متالورژي چدن
چدن كه درصد كربن تشكيل دهنده آن اغلب بيش از ۲% مي باشد داراي انواع مختلف است. فرق اساسي چدن با فولاد در اين است كه فولاد نمي تواند گرافيت آزاد كند ولي چدن يا به طور خود به خود يا با عمليات حرارتي گرافيت آزاد مي كند.
تقسيم بندي چدن ها :
چدن
سفيد بدون گرافيت آزاد با گرافيت كروي با گرافيت ورقه اي

مارتنزيتي پرليتي مارتنزيتي بينيتي آستنيتي پرليتي فريتي

چدن چكش خوار(ماليبل)

پرليتي فريتي

چكش خوار مخصوص مغز سفيد مغز سفيد مغز سياه

كربن در چدن به دو صورت عنصري(گرافيت)و تركيب شده(كاربيد)مي باشد ,كربن جزء ناپايدار كاربيد مي باشد كه سرد كردن سريع باعث پا پرجاماندن كاربيد و سرد كردن آرام باعث تجزيه

و توليد گرافيت مي شود ( Fe3c 3Fe +c )
مراحل مختلف گرافيت زايي عبارتند از :
۱- گرافيت زايي در طول انجماد
۲- گرافيت زايي با رسوب كربن از طريق آستنيت
۳- گرافيت زايي در طول تحول اوتكتوييد
مقدار گرافيت زايي باعث تغيير زمينه مي شود به طوريكه گرافيت زايي زياد زمينه را فريتي و در حد متوسط آن زمينهء فريت پرليتي و اگر ناچيز باشد زمينه پرليتي مي گردد.

سيليسيم : در حدود ۳-۱ % به چدن خاكستري اضافه مي شود كه گرافيت زايي را ترقي مي دهد افزايش زياد سيليسيم نقطه اوتكتيك و اوتكتوييد دياگرام را به سمت چب مي برد

درصد سيليسيم ۳/۰ – ۳ / ۴ = درصد كربن اوتكتيك
از نظر ساختار ميكروسكوپي سيليسيم به صورت حل شده در فريت يافت مي شود كه باعث سخت شدن فريت ميگردد,فريت در آهن خالص داراي سختي ۹۰-۸۰ برينل مي باشد كه با اضافه كردن درصدي سيليسيم به ۱۳۰-۱۲۰ برينل مي رسد.
گوگرد : اضافه كردن آن تا ۲۵% در نگهداري ساختار به صورت كاملا”پرليتي كمك مي كند,اضافه كردن بيشتر آن باعث پايداري كاربيد شده كه سختي آن نامطلوب و قابليت ماشين كاري پايين دارد.

منگنز :منگنز نيز در برابر گرافيت زايي مقاومت مي كند كه با تركيب با گوگرد تشكيل mn s))
داده تا ساختار پرليتي حفظ شود.
۳۵ /۰+ درصد سيليسيم × ۳ = درصد منگنز كه سبب توسعه ساختار پرليتي ميشود
خو ا ص مكا نيكي چد ن خا كستر ي :
۱- استحكام فشاري بالا
۲- استحكام كششي پايين
۳- مقاوم در برابر خستگي
۴- مقاومت در برابر ضربه كم

۵- قابليت جذب نوسانات ,ارتعاش و صدا
۶- مقاوم در برابر سايش عالي
۷- مقاوم در برابر خوردگي خوب
خو ا ص فيزيكي :
۱- مقاومت الكتريكي بيشتر از ديگر آلياژهاي آهن(بخاطر حضور سيليسيم)
۲- هدايت حرارتي خوب كه با افزايش مقدار گرافيت افزايش مي يابد
۳- انبساط حرارتي كمتر از فولادهاست
مزايا : ارزان ,ماشين كاري آسان ,درجه حرارت ذوب پايين ,سياليت بالا و توانايي پر كردن قالب

چدن با گرافيت كروي :
منيزيم به عنوان عنصري كروي كننده به مذاب حاوي تركيبي مشابه با چدن خاكستري اضافه شود اين چدن توليد مي شود.عناصر ديگر مانند سديم ,كلسيم , ليتيم و يتريم نيز كروي كننده اند ولي دليل استفاده از منيزيم(به صورت آلياژ فرو سيليسيم نيكل منيزيم)اقتصادي بودن آن است كه مقدار مصرف آن ۰۶ / ۰ – ۰۲ /۰ % مي باشد ,اگر گوگرد زدايي خوب انجام شده باشد منيزيم مصرفي كمتر مي شود .
مقدار منيزيم مصرفي به متغيرهايي مانند درجه حرارت مذاب ,نوع چدن ,ضخامت قطعه ريختگي و . . . بستگي دارد. %منيزيم مورد نياز در چدن
%گوگرد در مذاب + = مقدار منيزيمي كه بايد اضافه شود

۰۱/۰ ×بازيابي منيزيم

%منيزيم در چدن
۱۰۰× = مقدار بازيابي منيزيم
%گوگرد در چدن مذاب- منيزيم اضافه شده

علت ا ستفا ده از آلياژ ها ي منيزيم :
۱- وزن مخصوص منيزيم( ۷۴/۱ )از وزن مخصوص چدن( ۱ /۷ )كمتر است و در سطح شناور و اكسيد مي شود
۲- منيزيم درc 1107 تبخير و فشار بخار معادل psi 170 توليد مي كند
۳- سوختن منيزيم در هوا توليد دود زيادي مي كند

حدود تركيب شيميا ئي چد ن هاي اصلي :

Nodular iron High-strength
Gray iron White iron Gray iron Element
3/0 – 4/0 2/8 – 3/3 1/8 – 3 / 6 2/5 – 4 /0 Carbon
1/8 – 2/8 1/4 – 2/0 0/5 – 1/9 1 /0 – 3/0 Silicon
0/15 – 0/9 0/5 – 0/8 0/25 – 0/8 0/4 – 1 /0 Manganese
0/03 max 0 /12 max 0 / 06 – 0 / 2 0/05 – 0 / 25 Sulfur
0/10 max 0 /15 max 0/ 06 – 0/18 0/05 – 1/0 Phosphorus

اثر عناصر آلياژي روي چد ن ها :
عناصر كمياب مانند قلع , تيتانيم , تنگستن ,موليبيدن و كرم در ناودان يا پاتيل اضافه مي شود و عناصري مانند سيليسيم ,منگنز ,نيكل و مس به بار كوره اضافه مي شود .در كوره اضافه نمي شوند تا اكسيد نشده .

