ریخته گری چدن یک فرآیند تولیدی است که در آن آلیاژ آهن مذاب - حاوی 2-4٪ کربن و 1-3٪ سیلیکون - در یک حفره قالب که معمولاً از ماسه ساخته شده است ریخته می شود و اجازه می دهد تا به شکل اجزای تقریباً نهایی جامد شود. متداول ترین روشی که در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد، ریخته گری شن و ماسه است، که به دلیل هزینه ابزار کم و انعطاف پذیری آن برای تولید دسته ای کوچک و انبوه، اکثر قطعات چدنی تولید شده در سطح جهان را تشکیل می دهد. این فرآیند برای تولید قطعاتی با هندسه های پیچیده، ماشین کاری خوب، استحکام فشاری بالا و میرایی ارتعاش عالی - ویژگی هایی که چدن را به ماده انتخابی برای بلوک های موتور، اتصالات لوله، پایه ماشین ها و محفظه پمپ تبدیل می کند، مورد علاقه است.
به طور خلاصه: ریختهگری چدن مواد کمهزینه و بهراحتی قابل قالبگیری را با فرآیند شکلدهی همهکاره ترکیب میکند و آن را به یکی از اقتصادیترین راهها برای تولید قطعات فلزی بادوام در مقیاس تبدیل میکند.
ریخته گری شن و ماسه روش غالب برای تولید چدن باقی می ماند زیرا می تواند هندسه قطعات ساده و بسیار پیچیده را با هزینه نسبتاً کم در خود جای دهد. این فرآیند از یک توالی ثابت از مراحل پیروی می کند.
یک الگو - که معمولاً از چوب، فلز یا رزین ساخته شده است - به شکل دقیق قسمت نهایی تولید می شود، اما کمی بزرگتر است تا انقباض در طول خنک شدن را در نظر بگیرد. آهن خاکستری معمولاً 1.0-1.2٪ در طول انجماد جمع می شود ، و این کمک هزینه باید در ابعاد الگو تعبیه شود.
ماسه مخلوط با یک چسب (معمولاً رس بنتونیت یا رزین) در اطراف الگو بسته بندی می شود تا حفره قالب را تشکیل دهد. برای قطعاتی که دارای حفره داخلی هستند، مانند اتصالات لوله یا بلوک موتور، هسته های ماسه ای جداگانه ساخته شده و قبل از بسته شدن در داخل قالب قرار می گیرند.
آهن در یک کوره کوپولا یا کوره القایی در دماهای بین ذوب می شود 1350 درجه سانتی گراد و 1450 درجه سانتی گراد سپس از طریق یک سیستم دروازه ای که برای کنترل سرعت جریان و به حداقل رساندن اغتشاش طراحی شده است، به داخل قالب ریخته می شود، که به کاهش گیر افتادن گاز و آخال ها کمک می کند.
ریخته گری برای جامد شدن و خنک شدن در داخل قالب رها می شود - زمان خنک شدن به ضخامت دیواره بستگی دارد که از کمتر از یک ساعت برای مقاطع نازک تا چندین ساعت برای ریخته گری های سنگین متغیر است. پس از خنک شدن، قالب ماسه در فرآیندی به نام shakeout شکسته می شود.
گیت ها، رایزرها و فلاش برداشته می شوند و سطح از طریق شات بلاست تمیز می شود. سپس ماشینکاری روی ابعاد بحرانی و سطوح جفتگیری اعمال میشود تا تحمل نهایی را برآورده کند.
انتخاب گرید مناسب یکی از مهمترین تصمیمات در یک پروژه ریخته گری است، زیرا خواص مکانیکی در انواع چدن به طور قابل توجهی متفاوت است.
پرکاربردترین درجه که با ساختار گرافیت پوسته پوسته مشخص می شود. آهن خاکستری استحکام کششی بین 150 تا 400 مگاپاسکال را ارائه می دهد بسته به کلاس، همراه با ماشینکاری عالی و میرایی ارتعاش، آن را برای پایه های ماشین و بدنه ایده آل می کند.
