تنها مهم ترین قانون برای ریخته گری های آهنی تولیدی این است ضخامت دیواره یکنواخت . بیشتر عیوب ریخته‌گری - تخلخل، حفره‌های انقباض، ترک‌خوردگی و تاب برداشتن - به تغییرات ضخامت ناگهانی برمی‌گردد که باعث سرد شدن ناهموار می‌شود. طراحانی که تغییر ضخامت دیوار را در داخل حفظ می کنند 20% بین بخش های مجاور اکثر مشکلات ریخته گری قابل اجتناب را قبل از رسیدن قطعه به ریخته گری از بین ببرید.
فراتر از ضخامت دیوار، چندین عامل دیگر طراحی مستقیماً بر اینکه ریخته گری آهن را می توان با اطمینان، ارزان و با خواص مکانیکی خوب تولید کرد. این مقاله هر یک از آنها را با دستورالعمل های عملی و عملی پوشش می دهد.
آهن تقریباً منقبض می شود 1% تا 2% در حجم به عنوان جامد. هنگامی که یک قطعه دارای هر دو بخش ضخیم و نازک است، نواحی ضخیم دیرتر از قسمت‌های نازک سرد و منقبض می‌شوند، که استرس داخلی ایجاد می‌کند و اغلب حفره‌های انقباضی در مناطق ضخیم ایجاد می‌کند. به عنوان یک دستورالعمل کلی، ضخامت دیوار را در بین نگه دارید 4 میلی متر و 25 میلی متر برای اکثر قطعات آهنی خاکستری و انعطاف پذیر، و از انتقال ناگهانی بیشتر از نسبت 2:1 بین دیوارهای مجاور خودداری کنید.
در جاهایی که تغییر ضخامت اجتناب ناپذیر است، به جای گام های تیز، از انتقال های مخروطی استفاده کنید. باریک شدن تدریجی گرادیان خنک کننده را در مسافت طولانی تری پخش می کند و غلظت تنش را کاهش می دهد که منجر به ترک خوردن می شود.
گوشه های داخلی تیز به عنوان افزایش دهنده استرس عمل می کنند و عامل اصلی پارگی داغ در طول انجماد هستند. به عنوان یک قانون عملی، شعاع فیله داخلی باید حداقل باشد 25 درصد ضخامت دیوار مجاور ، با حداقل 3 میلی متر حتی در مقاطع نازک.
انتقال‌های گرد نیز پر شدن قالب را بهبود می‌بخشد، زیرا آهن مذاب به آرامی در اطراف منحنی‌ها جریان می‌یابد تا زوایای تیز، و نقص‌های مربوط به تلاطم را کاهش می‌دهد.
زوایه کششی، مخروطی جزئی است که روی سطوح عمودی اعمال می‌شود، بنابراین می‌توان الگو را بدون آسیب رساندن به حفره قالب از قالب ماسه خارج کرد. بدون کشش کافی، ریخته‌گری‌ها باید از ابزار پیچیده‌تری استفاده کنند یا عیوب سطحی ناشی از پارگی قالب را بپذیرند که هر دو هزینه را بالا می‌برند.
| نوع سطح | زاویه پیش نویس توصیه شده |
|---|---|
| سطوح خارجی | 1 درجه تا 2 درجه |
| سطوح داخلی (هسته ها) | 2 تا 3 درجه |
| حفره های عمیق یا باریک | 3 درجه یا بیشتر |
رایزرها به عنوان مخازن فلز مذاب عمل می کنند که در حین سرد شدن، ریخته گری را تغذیه می کند و از ایجاد فضای خالی داخلی جلوگیری می کند. طراحان باید سنگین‌ترین بخش‌های یک قطعه را زودتر شناسایی کنند، زیرا این نواحی - که نقاط داغ نامیده می‌شوند - آخرین بار جامد می‌شوند و نیاز به تغذیه مستقیم با بالابر دارند.
یک اصل طراحی مفید است انجماد جهت دار : قطعه باید طوری طراحی شود که بخش های نازک تر ابتدا جامد شوند و به تدریج بخش های ضخیم تر را تغذیه کنند و رایزر در ضخیم ترین و آخرین نقطه انجماد قرار گیرد. قطعات طراحی شده بدون این پیشرفت بسیار بیشتر در معرض تخلخل انقباض داخلی هستند، حتی اگر قوانین ضخامت دیواره به نحو دیگری رعایت شود.
از هسته ها برای تشکیل حفره های داخلی، سوراخ ها یا برش هایی استفاده می شود که قالب بیرونی به تنهایی قادر به تولید آنها نیست. در حالی که برای ویژگی های عملکردی ضروری است، هر هسته هزینه، پیچیدگی مونتاژ و منبع بالقوه عدم دقت ابعادی را اضافه می کند، زیرا هسته ها می توانند در حین ریختن کمی جابجا شوند.
از آنجایی که آهن با سرد شدن منقبض می شود، الگوها باید بزرگتر ساخته شوند تا جبران شود. کمک هزینه انقباض استاندارد تقریباً است 1% برای آهن خاکستری و 0.8٪ تا 1٪ برای آهن داکتیل ، اگرچه مقادیر دقیق به هندسه قطعه و ضخامت بخش بستگی دارد. طراحان باید تلورانس های بحرانی را به طور واضح به فروشگاه الگوی ریخته گری انتقال دهند تا محدودیت های انقباض به درستی در ابعاد عملکردی اعمال شود، نه فقط اندازه کلی قطعه.
تولیدی ترین ریخته گری های آهن ناشی از همکاری اولیه بین مهندسان طراح و مهندسان فرآیند ریخته گری است، نه از نقشه های نهایی که بدون ورودی تحویل داده شده اند. ریخته‌گری‌ها می‌توانند نقاط داغ احتمالی را شناسایی کنند، مکان‌های دروازه‌ای و بالاروها را توصیه کنند، و الزامات تحمل پرچم را توصیه کنند که باعث افزایش هزینه قبل از برش ابزار می‌شود.
در عمل، درگیر کردن کارخانه ریخته گری در مرحله بررسی طراحی - به جای پس از نهایی شدن نقشه ها - معمولاً باعث کاهش دوباره کار ابزار و نرخ رد مقاله اول می شود، زیرا مسائل هندسی قبل از ریختن هر فلزی مشخص می شود. طراحی برای قابلیت تولید یک چک لیست یکبار مصرف نیست، بلکه یک فرآیند تکراری است بهترین کار به عنوان مشارکت بین تیم های طراحی و تولید.
