديگر توسط فرايندهاي نورد، اكستروژن و آهنگري توليد نمود. معمولاً عمليات شكل­دهي در دماي بالا صورت مي­گيرد و تعداد كمي از سوپرآلياژها را مي­توان به صورت سرد شكل‌دهي نمود. ساختارهاي يكنواخت و ريزدانه­اي كه از شكل‌دهي سرد حاصل مي­شود نسبت به ساختارهاي شكل­دادن گرم ارجحيت دارند.

عمليات ترموديناميكي بر روي سوپرآلياژها معمولاً در حدود 1000-950 درجه سانتي­گراد انجام مي­شود كه به اين ترتيب در حين شكل دادن عمليات حرارتي نيز صورت مي­گيرد.

2) سوپرآلياژهاي متالورژي پودر

بسياري از انواع آلياژهاي كارپذير از طريق فرايندهاي متالورژي پودر توليد مي­گردند. امروزه قطعات متالورژي پودر از جنس سوپرآلياژ با دانسيته كامل از طريق روش‌هاي اكستروژن يا پرسكاري ايزواستاتيك گرم (HIP) توليد مي­گردند. مهمترين اين قطعات قيچي­ها و سوزنهاي جراحي مي­باشند.

فرايندهاي متالورژي پودر به‌دليل داشتن مزاياي زير بر فرايندهاي ريخته­گري ترجيح داده مي­شوند هر چند كه معايبي را نيز به همراه خواهند داشت:

- يكنواختي در تركيب شيميايي و ساختار كريستالي

- ريز بودن اندازه دانه­هاي كريستالي

- كاهش جدايش­ها

- راندمان بالاتر از نظر مصرف مواد

اما مشكلاتي نظير حضور گاز باقيمانده، آلودگي كربني و آخال‌هاي سراميكي باعث مي­گردد كه در برخي موارد نيز فرايندهاي شمش‌ريزي و ترمومكانيكي متداول صورت پذيرند.

3) سوپرآلياژهاي پلي‌كريستال ريختگي

 وجود محدوديت‌هاي تكنولوژيكي سبب محدود شدن رشد صنعت سوپرآلياژ مي‌گردد و بنابراين با پيدايش فرايندهاي جديد توليد، اين صنعت نيز روز به روز توسعه مي­يابد.

تعداد زيادي از فرايندها را مي­توان در توليد قطعات سوپرآلياژ با اندازه نزديك به قطعة نهايي مورد استفاده قرار داد اما اساساً اين قطعات توسط فرايند ريخته­گري دقيق توليد مي­گردند.

محدوده تركيب شيميايي سوپرآلياژهاي ريختگي بسيار گسترده­تر از سوپرآلياژهاي كارپذير بوده و بنابراين خواص متنوع­تري نيز از اين طريق قابل حصول خواهند بود هر چند كه انعطاف‌پذيري و مقاومت به خستگي در فرآيندهاي كار مكانيكي بهتر از ريخته­گري خواهد بود، اما امروزه با توسعه فرآيندهاي جديد ريخته­گري و انجام عمليات حرارتي متعاقب، خواص سوپرآلياژهاي ريختگي نيز افزايش يافته است.

4) سوپرآلياژهاي تك­كريستالي انجماد جهت­دار

به‌منظور توسعه توربين­هاي گازي مصرفي در هواپيماها و افزايش دماهاي كاري و كارآيي موتورها، به‌طور مداوم روش­هاي توليد سوپرآلياژها در حال بهبود است.

قسمت‌هاي بحراني توربين­ها معمولاً شامل پره­هاي تحت فشار بالا، هواكش­ها و ديسك­ها مي­باشند. در طول 15 سال گذشته تحقيقات بسياري در زمينه افزايش راندمان توربين­ها صورت گرفته است و عمده اين تحقيقات بر امكان افزايش دماي ورودي، فشاركاري و كاهش هزينه­هاي توليد استوار بوده است. توسعه فرايند انجماد جهت­دار به‌منظور توليد تك‌كريستالي‌هاي ريختگي سبب شده تا بتوان از اين طريق پره­هاي توربين را با دانه­هاي جهت­دار در راستاي اعمال تنش توليد نمود و به اين ترتيب علاوه بر خواص پايدار حرارتي، استحكام خستگي، استحكام خزشي و انعطاف‌پذيري نيز افزايش يابند.
با توسعه اين تكنولوژي، امروزه در توربين­هاي مصرفي در نيروگاه‌هاي برق نيز از قطعات تك‌كريستال از جنس سوپرآلياژها استفاده به‌عمل مي­آيد.

در سال­هاي اخير شركت هواپيمايي PWA يكي از پيشگامان توليد سوپرآلياژها مي‌باشد و توليد آلياژهاي PWA 1480 به صورت تك‌كريستال توسط اين شركت، سبب افزايش عمركاري هواپيماي جنگي F-100 گرديده است.

تقسيم‌بندي سوپرآلياژها برحسب تركيب شيميايي

به طور كلي اين آلياژها شامل سه گروه پايه نيكل، پايه آهن و پايه كبالت مي­باشند كه بسته به درجه حرارت كاربردي مورد استفاده قرار مي­گيرند

1) سوپرآلياژهاي پايه نيكل

امروزه آلياژهاي نيكل در حالت‌هاي "تك‌فازي"، "رسوب سختي شده" و "مستحكم‌شده توسط رسوبات اسيدي و كامپوزيت­ها" در مصارف صنعتي مختلف مورد استفاده قرار مي­گيرند.
سوپرآلياژ­هاي پايه نيكل پيچيده­ترين تركيباتي مي­باشند كه در قطعات دماي بالا به كار مي­روند. در حال حاضر 50 درصد وزن موتورهاي هواپيماهاي پيشرفته از جنس اين آلياژها مي­باشد. خصوصيات اصلي آلياژهاي نيكل، پايداري حرارتي و قابليت مستحكم شدن مي­باشد.

بسياري از اين آلياژها حاوي 10 الي 20 درصد كرم، حداكثر 8 درصد آلومينيوم و تيتانيم، 5 تا 15 درصد كبالت و مقادير كمي موليبدن، نيوبيم و تنگستن مي­باشند.

دو گروه اصلي از آلياژهاي آهن- نيكل كه ميزان نيكل آنها بيشتر از مقدار آهن است عبارت از گروهIncoloy 706 و Inconel 718 مي­باشند.

اين آلياژها معمولاً حاوي 3 تا 5 درصد نيوبيم مي­باشند و در رديف آلياژهاي پايه نيكل قرار مي­گيرند. آلياژهاي پايه نيكل معمولاً تا دماي 650 درجه سانتي­گراد استحكام خود را حفظ مي­كنند. اما در دماهاي بالاتر به سرعت استحكام خود را از دست مي­دهند.

2) سوپرآلياژهاي پايه آهن

سوپرآلياژهاي پايه آهن نشات گرفته از فولادهاي زنگ نزن آستينتي مي­باشند كه داراي زمينه­اي از محلول جامد آهن و نيكل بوده و براي پايداري زمينه نياز به حداقل 25 درصد نيكل است.

- گروه‌هاي متعددي از اين آلياژها تاكنون مشخص گرديده­اند كه هر يك با مكانيزم­هاي خاصي مستحكم مي­­شوند. برخي از اين آلياژها نظير 57-V و 286-A حاوي 25 تا 35 درصد وزني نيكل مي­باشند و استحكامشان به دليل حضور آلومينيوم و تيتانيم مي‌باشد.

- گروه دوم آلياژهاي پايه آهن كه آلياژهايX750 و Incoloy901 نمونه­هاي آن مي­باشند، حداقل 40 درصد وزني نيكل داشته و همانند گروه­هاي با نيكل بالاتر استحكام بخشي توسط سختي رسوبي صورت مي­گيرد.

