در این نوشته، ده اصل برای طراحی سیستم راهگاهی و تغذیه گذاری در ریخته گری چدن های نشکن یا داکتیل معرفی می شود که منجر به بهینه کردن راندمان ریخته گری می شود. این نوشته برگرفته از مقاله “Ten steps to improving casting yield in ductile” چاپ شده در مجله Ductile Iron Society آمریکا در سال ۲۰۰۳ است که توسط آقای محمد مهدی مدقالچی ترجمه شده و در ویژه نامه ریخته گری جامعه ریخته گران ایران در سال ۱۳۸۳ به چاپ رسیده است.
۱- استفاده از فیلترهای سرامیکی
در نگرش سنتی، استفاده از فیلتر فقط برای کاهش مقدار آخال ها و سرباره های مذاب و در نتیجه کاهش برگشتی قطعات می باشد. اما تاثیر اصلی استفاده از فیلتر در سیستم راهگاهی و بهبود آن خود را نشان می دهد چرا که باعث کوتاه شدن طول راهبار و راهباره می شود و مذاب با تلاطم کمتری جریان می یابد. با وجود فیلتر دیگر نیازی به راهبار و راهباره های بلند به عنوان تله آشغال گیر و آخال نمی باشد و در نتیجه با استفاده از راهبار و راهباره های کوتاه می توان مقدار راندمان خوبی به دست آورد.
۲- استفاده از مواد اولیه ثابت:
بهترین نتایج وقتی قابل دسترسی است که از مواد اولیه ثابتی استفاده شود زیرا متغیرهای فرآیند ریخته گری را به حداقل می رساند. به عنوان مثال استفاده از مواد کربن زا که دارای ساختار کریستالی هموژن بوده و عاری از ناخالصی های عمده باشند کنترل مقدار کربن مذاب را آسان تر می کند. با کنترل خوب مقدار کربن، کنترل مقدار انقباض قطعات راحت تر خواهد شد.
۳- استفاده از سطوح مقاطع ذوزنقه ای در سیستم راهگاهی
استفاده از یک نوع سطوح باعث کاهش آشفتگی جریان مذاب خواهد شد. همچنانکه در بند شماره یک گفته شد با در نظر گرفتن فیلترهای سرامیکی در سیستم راهگاهی از سطوح مقاطع سیستم راهگاهی به عنوان آشغال گیر کمتر استفاده می شود. سطوح مقاطع کلاسیک (مستطیل و مثلث) اعداد رینولدز بالاتری دارند و آشفتگی زیادی را ایجاد می کنند. اگر مساحت سطوح مقاطع مختلف به نحوی محاسبه شود که تقریباً اعداد رینولدز مشابه و یکسانی ایجاد کنند (عدد به دست آمده در مرز شروع آشفتگی سیال قرار دارد) در این حالت وزن واحد طول سطح مقطع مثلثی کمترین مقدار را خواهد داشت. اما استفاده از این نوع سطح مقطع به خاطر خطرات ناشی از ماسه ریزی گوشه ها دارای ریسک بالائی است و مدول بسیار کم گوشه های مثلث باعث ایجاد اختلال در انجماد به هنگام راهباره ها خواهد شد.
بنابراین با تفاصيل فوق نشان دادیم که سطح مقطع ذوزنقه ای دارای صفات بهینه ای برای استفاده در سیستم راهگاهی می باشد که هم از نظر وزن و هم خصوصیات مدولی، دارای مشخصات قابل قبولی است.
۴- بهبود زمان ریخته گری قطعات:
در طراحی کلاسیک به پرکردن هم زمان فرورفتگی ها و برجستگی های قالب اهمیت زیادی قائل می شوند و به همین دلیل از جریان مذاب زیادی در سیستم راهگاهی استفاده می کنند. پس استفاده از سیستم راهگاهی بزرگ تر اجتناب ناپذیر خواهد بود. اما اگر طراحی سیستم راهگاهی به گونه ای باشد که فرورفتگی ها و برجستگی های قالب به صورت پی در پی و متوالی پر شوند دیگر به جریان مذابی با دبی بالا نیازی نیست و سیستم راهگاهی کوچک تر و لاغرتر برای حصول این هدف کافی خواهد بود و راندمان بالاتری ایجاد خواهد شد.
