ریخته گری کوبشی squeeze casting

ریخته گری کوبشی

تاریخچه:  روش نسبتا جدید می باشد .ودرصنعت جزء روش های پیشرفته به حساب می آید و سابقه تاریخی آن به سال 1960 میلادی برمی گردد .وابداع کننده گان آن روسها هستند  وسرعت به آمریکا و ژاپن که جزء کشورهای صنعتی می باشند راه یافت .و امروزه یک روش کاملا صنعتی و فراگیر می باشد .

"ریخته گری فشاری" بعنوان روشی تازه در عرضه شکل دادن فلزات بنظر میرسد که در آینده نزدیکی قادر است با تولیدی مرغوبتر و ارزان تر، سهم بیشتری را در ساخت قطعاتی خاص نصیب خود سازد.

این روش مجموعه ایست از ریخته گری، و آهنگری، بطوریکه زمینه های اصلی آنرا ریخته گری، یعنی ذوب، بارریزی، انجماد و مسائل دیگر ریخته گری تشکیل داده و آهنگری پس از بارریزی بصورت اعمال فشار به مذاب در حال اتجماد و شکل دادن آن ظاهر می شود.

 

بطور کلی می توان روش "ریخته گری فشاری"را بشکل اعمال فشار به مذاب ریخته شده در قالب در خلال انجماد حهت شکل گرفتن آن تعبیر نمود.گزارشهای موجود حکایت از این دارند که هم اکنون در تعدادی ازکشورهای پیشرفته جهان تولید

انبوه قطعات مختلف فولادی، چدنی و غیر آهنی با این روش انجام می گیرد. اما با توجه به کلیه جوانب می توان گفت که قابلیت و کارآئی این روش در تولید قطعات مختلف از جنس برنج و برنز و آلیاژهای آلومینیم آشکار گردیده ولی در عرصه فولاد و چدن ضعف هائی چون جوش خوردن قطعه به قالب و سطوح ناصاف در قطعه در اثر ایجاد لبه های سرد اظهار شده است.

قطعات تولید شده در این روش از ساختاری همگن با دانه های ریز و سطوحی صاف برخودار بوده و خواص مکانیکی آنها با مشخصات قطعات آهنگری برابری می کند. ایجاد ترکهای گرم بعنوان عیب عمومی این روش در قطعات و آلیاژهای مختلف ریخته شده و مشاهده می گردد که با تنظیم درجه حرارت بارریزی مذاب، درجه حرارت قالب و زمان بیرون آوردن فطعه ازقالب قابل کنترل وحذف است. قطعات کاسه ای شکل بعنوان مناسبترین اشکال برای این روش پیشنهاد می گردند. رینگ چرخ اتومبیل و ماشین های حمل و نقل از حنس آلیاژهای آلومینیم، شیرو بدنه رگلاتور، اتصالات هیدرولیک، پیستونهای پمپ، محفظه های کنترل، بوش و یاتاقان از جنس برنج و برنزنمونه قطعاتی هستند که بصورت انبوه با این روش ریخته می شوند.

