دانش
ریختهگری و فیلتراسیون چدن مذاب
سیستم راهگاهی قطعات ریختهگری عمدتاً مسئول انتقال فولاد مذاب تمیز و بدون سرباره از پاتیل به حفره قالب بدون ایجاد اکسیداسیون ثانویه یا جذب گاز است. تا حدودی، همه آلیاژها تحت تأثیر تشکیل سرباره قرار میگیرند و برخی، مانند آلیاژهای پایه آلومینیوم و پایه مس، به ویژه مستعد آن هستند.
مهمترین جنبهی ریختهگری، وارد کردن فلز به قالب بدون تلاطم، با کمترین سرعت ممکن و با نرخ پر شدن مناسب است. نرخ پر شدن بهینه برای یک آلیاژ خاص را نمیتوان به عنوان یک مقدار ثابت در نظر گرفت، بلکه به عوامل زیادی مانند وزن قطعه ریختهگری، ضخامت سطح مقطع و شکل قطعه بستگی دارد. نرخ جریان بیش از حد، احتمال تلاطم، جت شدن و اکسیداسیون در انتهای جلویی فلز را افزایش میدهد که میتواند منجر به کاهش خواص مکانیکی یا حتی خرد شدن قطعه ریختهگری شود.
نرخ پر شدن بالای لازم با نرخ جریان پایین در تضاد است، به خصوص برای آلیاژهایی که مستعد تشکیل سرباره هستند. این اغلب منجر به یک سیستم راهگاهی بزرگ میشود که بسیار فراتر از نسبتهای معمول سیستم راهگاهی بر اساس مساحت است. برای چنین آلیاژهایی، ایدهآل این است که با حذف سطح بالایی راهگاه، با استفاده از یک سیستم راهگاهی "بدون فشار" ریختهگری شود. این کار تضمین میکند که راهگاه همیشه کاملاً روان است. فاصله بین چاه اسپرو و اولین راهگاه داخلی باید تا حد امکان زیاد باشد تا سرباره زمان شناور شدن و جذب شدن توسط سطح بالایی راهگاه را داشته باشد. راهگاههای داخلی باید تا حد امکان نزدیک به کف قطعه ریختهگری قرار گیرند تا تلاطم در حفره قالب به حداقل برسد.
بوش ریختن: از فنجان ریختن باید برای همه قطعات ریختهگری به جز کوچکترین آنها استفاده شود. این فنجان باید به گونهای طراحی شود که به ریختهگر اجازه دهد به سرعت راهگاه را پر کند و فشار هد ثابتی را در طول فرآیند ریختن حفظ کند. یک طراحی مورب با یک سد میتواند به این هدف دست یابد. شکل فنجان ریختن باید مستطیلی باشد تا گردش رو به بالا در طول ریختن تسهیل شود، که به حذف سرباره کمک میکند. خروجی فنجان ریختن باید قوسی شکل باشد و با راهگاه مطابقت داشته باشد. معمولاً از یک درپوش در فنجان ریختن استفاده میشود که به ریختهگر اجازه میدهد قبل از برداشتن درپوش، آن را به طور کامل پر کند و به سرباره زمان میدهد تا شناور شود.
ریختن مستقیم به داخل راهگاه یا استفاده از آستر مخروطی برای جریان مستقیم به داخل راهگاه توصیه نمیشود، زیرا نه تنها باعث تشکیل و ورود هوا و سرباره به سیستم راهگاهی میشود، بلکه به دلیل جریان پرسرعت فلز، تلاطم بیش از حد در سیستم راهگاهی ایجاد میکند.
اسپرو: اسپرو سرعت پر شدن قطعه ریختهگری را کنترل میکند و مهمترین بخش سیستم راهگاهی است. در طول تولید، اسپرو باید به تدریج از نظر اندازه کاهش یابد، به طوری که ناحیه کنترل کوچکتری در پایین آن قرار گیرد و سایر اجزای سیستم راهگاهی توسط ناحیه خروجی اسپرو تعیین شوند.
فرمولها و نمودارهای مفید زیادی برای تعیین شیب اسپرو وجود دارد. با شروع از ناحیه کنترل، یک مخروط ۵ درجه کافی است. وقتی ارتفاع اسپرو از ۳۰۰ میلیمتر بیشتر شود، توصیه میشود قطر (یا طول ضلع) سطح مقطع ۵۰٪ افزایش یابد. سطح مقطع اسپرو میتواند دایرهای، مربعی یا مستطیلی باشد. شواهدی وجود دارد که استفاده از سطح مقطع مستطیلی را توصیه میکند زیرا تمایل به کاهش تشکیل گردابهها و جذب گاز دارد. اگر دلایل دیگری وجود نداشته باشد، ساخت مقاطع مربعی و مستطیلی آسانتر از مقاطع دایرهای است.