۵- استفاده از مدول مناسب اجزای سیستم راهگاهی برای کنترل افت دمای مذاب
مقدار مدول اجزاء سیستم راهگاهی اهمیت خاصی دارد. چرا که مقدار بالای مدول یعنی سیستم راهگاهی ضخیم تر و سنگی نتر و در نتیجه راندمان ریخته گری کاهش خواهد یافت و در مقابل اگر مقدار مدول خیلی کم باشد یعنی سیستم راهگاهی نازک و سبک باعث خواهد شد که اجزاء سیستم راهگاهی سریع تر منجمد شده و احتمال ایجاد حفره های انقباضی و عدم پرشدن کامل قطعه را افزایش می دهد. سیستم راهگاهی نباید به صورتی باشد که افت دمای قابل توجهی در مذابی که از آن عبور می کند ایجاد کند. بنابراین در صورت انتخاب نادرست مدول سیستم راهگاهی ممکن است افت قابل توجهی برای مذاب در حال عبور ایجاد شود و یا با چاق تر شدن و بزرگ تر شدن سیستم راهگاهی، راندمان ریخته گری افزایش ناگواری پیدا کند.
۶- استفاده از تغذیه ها برای کاهش مقدار انبساط:
تغذیه ها همیشه به عنوان جبران کننده انقباض حجمی مذاب در نظر گرفته می شوند. تامین مذاب مورد نیاز برای پرشدن فضای خالی قالب توسط سیستم راهگاهی صورت می گیرد. اما استفاده از تغذیه ها در چدن نشکن معنی و کاربرد دیگری نیز دارد و هدف مهم و اصلی به کارگیری تغذیه در ریخته گری چدن نشکن این است که در هنگام انجماد قطعه و شروع انقباض ثانویه از فشار داخلی ایجاد شده توسط گرافیت زائی مذاب جلوگیری شده، یا از این فشار ایجاد شده کاسته شود. در صورتی که استفاده از تغذیه برای جبران و کاهش فشار داخلی قطعات در حال انجماد صورت گیرد تغذیه های کوچک تر قابلیت خوبی خواهند داشت و با استفاده از تغذیه های کوچک تر مقدار راندمان افزایش خواهد یافت.
در این میان مسئله مهم این است که باید در زمان های مختلف و متناوب، تغذیه ها برش داده شده و سطوح مقاطع برش برای اطمینان از طراحی درست تغذیه ها و مقدار حجمی که هر تغذیه مذاب رسانی کرده است مورد بازبینی قرار گیرد.
۷- قراردادن تغذیه ها در محل های مناسب
با قراردادن تغذیه ها در مواضع کلیدی، قطعه ای عاری از عیوب ریخته گری ایجاد خواهد شد. سطوح مقاطع قسمت هایی از قطعه که حساسیت دارند باید بررسی شده و مدول برای هر قسمت به صورت جداگانه محاسبه شود تا از پیشرفت منطقی مراحل انجماد مطمئن شویم.
۸- استفاده از یک تغذیه برای بیش از یک قطعه:
در صورتی که سیستم قالب گیری و ابعاد قطعات قابلیت این را داشته باشد که از یک تغذیه برای دو یا چند قطعه استفاده شود. راندمان ریخته گری افزایش خواهد یافت. با توجه به اینکه کارکرد تغذیه ها براساس مدول، طراحی می شود کافی است که فقط حجم تغذیه ها تصحیح و بازنگری شود تا حجم مورد نیاز را به قطعه برساند و کاهش فشار داخلی را در تمام قطعات انجام دهد.
۹- استفاده از تغذیه های فوقانی:
در سیستم قالب گیری ماشینی عمودی تعبیه تغذیه های فوقانی کار ساده ای است اما این عمل در سیستم قالب گیری افقی به دشواری انجام می گیرد. در هر دو نوع سیستم، جبران مقدار مناسب حجم مذاب براساس تفاوت ارتفاع تغذیه و تای بالای قالب انجام می گیرد که امکان استفاده از تغذیه های کوچک تر ایجاد می شود و در نتیجه راندمان افزایش می یابد.
۱۰- استفاده از تغذیه های گرم:
تغذیه های گرم بسیار کارآمد هستند که در مقایسه با تغذیه های سرد، مقدار مذاب بیشتر و مناسب تری را به قطعه خواهند رساند. بنابراین تغذیه های گرم می تواند در اندازه های کوچک تر استفاده شوند. همچنان که قبلاً متذكر شدیم بازرسی های متناوب از سطوح مقاطع برش داده شده تغذیه ها برای تعیین میزان کارآمدی و تاثیرگذاری آن ها ضروری است.
نتیجه گیری:
ده اصل گفته شده برای بهبود راندمان ریخته گری در قطعات چدن نشکن می باشد. اما جدا از اصول گفته شده، همه فرایندهایی که باعث کاهش مقدار برگشتی و ایجاد قطعاتی با کیفیت بالا و تکرار شدنی می شوند ضروری و مهم هستند. اعمال توصیه ها و اصول گفته شده باعث امکان افزایش راندمان و افزایش سود یک مجموعه ریخته گری خواهد شد.
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.