فرآیند ریخته گری

فرآیند ریخته گری فلزات بمنظور تهیه و تولید قطعاتی با شکل، اندازه و جنس دلخواه از طریق ذوب فلزات یا آلیاژها و ریختن آنها به داخل محفظهای موسوم به قالب که قبلاٌ به شکل دلخواه طراحی و ساخته شده است، انجام می گیرد.روشهای مختلفی در فرایند ریخته گری متداول است که در هر یک از آنها، طریقه اجرا، نوع عملیات ذوب، جنس قالب و چگونگی قالب گیری با هم متفاوت است.ریخته گری، امکان ساخت قطعه با شکل نهایی یا نزدیک به شکل نهایی را فراهم می کند و نسبت به روشهای رقیب این مزیتها را دارد که محدودیت اندازه، شکل و آلیاژ ندارد اما در مقایسه با دیگر روشهای شکل دهی و ساخت، دارای مشکلات و عیوبی است که این عیوب به ماهیت این روش و استفاده از مذاب مرتبط است. آلودگی مذاب، بدام افتادن گازها بدلیل جریان توربولانس و ناآرام سیال و نیز کاهش حد حلالیت گازها در حین تبدیل مایع به جامد سبب می شودقطعه ریختگی حاصل دارای ساختاری دندریتی، غیر یکنواخت و جدایش یافته باشد و معمولاٌ دارای استحکام، داکتیلیته و کیفیت سطحی نامناسبی نیز هستند.جستجوی روشهای جدید و توانمندکه ضمن حل مشکلات بالا دارای توجیه اقتصادی نیز باشد همواره مورد توجه بوده است. امروزه روشهای مختلفی از قبیل ریخته گری کوبشی، ریخته گری با فشار کم، ریخته گری در خلا، روشCosworth ، روشهای ریخته گری نیمه جامد و غیره جهت نیل به اهداف فوق در حال استفاده و توسعه صنعتی هستند.

مراحل انجام فرآیند

مراحل انجام این فرایند در روش کوبشی به 4الی 5مرحله تقسیم می کنند که در شکل 4 ،1 مرحله نشان داده شده است که این مراحل روش کوبشی مستقیم را نشان می دهد:

روش مستقیم   Direct squeeze casting  

:a این مرحله نشان دهنده عملیات ریخته گری می باشد که در شکل نیمه بالایی سمبه و پایی قالب می باشد.

در این مرحله مواد فلزی را در کوره شارژ می کنیم قالب و ابزار را پیشگرم و روانکاری می کنند و به طور کلی این مرحله شامل همیه و آماده سازی قالب و مذاب می باشد .

b : مذاب را در داخل حفره قالب بریزید .همان طور که گفته شد در این مرحله حجم مذاب بسیار بحرانی می باشد .

:c پس ازانجام دومرحله قبل قالب را می بندیم . مذاب به محض ورود به درون قالب منجمد می شود که معمولا یک لایه جامد به وجود می آید .و به علت اینکه ما نمی خواهیم مذاب را بکوبیم و اگر زمان کافی نباشد ما به مذاب زمان کافی می دهیم تا درصدی از جامد به Diecast مثل روش وجود آید .و بعد از ایجادآن است که سمبه را وارد قالب می کنیم و می کوبیم باید توجه داشت که زمان انجماد به دست ماست و اگر زیاد صبر بکنیم دیگر ما مخلوط مذاب و جامد را نخواهیم داشت و ما جامد را پس از انتظار زیاد می کوبیم .و دیگر هدف متالوژیکی نخواهد بود و در کنترل ما نمی باشد .

:d   قطعه را بیرون میآوریم و تمیز کاری می کنیم و مواد اولیه فلزی را در داخل کوره شارژ می کنیم.

روش غیر مستقیم   in Direct casting   

این روش برای ریخته گری قطعات کوچک به کار می رود . برای قطعاتی ساده ، شمش ها و ... در

این روش سمبه به قالب وارد می شود . و بعد یک سمبه از کف قالب تحت فشار مخلوط مایع و

جامد تحت فشار قرار می گیرد طبق شکل پیستون از کف وارد می شود .در این روش ما نه حفرات

انقباضی داریم و نه گازی که این عیوب را باید در متالورژی کننده کرد . که این کنترل نتیجه ایی

مثبت خواهد داشت نسبت به  Diecast.

روش حذف حفرات انقباضی :

اول اینکه بخشی از انجماد در انقباض مقداری از انجماد حاصل شده است و وقتی فشار اعمال می کنیم مذاب را به داخل مناطق گرم که باعث به تاخیر افتادن انجماد و ایجاد انقباضی شده اند و به داخل دندریت ها و غیره منتقل می کنیم و چون این فشار که ناشی از کوبیدن می باشد تا اخر انجماد وجود دارد . بنابراین کلیه حفرات انقباضی چه میکرو و چه ماکرو همگی حذف می شوند .