- گروه ديگر اين آلياژها بر پايه آهن- نيكل- كبالت مي­باشند و استحكام اين گروه در محدوده 650 درجه سانتي­گراد مناسب بوده و ضريب انبساط حرارتي آنها پايين مي­باشد. اين آلياژها شامل Incoloy با شماره­هاي 903، 907، 909، 1-1- PyrometCTX و 3-PyrometCTX و غيره مي­باشند.

 3) سوپرآلياژهاي پايه كبالت

سوپرآلياژهاي كارپذير پايه كبالت برخلاف ساير سوپرآلياژها مكانيزم استحكام بخشي متقاوتي دارند و خواص حرارتي خوبي در دماي حدود 1000 درجه سانتي­گراد خواهند داشت.

سوپرآلياژهاي پايه كبالت حاوي كرم، مقاومت به خوردگي و اكسيداسيون خوبي داشته و هم چنين قابليت جوشكاري و مقاومت به خستگي حرارتي آنها نسبت به آلياژهاي پايه نيكل بالاتر مي­باشد. از طرف ديگر امكان ذوب و ريخته­گري اين آلياژ، در هوا با اتمسفر آرگون مزيت ديگري نسبت به ساير سوپرآلياژها كه نياز به خلاء دارند مي­باشد.

سه گروه اصلي آلياژهاي پايه كبالت را مي­توان به صورت ذيل در نظر گرفت:

- آلياژهايي كه در دماهاي بالا در محدودة 650 تا 1150 درجه سانتي­گراد مورد استفاده قرار مي­گيرند كه شامل آلياژهايS-816، 25HAYNES، 188 25HAYNES، 55625HAYNES، 50UMCO مي­باشند.

- آلياژهايي كه تا حدود 650 درجه سانتي­گراد به كار مي­روند نظيرTN3MP، 159 MP
- آلياژ مقاوم به سايش
B 6 Stellite

آلياژ 2525HAYNES بيشترين كاربرد را در ميان آلياژهاي كارپذير پايه كبالت داشته اشت و در ساخت قطعات گرمكار نظير توربين­هاي گازي، اجزاء راكتورهاي هسته­اي، ايمپلنت‌هاي جراحي و غيره مورد استفاده قرار گرفته­اند. آلياژهاي گروه پايه كبالت كه شامل كرم- تنگستن- كربن مي­باشند معروف به آلياژهاي Satellite بوده كه به شدت مقاوم به سايش مي­باشند.

اين گروه معمولاً در مواردي كه مقاومت سايشي در درجه حرارت‌هاي بالا مورد نياز باشد به كار مي­روند. در واقع سختي اين مواد در دماي بالا حفظ شده و در مواقعي كه نمي­توان در حين كار روغنكاري انجام داد به خوبي مورد استفاده قرار مي­گيرند.

گرداورنده  :  میثم نصیری

دانشجوی کارشناسی ناپیوسته متالورزی دانشگاه شهید رجایی    

 بازار سوپرآلياژها

شايد بتوان گسترش بازار سوپرآلياژها را در دنيا مربوط به صنايع هوا _ فضا در نظر گرفت كه با توجه به رشد روزافزون اين صنعت و قطعات يدكي آن در سطح جهان پيش بيني مي­گردد كه تنها بازار قطعات يدكي هواپيماها بالغ بر 4،5 ميليارد دلار باشد، بررسي­ها حاكي از آنست كه تا سال 2015 تعداد 16000 فروند هواپيماي جديد با موتورهاي توربين گازي وارد بازار مي­شوند كه نيمي از وزن اين موتورها از جنس سوپر آلياژ خواهدبود .

بر اساس آمارهاي تخميني موجود در ايران، سوپرآلياژها سالانه به ميزان 80 ميليون دلار در سه وزارت­خانة نفت، نيرو و دفاع مورد استفاده قرار مي­گيرند.



ارسال توسط محسن حیدری

ارائه روشي جديد براي پوشش دهي آلياژهاي آهن

خوردگي يكي از عوامل تخيب سازه ها و قطعات فلزي و از نظر اقتصادي پارامتري هزينه بر است.يكي از روش هاي مهندسي مقابله با خوردگي ؛ ايجاد پوشش هايي با مقاومت بالا در برابر خوردگي ؛ بر سطح مورد نظر است.در اين ميان فلز روي به دليل خواص الكتذوشيميايي آن در مقايسه با فولاد و ويژگي محصولات خوردگي آن ؛ براي اين منظور اهميت ويژه اي دارد. يكي از روش هاي نوين پوشش دهي روي ؛ پوشش دهي به روش نفوذ در حالت جامد است كه داراي برتري هايي هم از نظر مهندسي سطح و خوردگي و هم از نظر اقتصادي و زيست محيطي نسبت به ساير روش هاي پوشش كاري روي است.با روش نفوذ در حالت جامد براي پوشش دهي و جلو گيري از خوردگي فولاد و چدن با روي ؛عمر قطعات ساخته شده با اين آلياژها تا چند برابر افزايش مي يابد.

خوردگي دشمن فلزات

خوردگي عبارت است از تخريب ناخواسته يك ماده در اثر واكنش ان با محيط اطرافش در اين ميان فلزات قابليت هدايت الكتريكي زيادي دارند و فرايند خوردگي در انها از نوع الكتروشيميايي است و اصول شيمي فيزيكي درباره ان مطرح ميشود .

امروزه اهميت خوردگي فلزات بيشتر از گذشته است چراكه استفاده از فلزات گسترش يافته است كاربردهاي

ويژه نظير انرژي اتمي استفاده از فلزات نادر و گرانقيمت را طلب ميكند كه جلوگيري از خوردگي انها نيز اهميت ويژه اي دارد خورندگي محيط بر اثر الودگي اب و هوا افزايش يافته است كه موجب افزايش خوردگي فلزات ميشود و در طراهي هاي جديد استفاده از سازه هاي سبكتر الزامي است و بنابراين همچون گذشته كه سازه ها سنگينتر بود نمي توان خوردگي را ناديده گرفت.

مهندسي سطح ؛به عنوان دانشي براي تكميل و بهبود خواص سطح در گستره اي از فلزات ؛پلاستيك ها ؛ پليمر ها و ساير مواد مهندسي جايگاه ويژه اي دارد و به همين دليل همواره شاهد نوآوري و ارتقا در روشهاي مهندسي سطح هستيم. به طور كلي با فرايند هاي سطح؛ خواص سطحي قطعات صنعتي را از لحاظ مقاومت سايشي و مقاومت خوردگي مي توان بالا برد. در اين شرايط در كنار افزايش عمر مفيد قطعات ؛امكان ساخت قطعات با مواد اوليه ارزان تر نيز ممكن ميشود. مهندسي سطح ؛ پهنه وسيعي از كاربرد ها از ماد تزئيني و در مصارف خانگي گرفته تا موارد فني و در مصارف صنعتي را شامل مي شود و تاثير مثبتي در انتخاب مواد ؛ روش توليد ؛ ملاحظات اقتصادي و نگهداري و تعميرات قطعات دارد.

در اين مان پوشش كاري يكي از روش هاي مهندسي سطح و براي تكميل خواص سطحي قطعات يا تعمير و بازسازي آنهاست . روش هاي متفاوتي براي پوشش كاري با توجه به خواص مورد نياز پوشش وجنس مواد اصلي يا پايه  و نيز محدوديت هاي فني وجود دارد . اما نكته مشترك در همه اين روش ها ؛دستيابي به خواص بهينه تر و هزينه تمام شده  كمتري با تغيير پارامتر هاي موثر در هر روش است .

يكي از مواردي كه براي مقابله با آن از پووشش كاري سطوح كمك گرفته مي شود ؛خوردگي و اكسيداسيون سطح قطعات است . خوردگي؛ عامل بخش عمده اي از شكست سازه هاي فلزي است و اهميت آن نه تنها از اين نظر است كه شكست در بيشتر موارد ناگهاني است ؛ بلكه بيشتر به علت حضور و تاثير همه جانبه آن است .

