ماهیچه گیری در ریخته گری با ماسه فوران + ویدیوی اختصاصی

در این نوشته شما می توانید ویدیویی اختصاصی از ماهیچه گیری با ماسه فوران را از وب سایت عصر مواد مشاهده بفرمایید.

ویدیو:

نام ویدئو به فارسی: ماهیچه گیری در ریخته گری با ماسه فوران

نام ویدئو به انگلیسی (در یوتیوب): –

زمان ویدئو: ۱ دقیقه و ۵۹ ثانیه

فرمت ویدئو: MP4 با کیفیت ۴۸۰ و ۷۲۰

زبان: انگلیسی

زیرنویس: –

مشاهده ویدیو:

لینک دانلود از آپارات:

حجم: ۱۰ مگابایت (کیفیت ۴۸۰) و ۲۰ مگابایت (کیفیت ۷۲۰)

توضیحات:

۱- ماسه فوران چیست؟

در ریخته گری فلزات، ساختمان قالب های ماسه ای بر ماسه (Sand) و چسب (Binder) استوار است و برای ایجاد چسبندگی و اتصال بین ماسه و چسب نیز از آب، حرارت و گاز استفاده می شود. بر همین اساس قالب های ماسه ای به سه گروه ماسه تر، ماسه چسب دار یا رزینی و ماسه با چسب سیلیکات دسته بندی می شوند. در خصوص قالب های ماسه ای پیشنهاد می کنم نوشته زیر از عصر مواد را ببینید و البته قسمت های بعدی آن را هم در خصوص ماسه تر، ماسه فوران، ماسه CO₂و ماسه چراغی دنبال کنید:

با ریخته گری به صورت کاربردی آشنا شویم – قسمت اول: قالب ها

در نوشته فوق از عصر مواد توضیح داده ایم که یکی از روش های ساخت قالب ماسه ای، استفاده از روش سرد یا بدون پخت (No-bake process) با حضور رزین فوران و یک کاتالیزور اسیدی در مخلوط ماسه است. به این نوع قالب، ماسه فوران گفته می شود. این روش از روش های بسیار متداول در صنعت ریخته گری ایران برای قالب گیری و ماهیچه گیری است. اساس کار به این صورت است که در مرحله ی آماده سازی مخلوط ماسه برای قالب گیری، مقدار مشخصی رزین فوران به همراه اسید به ماسه سیلیسی اضافه می شود. پس از گذشت مدت زمان کوتاهی، قالب سخت و آماده ی ذوب ریزی می شود.

جزء اصلی چسب های فوران مورد استفاده در ریخته گری، فورفوریل الکل است. برای بهبود عملکرد چسب، برخی افزودنی ها مثل اوره، فرمالدهید و فنول نیز به فورفوریل الکل اضافه می شود. برخی از رزین های فوران دارای مقادیری آب (حداکثر تا ۳۰%) و نیتروژن (معمولاً صفر تا ۲ درصد و در حضور اوره حداکثر تا ۱۰%) هم است.

دسته بندی های تجاری رزین های فوران معمولاً بر اساس مقدار نیتروژن، آب و فرمالدهید آزاد آن است. هر چه مقدار نیتروژن، آب و فرمالدهید آزاد کمتر و مقدار فورفوریل الکل بیشتر باشد، مرغوبیت و قیمت رزین بیشتر است. در ریخته گری فولاد از فوران های بدون نیتروژن استفاده می شود. برای قطعات بزرگ فولادی حداکثر مقدار نیتروژن فوران ۰٫۳ درصد و برای قطعات متوسط و کوچک باید حداکثر ۰٫۸ درصد باشد. برای چدن ریزی این عدد تا ۶٫۵ درصد و برای آلیاژهای غیرآهنی معمولاً تا ۸ درصد است. مقدار فرمالدهید آزاد در رزین های فوران به منظور رعایت الزامات زیست محیطی و بوی کمتر در قالب گیری، در حداقل مقدار در نظر گرفته می شود. در فوران های مرغوب این مقدار معمولاً کمتر از ۰٫۳ درصد است.

هر چه ویسکوزسته رزین فوران کمتر باشد، مخلوط کردن آن با ماسه راحت تر انجام می گیرد و مخلوط ماسه توانایی جاری شدن بهتری دارد، یعنی راحت تر می تواند قالب را پر کرده و اطراف مدل را در بر گیرد.

شرکت های سازنده ی رزین های فوران، فرمول شیمیایی و مشخصات فنی مخصوص به خود را دارند. این شرکت ها محصولات خود را با نام های تجاری به فروش می رسانند و کمترین اطلاعات از آن ها را منتشر می کنند.

مکانیسم پذیرفته شده برای توضیح به هم چسبیدن دانه های ماسه و سخت شدن قالب در ماسه فوران، پلیمریزاسیون تراکمی گرمازای فورفوریل الکل در حضور یک کاتالیزور اسیدی مناسب (یون H⁺) است که باعث کیورینگ (پخت یا عمل آوری) رزین می شود. در مکانیسم سخت شدن ماسه فوران، به دلیل تشکیل ترکیبات کروموفوریک یا رنگ زا، رنگ ماسه ابتدا به سبز و در صورت ادامه کیورینگ، به سیاه تبدیل می شود. اگر مقدار اسید زیاد باشد این تغییر رنگ سریع تر اتفاق می افتد.