حذف حفرات گازی :

گفته شده که راهی برای خروج این حفرات وجود دارد . در این جا وقتی مذاب Diecast درروش وارد قالب می شود کاملا پر از گاز و هوا است و درزهای قالب و تاپ و نت ها در حدی نیست که کاملا هوا و گاز قالب خارج شود .ولی در اینجا یک درزبین دو نیمه قالب عمدا وجود دارد .ولی این درز در حدی نیست که منجر به پلیسه شود . این درز در حدی می باشد که گازهای حاصل ازراندمان مذاب به قالب خارج شود .

در روش دایکست باید کلیه گازها را خارج می کردیم ولی در اینجا فقط گازهای محلول در مذاب را خارج می کنیم . این عوامل باعث می شود که ما قطعه ایی داشته باشیم . در حد خروج به گونه ایی که در مقابل خروج مدعی شویم .

-1افزایش سرعت انتقال حرارت : باعث ریز دانگی مورد مطلوب می شود .

-2تغییر الگوی انجماد آلیاژ که این مورد نیز سبب ریز دانگی قطعه می شود .

-3حذف عیوب

-4دقت ابعادی بسیار بالای این روش .

جنس قالب های مورد استفاده در روش ریخته گری کوبشی

بطور کلی جنس قالب با جنس قالب های مورد استفاده در روش Diecast   شباهت دارد  و معمولا از فولادهای گرملاک H 13بدین منظور استفاده می شود .

روش های جلوگیری از پیچش قالب :

1)  استفاده از عناصر استراتژیک مثل مولیبدن که این عنصر به 3روش در افزایش عمر قالب موثر است.

-1-1  داخل آلیاژ باشد به عنوان یک عنصر آلیاژی وارد جنس قالب شود . در این صورت قالب عمر

بیشتریخواهدداشت .و مقاومت به سایش و حرارتی قالب بالا می رود .

-2-1  سطوح داخلی لنگه را از مولیبدن بسازند که این روکش کاری باعث افزایش مقاومت به حرارت

و فشار می شود .

-3-1  ایجاد حلقه و شیب مولیبدن در اطراف قالب که از پاره شدن و پیچش قالب جلوگیری می کند .

2) روانکاری قالب

برای آلیاژهایآلومینیوم- منیزیم که داخل قالب ریخته می شود . روغن گرافیت کلوئیدی به صورت اسپری روی قالب پاشیده می شود که حلال آن که آب می باشد بخار شده و به سطح قالب می چسبد و باعث بهبود کیفیت سطحی قطعه می شود .

پارامترهای موثر بر کیفیت قطعات در روش کوبشی :

-1حجم مذاب :حجم مذاب در این روش بایستی کاملا دقیق و حساب شده باشد . تاآن به دقت ابعادی مورد انتظار در این دست یابیم و این انتظاری است که از یک قالب فلز می رود که باعث پایین آمدن درصد اسقاط قطعات تولیدی در این روش و ... می باشد . بنابراین در این روش دیگر نمی توان از پاتیل ها و ملاقه ها و کمچه های معمولی استفاده کرد . باید در این روش ظروف بار ریزی مذاب در قالب کاملا سنجیده و اندازه گیری شده باشد .اگر حجم مذاب در این روش از میزان حساب شده و لازم تغییرات داشته باشد در حالت زیر بوجود می آید .

الف : اگر میزان مذاب مقدار خیلی کمی از حجم تعیین شده کمتر باشد .حالات زیر بوجود می آید :

الف- 1 :دقت ابعادی پایین می آید .

ب - 2: فشار موثر نخواهد شد زیرا بالا و پایین قالب ( سمبه وقالب) ست شده است .ودرمخلوط جامد و مایع فشار به ان حدی که ما انتظار داریم نمی رسد .

ب : اگر حجم مذاب کمی بیشتر باشد حالات زیر بوجود می آید .

ب- 1: دقت ابعادی تحت تاثیر قرار می گیرد به علت بیرون زدن مذاب و ایجاد پلیسه

ب – 2 :چون اضافه مذاب بیرون زده شده فشار زیاد تحت تاثیر قرار نمی گیرد .