 

AL : باعث جلوگيري از اكسيده شدن چدن, جهت كنترل مقطع سريع سرد شده,افزايش نقطه انجماد
Cr : پايدار كننده قوي كاربيد و تشديد كننده قشر چايلد(سريع سرد شده) , مقاومت حرارتي و مقاومت در برابر سايش را افزايش مي دهد, وسعت منطقه آستنيت را كاهش مي دهد.

Mn :براي خنثي كردن گوگرد ,پايدار نمودن آستنيت
Ni : مقدار درصد كربن موجود در اتكتيك با افزايش نيكل كاهش و مقدار درجه حرارت اتكتيك افزايش مي يابد, در هنگام انجماد تشكيل گرافيت را تقريبا”معادل ۳/۰ سيليسيم تشديد مي كند

و نيز پايدار كننده پرليت , افزايش بهبود خواص مكانيكي به ميزان كم
Si : جلوگيري از تشكيل كاربيد آهن ,مقاوم نمودن به خوردگي و حرارت
Sn: سختي را افزايش مي دهد ,زمينه را پرليتي كرده , يكنواختي بيشتر ايجاد كرده ,تمايل به تشكيل
چايلد را در گوشه و لبه را كم كرده , مقاومت در مقابل پوسته شدن را افزايش مي دهد
Va: از متمركز شدن گرافيت در يك محل جولوگيري مي كند ,پايدار كننده پرليت
Zr: كمتر كردن تمايل به تشكيل چايلد (به علت خنثي كردن گوگرد ) و افزايش ساختمان فريتي

جوانه زا ها در ريختگري اهميت ويژه اي دارند :
اثرا ت جو انه زا :

۱- حذف قشر چاليده ( سمانته شده)
۲- مورفولوژي گرافيت ; تلقيح باعث كاهش تشكيل گرافيت نوع A با جهات نا منظم مي شود
كه عدم آن تشكيل گرافيت نوع D و كاربيد مي دهد كه اثر زيان آور روي استحكام و مقاومت به ضربه چدن ها دارد
۳- كاهش حساسيت به مقطع ; كه به مفهوم اختلاف كمتر در نوع گرافيت و ساختار زمينه در
مقاطع نازك و ضخيم مي باشد

۴- افزايش تعداد سلهاي اوتكتيك

مشخصات مواد جوانه زا :
۱- جلوگيري از بين رفتن مواد تلقيح با اضافه كردن مقدار كافي مواد
۲- كمترين پس مانده را داشته باشد و به راحتي شلاكه آن خارج شود
۳- حساسيت سطح مقطع را به حداقل امكان كاهش دهد
۴- ذرات با اندازه هاي بين ۱۰ الي ۱۳ ميلي متر عاري از گرد و غبار

ماكزيمم اثر تلقيح بلافاصله بعد از افزودن مواد تلقيح ظاهر ميشود و با گذشت زمان تدريجا” اين اثر كم مي گردد ,پس بايد در آخرين مرحله قبل از ريختن مذاب بداخل قالب انجام گيرد, اگر بعد از اضافه كردن جوانه زا نگهداري شود به علت تشكيل گرافيت تبريدي و فريت در ساختار استحكام كشش پايين مي آيد. موءثر بودن يك جوانه زا توسط قدرت جوانه زايي اوليه آن و داشتن عملكرد زياد ارزيابي مي گردد .

جوانه زا هاي چدن مانند گرافيت ,كلسيم ,سيليسيم ,فرو سيليس با مقدار جزئي از عناصر آلومينيم , باريم ,سريم ,منيزيم ,استرانسيم مي باشند.
عملكرد جوانه زا هاي فرو سيليس با افزايش گوگرد مذاب افزايش مي يابد. سرعت حلاليت كربن در چدن با گوگرد پايين بالاست. در جوانه زايي چدن كم گوگرد وجود مقدار كمي سريم ,كلسيم يا منيزيم ضروريست.

همچنين نحوه اضافه كردن اين مواد حائز اهميت است كه بايد بطور يكنواخت در مذاب ريخته شود
كه از بوجود آمدن عيب هايي مانند نشتي در قطعه جلوگيري مي كند .

و ا حد ريخته گري شركت ايران خو د رو :
در اين واحد قسمتهاي مختلف سيلندر و سر سيلندر قالب گيري و ريخته گري مي شوند.
سيلندر از ۴ قسمت ۱- اتاق ۲- شمع ۳- مسير آب ۴- مسير دود و بنزين
و سر سيلندر از ۵ قسمت : ۱- ميل سوپاپ ۲- واتر ژاكت ۳- بدنه ها ۴- سيني كوچك ۵- سيني بزرگ تشكيل شده اند .

ما هيچه سازي :
كار با قسمت ماهيچه سازي شروع مي شود, براي ساختن ماهيچه هاي سيلندر و سر سيلندر ابتدا به مرور تهيه ماسه مورد استفاده مي پردازيم .ماسه كه از نوع ماسه سيليسي مي باشد وقتي واردكارخانه مي شود به قسمت ماسه خشك كني مي رود در آنجا در يك منبع زير زميني ريخته مي شود از آنجا توسط بالابرنده به قسمت به قسمت فوقاني برده مي شود ,در اين قسمت يك مشعل وجود دارد كه در زمستان براي گرم كردن ماسه استفاده مي شود ,در اين

قسمت عضوي كه بشكل مته مي باشد ماسه را در سراسر محفظه پخش مي كند و هوا كه با فشار وارد مي شود به اين امر كمك مي كند. ماسه ها پس از سقوط در قسمت تحتاني به سطحي برخورد مي كنند كه در زير آن ميله هاي آب سرد است و براي جدايش و عدم بهم چسبيدن دانه هاي ماسه است ,در هنگام خروج ماسه ها روي فيلتري كه در حال لرزش است قرار مي گيرند و تصفيه مي شوند ,بعد در داخل مخزني ريخته مي شود و از آنجا توسط بالابرنده ها و سپس ريل ها به قسمت تهيه انواع ماسه برده مي شود .