در ماسه فوران، معمولاً از اسید سولفونیک (تولوئن سولفونیک اسید، زایلن سولفونیک اسید و یا بنزن سولفونیک اسید) به عنوان کاتالیزور استفاده می شود. البته از اسید فسفریک ۷۵%، اسید فسفریک ۸۵% و اسید سولفونیک با اضافه کردن مقدار کمی اسید سولفوریک، اسید فسفریک و یا اسید لاکتیک به آن هم استفاده می شود. انتخاب نوع کاتالیزور اسیدی بر عملکرد رزین، سرعت کیورینگ، استحکام قالب، نرخ احیای ماسه و هزینه ی تمام شده قالب گیری/ماهیچه گیری موثر است.

رزین فوران در حدود ۰٫۹ تا ۲ درصد وزنی ماسه به آن اضافه می شود. اسید نیز به مقدار ۲۰ تا ۵۰ درصد وزنی رزین بسته به عواملی چون نوع و دمای ماسه و سرعت کیورینگ قالب به ماسه اضافه می شود. ترتیب اضافه کردن چسب و اسید از اهمیت زیادی برخوردار است. برای این منظور پس از اضافه کردن ماسه و مواد افزودنی، ابتدا اسید و سپس چسب اضافه می شود. اگر این ترتیب رعایت نشود و اسید پس از چسب اضافه شود باعث خشک شدن سریع مخلوط و غیر یکنواخت شدن ماسه ی قالب/ماهیچه می شود.

مخلوط شدن و آماده سازی ماسه فوران در میکسرهای مداوم یا تکباری (غیر مداوم) انجام می گیرد. در نوع تکباری، مقدار مشخصی ماسه و سپس اسید داخل میکسر ریخته می شود و عمل اختلاط انجام می گیرد. پس از اختلاط کامل ماسه و اسید، چسب به آن اضافه می شود و دوباره عمل مخلوط شدن انجام می گیرد. در میکسر مداوم، دستگاه به طور مداوم کار می کند. ابتدا ماسه وارد حلزونی میکسر می شود، سپس شیر اسید باز شده و با اضافه شدن اسید عمل اختلاط انجام می گیرد. در ادامه شیر چسب باز شده و دوباره مخلوط شدن انجام می گیرد.

واکنش کیورینگ و سخت شدن ماسه بلافاصله پس از مخلوط شدن شروع می شود، لذا محدودیت زمانی برای قالب گیری/ماهیچه گیری وجود دارد. در ماسه های بدون پخت، مدت زمانی را که فرصت هست تا قبل از خودگیری کامل ماسه و چسب، ماهیچه از قالب ماهیچه یا مدل از قالب بتواند خارج شود، Strip time می گویند. این مدت زمان در خصوص ماسه فوران حدود ۳ الی ۴۵ دقیقه است. Strip time به عوامل زیادی از جمله دمای ماسه، نوع و مقدار اسید، رطوبت ماسه، مقدار آب رزین، کیفیت اختلاط ماسه، اسید و چسب و غیره بستگی دارد. در ماسه فوران معمولاً تا سه ساعت پس از Strip time، قالب به حدود ۹۰-۷۰ درصد استحکام نهایی خود دست می رسد.

اگر علاقمندید در خصوص ماسه فوران بیشتر بدانید، توصیه می کنم حتماً این نوشته از عصر مواد را بخوانید.

۲- ماهیچه مورد استفاده در ریخته گری چیست؟

در ریخته گری برای تو خالی در آوردن فضای داخلی قطعات از یک قالبی درون قالب اصلی استفاده می کنند که به آن ماهیچه می گویند. در واقع ماهیچه یک قسمتی از قالب اصلی یا قالبی مستقل ولی داخل آن است که باعث می شود مذاب نتواند فضاهای داخلی قالب اصلی را که ماهیچه در آن قرار گرفته است، پر کند. در نتیجه مذاب تنها در فاصله ی بین قالب اصلی و ماهیچه پر می شود و قطعه ی توخالی شکل می گیرد. در این صورت، هنگام بیرون آوردن قطعه ی منجمد شده از درون قالب، ماهیچه را در فضای توخالی آن خواهیم دید. حال باید ماهیچه را از این فضای توخالی بیرون کشید و این کار، به مراتب کار آسان تر و کم هزینه تری نسبت به تولید یک قطعه ی توپر و سپس خالی کردن فضای داخلی یک فلز است.

فکر می کنم این توضیح برای برخی مخاطبان چندان ملموس نبود، اگر علاقمندید توضیح بیشتر و ملموس تری در این خصوص بخوانید، پیشنهاد می کنم نوشته های زیر از عصر مواد را از دست ندهید:

با ریخته گری به صورت کاربردی آشنا شویم – قسمت ششم و هفتم

ویدیوی زیر از عصر مواد را هم حتماً تماشا کنید. ویدیو انیمیشن ریخته گری ثقلی آلومینیوم در یک قالب فلزی است ولی نقش ماهیچه یا به انگلیسی core در این ویدیو به خوبی نشان داده شده است:

انیمیشن ریخته گری ثقلی آلومینیوم در قالب ریژه

در یک ویدیوی دیگر از عصر مواد هم می توانید آماده سازی و ماهیچه گذاری قالب های ماسه CO₂قبل از ذوب ریزی را از عصر مواد تماشا بفرمایید.

آماده سازی و ماهیچه گذاری قالب های ماسه CO2