-2دمای بارریزی :دمای بار ریزی در این روش بستگی به نوع آلیاژ و نوع قطعه دارد .و در این روش سیالیت مذاب مطرح نمی گردد زیرا قطعات تولیدی در این روش ساده هستند در مقایسه با Diecast

مثلا : دمای بار ریزی برای آلیاژهای c AL،850 درجه ی سانتی گراد.

دمای بارریزی برای آلیاژهای فولادی 1850 درجه ی سانتی گراد.

-3دمای پیشگرم قالب و سمبه :

در این روش قالبی آن قسمتی می باشد که مذاب به داخل آن ریخته می شود .و سمبه آن قسمتی می باشد که فشار را وارد می کند و شکل قطعه را هم ایجاد می  کند. دمای پیشگرم در این روش بین c 315و c 190 درجه می باشد. وهرچه قالب ما ضخیمتر باشد دمای کمتری نیاز است .

نکته :

اختلاف دمایی بین سمبه و قالب در حدود 15-30 c درجه می باشد یعنی دمای سمبه در حدود 15-30c  پایین تر از دمای قالب می باشد بعلت اینکه قطر سمبه کوچکتر می باشد ( بعلت اختلاف حرارت) تا بتواندگازهای موجوددرداخل قالب و مذاب را به راحتی خارج بکند .

: (Dalay Time) -4زمان تاخیر

منظور از زمان تاخیر فاصله بین زمان بار ریزی و کوبیدن می باشد .و هدف از این تاخیر آن است که

مقداری جامد بوجود آید و یا به عبارتی خمیر می شود . تا کوبش صورت پذیرد . اگر زمان تاخیر دچار تغییرات شود . دوحالت بوجود می آید .

اگر زمان تاخیر کم باشد : به علت عدم تشکیل جامد و شکل نگرفتن دندریت ها حفرات انقباضی درقالب هنوزتشکیل نشده اند .و اگر بگوییم این حفرات پرنخواهندشد . اگر زمان تاخیر زیاد باشد :عملا جامد خیلی بیشتری تشکیل خواهد شد و باز قادر به پر کردن حفرات انقباضی نخواهیم بود .

-5فشار ( ازبابت مقداروزمان) : مقدار فشار در این روش بستگی به شکل قطعه و خواص مکانیکی مورد نظر دارد و معمولا بین 50– 140 mpa خواهدبود .

زمان اعمال فشار که باز به شکل ، وزن و خواص مکانیکی و نوع آلیاژ فلز مورد نظر بستگی دارد . به عنوان مثال زمان اعمال فشاربرای قطعات 9کیلوگرمی آلومینیومی بین 30 -120 sec می باشد و به طور کلی هر چه قطعات بزرگتر باشد زمان بیشتری نیاز دارد .

مشکلات روش ریخته گری کوبشی :

در این روش سیستم سرباره گیری نداریم و مذابی که در این روش به درون قالب می ریزیم بایستی کاملا دی فلاکسه و تمیز شده باشد و بایستی از ورود اکسیدها و ناخالصی ها جلوگیری کامل بوجود آید .

بعضی از فلزات مثل  mg , Al که اکسیدهای ناجور دارند ( Al 2o3 2050 c )  و   mgo  بانقطه ذوب

2800 c و به علت نقطه ذوب بالای این دو اکسید ، ویسکوزیته هر دوی این اکسیدها بالا می باشد .و به راحتی مذاب نمی شوند . پس نباید شرایط اکسید شدگی را هم ایجاد کنیم . بهطورمثال را مستقیما به قالب می ریزند ولی برای ریختن فولاد از قیف ماسه Al آلیاژهایی مثل مس و آلومینیوم ایی برای ورود مذاب استفاده می کنند .شکل ح : یک نوع قطعه با ابعاد یکسان با سه روش تولیدی را نشان می دهد .