شرايط محيطي ما سه خروجي :
۱- درجه حرارت ماسه خروجي حداقل ۳۵ درجه سانتيگراد
۲- خاك ماسه خروجي ۱۵%
۳- رطوبت آن كمتر از ۰۳/۰ %

نكته ديگر اينكه بعد از هر ۳ بار فرستادن ماسه به درون دستگاه كه اصطلاحا” شوت ماسه مي گويند يكبار فقط هواي خالي مي فرستند تا ماسه هاي باقي مانده را خارج كند .

در اين واحد ۳ نوع ماسه تهيه مي شود كه عبارتند از :
۱- ماسه hot box 2- ماسه cold box 3- ماسه faka
كه دو نوع اول استفاده بيشتري دارد .اصولا” ماسهhot box از مخلوط ماسه سيليسي با رزين ,اسيد و اكسيد آهن است .ماسهfaka كه براي ماهيچه مسير دود ,هوا و روغن مورد استفاده قرار مي گيرد به نام كانسار يا ماسه سفيد معروف است كه از تركيب ماسه سيليسي با اسيد و رزين اشلند حاصل مي شود . پس از مخلوط كردن ماسه را حرارت مي دهند و بعد به سمت دستگاه ها مي فرستند .

دستگاه hot box كه تقريبا” دستگاهي تمام اتومات است قالب هاي فلزي را كه در آن مدل ماهيچه مورد نظر طراحي شده را زير لوله خروج ماسه نگه داشته و ماسه به طور فشرده وسريع پرمي شود

بعد قالب به سمت ديگر مي رود و در معرض شعله آتش قرار مي گيرد و به مدت ۲ دقيقه حرارت داده ميشود و ماهيچه از درون قالب خارج مي شود و به قسمت بيرون هدايت مي شود. در اين مرحله كارگر مربوطه هوا را با فشار بالا روي قالب مي گيرد تا ماسه هاي مانده خارج شود و نيز راهبارها را كه ماسه از طريق آنها وارد قالب شده را از ماهيچه جدا مي كنند .

در دستگاه cold box كه كاملا” اتومات مي باشد ماسه وارد مي شود و درون دستگاه گاز آمين نيز وارد مي شود و ماهيچه تهيه و به بيرون هدايت مي شود . دستگاهhotinger همان دستگاه hot box است ولي به شكل بزرگتر كه در عين واحد ۲ ماهيچه با يك مخزن ماسه ساخته مي شود, متقابلا” دستگاه fata نوع بزرگتر دستگاه cold box مي باشد . در اين واحد ۶ دستگاه hot box و ۲ دستگاهhotinger و نيز ۲ دستگاه cold box و ۱ دستگاه fata مشغول بكارند .
ماهيچه هاي تهيه شده را پس از جدا كردن قسمتهاي زائد ,سمباده مي زنند و سپس تميز مي كنند و به رنگ آغشته مي كنند ,رنگ مورد استفاده كه از مخلوط كردن پودر teracet با آب بوجود مي آيد رنگي مايل به بنفش دارد ,پس از آن به ماهيچه ها اجازه مي دهند تا خشك شوند به طوريكه بوسيله گيره هاي زنجيري وارد محفظه گرم كني مي شوند و پس از مدت زماني خارج مي شوند و در هواي آزاد خشك شدن ادامه مي يابد و سپس به قسمت قالب گيري فرستاده مي شوند.

 

علل استفاده از رنگ يا پوشان سطح مجاز ماهيچه :

۱- رنگ بايستي مانع عبور گاز از داخل ماهيچه به داخل مذاب در ريخته گري شود .
۲- سطوح داخلي و خارجي را ظريف و صاف مي كند .
۳- ترك هاي مويي بسيار ريز را پر مي كند .
۴- خلل و فرج روي سطوح قالب و ماهيچه را پر مي كند .
۵- از تركيب مذاب با ماهيچه جلوگيري مي كند .
۶- از ماسه سوزي جلوگيري مي كند .

مشخصات رنگ يا پوشان ماهيچه :
۱- در درجه حرارت بالا مقاومت داشته باشد .
۲- گاز توليد شده رنگ كم باشد .

۳- خاصيت غوطه وري كامل داشته باشد .
۴- غلظت آن متناسب با نوع مذاب ريختگي از نظر تركيب و درجه حرارت باشد .
۵- غير سمي بودن و محيط را تا حد امكان آلوده نكند .

در موقع رنگ كردن سطح ماهيچه بايد به نكات زير توجه كرد :
۱- محل هاي مجاز ماهيچه رنگ شود و تكه گاه ماهيچه رنگ نشود تا گازهاي ماهيچه از آنجا خارج شود .
۲- رنگ فاسد نباشد .

۳- قبل از پوشاندن با رنگ سطح ماهيچه ها باد گرفته شود .
۴- تا حد امكان رنگ روي سطح ماهيچه ها شره نكند .
۵- از رنگ كردن ماهيچه هاي پليسه دار و ترك دار خودداري شود .

عيوب قطعه به علت نقص در ما هيچه :
اگر ماهيچه خوب ساخته و جايگذاري نشود اين نواقص بوجود مي آيد كه ممكن است ناشي از اندازه نبودن ,صاف نبودن ,غلط سوار شدن ,شل بودن ماسه و ترك داشتن ماهيچه باشد كه عبارتند از :مك, تركيدن قطعه ,نفوذ مذاب در ماسه ماهيچه ,ترك در ماهيچه ,بالا رفتن و پايين افتادن ماهيچه و . . .

انبار كردن ماهيچه ها :

مشخصات انبار ماهيچه عبارتند از :
۱- رطوبت آن بسيار كم باشد .
۲- راه عبور به اندازه كافي داشته باشد تا رفت و آمد و حمل و نقل آنها بخوبي انجام شود .
۳- بهتر است گرماي آن در حد طبيعي باشد .

