شرح، دلایل و راه حل های عیوب معمول ریخته گری شن و ماسه

دلایل زیادی وجود داردعیوب ریخته گری شن و ماسهبه صورت واقعیفرآیند ریخته گری شن و ماسه. اما می توانیم با تجزیه و تحلیل عیوب داخل و خارج، دلایل دقیق را پیدا کنیم. هر گونه بی نظمی در فرآیند قالب گیری باعث ایجاد نقص در ریخته گری می شود که گاهی اوقات ممکن است تحمل شود. معمولاً عیوب ریخته‌گری شن و ماسه را می‌توان با تثبیت قالب یا روش‌های تعمیر مناسب مانند جوشکاری و متالیزاسیون برطرف کرد. در اینجا در این مقاله سعی می کنیم برخی از عیوب رایج ریخته گری شن و ماسه را توضیح دهیم تا دلایل و راه حل های مناسب را پیدا کنیم.

موارد زیر انواع عمده عیوبی است که احتمالاً برای آنها رخ می دهدریخته گری شن و ماسه:
ط) نقص گاز

ii) حفره های انقباض

iii) عیوب مواد قالب گیری

iv) عیوب ریختن فلز

v) عیوب متالورژیکی

 

1. نقص گاز

عیوب این دسته را می توان به ضربات ضربه ای و باز، ورود هوا و تخلخل سوراخ پین طبقه بندی کرد. همه این عیوب تا حد زیادی ناشی از تمایل کمتر قالب به عبور گاز است که ممکن است به دلیل تهویه کم، نفوذپذیری کم قالب و/یا طراحی نامناسب قالب باشد. نفوذپذیری کمتر قالب به نوبه خود ناشی از اندازه دانه ریزتر ماسه، خاک رس بیشتر، رطوبت بیشتر یا به دلیل کوبیدن بیش از حد قالب ها است.

سوراخ ها و باز کردن ضربه ها
اینها حفره های کروی، مسطح یا کشیده ای هستند که در داخل قالب یا روی سطح وجود دارند. در سطح به آنها ضربه باز و در داخل آنها سوراخ ضربه می گویند. به دلیل گرما در فلز مذاب، رطوبت به بخار تبدیل می‌شود که بخشی از آن وقتی در قالب ریخته‌گری محبوس می‌شود، به صورت ضربه یا به صورت ضربات باز در هنگام رسیدن به سطح ختم می‌شود. جدای از وجود رطوبت، به دلیل تهویه کمتر و نفوذپذیری کمتر قالب ایجاد می شوند. بنابراین، در قالب های ماسه سبز، خلاص شدن از سوراخ های دمنده بسیار دشوار است، مگر اینکه هواگیری مناسب فراهم شود.

اجزای هوا
اتمسفر و سایر گازهای جذب شده توسط فلز مذاب در کوره، در ملاقه و در حین جریان در قالب، زمانی که اجازه خروج از آن داده نمی شود، در داخل قالب ریخته گری به دام می افتند و آن را ضعیف می کنند. دلیل اصلی این نقص دمای ریزش بالاتر است که باعث افزایش مقدار گاز جذب شده می شود. طراحی ضعیف دروازه مانند اسپروهای مستقیم در دروازه بدون فشار، خمیدگی های شدید و سایر اقدامات ایجاد تلاطم در دروازه که باعث افزایش آسپیراتون هوا و در نهایت نفوذپذیری کم خود قالب می شود. راه حل این است که دمای ریختن مناسب را انتخاب کنید و با کاهش تلاطم، شیوه های دروازه را بهبود بخشید.

سوراخ سوراخ پین
این ناشی از هیدروژن در فلز مذاب است. این می تواند در کوره یا با تفکیک آب در داخل حفره قالب گرفته شود. هنگامی که فلز مذاب جامد می شود، دما را از دست می دهد که حلالیت گازها را کاهش می دهد و در نتیجه گازهای محلول را خارج می کند. هیدروژن در حالی که فلز در حال انجماد را ترک می کند، باعث ایجاد سوراخ هایی با قطر بسیار کوچک و پین های بلند می شود که مسیر فرار را نشان می دهد. این سری از سوراخ های پین باعث نشت سیالات تحت فشارهای کاری بالا می شوند. دلیل اصلی این امر دمای ریختن زیاد است که باعث افزایش برداشت گاز می شود.