نوع قطعات مناسب برای ریخته گری کوبشی :

از دیدگاههای مختلفی می توان قطعات مناسب برای این روش را مورد بررسی قرار داد . که این توضیحات بیشتر برای قطعات آلومینیومی مد نظر می باشد .

-1وزن قطعه : این مورد معمولا برای قطعات آلومینیومی مورد بحث قرار می گیرد که برای آلیاژهای آلومینیوم در منابع مختلف از 125 کیلوگرم تا چند کیلوگرم گزارش شده است .

-2شکل قطعات : معمولا مدورکاسه ایشکل می باشد در این روش تولید می شود .ولی قطعات غیر مدورهم با این روش تولید شده اند و از جمله قطعات تولیدی در این روش می توان :

-1پوسته خمپاره 2- دنده ها مخروطی 3- پره 4- دیسک ترمز 5- بدنه -شیر رگلاتور 6- درپوش 7- اتصالات هیدرولیک 8- پیستون پمپ-9توپی چرخ تراکتور

10-یک سری قطعات هستند که از شمش حاصل از اسکوئز تولید می شوند . پس انواع بلوک نیز برای تولید قطعه می توان به این روش تولید کرد. و انواع برش ها ، یاتاقان ها ، فلانچ ها ، رینگ ماشین-الات حمل و نقل.

-3 ضخامت : برای آلیاژهای Al بین 2- 50mm گزارش شده است . که بدین روش ریخته گری شده اند . مثلا : پره های رادیاطورهای خانگی

3m

25mm ارتفاع

نکته :

در یک قطعه اختلاف ضخامت زیاد مجاز نیست .زیرا ما نمی توانیم که برای کدام قسمت قطعه

طراحی ها را انجام دهیم .مثلا زمان تاخیر  (Delay lime) براساس کدام قسمت باشد. 

-4جنس قطعه :علاوه بر آلیاژهای ویژه ، آلیاژهای تحت فشار ، آلیاژهای فورجینگ ( آلیاژهایی که قابلیت فورجینگ دارند)هم در این روش قابل عمل هستند .و بهمین خاطر این روش روش نمونه ایی و پیشرفته می باشند .بطور کلی جنس های مورد استفاده در این روش عبارتند از :چدن نشکن ، فولاد کربنی ، فولاد ضد زنگ ، برنج ، برنز ، سوپر آلیاژها ، سرب ، قلع ، منیزیم و انواع قطعات کامپوزیتی و از همه بیشتر آلیاژهای آلومینیوم .

-5خواص مورد نیاز : مهمترین خاصیت نشت ناپذیری زیاد ، استحکام خوب ، ساختار فشرده دانه ریزو مقاومت به سایش ، مک گازی و انقباضی پیوسته ( موجود نیست ) .نشت ناپذیری : بعضی از قطعات و تجهیزات مهندسی وجود دارند که در داخل آن ها یک نوع سیال و با یک نوع گاز عمل می کند و یا برای نگهداری اینگونه سیالات به کار می رود . ودردرجه حرارت اتمسفر و کمی بالاتر کاملا نفوذ ناپذیرند .ولی در فشارهای بالا نشتی داشته و درز پیدا خواهندکرد . البته این درز به صورت ترک نمی باشد .و این ها معمولا ناشی از(bubble trai) ( ردحباب)می باشد .

ردحباب :

حباب هایی که بیرون می آیند و پشت سر خودشان رگه های اکسیدی باقی می گذارندو سیال نفوذ خواهدکرد .

عیوب قطعات در این روش :

: (oxid in clousion) -1آخال های اکسیدی ما در این روش هیچگونه فلاکسینک و تصفیه و پاک سازی مذاب نداریم در نتیجه مذاب باید کاملا تمیز باشد .چون در این روش مذاب تمیز می باشد ولی در مراحل انجام کار یا آخرین مرحله آخال های اکسیدی وارد می شوند که مراحل انجام کارعبارتنداز : 1-2- دراثربار ریزی.

-2-2 ابزار ذوب آلوده استفاده کنیم . که باعث می شود در اخال ها و ناخالصی های اکسیدی وارد مذاب شوند .