عيوب مربوط به ماهيچه سازي :

۱- در قسمت ماسه سازي مواد افزودني بايستي به اندازه معين به ماسه اضافه شود . اگر رزين ياچسب بيش از اندازه به ماسه اضافه شود , اولا” گاز ماهيچه زياد مي شود و در نتيجه پس از ريخته گري قطعه داراي مك و حفره مي شود. ثانيا” باعث مي شود پس از ريخته گري در شيك اوت ماهيچه از قطعه خارج نشود .
۲- داراي مك و حفره مي شود قطعه خارج نشود .اگر اكسيد آهن مصرفي در ماهيچه كم باشد ماهيچه استحكام گرم خود را از دست داده و احتمال ترك يا شكستگي در آن پس از ريختن مذاب در قالب وجود دارد . اگر مقدار آن زياد باشد خودگيري ماهيچه كاهش مي يابد .
۳- كاهش انتخاب كم مقدار چسب و كاتاليست (اسيد) احتمال ترك در ماهيچه را زياد مي كند و نيز خودگيري ماهيچه را كاهش مي دهد , در نتيجه در قطعه نفوذ مذاب بوجود مي آيد .

۴- تاب بر داشتن ماهيچه باعث نازك يا كلفت شدن و يا نيامد كردن قطعه مي شود .
۵- پيچيدگي ماهيچه نيز باعث عيب نازك يا كلفت شدن قطعه مي شود .
۶- خوب خشك نشدن و در نتيجه رطوبت ماهيچه باعث طبله كردن آن و در نتيجه كلفت شدن ماهيچه
در نتيجه نازك شدن قطعه مي شود .

۷- خوب رنگ نشدن ماهيچه و يا سائيده شدن آن در حين حمل و نقل باعث نفوذ گاز از ماهيچه به داخل مذاب در حين ريخته گري شده و در نتيجه باعث مك و حفره در قطعه مي شود .
۸- بتونه بيش از حد ماهيچه باعث ماسه سوزي در قطعه ريختگي مي شود .

قا لب گير ي (خط BMM ) :
رطوبت نفوذ پذيري مقاومت در مقابل فشار درجه حرارت درصد تراكم پذيري درصد خرد شدن
(۷/۳-۳)% ۲۲۰-۱۵۰ psi (15-11) حداكثر c 38 (50-30)% (90-60)%

در اين قسمت قالب اصلي كه در آن مذاب ريخته مي شود تهيه مي شود به طوريكه به ماسه سيليسي مقداري بنتونيت و پودر ذغال اضافه مي كنند كه اين عمل در مخلوط كن انجام مي گيرد به طوريكه ابتدا پودر ذغال و بنتونيت به ماسه اضافه شده و با ماسه مخلوط مي شود كه حدودا” ۶۰-۴۵ ثانيه طول مي كشد و به آن مخلوط كردن خشك مي گويند ,سپس آب كم كم اضافه مي شود و به مدت ۱۵۰-۱۲۰ ثانيه مخلوط مي شوند و به آن مخلوط كردن تر مي گويند و بعد توسط ريل به بالاي قالب گيري برده مي شود و در هوپر ها ريخته مي شود ,هنگام قالب گيري در تاي تحتاني و فوقاني دريچه هوپرها باز مي شود و ماسه توي درجه ريخته مي شود .در هر شيفت يكبار ا ز ماسه نمونه گيري شده و بايد خواص زير را در حد قابل قبول دارا باشد :

طبقه بند ي ما سه :

۱- خاك رس > 002/0
2- 002/ > 0 مواد رسوبي ۰/۰۲ >
3- 02/ 0 > ماسه ريز > 2/0
4 – 0/2 > ماسه درشت > 2
5- > 2شن يا سنگ ريزه > 20
6- 20 > قلوه سنگ

شرايط ما سه اي كه برا ي قا لب گيري استفا د ه مي شود :

۱- خاصيت شكل گيري خوبي داشته باشد
۲- استحكام مكانيكي و سختي لازم را داشته باشد
۳- قابليت نفوذ گاز خوبي داشته باشد
۴- هدايت حرارتي كمي داشته باشد
۵- اندازه و شكل دانه هاي ماسه مناسب باشد

هر چه ماسه ريزتر باشد سطح كار تميزتر ولي درجه زينتر آن پايينتر است كه براي ريختگي فلزات زود ذوب مانند آلومينيم و سرب كاربرد دارد ,ماسه كروي از قابليت نفوذ عالي در عوض استحكام و شكل پذيري كمتر برخوردار است برعكس ماسه گوشه دار .
براي اينكه آب بتواند بخوبي چسب را فعال كند و پودر زغال بخوبي آب را كشيده تا باعث ماسه ريزي نشود حداقل بايد ۱۰ ساعت بين خيساندن ماسه و قالب گيري فاصله باشد .

مهمترين چسب مخلوط قالب گيري بنتونيت مي باشد كه نوعي خاك رس خميري سفت شده است كه از تجزيه خاكسترهاي آتشفشاني حاصل مي شود و قسمت عمده آن كاني مونت موريلونيت AL2o3.4Sio2.6H2o)) مي باشد ,پس از مرطوب شدن متورم شده قابليت شكل پذيري و چسبندگي آن زياد شده ,ديگر مزيت آن جذب آب تا ۵ برابر وزن خود مي باشد .
مشخصات بنتونيت مصرفي در خط قالب گيري :

% Sio2 = 59
%Al2o3 = 19 /23
%Mgo = 0/23
%Fe2o3 = 3/8
%Cao = 3/67
3/7 = % رطوبت
c 1050 = نقطه زينتر
۸۹ % = عبور از الك ۲۰۰ مش

مواد ديگري كه در اين ماسه بكار مي رود عبارتند از : سيليكات اتيل , سيمان ,خاك اره نرم , رزين ,روغنهاي نفتي ,آب شيشه (سيليكات سديم).
براي قالب گيري قسمت زيري مدل را در درجه زيري توسط ماشين قالبگيري حك مي كنند و ماهيچه هاي سيلندر را توسط دستگاه Fixcher مونتاژ كرده و درون تاي زيري قرار مي دهند و روي آن را پلاستيك مي كشند تا از گزند مواد زائد دور بماند و تاي بالايي را كه از لوله هاي خروج هوا و نيز راهگاه تشكيل شده است را چون تاي زيري ايجاد مي كنند ,بعد دو قسمت درجه را روي هم قرار مي دهند و روي تاي بالايي نگهدارنده هايي فلزي بشكل قرار مي دهند تا به هنگام مذاب ريزي درجه ها حركتي نداشته باشند

سپس درجه ها به سمت قسمت مذاب ريزي هدايت مي شوند .لازم به توضيح است كه در مونتاژ كردن سيلندر زير ميل سوپاپ كه از استحكام كمي برخوردار است قانجاق مي گذارند كه نبايد انبساط حرارتي داشته باشد و يا رطوبت جذب كند .