حفره های انقباضی
اینها به دلیل انقباض مایع در طول انجماد ریخته گری ایجاد می شوند. برای جبران این، تغذیه مناسب فلز مایع و همچنین طراحی ریخته گری مناسب مورد نیاز است.

2. عیوب مواد قالب گیری

در این دسته، آن دسته از عیوب هستند که ناشی از ویژگی های مواد قالب گیری است. عیوبی که می توان در این دسته قرار داد عبارتند از بریدگی و شستشو، نفوذ فلز، همجوشی، فرسودگی، دم و سگک موش، متورم شدن و افتادن. این عیوب اساساً به این دلیل اتفاق می‌افتند که مواد قالب‌گیری ویژگی‌های لازم را ندارند یا به دلیل کوبیدن نامناسب هستند.

برش و شستشو می دهد
اینها به صورت نقاط ناهموار و نواحی فلز اضافی ظاهر می شوند و در اثر فرسایش ماسه قالب گیری توسط فلز مذاب جاری ایجاد می شوند. این ممکن است به دلیل عدم استحکام کافی ماسه قالب گیری یا جریان فلز مذاب با سرعت بالا باشد. اولی را می توان با انتخاب مناسب ماسه قالب گیری و استفاده از روش قالب گیری مناسب برطرف کرد. دومی را می توان با تغییر در طراحی دروازه برای کاهش تلاطم در فلز، با افزایش اندازه دروازه ها یا با استفاده از چندین دریچه داخلی مراقبت کرد.

نفوذ فلز
هنگامی که فلز مذاب وارد شکاف بین دانه های ماسه می شود، نتیجه یک سطح ریخته گری ناهموار خواهد بود. دلیل اصلی این امر این است که یا اندازه دانه ماسه بیش از حد درشت است و یا هیچ شستشوی قالبی روی حفره قالب اعمال نشده است. این همچنین می تواند ناشی از دمای ریختن بالاتر باشد. انتخاب دانه بندی مناسب به همراه شستشوی قالب مناسب باید بتواند این عیب را برطرف کند.

فیوژن
این امر به دلیل ادغام دانه های ماسه با فلز مذاب ایجاد می شود و ظاهری شکننده و شیشه ای روی سطح ریخته گری ایجاد می کند. دلیل اصلی این عیب این است که خاک رس موجود در ماسه قالب گیری نسوز کمتری دارد یا دمای ریختن بیش از حد بالا است. انتخاب نوع و مقدار مناسب بنتونیت این عیب را برطرف می کند.

فرار
هنگامی که فلز مذاب از قالب نشت می کند، ریزش ایجاد می شود. این ممکن است به دلیل ساخت قالب معیوب یا به دلیل فلاسک قالب گیری معیوب باشد.

دم و سگک موش
دم موش در اثر شکست فشاری پوست حفره قالب به دلیل گرمای بیش از حد در فلز مذاب ایجاد می شود. تحت تأثیر گرما، ماسه منبسط می‌شود و در نتیجه دیواره قالب را به سمت عقب حرکت می‌دهد و در فرآیندی که دیوار از بین می‌رود، سطح ریخته‌گری ممکن است به صورت یک خط کوچک مشخص شود، همانطور که در شکل نشان داده شده است. با تعدادی از این خرابی‌ها سطح ریخته گری ممکن است دارای تعدادی خطوط کوچک متقاطع باشد. سگک ها دم موش ها هستند که شدید هستند. علت اصلی این عیوب این است که ماسه قالب گیری دارای خاصیت انبساط ضعیف و استحکام گرم است یا حرارت در فلز ریخته شده بسیار زیاد است. همچنین، شن و ماسه ای که اعمال می شود، دارای مواد کربنی کافی برای ایجاد اثر بالشتک لازم نیست. انتخاب صحیح ترکیبات ماسه روبه‌رو و دمای ریختن، اقداماتی برای کاهش بروز این عیوب است.