-2تخلخل های گازی:سوراخهای گازی،خلل وفرج گازی

درروش Diecast وقتی که ماقطعه را فشار می دهیم این تخلخل ها باید خارج شوند به علت فشار کمی که در این روش موجود می باشد .

-3وقتی مذاب در حال انجماد می باشد .لایه هایی غنی از عنصر آلیاژی به مناطق گرم دفع می شود . و در فضاهایی بین دندریتی غلظت بالا می رود و حالا وقتی فشار را بالا میبریم مذاب غنی از عنصر آلیاژی موجود در بین دندریت ها به داخل دندریت ها و لابه لای آن ها رانده می شود و در نتیجه یک جدایش در خواص شیمیایی بوجود می آید . که حاصل آن خواص مکانیکی نامطلوب و مقاومت به خوردگی پایین می آید و از راههای برطرف کردن آن .

v     طراحی صحیح قالب .

v     ازدیاد درجه حرارت قالب

v     کاهش زمان تاخیر Delay Time

v     : جدایش مرکزی center line seyragation

همان جدایش طبیعی می باشد . یعنی هنگامی که مذاب از اطراف قطعه در حال انجماد می باشد .قسمت مرکزی مایع می باشد و عنصر آلیاژی به قسمت مرکزی پس خواهد شد . واین مورد در آلیاژهای پر عیار مخصوصا آلیاژهای AL بیشتر دیده می شود و از راه های برطرف کردن آن می توان:

v     افزایش دمای قالب

v     کاهش زمان تاخیر

v     تغییر آلیاژ در صورت امکان

v     جوش زدگی و تاول  Blistering   

این مورد همان تلاتم حاصل از پر کردن قالب می باشد که یک سریاز حباب های گازی تشکیل می شود به علت اینکه پوسته جامد زیاد شده است . نمی تواند از قالب خارج شود .شکل ظاهری آن بصورت تاول و بیرون زدگی و جوش در سطح قطعه خودش را نشان می دهد و این عیب در حقیقت در سطح قطعه به دام می افتد .وازراههای برطرف کردن آن می توان :

-1گاز زدایی مناسب مذاب

-2پیشگرم کردن ابزار و تجهیزات انتقال مذاب

-3افزایش زمان تاخیر

-4افزایش هواکش های سمبه و قالب

-5کاهشدرجه حرارت بار ریزی

-6درهم جوشی سرد cold lap

لایه هایی از مذاب در داخل قطعه منجمد شده و لایه های منجمد شده دیگر با آن ها برخورد می کنیم بدون اینکه در هم آمیخته شوند . از راه های برطرف کردن این مورد می توان :

·        افزایش دمای بار ریزی

·        افزایش دمای قالب

·        کاهش زمان تاخیر

-7ترک گرم :در آلیاژهایی که دامنه انجماد حرارتی وسیع دارند . احتمال وقوع این نوع ترک بیشتراست . ترک می باشد که در بالای دمای سالیدوس رخ می دهد .و این عیب فقط به انقباض بستگی دارد . و هیچ نقش دیگری دخیل نمی باشد . قطعه منقب ض می شود و برای جبران آن چیزی وجود ندارد ترک رخ خواهدداد .حال عوامل دیگر مثل مقاومت ماهیچه و قالب نیز دران موثر می باشند

راه های رفع این عیب :

·        کاهش دمای بارریزی

·        کاهش دمای قالب

·        ازدیاد زمان اعمال فشار

·        ازدیاد شیب قالب که در جهت تقویت انجماد جهتدار می باشد تا انجماد از پایین شروع شود و به

·        بالا بیاید .

: -8چسبیدن قطعه به بخشی از قالب Sticking

این عیب معمولا به صورت چسبیدن یک لایه نازک ازقطعه بر روی قالب خودنمایی می کند علت اصلی این مورد واکنش انحلالی قالب و مذاب می باشد و از علت های اصلی می توان :

·        دور تناوب کوتاه فرایند

·        روغن کاری یا روانکاری ضعیف قالب

·        عدم خنک شدن کافی قالب .