عيو ب قطعا ت ريختگي در ارتبا ط با قا لب گيري :

۱- عيوب حاصل از مواد قالب و ماهيچه نظير عيوب سطحي ,آخال ,ماسه جوش و چسبندگي
۲- عيوب حاصل از قالب و ماهيچه نظير بي شكل شدن ,خطاي ابعادي و ماسه ريزي
۳- عيوب حاصل از سيستم راهگاهي و تغذيه گذاري نظير قطعات نا كامل ,حفره و كشيدگي ها
۴- عيوب حاصل از بار ريزي و تخليه نظير شكستگي ها ,تغييرات ساختاري و نيامد

آخال سر با ره :
از واكنش بين قالب و مذاب كه به سطح قطعه چسبيده و در ضمن تميز كاري و شن زني كنده و حفره گودي باقي مي ماند ,اين عيب در فولادهاي پر كرم مشاهده مي شود,براي رفع آن درجه حرارت بار ريزي را كاهش داده و قطعه را در محيط احيايي سرد مي كنيم .
ماسه ريزي :
برجستگي در سطح قطعه ريختگي كه نشانگر كنده شدن قسمتي از ديواره قالب است كه علت آن اين است كه ماسه روي مدل با ماسه پشت بند يكنواخت كوبيده نشده و سطح جدايش دارد .
نيا مد (لب گردي) :
قطعه جز در لبه و بر آمدگي ها كه كم و بيش گرد است كاملا”پر شده است كه علت آن كمي سياليت , درجه حرارت بار ريزي پايين ,كوچك بودن راهباره ها ,ناكافي بودن هواكش ها و . . . مي باشد .

ذو ب ريزي :
در اين واحد ۷ كوره القايي موجود است كه ۳ تا از آنها ۸ تني و ۲ تاي ديگر ۲ تني كه بدون هسته اند و ۲ كوره نگهدارنده كه يكي ۴۰ تن و ديگري ۶۳ تن و داراي هسته اند ,كوره هاي ۸ تني كه فركانس آنها فركانس شبكه است و بمراتب كمتر از فركانس ۲ تني هاست ولي ميزان تلاطم آنها بالاتر است بنابراين ذوب آلياژها راحت تر است. كوره هاي ۲ تني با فركانس متوسط هستند و بدليل بالا بودن توان آنها ذوب فلزات خيلي سريعتر انجام مي گيرد .

در كوره هاي نگهدارنده كه هسته دارند نمي توانيم شارژ را ذوب كنيم و فقط كار آنها نگه داشتن مذاب در درجه حرارت بالا است .
در كوره هاي القايي سيم پيچهاي مسي ميدان مغناطيسي ايجاد كرده و مواد شارژ با قطع ميدان باعث ايجاد انرژي گرمايي شده و در نتيجه شارژ ذوب مي شود .درون اين لوله ها آب به منظور خنك كردن در جريان است .
شارژ تشكيل شده است از :
۱- آهن خالص به شكل مكعبهاي پرس شده

۲- مواد برگشتي كه عبارتند از :ضايعات ريختگي _ ضايعات ماشين شاپ _ اجزاء سيستم راهگاهي
۳- فرو سيليسيم و فرو منگنز
نسبت تركيب شارژ : الف- ۵۵-۴۵ % كل شارژ از برگشتي تشكيل شده
ب- ۵۵-۴۵ % كل شارژ قراضه آهن مي باشد

هنگامي كه مواد برگشتي شارژ مي شود احتياجي به فروسيليسيم و گرافيت نمي باشد زيرا تركيب شيميايي برگشتي نزديك به تركيب خواسته شده است . افزودن برگشتي به مذاب بعد از شارژ با قراضه آهن انجام مي گيرد ,به ازاي هر تن قراضه Kg 40 گرافيت و Kg 25 فروسيليسيم اضافه مي شود .
براي شارژ اول نصف گرافيت را اضافه مي كنيم بايد دقت شود كه درجه حرارت بالاي c 1500 نرود كه براي جلوگيري قراضه آهن اضافه مي كنند سپس نصف ديگر گرافيت را اضافه كرده و زمان مي دهيم تا قراضه ذوب شود تا از ماسيدن و پل زدن مذاب جلوگيري شود تا كوره آسيب نبيند .
وقتي كوره تا نصف شارژ شد نصف مقدار فروسيليسيم را اضافه مي كنيم و با قراضه تا جايي كه فقط ۲۵/۰ كوره خالي باشد شارژ كرده و سپس مانده فروسيليسيم را اضافه مي كنيم .

براي تهيه چدن نشكن فريتي مواد شارژ بايد خالص باشند ,ناخالصي زمينه را پرليتي مي كند .
در اينجا تست پولكي را گرفته و كمبود درصد عناصر را جبران كرده و اگر بيشتر باشد قراضه آهن اضافه مي كنيم ,در اين مرحله مواد سرباره گير را اضافه مي كنند ,به ازاي هر ۱/۰ % تن مذاب عناصر آلياژي به ترتيبKg 5/1 فروسيليسيم , Kg 5/1 فرومنگنز , Kg 1 گرافيت , Kg 1 گوگرد اضافه مي شود.