پوشش هايي از جنس روي

پوشش كاري روي  با روش هاي متنوعي صورت مي گيرد و پوشش حاصل از هر كدام از اين روشها ؛ويژگي ها و مشخصات خود را دارند و پارامتر هاي متفاوتي مانند دماي فرايند؛ زمان فرايند؛ آناليز شيميايي محلول يا پودر فرآيند و ساير عمليات جانبي ديگر مانند عمليات حرارتي ؛ عمليات مكانيكي و عمليات شيميايي تكميلي در كيفيت پوشش تاثير دارند . بنابراين با توجه به خواص مورد نياز و مطالعات اقتصادي و محدوديت هاي هر فرآيند ؛ بايد روش مناسب را انتخاب كرد.

پوشش حاصل از روش نفوذي در حالت جامد داراي برتري هاي نسبي در مقايسه با ساير روش هاي ديگر است كه از آن جمله مي توان به عدم آلايندگي محيط زيست ؛ مصرف كمتر انرژي ؛ سهولت فرآيند پوشش كاري ؛ يكنواختي سطح پوشش ؛ امكان تشكيل پوشش هاي رنگي ؛ امكان پوشش كاري مناسب شيار ها ؛ لبه هاي تيز و منافذ قطعات و بويژه عمر طولاني تر (نرخ خوردگي كمتر) پوشش اشاره كرد.ضمن آنكه عمده ترين موارد كاربرد اين روش نوين؛ پوشش دهي پيچ و مهره ها ؛واشر ها ؛ بست ها و قطعات داراي منافذ و سوراخ هاي ريز و كوچك در صنايع خودرو سازي ؛صنايع دريايي و زير دريايي ؛قطعات كشاورزي و باغباني ؛ خطوط انتقال برق و تجهيزات ماهوارهاي و مخابرات ؛صنايع پتروشيمي و ... است.

اين روش براي نخستين بار در دنيا ؛ در سال 2000 ميلادي توسط يكتيم پژوهشي از دانشمندان روسي و به نام اسرائيل تحت عنوان تجاري distek ابداع و ثبت شد. به اين ترتيب تمامي صنايع  استفاده كننده از اين روش پس از خريد تكنولوژي از اين شركت اسرائيلي براي تامين پودر مورد نياز و ساير خدمات فني به نمايندگي هاي انحصاري اين شركت در چند كشور وابسته هستند به همين دليل هم تا كنون از اين روش در كشور ايران استفاده نشده است و پس از مطالعات و پژوهش هاي انجام شده در اين زمينه و دستيابي به تركيب پودر مشابه است ؛ امكان استفاده صنعتي از اين روش بدون نياز به خريد تكنولوژي و وابستگي هاي بعدي در داخل كشور به وجود آمده است.

مزاياي نفوذ در حالت جامد

نرخ خوردگي در آهن پوشش داده شده با روش غوطه وري گرم گالوانيزه به طور متوسط 350 ميكرون است در حالي كه در نمونه به دست آمده اين ميزان به 15 ميكرون رسيده است . در اين طرح پوشش هايي با ضخامت 60 تا 95 ميكرون ايجاد شد و نتايج  هم با استفاده از ميكروسكوپ نوري ؛ميكروسكوپ روبشي (STM) و همچنين با كمك اشعه ايكس (XRD) بررسي و صحت سنجي شد . در واقع به كمك اين روش با توجه به ضعف فولاد در برابر خوردگي ؛ فلز روي كه در سطح فلز قرار مي گيرد ؛ خورده شده و محصولات خوردگي آن با تشكيل لايه اي متراكم و چسبنده نفوذ خوردگي به فولاد را بسيار كند ميكنند. در اين شيوه كه نخستين بار در سال 2000 ميلادي ثبت شده ؛ پودر روي مخلوط با چند ماده كمكي ديگر ؛ در درجه حرارت معين و بدون نياز به ذوب شدن در سطوح فولاد نفوذ مي كند و پوش محافظ تشكيل مي شود . پيچيدگي اين روش در تعيين ميزان مواد كمكي ؛ حرارت مورد نياز و سرعت چرخش قطعات براي پوشش دهي به شمار ميرود.

در اين تحقيق عمليات پوشش دهي روي بر روي نمونه هايي از جنس فولاد ساده كربني انجام گرفت . از پودر روي هم به عنوان منبع تامين كننده روي ؛ استفاده شده است . به طور كلي در پوشش دهي به حالت چرخشي ؛ نمونه به همراه مخلوط پودر در يك محفظه استوانه اي فولادي ريخته مي شود . در واقع اين محفظه توسط يك موتور گرداننده با دور چرخش قابل كنترل در درون يك كوره مقاومتي استوانه اي با سرعت معين چرخانده مي شود . پس از تعيين تركيب بهينه پودر با توجه به نتايج آزمون پتانسيواستات و مطالعات ريز ساختاري ؛ در دما و زمان ثابت و سرعت چرخش معين ؛ به منظور دستيابي به شرايط مناسبي از متغيير هاي مؤثر در كيفيت پوشش ؛ فرآيند پوشش دهي صورت مي گيرد؛ سپس پس از تعيين دماي بهينه ؛ عمليات در مدت زمان هاي مختلف و پس از آن با سرعت چرخش هاي متفاوت انجام مي گيرد. به منظور بررسي امكان پذيري انجام فرآيند پوشش دهي در حالت ساده تر ؛ آزمايش هايي در حالت ثابت انجام مي شود . در اين روش ابتدا نمونه هاي آماده سازي شده به همراه پودر فرآيند در جعبه اي از جنس فولاد نسوز قرار مي گيرند و روي آنها با يك ورقه فولادي پوشانده مي شود و در نهايت به منظور جلوگيري از اكسيد شدن پودر با اتمسفر كوره ؛ سطوح جعبه با مخلوط گل و سيمان نسوز پوشانده مي شود.

در واقع در اين روش تشكيل لايه هاي آلياژي آهن روي باعث كاهش نرخ  خوردگي پوشش ايجاد شده مي شود ؛ فاز زتا در آب بندي كردن ترك هاي موجود در لايه مياني (فاز دلتا) و در نتيجه افزايش مقاومت به خوردگي پوشش تاثير مثبت دارد ؛ استفاده از تركيب بهينه پودر فرآيند باعث افزايش مقاومت به خوردگي پوشش مي شود ؛ استفاده از تركيب بهينه پودر فرآيند باعث كنترل ضخامت فاز ترد و شكننده زتا مي شود و دستيابي به لايه اي متشكل از سه فاز گاما ؛ دلتا و زتا با روش پوشش دهي نفوذ در حالت جامد به حالت چرخشي امكان پذير است.