حاوی گرههای گرافیتی کروی بهجای ورقهای است که به آن استحکام کششی و ازدیاد طول بیشتری میدهد. چدن داکتیل گرید 65-45-12 حداقل استحکام کششی 65000 psi (450 مگاپاسکال) را با کشیدگی 12 درصد ارائه می کند. ، آن را برای لوله های تحت فشار، میل لنگ و چرخ دنده ها مناسب می کند.
تولید شده از طریق خنک سازی سریع که تشکیل گرافیت را سرکوب می کند و در نتیجه ساختار کاربید سخت و شکننده ای ایجاد می کند. سختی بسیار زیاد آن (معمولاً 450-650 HB) آن را برای کاربردهای مقاوم در برابر سایش مانند توپ های سنگ زنی و آسترهای پمپ دوغاب مناسب می کند، اگرچه ماشینکاری آن دشوار است.
| درجه | استحکام کششی | برنامه معمولی |
|---|---|---|
| آهن خاکستری کلاس 30 | 210 مگاپاسکال | پایه ماشین، براکت |
| چدن داکتیل 65-45-12 | 450 مگاپاسکال | اتصالات لوله، میل لنگ |
| آهن سفید | 200-400 مگاپاسکال | آستر بپوشید، رسانه های سنگ زنی |
کیفیت ثابت در ریخته گری چدن به کنترل فرآیند ذوب و محصول نهایی بستگی دارد. ریخته گری های معتبر ترکیبی از چک های زیر را اعمال می کنند.
طیفسنجها برای بررسی محتوای کربن، سیلیکون، منگنز و عناصر کمیاب قبل از ریختن استفاده میشوند. انحراف فقط 0.2٪ در معادل کربن می تواند خواص مکانیکی را به اندازه کافی تغییر دهد تا یک مشخصات خراب شود. بنابراین تجزیه و تحلیل مذاب در زمان واقعی یک روش استاندارد در ریخته گری های متمرکز بر کیفیت است.
روش های رایج عبارتند از:
کوپنهای نمونه ریختهشده در کنار قطعات تولیدی از نظر استحکام کششی، سختی (معمولاً از طریق آزمایش برینل) و برای اجزای حیاتی، چقرمگی ضربه آزمایش میشوند - با اطمینان از اینکه هر دسته با شرایط درجه مشخص شده مطابقت دارد.
ماشینهای اندازهگیری مختصات (CMM) یا اسکن سهبعدی تأیید میکنند که ابعاد بحرانی در محدوده تحمل قرار میگیرند، معمولاً در محدوده ± 0.5 میلی متر تا 1.5 ± میلی متر بسته به اندازه قطعه و روش ریخته گری، بر اساس استانداردهایی مانند ISO 8062.
درک عیوب معمولی به خریداران و مهندسان کمک می کند تا مشکلات کیفی را زود تشخیص دهند و برای اصلاح علل ریشه ای با ریخته گری همکاری کنند.
هنگام ارزیابی یک ریخته گری برای ریخته گری چدن، خریداران باید فراتر از قیمت نگاه کنند و توانایی فرآیند و گواهینامه را ارزیابی کنند.
ریخته گری با کنترل فرآیند مستند معمولاً نرخ ضایعات را زیر 5٪ گزارش می کنند. در مقایسه با 10 تا 15 درصد یا بیشتر در تأسیسات بدون سیستمهای کیفیت دقیق - تفاوتی که مستقیماً بر هزینه و قابلیت اطمینان تحویل تأثیر میگذارد.
ریخته گری چدن، به ویژه از طریق ریخته گری شن و ماسه، یکی از مقرون به صرفه ترین و همه کاره ترین روش ها برای تولید اجزای فلزی بادوام در صنایع باقی مانده است. موفقیت به انتخاب درجه مناسب برای کاربرد، پیروی از فرآیند ریختهگری شن و ماسه کنترلشده، و اعمال کنترل کیفی دقیق در هر مرحله - از شیمی مذاب تا بازرسی ابعاد نهایی بستگی دارد. خریدارانی که این اصول را درک می کنند، مجهزتر هستند تا قطعات را به درستی مشخص کنند و شرکای ریخته گری را انتخاب کنند که قادر به ارائه ریخته گری ثابت و بدون نقص هستند.