نسبت حجم خالي كوره ,وزن مذاب و ارتفاع مذاب در كوره هاي ۸ تني از جدولي بشكل زير استفاده مي شود :

حجم خالي كوره( تن) وزن مذاب( تن) ارتفاع ذوب در كوره(Cm)
0 7/8 148 Max
1 6/8 130
2/1 5/7 110
3/2 4/6 90
4/8 3 60
5/9 1/9 40
6/2 1/6 34 Min

جدول زير مشخصات فرايند ذوب ريزي با پاتيل دستي را نشان مي دهد :

نام قطعه زمان بارريزي C Si S P Mn Cr Sn در پاتيل عمق تبري (mm) ميزان جوانه زا(gr)
سيلندر ۲۵-۱۷ ۳/۱۵-۳/۳۵ ۱/۹-۲/۱ ۰/۰۹-۰/۱۱ ۰/۰۶ Max 0/6-0/7 0/2 Max 0/08-0/1 5-6 350-400
6-7 400-450
سرسيلندر ۲۵-۲۰ ۷-۸ ۴۵۰-۵۰۰

وقتي مذاب را درون كوره نگهدارنده مي ريزند به آن پودر slax كه خاصيت آغشته پذيري زيادي دارد اضافه مي كنند ,ناخالصي ها را به روي مذاب مي آورد .از دهانه خروجي كه مذاب را درون پاتيل مي ريزند به آن مواد جوانه زا و نيز قلع اضافه مي كنند ,مواد جوانه زا فروسيليسيم استرانسيم است كه با درصد ۷۵% سيليسيم ,۲۴% فروآهن و۱% استرانسيم مي باشد .
قلع را به اين دليل اضافه مي كنند كه گرافيت زاست و زمينه را پرليتي مي كند و نيز باعث خوش تراشي چدن مي شود.
وقتي مي خواهند مذاب را از درون پاتيل به درون قالب بريزند بايد درجه حرارت آن بين ۱۴۰۰ تا ۱۴۵۰ باشد كه با ترموكوپل اندازه گيري مي شود ,اگر بيشتر باشد كمي صبر مي كنيم ولي اگر كمتر باشد بايد دوباره به درون كوره برگردد .
دو تست مهم عبارتند از پولكي و تبري كه در پولكي مذاب را درون قالب ريژه مسي مي ريزند و پس از سرد شدن و شكل گرفتن كه به شكل دايره مي باشد و به آزمايشگاه كوانتومي فرستاده مي شود تا درصد عناصر آن مشخص شود .
در تست تبري قالب ماسه اي(co2) است پس از ريختن مذاب هنگاميكه رنگ آن خرمايي شد با انبر خارج كرده و در آب فرو برده و سپس آن را مي شكنيم ,عمق تبري را كه همان عمق چدن سفيد است با شابلون اندازه گيري كرده و مقدار جوانه زاي مورد نياز را اضافه مي كنيم .
زمان بارريزي حدود ۱۸ تا ۲۵ ثانيه و فاصله پاتيل تا حوضچه حدود ۱۵cmمي باشد ,حوضچه بارريز و سيستم راهگاهي از اهميت زيادي برخوردارند و حوضچه بايد كاملا” پر باشد .

چند تست ديگر عبارتند از نمونه گيري جهت آزمايش استحكام كششي ,نمونه گيري از زمان بارريزي, آناليز حرارتي مذاب توسط دستگاه Electronite كه به شكل فنجان سراميكي است و ميزان كربن معادل و سيليسيم را مشخص مي كند .

پس از بارريزي درجه ها در مسيري حركت مي كنند تا خنك شوند ,سپس درجه روي لرزشگري قرار گرفته و ماسه و قطعه از قالب جدا شده ,قطعه به سمت قسمت تميز كاري مي رود و ماسه براي تصفيه وارد مخازن زير زميني شده تا پس از جدا كردن نا خالصي هاي مانده از ماهيچه به عنوان ماسه بر گشتي وارد مخلوط كن شود تا كمبود موادي كه سوخته شده است را جبران كند .

كوره ها ي ا لقا يي : (Induction furnace)
يك جريان با ولتاژ در كويل(سيم پيچ)اوليه باعث القاي يك جريان با ولتاژ كم و شدت زياد در مواد شارژ(كويل ثانويه) مي شود كه آن را ذوب مي كند .كويل از جنس مس مي باشد كه اطراف آن آب جريان دارد تا مانع تجمع گرماي زياد در كوره شود .
اين كوره ها از نظر فركانس بر ۳ قسم مي باشند :

۱- فركانس شبكه (۵۰ Hz )
2- فركانس متوسط (۵۰-۵۰۰ Hz )
3- فركانس بالا (۵۰۰-۱۰۰۰۰ Hz )

مزايا ي كوره ا لقا يي :
۱- شارژ كوره و كار با آن راحت است
۲- نسوز كاري آن مشكل نيست
۳- قادرند تا بالاي c 1500 ذوب را گرم كنند

۴- به دليل تلاطم ذوب ,تركيب شيميايي مذاب يكنواخت مي گردد و افزايش عناصر آلياژي و گرافيت به سادگي امكان پذير بوده و در سرا سر ذوب به طور يكنواخت جذب مي شود .
۵- هيچگونه افزايشي در گوگرد ذوب پديد نمي آيد

معا يب : سرمايه گذاري اوليه بالا ,مصرف انرژي الكتريكي بالا و امكان عمليات گوگرد زدايي وجود ندارد
چون خاك نسوز كوره شديدا” صدمه مي خورد .

كوره نگهدارنده :
۱- افت حرارتي كم پس مصرف انرژي كم مي باشد
۲- بالا بردن درجه حرارت براي مصارف مختلف چدن امكان پذير است
۳- محفظه كوره بسته در نتيجه اكسيداسيون ناچيز است
۴- به دليل حركت ذوب در كوره آناليز در سرتاسر ذوب يكنواخت مي باشد
۵- بارگيري و بارريزي به طور همزمان امكان دارد
۶- به دليل طولاني بودن عمر جداره نسوز ,خاموش كردن و خاك كوبي كوره به حداقل مي رسد

چرخش و غيلان در كوره نگهدارنده به طور آهسته يا زياد اثرات مختلفي دارد كه اگر چرخش آهسته باشد باعث :
۱- ناهمگوني و غير هموژن بودن مذاب
۲- افزايش شيب حرارتي در حمام مذاب
۳- مشكل شدن عمل افزودن كربن
۴- مشكل شدن عمل ذوب برگشتي ها و قراضه هاي سبك
و اگر چرخش زياد باشد :
۱- فرسودگي بيش از اندازه جداره نسوز كوره
۲- اكسيداسيون آلياژ
۳- افزايش رسوبات ناشي از سرباره يا جداره نسوز كوره
۴- افزايش امكان ورود و حل گاز در مذاب

نكاتي در مورد تخريب و نوكوبي كوره هاي ۸ تني :