منبع: روزنامه جام جم به نقل از مهندس عبدالخالق حسن زاده ؛ فارغ التصيل كارشناسي ارشد دانشگاه صنعتي امير كبير     www.casting.co.sr  



ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : چهارشنبه ۱۳ تیر ۱۳۸٦

چدن های عمومی که موارد استعمال آنها در کاربردهای عمده مهندسی است و آلیاژهای با منظور و مقاصد ویژه از جمله چدنهای سفید و آلیاژی که برای مقاومت در برابر سایش ، خوردگی و مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چدن های معمولی (عمومی)

این چدن ها چزو بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و براساس شکل گرافیت به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

•چدن های خاکستری ورقه ای یا لایه ای: چدن های خاکستری جزو مهمترین چدن های مهندسی هستند که کاربردی زیاد دارند نام این چدن ها از خصوصیات رنگ خاکستری سطح مقطع شکست آن و شکل گرافیت مشتق می‌شود.خواص چدن های خاکستری به اندازه ، مقدار و نحوه توزیع گرافیت‌ها و ساختار زمینه بستگی دارد. خود این‌ها نیز به کربن و سیلیسیم (C.E.V=%C+%⅓Si+%⅓P) و همچنین روی مقادیر جزئی عناصر ، افزودنی‌های آلیاژی ، متغیرهای فرایندی مانند، روش ذوب ، عمل جوانه زنی و سرعت خنک شدن بستگی پیدا می‌کنند. اما به طور کلی این چدن ها ضریب هدایت گرمایی بالایی داشته، مدول الاستیستیه و قابلیت تحمل شوکهای حرارتی کمی دارند و قطعات تولیدی از این چدن ها به سهولت ماشینکاری و سطح تمام شده ماشینکاری آنها نیز مقاوم در برابر سایش از نوع لغزشی است. این خواص آنها را برای ریختگی هایی که در معرض تنش‌های حرارتی محلی با تکرار تنشها هستند، مناسب می‌سازد. افزایش میزان فریت در ساختار باعث استحکام مکانیکی خواهد شد. این نوع حساس بودن به مقاطع نازک و کلفت در قطعات چدنی بدنه موتورها مشاهده می شود دیواره نازک و لاغر سیلندر دارای زمینه‌ای فریتی و قسمت ضخیم نشیمنگاه یا تاقان‌ها زمینه‌ای با پرلیت زیاد را پیدا می‌کند. همچنین در ساخت ماشین آلات عمومی ، کمپرسورهای سبک و سنگین ، قالب‌ها ، میل لنگ‌ها ، شیر فلکه‌هاو اتصالات لوله‌ها و غیره از چدنهای خاکستری استفاده می‌شود.

•چدن های مالیبل یا چکش خوار: چدن های چکش خوار با دیگر چدن ها به واسطه ریخته گری آنها نخست به صورت چدن سفید فرق می‌کنند. ساختار آنها مرکب از کاربیدهای شبه پایدار در یک زمینه‌ای پرلیتی است بازپخت در دمای بالا که توسط عملیات حرارتی مناسب دنبال می‌شود باعث تولید ساختاری نهایی از توده متراکم خوشه‌های گرافیت در زمینه فریتی یا پرلیتی بسته به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی می‌شود. ترکیب به کار برده شده براساس نیازهای اقتصادی ، نحوه باز پخت خوب و امکان جذب و امکان تولید ریخته‌گری انتخاب می‌شود. مثلا بالا رفتن Si بازپخت را جلو انداخته و موجب عملیات حرارتی خوب و سریعی با سیلکی کوتاه می‌شود و در ضمن مقاومت مکانیکی را نیز اصلاح می‌نماید. تاثیر عناصر به مقدار بسیار کم در این چدن ها دست آورد دیگری در این زمینه هستند. Te و Bi تشکیل چدن سفید در حالت انجماد را ترقی داده، B و Al موجب اصلاح قابلیت بازپخت و توام با افزایش تعداد خوشه‌های گرافیت می‌شود میزان Mn موجود و نسبت Mn/S برای آسان کردن عمل بازپخت می‌بایستی کنترل گردد. عناصری از جمله Cu و Ni و Mo را ممکن است برای بدست آوردن مقاومت بالاتر یا افزایش مقاومت به سایش و خوردگی به چدن افزود. دلیل اساسی برای انتخاب چدن های چکش خوار قیمت تمام شده پایین و ماشینکاری راحت و ساده آنهاست. کاربردهای آنها در قطعات اتومبیل قطعات کشاورزی ، اتصالات لوله ها ، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی است.

•چدن های گرافیت کروی یا نشکن: این چدن در سال 1948 در فیلادلفیای آمریکا در کنگره جامعه ریخته گران معرفی شد. توسعه سریع آن در طی دهه 1950 آغاز و مصرف آن در طی سال های 1960 روبه افزایش نهاده و تولید آن با وجود افت در تولید چدن ها پایین نیامده است. شاخصی از ترکیب شیمیایی این چدن به صورت کربن 3.7% ، سیلیسیم 2.5% ، منگنز0.3% ، گوگرد 0.01% ، فسفر 0.01% و منیزیم 0.04% است. وجود منیزیم این چدن را از چدن خاکستری متمایز می‌سازد. برای تولید چدن گرافیت کروی از منیزیم و سریم استفاده می‌شود که از نظر اقتصادی منیزیم مناسب و قابل قبول است. جهت اصلاح و بازیابی بهتر منیزیم برخی از اضافه شونده‌هایی از عناصر دیگر با آن آلیاژ می‌شوند و این باعث کاهش مصرف منیزیم و تعدیل کننده آن است. منیزیم ، اکسیژن و گوگرد زدا است. نتیجتا منیزیم وقتی خواهد توانست شکل گرافیتها را به سمت کروی شدن هدایت کند که میزان اکسیژن و گوگرد کم باشند. اکسیژن‌زداهایی مثل کربن و سیلیسیم موجود در چدن مایع این اطمینان را می‌دهند که باعث کاهش اکسیژن شوند ولی فرآیند گوگردزدایی اغلب برای پایین آوردن مقدار گوگرد لازم است. از کاربردهای این چدن ها در خودروسازی و صنایع وابسته به آن مثلا در تولید مفصل‌های فرمان و دیسک ترمزها ، در قطعات تحت فشار در درجه حرارت های بالا مثل شیر فلکه‌ها و اتصالات برای طرحهای بخار و شیمیایی غلتکهای خشک‌کن نورد کاغذ ، در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها ، بدنه موتور ، پمپ‌ها و غیره است.

•چدن های گرافیت فشرده یا کرمی شکل: این چدن شبیه خاکستری است با این تفاوت که شکل گرافیت‌ها به صورت کروی کاذب ، گرافیت تکه‌ای با درجه بالا و از نظر جنس در ردیف نیمه نشکن قرار دارد. می‌توان گفت یک نوع چدنی با گرافیت کروی است که کره‌های گرافیت کامل نشده‌اند یا یک نوع چدن گرافیت لایه‌ای است که نوک گرافیت گرد شده و به صورت کرمی شکل درآمده‌اند. ایت چدن ها اخیرا از نظر تجارتی جای خود را در محدوده خواص مکانیکی بین چدن های نشکن و خاکستری باز کرده است.
ترکیب آلیاژ موجود تجارتی که برای تولید چدن گرافیت فشرده استفاده می‌شود عبارت است از: Mg%4-5 ،Ti%8.5-10.5 ، Ca% 4-5.5 ، Al%1-1.5 ، Ce %0.2-0.5 ،Si%48-52 و بقیه Fe. چدن گرافیت فشرده در مقایسه با چدن خاکستری از مقاومت به کشش ، صلبیت و انعطاف‌پذیری ، عمر خستگی ، مقاومت به ضربه و خواص مقاومت در دمای بالا و برتری بازمینه‌ای یکسان برخوردار است و از نظر قابلیت ماشینکاری ، هدایت حرارتی نسبت به چدن های کروی بهتر هستند. از نظر مقاومت به شکاف و ترک خوردگی برتر از سایر چدن ها است. در هر حال ترکیبی از خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب ، این چدن ها را به عنوان انتخاب ایده آلی جهت موارد استعمال گوناگون مطرح می‌سازد. مقاومت بالا در مقابل ترک‌خوردگی آنها را برای قالبهای شمش‌ریزی مناسب می‌سازد. نشان دادن خصوصیاتی مطلوب در دماهای بالا در این چدن ها باعث کاربرد آنها برای قطعاتی از جمله سر سیلندرها ، منیفلدهای دود ، دیسکهای ترمز ، دیسکها و رینگهای پیستون شده است.

چدن های سفید و آلیاژی مخصوص
کربن چدن سفید به صورت بلور سمانتیت (کربید آهن ، Fe3C) می‌باشد که از سرد کردن سریع مذاب حاصل می‌شود و این چدن ها به آلیاژهای عاری از گرافیت و گرافیت‌دار تقسیم می‌شوند و به صورتهای مقاوم به خوردگی ، دمای بالا، سایش و فرسایش می‌باشند.