تورم
تحت تأثیر نیروهای متالواستاتیک، دیواره قالب ممکن است به عقب برگردد و باعث ایجاد تورم در ابعاد ریخته‌گری شود. در نتیجه تورم، نیازهای تغذیه ای ریخته گری افزایش می یابد که باید با انتخاب مناسب برآمدگی مورد توجه قرار گیرد. علت اصلی این امر روش معیوب ساخت قالب است. کوبیدن مناسب قالب باید این عیب را اصلاح کند.

رها کردن
ریزش شن و ماسه قالب گیری شل یا توده ها معمولاً از سطح کوپ به داخل حفره قالب عامل این نقص است. این اساساً به دلیل کوبیدن نامناسب فلاسک کوپ است.

3. ریختن عیوب فلزی

Misruns و Cold Shuts
Misrun زمانی رخ می دهد که فلز قادر به پر کردن کامل حفره قالب نباشد و در نتیجه حفره های پر نشده باقی می ماند. هنگامی که دو جریان فلزی در حفره قالب به خوبی به هم متصل نمی شوند، در نتیجه باعث ناپیوستگی یا نقطه ضعیفی در ریخته گری می شود، بسته شدن سرد ایجاد می شود. برخی مواقع شرایطی که منجر به بسته شدن سرد می شود، زمانی که هیچ افراد تیزبینی در قالب ریخته گری حضور ندارند مشاهده می شود. این عیوب اساساً به دلیل سیالیت کمتر فلز مذاب یا اینکه ضخامت بخش ریخته گری بسیار کم است ایجاد می شود. دومی را می توان با طراحی ریخته گری مناسب اصلاح کرد. راه حل موجود افزایش سیالیت فلز با تغییر ترکیب یا افزایش دمای ریختن است. این نقص همچنین می تواند زمانی ایجاد شود که ظرفیت حذف گرما افزایش یابد، مانند قالب های ماسه سبز. قطعات ریخته گری با نسبت سطح به حجم زیاد بیشتر مستعد این عیوب هستند. این عیب در قالب هایی که به دلیل فشار معکوس گازها به درستی تهویه نمی شوند نیز ایجاد می شود. درمان ها اساساً طراحی قالب را بهبود می بخشند.

اجزاء سرباره
در طول فرآیند ذوب، شار برای حذف اکسیدهای نامطلوب و ناخالصی های موجود در فلز اضافه می شود. در زمان ضربه زدن، سرباره باید به درستی از ملاقه خارج شود، قبل از اینکه فلز در قالب ریخته شود. در غیر این صورت هر گونه سرباره ای که وارد حفره قالب شود باعث تضعیف ریخته گری و همچنین خراب شدن سطح قالب می شود. این را می توان با برخی از روش های به دام انداختن سرباره مانند پرده های حوضه ریختن یا امتداد دونده از بین برد.

4. عیوب متالورژیکی.

اشک داغ
از آنجایی که فلز در دماهای بالاتر استحکام پایینی دارد، هر گونه تنش خنک کننده ناخواسته ممکن است باعث پارگی ریخته گری شود. دلیل اصلی این امر طراحی ضعیف ریخته گری است.

نقاط داغ
اینها به دلیل سرد شدن ریخته گری ایجاد می شوند. به عنوان مثال، با چدن خاکستری دارای مقادیر کمی سیلیکون، چدن سفید بسیار سخت ممکن است در سطح سرد ایجاد شود. این نقطه داغ با ماشینکاری بعدی این منطقه تداخل خواهد داشت. کنترل متالورژیکی مناسب و شیوه های خنک سازی برای از بین بردن نقاط داغ ضروری است.

 

همانطور که در پاراگراف های قبلی مشاهده شد، رفع برخی از عیوب نیز علت برخی دیگر است. بنابراین، مهندس ریخته گری باید ریخته گری را از نقطه نظر کاربرد نهایی آن تجزیه و تحلیل کند و در نتیجه به یک روش قالب گیری مناسب برای حذف یا به حداقل رساندن نامطلوب ترین عیوب ریخته گری برسد.