۱- در آخر هر هفته كوره را خالي از ذوب نموده و قطر اصلي را از پايين تا بالا اندازه مي گيرند اگر
بين ۱/۵-۱/۷ cm بود ,كوره را تخريب مي كنند
۲- زنگهاي روي شابلون را از بين برده و مناطق داخلي و بيروني آن سنگ زده شده و هموار مي گردد
۳- بازديد بوبين كوره از نظر عايق بندي
۴- ورق نسوز combinat كه قبلا” با ابعاد مشخص تهيه شده با چسب پاتكس به بدنه نصب مي شود
۵- آنتن كوره در كف كوره نصب مي شود

۶- خاك كوره در كف ريخته وبا كف كوب به مدت ۷ دقيقه با دور چب گرد و بر عكس كوبيده مي شود ,تراز بودن كف را كنترل مي كنند ,مقدار خاك مصرفي ۳۲۵-۳۵۰Kg مي باشد

۷- شابلون توسط جرثقيل در مركز كوره قرار مي گيرد ,لبه آن تا بدنه بايد ۲/۵ mm فاصله داشته باشد
۸- شابلون مستقر شده به فلنج كوره جوشكاري مي شود
۹- بين بدنه و شابلون خاك نسوز مي ريزيم و با چنگك فشرده كرده تا هوا خارج شود ,خاك مصرفي بين ۱۸۵۰-۱۸۷۵ Kg مي باشد
۱۰- دستگاه دور كوب را در پايين ترين قسمت شابلون قرار داده و بدنه را مدت ۴۰ ثانيه مي كوبيم و در فواصل زماني مشخص دستگاه را بالا مي آوريم و در جهات راست و چب گرد مي كوبيم

۱۱- شابلون را كاملا” تميز مي كنيم
۱۲- ۳ بلوك كه از قبل تميز شده را در وسط كوره طوري قرار داده كه با شابلون تماس نداشته باشد
۱۳- درب كوره مستقر شده و عمل زينتريتگ انجام مي شود
۱۴- كوره را مدت ۱ ساعت در حالت ضعيف قرار داده و بعد مدت ۳-۲ ساعت در حالت قوي گذاشته تا بلوك ها ذوب شود
۱۵- درب كوره را برداشته و كوره را با سيلندر تميز شارژ مي كنيم و طبق آناليز كمبود كربن و سيليسيم اضافه مي شود
۱۶- در دماي ۱۶۰۰ c نگه داشته شود تا شارژ ذوب شود و ۳ ساعت در اين حالت نگه داريم و بعد عمليات عادي را شروع مي كنيم

مواد نسوز و روشها ي نسوز كوبي كوره ها ي القا يي كا نا لي نگهدارنده ذوب چدن :
تنظيم حرارتي صحيح بين مواد عايق پشت بند و لايه هاي نسوز تاثير زيادي در افزايش عمر جداره نسوز دارد و نيز در اندكتور خنك شدن پوسته به اين امر كمك مي كند .

براي كاهش زمان نوكوبي (حدود ۵ هفته) استفاده از جرم هاي خشك و يا جرم هاي ريختني جهت جداره ديرگداز بجاي مواد نسوز پلاستيكي و جرم هاي كوبيدني به روش تر مي باشد .
جداره كوره هاي نگهدارنده جهت چدن ريزي از جنس خنثي و مخلوط هاي با درصد آلومينا بالا و بر پايه كوراندم يا جرم هاي ريختني بر پايه آلومينا ساخته مي شود .
جداره نسوز از چند لايه تشكيل شده است :

۱- لايه هاي عايق حرارتي ۲- لايه استحكام مكانيكي ۳- لايه در تماس با ذوب

لايه عايق حرارتي :

ابتدا بدنه فولادي توسط يك لايه فيبر سراميكي عايق كاري گرديده ,لايه دوم از آجرهاي عايق سبك آلومينو سيليكاتي با بيش از ۵۰% تخلخل مي باشد . بايد توجه داشت ميزان عايق كاري در كوره ها داراي يك اپتيمم مي باشد , اگر ميزان عايق كاري از حدي بيشتر شود انتقال حرارت در كوره كمتر مي شود و درجه حرارت در جداره نسوز كوره افزايش يافته و موجب خوردگي و تخريب لايه نسوز داخلي مي گردد

لايه استحكام مكانيكي :

تشكيل شده از آجر هاي شاموتي سنگين و مقاوم در برابر حرارت كه جهت ايمني بين لايه عايق و نسوز نصب مي گردد . كنج ها و فصل مشترك بين ديواره و قسمتهاي ورودي و خروجي كه استفاده از آجر مشكل مي باشد توسط بتن نسوز پر شده و هم سطح مي گردد .

جداره داخلي در تماس با ذوب :

از جرمهاي ريختني آلومينا با خلوص و دانسيته بالا استفاده مي شود كه سيمان كمي دارند كه عامل ايجاد باند هيدروليكي مي باشد كه عمدتا” از تركيب Al2o3 و Cao تشكيل شده .هنگام نصب جهت جلوگيري از جذب رطوبت جرم ,سطوح مجاور آن را از قبيل عايق آجر چيني و … بايد بوسيله موادي مانند پلاستيك ,كاغذ روغني ضد آب, قير و پارافين پوشاند كه در واحد ايران خودرو با پي وي سي كه جهت عايق كاري زير بدنه خودروها استفاده مي شود ,پوشش داده مي شود .

 

گرم آرائي و پخت جداره نسوز(زينترينگ) :

قبل از شروع عمليات۲ تا ۳ عدد ترموكوپل در كف و ديواره جانبي كوره قرار داده و بايستي طوري نصب گردند كه خارج از رنج تشعشع مشعلهاي گازي قرار گيرند كه محرك آنها را توسط خاك نسوز مي پوشانند .جهت پيش گرم اوليه درجه حرارت شابلون ها را ۳۵۰-۳۰۰ در مدت ۶ ساعت بالا برده و به مدت ۱۰- ۶ ساعت بسته به ظرفيت كوره در اين دما نگه مي دارند .سپس سريعا” با هواي فشرده تا ۱۵۰ C

سرد مي كنند ,كه انقباض حاصله به شابلون اجازه مي دهد تا به راحتي خارج شود .پس از خارج كردن شابلون ها عمليات پخت نهايي با شيب حرارتي ۲۵-۴۰ C/h تا درجه حرارت ۱۱۰۰-۱۲۰۰ c ادامه پيدا مي كند و به مدت چند ساعت در اين دما نگه مي داريم .جهت اطمينان از رسيدن دماي مناطق حساس مانند ناوداني ورودي و خروجي و گلويي اندكتور به درجه حرارت نهايي و نيز طولاني نشدن زمان زينترينگ ,اجكتورهايي (لوله هايي كه با فشار هوا در حين عمليات گرمايش هواي داخل كوره را به دنبال خود به بيرون مي مكند)و در اين مناطق نصب مي نماييم .