•چدن های بدون گرافیت: شامل سه نوع زیر می باشد:
oچدن سفید پرلیتی: ساختار این چدنها از کاربیدهای یکنواخت برجسته و توپر M3C در یک زمینه پرلیتی تشکیل شده است. این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند و هنوز هم کاربرد داشته ولی بی‌نهایت شکننده هستند لذا توسط آلیاژهای پرطاقت دیگری از چدن های سفید آلیاژی جایگزین گشته‌اند.

oچدن سفید مارتنزیتی (نیکل- سخت): نخستین چدن های آلیاژی که توسعه یافتند آلیاژهای نیکل- سخت بودند. این آلیاژها به طور نسبی قیمت تمام شده کمتری داشته و ذوب آنها در کوره کوپل تهیه شده و چدن های سفید مارتنزیتی دارای نیکل هستند. Ni به عنوان افزایش قابلیت سختی پذیری برای اطمینان از استحاله آستنیتی به مارتنزیتی در طی مرحله عملیات حرارتی به آن افزوده می‌شود. این جدن ها حاوی Cr نیز به دلیل افزایش سختی کاربید یوتکتیک هستند. این چدنها دارای یک ساختار یوتکتیکی تقریبا نیمه منظمی با کاربیدهای یکنواخت برجسته و یکپاره M3C هستند که بیشترین فاز را در یوتکتیک دارند و این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند.
چدن سفید پرکرم: چدن های سفید با Cr زیاد ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر خوردگی ، حرارت و سایش را دارا هستند این چدنها مقاومت عالی به رشد و اکسیداسیون در دمای بالا داشته و از نظر قیمت نیز از فولادهای ضد زنگ ارزان تر بوده و درجاهایی که در معرض ضربه و یا بازهای اعمالی زیادی نیستند به کار برده می‌شوند این چدنها در سه طبقه زیر قرار می‌گیرند:

1.چدنهای مارتنزیتی با Cr %12-28
2.چدنهای فریتی با 34-30% Cr
3.چدنهای آستنیتی با 30-15%Cr و 15-10% Niبرای پایداری زمینه آستنیتی در دمای پایین.

طبقه بندی این چدنها براساس دمای کار ، عمر کارکرد در تنش های اعمالی و عوامل اقتصادی است. کاربرد این چدنها در لوله‌های رکوپراتو ، میله ، سینی ، جعبه در کوره‌های زینتر و قطعات مختلف کوره‌ها، قالب‌های ساخت بطری شیشه و کاسه نمدهای فلکه‌ها است.

•چدن های گرافیت دار:
oچدن های آستنیتی: شامل دو نوع (نیکل- مقاوم) و نیکروسیلال Ni-Si ، که هر دو نوع ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر حرارت و خوردگی را دارا هستند. اگرچه چدن های غیر آلیاژی به طور کلی مقاوم به خوردگی بویژه در محیط های قلیایی هستند، این چدنها به صورت برجسته‌ای مقاوم به خوردگی در محیط هایی مناسب و مختص خودشان هستند. چدن های نیکل مقاوم آستنیتی با گرافیت لایه‌ای که اخیرا عرضه شده‌اند از خواص مکانیکی برتری برخوردار بوده ولی خیلی گران هستند. غلظت نیکل و کرم در آنها بسته به طبیعت محیط خورنده شان تغییر می‌کند. مهمترین کاربردها شامل پمپهای دنده‌ای حمل اسید سولفوریک، پمپ خلا و شیرهایی که در آب دریا مصرف می‌شوند، قطعات مورد استفاده در سیستم‌های بخار و جابه‌جایی محلول‌های آمونیاکی، سود و نیز برای پمپاژ و جابجایی نفت خام اسیدی در صنایع نفت هستند.

oچدن های فریتی: شامل دو نوع زیر می‌باشد: چدن سفید 5% سیلیسیم در سیلال که مقاوم در برابر حرارت می‌باشد و نوع دیگر چدن پرسیلیسیم (15%) که از مقاومتی عالی به خوردگی در محیطهای اسیدی مثل اسید نیتریک و سولفوریک در تمام دماها و همه غلظتها برخوردارند. اما برخلاف چدن های نیکل- مقاوم ، عیب آن ، ترد بودن است که تنها با سنگ‌زنی می‌توان ماشینکاری نمود. مقاومت به خوردگی آنها در برابر اسیدهای هیدروکلریک و هیدروفلوریک ضعیف است. جهت مقاوم سازی به خوردگی در اسید هیدروکلریک می‌توان با افزودن Si تا 18-16% ، افزودن Cr%5-3 یا Mo %4-3 به آلیاژ پایه ، اقدام نمود.

oچدن های سوزنی: در این چدنها Al به طور متناسبی جانشین Si در غلظت های کم می‌گردد. چدن های آلیاژهای Alدار تجارتی در دو طبقه بندی یکی آلیاژهای تا Al %6 و دیگری Al%18-25 قرار می‌گیرند. Al پتانسیل گرافیته‌شدگی را در هر دوی محدوده‌های ترکیبی ذکر شده حفظ کرده و لذا پس از انجماد چدن خاکستری بدست می‌آید. این آلیاژ به صورت چدنهای گرافیت لایه‌ای ، فشرده و کروی تولید می‌شوند. مزایای ملاحظه شده شامل استحکام به کشش بالا ، شوک حرارتی و تمایل به گرافیته شدن و سفیدی کم می‌باشند که قادر می‌سازند قطعات ریختگی با مقاطع نازک‌تر را تولید کرد. چدن های با Al کم مقاومت خوبی به پوسته پوسته شدن نشان داده و قابلیت ماشینکاری مناسبی را نیز دارا هستند. محل های پیشنهادی جهت کاربرد آنها منیفلدهای دود ، بدنه توربوشارژرها ، روتورهای دیسک ترمز، کاسه ترمزها ، برش سیلندرها، میل بادامکها و رینگهای پیستون هستند. وجود Al در کنار Si در این نوع چدنها باعث ارائه خواص مکانیکی خوب توام با مقاومت به پوسته‌شدگی در دماهای بالا می‌شود. این آلیاژها مستعد به تخلخل‌های گازی هستند. آلومینیوم حل شده در مذاب می توان با رطوبت یا هیدروکربنهای موجود در قالب ترکیب شده و هیدروژن آزاد تولید کند. این هیدروژن آزاد قابل حل در فلز مذاب بوده و باعث به وجود آوردن مک‌های سوزنی شکل در انجماد می‌شود.



ارسال توسط محسن حیدری
تاريخ : چهارشنبه ۱۳ تیر ۱۳۸٦
 

                              آشنایی با ماشینهای دایکاست

انواع ماشینهای دایکاست

ماشینهای دایکاست بطور کلی دو نوع هستند:

  1. ماشینهای تزریق با محفظ:(سیلندر)گرم(hot chamber)

  2. ماشینهای تزریق با محفظ )سیلندر) سرد(cold chamber)

اگر نقطه ذوب فلز تزریقی پایین باشد وبه سیستم پمپ آسیب نرساند پمپ می تواند مستقیما

در فلزمذاب قرار گیردبه این سیستم تزریق با محفظه گرم میگویند.