مهمترین راههای برطرف کردن عیب :

·        کاهش دمای قالب

·        کاهش دمای بار ریزی

·        کاهش فشار

·        عدم استفاده از موادی که قابلیت انحلال با مواد قالب را دارند .

-9جدا شدگی پوسته ایی case Debonding

از نظر تعریف و شکل در واقع جدا شدن یک پوسته از خود قطعه می باشد .

مثلا : یعنی قطعه احتیاج به ماشینکاری و با تمیز کاری دارد .ودرهنگام ماشین کاری یک لایه پوسته

جدا می شود و از راه های برطرف کردن این عیب می توان:

·        ازدیاد دمای قالب

·        ازدیاد دمای بار ریزی

·        کاهش زمان تاخیر

-10 جدا شدگی ناشی از فشار Extrusion Debonding

وقتی بوجود می آید که قطعه تحت فشار بیش از حد Max قرار بگیرد .ومدت زیادی به حالت مذاب باقی بماند . در این راستا دیاگرام فازی تحت تاثیر قرار گرفته و انجماد به عقب می افتد در اثر فشار زیاد که و در این فاصله ممکن است اکسید هم بشود . اگر قطعه در همین حال از قالب جدا شود یک بخشی از آن به قالب می چسبد که همان اکسید می باشد و اگرمذاب بعدی را به درون قالب بریزیم قادر به چسبیدن به این لایه اکسید جامد نمی باشد . بنابراین در عمل در قطعه بعدی اتصال فلز به فلز بوجود می آید بعلت واسطه اکسید

از راه های برطرف کردن عیوب برای قطعه دوم می توان :

·        ازدیاد دمای قالب

·        ازدیاد دمای ریخته گری

·        کاهش زمان تاخیر

مزایای روش ریخته گری کوبشی

ü      بهره ریخته گری : برای اینکه اینجا تغذیه گذاری و سیستم راهگاهی نداریم ، و در بررسی صورت گرفته بیش از.95%  

ü      صافی سطح بالا در قطعات : در قالبهای فلزی معمولا صافی سطح بالاست .

ü      تولید قطعات با ساختار ممکن و ذراتریزتی که معمولا منجر به خواص مکانیکی بالاتر می شود .

ü      عدم نیاز به سیاست در مذاب چون شکل قطعه ساده می باشد .و اگر هم پیچیده باشد فشار بالاست.

ü      0.25mm دقت ابعادی بالاست

ü      قابلیت ریخته گری انواع آلیاژهای آهنی و غیر آهنی .

ü      سادگی و اقتصادی بودن روش و دیگر اینکه به سادگی هم مکانیزه می شود. وقتی روش زیاد پیچیده نباشد می توان آنرا به سادگی مکانیزه کرد .

ü      سرعت تولید نسبتا بالا به طور مثال در این روش گفته می شود حتی تولید یک قطعه در 2دقیقه .

ساختار انجماد قطعات در روش کوبشی :

انجمادقطعات دراین روش تحت تاثیر چند پارامتر می باشد .که برای بررسی از رابطه لکادیوس –لکاپرون استفاده می کنیم .

که این رابطه بالا ، رابطه ی بین پارامترهای فشار و دما و حجم می باشد . به طور مثال اگر شما یک فاز مایع را تحت فشار قرار بدهید و دما تغییر کند . مشخصات انجمادی فرق خواهدداشت . این فشار) افزایش بکند چون ما مذاب مایع را تحت فشار جامد کرده ایم . ) ∆P رابطه می گوید که اگردر این نوع سیستم تمام پارامترها به دلیل اینکه تحت شرایط جدیدی قرار گرفته اند . تغییر می کنند به صورت زیر :

:∆V  ( اختلاف حجم) :زیاد تحت تاثیر قرار نمی گیرد چون مایع زیاد متاثر از فشار نیست .

:∆P  ( اختلاف فشار) :که تغییرات فشار در دست خود ما می باشد .