كنترل وضعيت جداره نسوز :

ضخامت جداره نسوز كوره با اندازه گيري دماي بدنه فولادي كوره كنترل مي گردد ,نواحي حساس شماره گذاري شده و در فواصل زماني دماي آن بوسيله ترموكوپل اندازه گيري ثبت مي گردد .معمولا” دماي بحراني حدود ۳۰۰ c مي باشد كه اگر درجه حرارت نقاطي از بدنه به اين مقدار رسيد و ثابت ماند خطر جدي وجود ندارد و دماي اين نقاط بايد تحت نظارت بيشتري قرار گيرد ,ولي در صورت افزايش درجه حرارت مي بايست كوره متوقف شده و نسبت به تخليه و نوكوبي و يا تعمير آن تصميم گرفت .
ايجاد ترك در جداره نسوز هنگام سرد كردن اجتناب ناپذير مي باشد ,اما تركهايي كه عرض آنها كمتر از ۳ mm باشد در طول عمليات گرمايش مجدد در اثر انبساط بسته خواهند شد ,اما تركهاي بزرگتر از ۳mm بايد باز شده و اگر شلاكه يا آهن داخل آن باشد ,بخوبي تميز شده و توسط جرم هاي ريختني يا جنس اصلي جداره مجددا” پر گردد ,و توسط يك رژيم حرارتي مخصوص مجدد” گرم آرايي شده و شروع بكار كرد .

خط ديزاماتيك :

اين خط بصورت تمام اتومات مي باشد ,براي توليد قطعاتي چون والئو , سر سيني اجاق گاز مي باشد
در اين روش درجه وجود ندارد و اطراف مدل را ماسه فشرده مي گيرد , كه بصورت نر و ماده دو قالب بهم متصل مي شوند . دو قسمت مدل يكي بصورت ثابت است كه اسكوئيز ناميده مي شود و ديگري متحرك كه كانتر ناميده مي شود . اسكوئيز و كانتر بوسيلهء جك هاي هيدروليكي حركت مي كنند . ماسه هم بوسيله جك پروماتيك از بالا به روي مدل ريخته مي شود . سپس قالب ها بوسيله فك هاي متحرك به سمت پاتيل ذوب مي روند , ذوب در كوره نگهدارنده ۸ تني

قرار دارد و براي خارج كردن مذاب از پايين هوا با فشار وارد كوره شده و مذاب سرريز شده و به درون پاتيل ريخته مي شود كه به آن تانديش مي گويند , سپس استاپر كه ميله ايست براي بستن راه خروج مذاب تا قالب پر شود , به جلو حركت كند . همزمان با ريختن مذاب , جوانه زاها هم به قالب اضافه مي شود . سپس قالب ها درون مسير ريلي شكل به سمت شيك اوت مي روند و در آنجا ماسه برگشتي جدا و قطعات به سمت شات بلاست مي روند .

قبل از بارگيري مي بايست از موارد زير اطمينان حاصل نمود :

۱- سالم بودن ديواره نسوز پاتيل بارگيري و تانديش ذوب ريزي و اينكه ديواره آن سرخ باشد .
۲- سالم بودن استاپر تانديش از لحاظ عملكرد ذوب ريزي .
۳- اطمينان از كيفيت عملكرد مشعل و توان گرم كنندگي كافي تانديش .
۴- اطمينان از دستگاه جوانه زني , كاليبره بوده و پر بودن مخزن دستگاه از جوانه زا .
۵- اطمينان از عملكرد صحيح پاتيل بارريزي .
۶- اطمينان از در رنج بودن آناليز مذاب موجود در پورينگ .

خط واگنر :

اين خط بصورت تمام اتومات مي باشد , كه براي توليد والئو , سر سيلندر و . . . استفاده مي شود
بر خلاف ديزا ماتيك قالب در درجه ماسه اي قرار مي گيرد , تاي رو و زير پشت سر هم قالب گيري مي شوند و دستگاه آنها را روي يكديگر جفت مي كند و به سمت مذاب ريزي مي فرستد . قسمت مذاب ريزي كاملا” شبيه قسمت ديزا ماتيك مي باشد , بطوريكه جوانه زا هم همراه مذاب وارد قطعه مي شود . درجه هايي كه عمل ذوب ريزي در آنها انجام شده , پس از طي مسيري و سرد شدن به قسمت شيك اوت مي روند , در آنجا ماسه و قطعه و درجه از يكديگر جدا مي شوند .
ماسه اين بخش عمدتا” از ماسه برگشتي تشكيل شده است كه در قسمت شيك اوت جدا شده و به قسمت
سند پلانت فرستاده مي شود , در آنجا پس از گذشتن از صافي هاي مغناطيسي , مواد زايد از آن جدا مي شود و پس از خنك كردن ماسه , مواد افزودني مانند چسب و پودر ذغال و . . . كه در جريان ذوب ريزي سوخته است را به ماسه اضافه مي كنند . و آماده قالب گيري مي شود .

عمليات تكميل كاري :

به عملياتي كه بعد از خارج كردن ماسه و خالي كردن ماهيچه از درون قطعه روي آن انجام مي گيرد گويند.

عمليات تكميلي سيلندر و سرسيلندر عبارتند از :

۱- شيك اوت گرم
۲- شيك اوت سرد
۳- شات بلاست
۴- سنگ دو طرفه
۵- سنگ آويز
۶- پليسه گيري بوسيله قلم بادي و دستي
۷- پليسه گيري بوسيله فرز انگشتي
۸- پليسه گيري سر سيلندر با سنگ بزرگ
۹- پليسه گيري بوسيله قلم چكش
۱۰- پليسه گيري بوسيله سنگ دستي
۱۱- بادگيري براي خارج شدن ماسه درون قطعات
۱۲- برقو زدن و شستشو
۱۳- تست آب
۱۴- رنگ كاري
۱۵- گرم كردن
۱۶- جوشكاري