   در صورتی که فلز مذاب به سیستم پمپاژ آسیب برساند دستگاه پمپاژ نباید مستقیما در فلز

مذاب باشد.به این سیستم تزریق با محفظه سرد می گویند

ماشینهای دایکاست با سیستم تزریق محفظه گرم

سیستمی در شکل 1-1نشان داده شده است یک سیستم دایکاست محفظه گرم است.همان

طور که در شکل دیده می شود مجرای گردن غازی سیلندر تزریق در مواد مذاب غوطور

است و در نتیجه در درجه حرارتی معادل نقطه ذوب مواد تزریقی کار می کند.دراین سیستم

مواد مذاب در حداقل زمان و حداقل افت حرارت به داخل حفره 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 دریچه تغذیه بسته می شود سپس مواد مذاب با

فشار از طریق مجرای گردن غازی به داخل حفره راه می یابند.پس از گذشت زمان لازم

برای انجماد مواد پیستون دوباره بالا می رود ومواد جدید برای تزریق بعدی وارد سیلندر

تزریق می شود.نیروی لازم که به پیستون تزریق منتقل می شود بسته به طرح دستگاه

می تواند پنیوماتیک و یا هیدرولیک باشد.

قطعات مختلف از وزن چند گرم تا نزدیک 25کیلو گرم را می توان با این سیستم تولید کرد.

در این روش با تغییر انذازه مجرای غازی قطعات با وزن متفاوت رامی توان تولید کرد.

وزن قطعاتی که می توان با این روش تزریق کرد بستگی به عوامل زیر دارد

  1. آلیاژ مورد تزریق

  2. اندازه سطح خارجی قطعه

  3. نیرویی که دو کفه قا لب را بسته نگه می دارد

دستگاه دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد افقی

در شکل 1-2بخش تزریق این سیستم نشان داده است.در این سیستم محفظه تزریق(shot chamber)به صورت سرد عمل کرده وفقط ازحرارت مواد مذاب که در داخل آن ریخته می شود حرارت می گیرد.قسمت پیشانی پیستون تزریق برای مقاومت در برابرمواد مذاب

با آب خنک می شود.جهت تسهیل در امرریختن مواد مذاب محفظه تزریق به صورت افقی

قرار گرفته و در با لای آن یک سوراخ بارگیری تعبیه شده است.

در شکل 1-3مراحل مختلف عمل تزریق با این سیستم نمایش داده شده است در مرحله 1

دو کفه قالب بسته بوده وپیستون در عقبترین موضع خود قرار دارد بصورتی که سوراخ بارگیری کاملا باز است در مرحله 2پیستون شروع به حرکت کرده ابتداء سوراخ بار گیری

را مسدود کرده و سپس مواد مذاب را با فشار به سوی قالب می راند در آخرین مرحله یعنی مرحله 3پس از آن که زمان منا سبی به مذاب داده شد که منجمد شود دو کفه قالب

از یکدیگر باز می شوند همزمان پیستون باز هم قدری جلو می آید که اولا بیسکویت(پولک

منجمد شده در قسمت جلوی سیلندر تزریق)را بیرون بیاورند و ثانیا کمک کند پس از اتمام

این مراحل قطعه از قالب به بیرون پراند شده (eject)دو کفه قالب بسته شود پیستون عقب آید و دستگاه آماده تکرار مراحل فوق وتزریق بعدی شود.

سیستم تزریق یا محفظه سرد تقریبا برای تزریق کلیه فلزاتی مورد استفاده قرار می گیرد که قابلیت دایکاست شدن را دارند ولی معمولا برای تزریق آلمینیوم منیزیم آلیازهای مس

استفاده می شود مهمترین مزیت این سیستم این است که اولا اثرات حرارت فلز مذاب روی

بخش تزریق دستگاه ناچیز است و ثانیا با این سیستم فشار تزریق را می توان به مراتب بالا برد.

ماشینهای دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد عمودی

این دستگاهها به ماشینهای دایکاست (low pressure)هم معروف هستند بطور کلی دو نوع ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد عمودی وجود دارد در نوع اول صفحات قالب بصورت افقی (همان گونه که در شکل 1-4نشان داده شده است)ودرنوع دوم

صفحات قا لب به صورت عمودی قرار می گیرند همان طور که در شکل1-4پیداست مواد

مذاب از پایین قالب تزریق می شود هوای داخل حفره تخلیه گشته ودر اثر افت فشار مواد

مذاب به داخل محفظه تزریق مکیده می شوند.فشاری که دو کفه قالب را به یکدیگر قفل می کند و فشار تزریق هر دو از یک منبع کنترل می شوند تا همیشه حالت بالانس بین این دو نیرو که عکس یکدیگر عمل می کنند برقرار شود.در این سیستم برای بهبود تزریق و تعادل آن در قالبهای چند حفره ای همان طوریکه در شکل 1-4ملاحظه می شود بهتر است

تزریق از مرکز اعمال شود.

در شکل 1-5نوع دوم این مدل ماشینها یعنی محفظه تزریق سرد عمودی با صفحات قالب

عمودی نشان داده شده است در این مدل محفظه تزریق از طریق یک بوش رابطه مستقیما

به قالب متصل می گردد و همان طور که در شکل پیداست در هنگام بار گیری یک پیستون

از پایین به بالا آمده وجلو بوش رابط را میگیرد (مرحله 1در شکل 1-5)پس از این مرحله

پیستون بالا شروع به پایین آمدن کرده و همچنان فشار اعمال شده به مذاب افزایش می یابد پیستون اول شروع پایین رفتن کرده و مذاب از طریق بوش رابطه با فشار به داخل قالب رانده می شود(مرحله 2شکل 1-5)در آخرین مرحله پس از گذشت زمان لازم برای

انجماد مذاب پیستون بالا بجای خود باز گشته پیستون پایین بالا آمده وباقیمانده مواد را از

بوش رابط قطع کرده و بیرون می آورد البته همزمان قطعه تزریق شده نیز پران می شود.

یکی از نکات منفی این روش دایکاست این است که وجود دو پیستون که با هم کار می کنند باعث می شود که دستگاه بیشتر نیاز به تعمیر پیدا کند از طرف دیگر از محاسن دستگاهای دایکاست با محفظه سرد عمودی که در شکلهای 1و4و1و5نمایش داده شده اند همان عمودی قرارگرفتن محفظه تزریق میباشد که باعث می شود اولا مواد مذاب فقط

پس از حرکت پیستون و به یک توده به داخل قالب رانده شوند وثانیا حرکت اشفته مایع

مذاب به حداقل رسیده وجود مک ویا حفرههای ریز در قطعه تزریق شده کاهش یابد .

 

دایکاست با سیستم خلاء یا مکش(vacuum casting m/c)

سیستم مکش یا خلاء را برای ماشینهای افقی سرد یا گرم (cold chamber, hot chamber)

می توان بکار برد در شکل 1و6یک نوع ماشین با محفظه تزریق گرم مجهز به سیستم مکش نشان داده شده است قسمتی که قالب در آن قرار دارد دارای پوسته و واشر می باشد که پس از بسته شدن پرس رابط قالب را با هوای محیط بیرون کاملا قطع می کند در نتیجه

هوای داخل قالب و سیستم تزریق را می توان کاملا تخلیه نمود پس از ایجاد خلاء پیستون

تزریق و مسدود کننده مسیر تغذیه هر دو بالا رفته و مقدار از پیش تعیین شده ای از مواد

مذاب به داخل مذاب مجرای گردن غازی مکیده می شود .پس از ان پیستون تزریق مواد مذاب با فشار داخل قالب می راند (در این حالت پیستون مسدود کننده جلوی ورود مذاب را می بندد)در صورتی که طراحی گلویی وراهگاه قالب و دیگر فاکتورهای مهم رعایت گردند

قطعه تولید شده با روش فوق دارای کمترین حباب هوا و پرداخت نسبتا خوب می باشد روش ایجاد خلاء در دستگاه می تواند تمام عیوب را بپوشاند ویک قطعه خوب از قالب بیرون بیاورد.