: ∆T ( اختلاف دما) : افزایش پیدا کرده در اینصورتنقطهانجمادکاهشپیدا می کند . درواقع زیاد بشود . انرژی محرک ∆T تحت فوق تبرید زیاد قرار می گیرد . به طور کلی وقتی فوق تبرید جوانه زنی زیاد می شود و دانه ها ریز می شوند و در نتیجه به یک خواص مکانیکی خوب می رسیم .

و دررابطه فوق و Tm (نقطه ذوب در فشار اتمسفر می باشد )

:∆H گرمای نهان ذوب آلیاژ می باشد .

از روی رابطه زیر می توان زمان تاخیر را محاسبه کرد :

:tزمان برحسب ثانیه

D :ضخامت پوسته جامد شده فولادی در هر لحظه

و یک رابطه دیگر هم وجود دارد که توسط محقققی به نام Eckert , Drake بدست آمده است:

: T دمای مذاب و T^º دمای قالب فولادی

 : b نصف ضخامت دیواره قالب .

: a ضریب نفوذ حرارتی مذاب

:tزمان انجماد

مثال :

T= دمای مذاب                T^º =دمای قالب فولادی            b =نصف ضخامت دیواره قالب

t = زمان انجماد                 a= ضریب نفوذ حرارتی مذاب

مقایسه روش کوبشی با سایر روش ها

الف : مقایسه ریخته گری کوبشی با Diecast

-1امکان تولید قطعات ضخیم تر و سنگین تر .

-2قابلیت تولید قطعات پیچیده تر با تلرانس کمتر .

-3تلاطم بیشتر هنگام ورود مذاب به قالب و لذا امکان بروز تخلخل در Diecast بیشتر بوده و در  روش کوبشی از تخلخل عاری می باشد .

-4مراحل اعمال فشار می باشد . که از نظر تکنولوژیکی در روش کوبشی یک روش داریم ولی در

  Diecast   ; 2مرحله فشار داریم .

-5قطعات نازک می باشد و در کوبشی املاک تولید قطعات ظریفتر بیشتر می باشد . نسبت به

Diecast زیرا نمی توان تحت فشار قرار داد .

ب : مقایسه روش با ماسه ای:

-1هزینه ریخته گری کمتر

-2کیفیت سطح و تلرانس ابعادی در کوبشی مطلوب تر می باشد .

-3بهره ریخته گری =در کوبشی بالاتر می باشد .

-4میزان فشردگی که در کوبشی بیشتر از ماسه ایی می باشد و این امر باعث آب بندی قطعات و عاری بودن از حفرات و ترک می باشد .

-5سرعت تولید در کوبشی بالاست مگر اینکه در ماسه ایی از قالب های چند تایی بهره گیری بکنند.

 مقایسه با فورجینگ ( آهنگری)

-1مقدار اعمال نیرو که در فورجینگ بیشتر است برای اینکه در جامد می خواهد تغییر فرم دهد .ولی

در کوبشی مخلوط جامد و مایع می باشد .

-2عمرقالب : کهدرکوبشی عمر قالبها کمتر باشد .

-3پیچیدگی قطعات :در فورجینگ بیشتر می باشد . تفاوت ابعاد و تغییر ضخامت در کوبشی کمتر

است .

-4ایزوتروپی خواص در جهات مختلف : در کوبشی بیشتر است برای اینکه فشار کم اعمال می شود .

در همه جهات یکنواخت می باشد .

-5 صرفه جویی در مواد مصرفی : در کوبشی بیشتراست .

-6خواص مکانیکی : در قطعات کوبشی حد قطعات فورج است ممکن است برسد و یا نرسد به طور

کلی فورج باید بالاتر باشد .

منابع:

www.Mohandesan1ta.ir-

- تکنولوژی های ریخته گری در جهان ریخته گری فشاری( ریخته گری کوبشی

Squeeze Casting ) رئوف پرورش، عبدالحمید قدیمی، غلامرضا موسوی غروی، مهدی دیواندری

-چکیده ی تحقیقات مهندس زارعی