پایه اسپرو: از آنجا که سرعت جریان در خروجی اسپرو در حداکثر مقدار خود است، مهم است که جریان مایع را بافر کرده و اجازه دهیم با حداقل تلاطم از جهت عمودی به افقی تغییر کند. ابعاد توصیه شده برای چاه اسپرو عبارتند از: قطر ۲ تا ۳ برابر قطر خروجی اسپرو و عمق ۲ برابر عمق راهگاه.
راهگاه و دریچهها: همانطور که قبلاً ذکر شد، در حالت ایدهآل، ریختهگری باید در یک سیستم راهگاهی بدون فشار (راهگاه در قالب پایینی و دریچههای داخلی در قالب بالایی) انجام شود. مساحت راهگاه باید ۲ تا ۴ برابر مساحت چاه راهگاه باشد و مساحت کل دریچههای داخلی باید حداقل برابر یا بیشتر از دو برابر مساحت راهگاه باشد. این امر سرعت پر شدن مورد نیاز را در کمترین سرعت ممکن تضمین میکند. آلیاژهایی که به طور خاص به سرباره حساس هستند، برای اطمینان از حداقل سرعت جریان، به راهگاهها و دریچههای بزرگتری نیاز دارند. سطح مقطع ایدهآل راهگاه مستطیلی است و نسبت عرض به عمق آن ۲:۱ است. سطح بالایی پهن برای به حداکثر رساندن جذب سرباره و آخالها توسط راهگاه طراحی شده است. هنگامی که راهگاه دارای چندین دریچه است، برای اطمینان از سرعت جریان یکنواخت در هر دریچه، مساحت راهگاه با عبور از هر دریچه کاهش مییابد. همچنین بهتر است یک ظرف سرباره در انتهای راهگاه قرار دهید تا فلز به شدت اکسید شدهای که ابتدا آن را پر میکند، جمعآوری شود. محل اتصال گیت به حفره باید تا حد امکان پایین باشد تا از تلاطم ناشی از افت مایع جلوگیری شود. مانند اسپرو، سطح مقطع گیت باید مستطیلی باشد نه مربعی تا از تشکیل "نقاط داغ" در نقطه تماس با قطعه ریختهگری و حفرههای انقباضی بعدی جلوگیری شود. نسبت دقیق عرض به ضخامت گیت با زمان انجماد قطعه ریختهگری تعیین میشود. بر اساس تجربه، ضخامت گیت باید کمتر از یک سوم ضخامت قطعه ریختهگری در نقطه اتصال باشد.
فیلتراسیون: فیلترهای فلزی چندین سال است که به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند. آنها به اشکال مختلفی از فیلترهای ساده و پارچههای بافته شده گرفته تا انواع مختلف بلوکهای سرامیکی وجود دارند. فیلترهای سرامیکی عمدتاً به دو دسته تقسیم میشوند: یکی با سوراخهای مستقیم و موازی اکسترود میشود؛ دیگری سرامیک فومی است که از یک ساختار سرامیکی فوم مانند بدون جهتگیری منافذ خاص تشکیل شده است. مزایای استفاده از بلوکهای فیلتر سرامیکی به خوبی مستند شده است. آنها در حذف آخالها بسیار مؤثر هستند و میتوانند خواص مکانیکی را بهبود بخشند. صفحات فیلتر سرامیکی فومی مزایای متمایزی نسبت به صفحات فیلتر اکسترود شده دارند. هنگامی که فلز از آنها عبور میکند، جریان اولیه فلز تقسیم نمیشود و احتمال اکسیداسیون ثانویه در خروجی صفحه فیلتر را کاهش میدهد. ظرفیت صفحات فیلتر سرامیکی فومی یا کل مقدار فلزی که میتواند قبل از مسدود شدن از آنها عبور کند، بسته به تمایل آلیاژ ریختهگری به تشکیل سرباره متفاوت است. ظرفیت صفحه فیلتر نیز تحت تأثیر فرآیند بالادستی سیستم ریختن صفحه فیلتر قرار میگیرد. به عنوان مثال، اگر فلزی که به صفحه فیلتر میرسد حاوی مقدار قابل توجهی سرباره باشد، ظرفیت صفحه فیلتر به شدت کاهش مییابد. صفحات فیلتر نباید با بیدقتی مورد استفاده قرار گیرند و برای دستیابی به نتایج مفید، باید همراه با یک سیستم ریختن صحیح استفاده شوند.
ویگور بیش از 20 سال تجربه و تیم حرفهای در فرآیندهای ریختهگری و آهنگری دارد. در صورت نیاز به هرگونه کمک یا توسعه محصولات، لطفاً با ما تماس بگیرید. info@castings-forging.com