 

          آشنایی با متعلقات دستگاهها وانواع قالبهای دایکاست

2-1وسایل ومتعلقات جانبی دستگاههای دایکاست

دستگاههای دایکاست می توانند مجهز به وسایلی باشند که علاوه بر بالا بردن راندمان تولید

ایمنی بیشتری نیز به دستگاه بدهد .این وسایل جا نبی اغلب در مراحل تولیدی زیر بکار برده می شوند

·         برای خارج کردن قطعات خصوصا قطعات سنگین

·         کنترل بهتر برای تغذیه بوته یا پاتیل توسط مواد مذاب

·         انتقال سریع قطعات تولید شده برای عملیات تکمیلی بعدی مانند پلیسه گری و ماشین کاری

·         روغن کاری قالب

·         تغذیه اتوماتیک قالب دستگاه

  

خارج کردن و انتقال قطعات

مکانیزم مختلف بادی هیدرولیکی ومیکانیکی در این مورد بکار گرغته شده اند به صورتی که در

بعضی موارد عینا حرکت دست کارگر را تقلید می کند.البته سیستمهای ایمنی از الزامات اولیه این

نوع مکانیزمها می باشد.برای مثال قبل از آن که قطعه از قالب جدا شود باید حرکت بسته شدن وتغذیه غیر ممکن باشد.یک روش مرسوم خارج کردن قطعات از قالب و انتقال آنها به مرحله بعد عبارت است از طراحی دستگاه به صورتی که قطعه پس از باز شدن قالب به داخل آب بیفتد.در این حالت معمولا یک تانکر آب در زیر دستگاه تعبیه شده می شود.قطعه به صورت اتوماتیک توسط نوار نقاله به مرحله بعد برای عملیات تکمیلی انتقال پیدا می کند. اگر قطعات به راحتی از قالب جدا نشوند باید توسط پران چند مرحله ویا به کارگیری بازوی کمکی از قالب جدا شده ودر تانک آب بیفتد.قابل توجه که قطعاتی با وزن حدود 7تا8 کیلو گرم و ضریب 400ضربدر ساعت

با این روش تولید شده اند.

مزایای این روش عبارتند از:

  1. جلوگیری از آسیب برداشتن قطعه در نتیجه سقوط

  2. خارج ساختن اتوماتیک قطعه

  3. بالا رفتن کیفیت بدلیل یکنواخت بودن تولید

  4. ایمنی بالا

نقطه ضعف این سیستم آن است که زمان تعویض میله های آویز عملا به زمان تغذیه قالب اضافه می شود .تجربه نشان داده است که با این روش بیش از 350ضربدر ساعت نمی توان

تولید کرد

سیستم روغن کاری در اتوماتیک قالب

این سیستم یکی دیگر از متعلقات دستگاه می باشد و عبارت از یک روغن پاش که در فاصله

باز شدن قالب و پس از پران قطعه به طور اتوماتیک عمل می کند

سیستمهای ایمنی تخلیه قطعه

برای کمک به عمل پران از بازوهای هیدرولیک که به مدار فرمان دستگاه متصل هستند می توان استفاده کرد در صورتی که قطعه پران نشود دستگاه برای تزریق مجددقالب را پر نمی کند. از چشمهای فتو الکترونیک نیز برای حصول اطمینان از سقوط قطعه استفاده کرد .با ید

توجه داشت که وجود دود و گرد وغبار در عمل ریخته گری تحت فشار معمولا چشمهای

فتوالکتریک راکثیف کرده وپس از مدتی کارایی خود را از دست می دهد.به همین دلیل اخیرا

از وسایل حساس مادون قرمز استفاده می شود.

 

   طراحی قالب :

طبعتا هر قالب باید شکل قطعه را داشته باشد که قرار است تولید شود ولی در ساخت قالب عوامل زیر نباید از نظر دور بماند:

1.          شیب دیواره ها (draft)

2.        اضافه اندازه برای انقباض مواد

3.       در مورد قطعات خیلی دقیق در نظر گرفتن انبساط حفره در اثر حرارت

از طرف دیگر محل قرار گرفتن حفره اصلی در کفشکها به عوامل زیر بستگی دارد:

1.          انتخاب محل خط جدایش قالب

2.        محل کشوییها و ماهیچه های متحرک

3.       انتخاب محل گلویی تزریق طوری که در قسمتی از قطعه قرار گیرد که دارای حساسیت زیاد نباشد

4.        انتخاب محل گلویی تزریق طوری که مواد ورودی به حفره با مانعی نظیر ماهیچه ها برخورد مستقیم نداشته باشد.

انقباض مواد(shrinkage allowances)

اندازه های نهایی حفره و ماهیچه های قالب پس از در نظر گرفتن مقدار انقباض مواد در اثر سرد شدن تعیین می شوند.

شیب دیواره ها(draft)

 برای اینکه قطعه به راحتی از درون قالب بیرون آید دیواره های حفره ها باید همگی دارای شیب باشند .مقدار این شیب بستگی به نوع مواد تزریقی و ارتفاع دیوارها دارد.

مقادیر پیشنهاد شده در منحنی شکل 3-1 برای دیواره های داخلی قطعه می باشد.مقدار

شیب پیشنهادی برای دیواره های خارجی قطعه (یعنی شیب روی حفره های قالب)به اندازه

نصف مقادیر داده شده در منحنی 3-1می باشد در صورتی که پرداخت قطعه از اهمیت بالای برخوردار باشد مقادیر پیشنهادی در منحنی فوق را باید قدری بیشتر در نظر گرفت.

شکل و محل خط جدایش قالب(parting line)

هزینه ساخت و کارایی هر قالب بستگی به خط جدایش آن قالب دارد در نتیجه از اهمیت

بالای برخوردار است. در صورتی که شکل قطعه اجازه دهد بهترین نوع خط جدایش نوع

مسطح آن است زیرا اولا ساخت قالب را آسا نتر می کند و ثانیا بهترین آب بندی را بین دو

کفه قالب به وجود می آورد.ساخت کشوییها و قسمتهای متحرک از موارد پر هزینه بوده و

در نتیجه ممکن است شرایط ایجاب کند که خط جدایش از حالت مسطح بیرون آید .طرح اولیه در شکل 3-2یک نمونه پر هزینه را نشان می دهد.محل متناسب خط جدایش جایی است که اولا پس از بیرون آمدن قطعه از قالب سرباره ها به آسانی از قطعه جدا شوند و ثانیا پلیسه گیری قطعه کمترین اثر را در کارکرد و شکل ظاهری قطعه داشته باشد.

در مثال شکل 3-2با توجه به این که در عملکرد قطعه تغییری حاصل نشده ،اصلاح طرح محصول موجب شده است که در هزینه ساخت قالب به دلیل تسطیح خط جدایش به میزان قابل توجهی صرفه جویی شود.

کشوییها (slides)

کشویی به قسمت متحرک یک قالب اطلاق می شود و برای ایجاد سوراخها،فرورفتگیها،و

برجستگی های جانبی در قالب تعبیه می شود گرچه در موارد استثنایی برای خروج از برخی

قسمتهای قالب وجود کشوییها مفید می باشد ولی در طراحی قطعه و قالب باید حداکثرتلاش را

به عمل آورد که قالب بدون وجود کشویی ساخته شود.این امر مفید قالب و هزینه های ساخت

آن اثر تعیین کننده دارد. برای اجتناب از ایجاد کشویی در قالب به ماشین کاری بعد ازدایکاست

نیز باید توجه کرد در این رابطه باید تصمیم گیری بر اساس یک بررسی اقتصادی صورت گیرد بدین معنی که آیا ایجاد کشویی در قالب با صرفه تر است وبا ماشین کاری نهایی قطعه در

هر صورت آگر ایجاد کشویی اجتناب ناپذیر باشد باید حداکثر تعداد 4کشویی در یک قالب بکار برد. البته مواردی هست که یک قالب پیچیده باید بیشتر از این مقدار کشویی داشته باشد.

 

پران قطعه :

قالب دایکاست باید به گونی طراحی گردد که پس از با ز شدن دو نیمه آن،قطعه از قالب پران شود.اگر برای نیمه متحرک قا لب شیب کافی در نظر گرفته نشود وقالب خوب پرداخته نشده باشد و با نیمه متحرک آن آسیب دیده باشد امکان دارد قطعه در مرحله پران به سطح قالب بچسبد.همچنین قطعه پس از انجماد در قالب هنوز داغ است وممکن است در اثر فشار پینهای

پران کمی تغییر شکل دهد برای آنکه این تغییر شکل حداقل باشد اولا قطعه باید شیب کافی داشته باشد، وثانیا در محلهای از قالب که قطعه در آن منقبض می شود باید پین به تعداد مورد نیاز قرار داده شود برای آنکه به قطعه آسیبی وارد نشود،باید برای آن برجستگی مناسب پران در نظر گرفت.سرباره گیری ها مکانهای خوبی برای وارد کردن ضربه پینهای پران هستند لذا برای اضافه کردن سرباره گیربه طراح قالب می توان به پران قطعه کمک کرد.  

 

سیستم راهگاهی :

سیتم راهگاهی شامل راهگاهها ،ورودیهابه گلویی تزریق،گلوییهای تزریق،سربارگیری ها

هوا کش ها و اجزاء خنک کننده قالب می باشد .مهمترین عامل در تولید مطلوب یک قطعه طراحی صحیح سیستم راهگاهی قالب دایکاست است بدین منظور باید نکات زیر رعایت شود.

1.          در طول مدت پر کردن حفره قالب جریان مذاب باید در هر مرحلی تزریق یکنواخت باشد

2.        در یک سیستم راهگاهی مناسب باید اکسید ها و روغن روی سطح آن حفره ودیگر ناخالصی های همراه مذاب در جایی خارج از قطعه به نام سرباره گیری ها جمع آوری شود

3.       باید از اغتشاش مذاب در حرکت به درون حفره قالب جلو گیری شود .

4.        برای کاهش انقباض قطعه،باید در سیستم راهگاهی تغذیه کافی در نظر گرفته شود.

سیستم راهگاهی باید از حبس هوا در قطعه ودر نتیجه ایجاد خلل وفرج در آن جلوگیری کند وبرزمان پر شدن حفره قالب تاثیر نامطلوب نداشته باشد زمان پر شدن قالب توسط این

عوامل تعیین می شود.

ضخامت قطعه،نوع فلز مذاب،درجه حرارت مذاب ،درجه حرارت قالب ،شکل قطعه،(کل ناحیه ای که مذاب باید پس از گلویی تزریق بپیماید)پیچیدگی قالب و حجم قطعه.

 

راهگاهها:

در اکثر طرحها ،راهگاه در نیمه متحرک قالب ماشن کاری می شود و نیمه ثابت وجه مسطح آن را تشکیل می دهد.سطح مقطع راهگاه معمولا تا رسیدن به گلویی تزریق ثابت

باقی می ماند و تنها امکان دارد در ورودی گلویی تزریق ،عمق آن کاهش یافته وبه پهنای آن اضافه شود.

به طور کلی عمق و پهنای راهگاهها و حجم مذاب تزریق شده بستگی دارد .همچنین تغییر

در شکل راهگاه می تواند سرعت مذاب را در ورود به حفره قالب کاهش یا افزایش دهد.

(شکل راهگاه باید به نحوی باشد که از چرخشی شدن حرکت مذاب جلوگیری کند،زیرا حرکت پرخشی مذاب در راهگاه به حبس شدن هوای موجود در این قسمت در درون مذاب کمک می کند)

برای آنکه حفره قالب بطور مطلوب پر شود لازم است سطح مقطع راهگاه بزرگتر از سطح

مقطع گلوی تزریق باشد از طرفی جهت به حداقل رسیدن گرمای از دست رفته توسط مذاب لازم است تا آنجای که ممکن است سرعت حرکت مذاب در راهگاههایی که به حفره قالب منحنی می گردد زیاد باشد برای این منظور معمولا نسبت سطح مقطع راهگاه به سطح مقطع گلویی تزریق را (15/1به یک)تا(15/1به یک )انتخاب می کند

 

خنک سازی قالب:

میزان خنک سازی قالب بستگی به میزان گرمای دارد که توسط فلز مذاب به قالب منتقل می شود واین مسئله خود به جنس فلز و وزن تزریق در هر مرتبه بستگی دارد(منظور از

وزن تزریق،وزن خود قطعه،گلوییهای تزریق،راهگاهها،سرباره گیر ها وپولک منجمد شده

در بوش تزریق است)

قالب را می توان به عنوان یک مبدل حرارتی در نظر گرفت که دارای یک دمای بهینه است

که باید در حین کار حفظ شود.در عمل قالب را با تعداد کانال خنک سازی بیشتر از حد نیاز طراحی می کنند و در ابتدای کار قالب ،میزان آب را کاهش می دهند وبهد از اینکه دمای

قالب به دمای کار رسید میزان آب را افزایش می دهند.معمولا یک سوم حرارت ورودی

توسط مذاب به وسیله جابه جایی وتشعشع و دو سوم آن توسط خنک سازی و روشهای

دیگر خارج می شود.

 

تاثیر نوع فلز ریخته گری در طراحی قالب :

تغییر یک نوع آلیاژبه آلیاژدیگری از همان فلز مبنا ،به ندرت مستلزم تغییر در طراحی قالب

است ولی اگر بخواهیم آلیاژمورد استفاده را به آلیاژ دیگری با فلز مبنای دیگر که نقطه ذوب

آن بالا تر یا پایین تر است تغییر دهیم،هم سیستم تغذیه قالب هم جنس قالب باید تغییر کند.

باید به این نکته توجه کرد که قالب برای سوار شدن بر روی چه نوع ماشین تزریق طراحی شده است .مثلا قالب فلز روی برای استفاده در ماشین تزریق با محفظه گرم و قالب فلز آلمینیوم برای تزریق توسط ماشین با محفظه سرد طراحی می شود.

حالا اگر بنا به دلایلی بخواهیم قالبی بسازیم که قادر باشد هم قطعات از جنس آلیاژ روی و هم

قطعات از جنس آلیاژ آلمینیوم را بریزد ،باید اولا جنس قالب برای ریخته گری قطعه آلیاژ آلمینیوم انتخاب شود زیرا از جنس فلزی که برای ساخت قالب ریختهگری آلیاژ آلمینیوم بکار

میرود می توان برای ساخت قالب آلیاژ روی رویهم استفاده کرد ثانیا طراحی سیستم تغذیه

قالب باید به نحوی باشد که با ایجاد تغییرات لازم در قالب بتوان آن را درماشین تزریق با

محفظه گرم نیز بکار برد این تغیرات عبارتند از :

 

1.          در سوراخ تزریق قالبی که قبلا با ماشین تزریق محفظه سرد کار می کرده است یک بوش تزریق قرار داده شود.

2.        در ابتدای بوش تزریق یک قسمت گود و مناسب برای قرار گرفتن نازل ماشین با محفظه گرم تعبیه شود.

3.       در نیمه متحرک قالب ودر جلوی سوراخ تزریق باید یک مخروط های سوراخ تزریق نصب شود

4.        به تعداد کانالهای خنک سازی اطراف بوش تزریق اضافه شود ودر داخل مخروط و در اطراف آن نیز کانالهای لازم ایجاد شود.

5.        باید در اطراف مخروط و در هر راهگاهی که اضافه می شود پینهای پران تعبیه شود .

6.         توسط روش سعی و خطا  عمق گلوییهای تزریق و عمق راهگاهها،متناسب با ریخته گری قطعات از جنس آلیاژ روی تعیین شود.



ارسال توسط محسن حیدری
آخرين مطالب
کارت اعتباری ویزا

کتاب کسب درآمد از اینترنت در ۷ روز

آدرس مجازی خارجی برای گوگل ادسنس