را ریخته گری چدن فرآیند آهن مذاب را طی شش مرحله اصلی به یک جزء نهایی تبدیل می کند: الگوسازی، آماده سازی قالب، ذوب، ریختن، انجماد و خنک سازی و عملیات تکمیل . آهن معمولاً در یک کوره گنبدی یا کوره القایی در دماهای بین ذوب می شود 1350 درجه سانتی گراد و 1450 درجه سانتی گراد ، سپس در یک حفره شنی یا قالب دائمی به شکل الگو ریخته می شود. پس از جامد شدن و سرد شدن فلز - فرآیندی که می تواند به هر جایی ادامه دهد 20 دقیقه تا چند ساعت بسته به ضخامت قطعه - ریخته گری برداشته می شود، تمیز می شود و تا مشخصات نهایی ماشین کاری می شود. بخش‌های زیر در هر مرحله به تفصیل، همراه با پست‌های بازرسی کیفیت که یک ریخته‌گری قابل اعتماد را از یک قطعه معیوب جدا می‌کند، می‌گذرد.
هر ریخته‌گری با یک الگو شروع می‌شود—نمونه‌ای از قسمت نهایی، اما کمی بزرگ‌تر به منظور جمع‌شدگی فلز در طول خنک‌سازی. چدن معمولاً بین آنها منقبض می شود 0.8٪ و 1.2٪ همانطور که جامد می شود و تا دمای اتاق خنک می شود، بنابراین سازندگان الگو این مقدار را مستقیماً در ابعاد الگو قرار می دهند.
بسته به حجم تولید، الگوها معمولاً از چوب، آلومینیوم یا پلاستیک ساخته می شوند. الگوهای چوبی برای نمونه اولیه یا اجراهای کم حجم مقرون به صرفه هستند اما تقریباً پس از فرسوده شدن 50-100 چرخه قالب . الگوهای آلومینیومی یا فولادی، در حالی که در ابتدا گران تر هستند، می توانند ده ها هزار چرخه را تحمل کنند و برای تولید با حجم بالا استاندارد هستند.
اگر قطعه نیاز به حفره های داخلی یا مقاطع توخالی دارد، جعبه های هسته جداگانه برای تولید هسته های شنی ساخته می شوند. این هسته‌ها قبل از ریختن در داخل حفره قالب وارد می‌شوند و معمولاً از ماسه متصل به رزین ساخته می‌شوند تا در برابر گرما و فشار فلز مذاب بدون فرو ریختن مقاومت کنند.
پس از آماده شدن الگو، از آن برای ایجاد حفره قالب استفاده می شود که به آهن مذاب شکل می دهد. روش آماده سازی قالب به طور قابل توجهی بر پرداخت سطح، دقت ابعاد و هزینه تولید تأثیر می گذارد.
را most widely used method for cast iron, sand casting packs a mixture of sand, clay, and water (or resin-bonded sand) around the pattern to form a two-part mold, known as the cope and drag. This method is economical and flexible for both small batches and large parts, though it typically produces a rougher surface finish of 125-250 میکرواینچ Ra .
در قالب‌گیری پوسته‌ای از ماسه روکش‌شده با رزین استفاده می‌شود که در برابر یک الگوی فلزی گرم می‌شود تا یک پوسته نازک و سفت را تشکیل دهد. این باعث می شود سطح به طور قابل توجهی بهتر و تحمل ابعادی محکم تری نسبت به ریخته گری شن و ماسه سنتی داشته باشد که آن را برای قطعات کوچکتر و دقیق مناسب می کند.
برای تولید حجم بالا از هندسه های ساده تر، قالب های فلزی قابل استفاده مجدد می توانند به طور کامل جایگزین قالب های شنی شوند. قالب های دائمی می توانند تولید کنند هزاران قطعه قبل از تعویض و سطح بالاتری را ارائه می دهد، اگرچه هزینه ابزار بالاتر این روش را برای قطعات کم حجم یا پیچیده شکل مقرون به صرفه تر می کند.
در حالی که قالب در حال آماده شدن است، مواد خام - آهن خام، ضایعات فولاد و افزودنی های غنی از کربن - در کوره ذوب می شوند تا آهن مذاب با ترکیب شیمیایی مورد نظر تولید شود.
کوره های کوپولا، که کک را در کنار بار فلزی می سوزانند، به دلیل قابلیت ذوب مداوم و هزینه عملیاتی پایین تر، در ریخته گری های سنتی رایج هستند. در مقابل، کوره‌های القایی، کنترل دما و شیمی دقیق‌تری را ارائه می‌کنند و انتشار کمتری تولید می‌کنند، که باعث می‌شود با وجود هزینه‌های برق بالاتر، در ریخته‌گری‌های مدرن محبوبیت بیشتری پیدا کنند.
خواص چدن به شدت به محتوای کربن و سیلیکون بستگی دارد. آهن خاکستری معمولاً حاوی 3.0-3.6٪ کربن و 1.8-2.8٪ سیلیکون ، در حالی که آهن داکتیل معمولاً به تصفیه منیزیم اضافی نیاز دارد 0.03-0.06٪ منیزیم باقی مانده - برای تولید ساختار گرافیت کروی که به آن شکل پذیری برتر نسبت به آهن خاکستری می دهد.
هنگامی که آهن به درجه حرارت و شیمی مناسب رسید، به یک ملاقه منتقل می شود و از طریق یک سیستم دروازه ای که برای کنترل سرعت جریان و به حداقل رساندن تلاطم طراحی شده است، در قالب آماده شده ریخته می شود.
را gating system—consisting of the pouring basin, sprue, runners, and gates—directs molten metal into the cavity while minimizing air entrapment and turbulence, both of which can cause porosity defects in the finished casting. Risers are also incorporated to feed additional molten metal into the cavity as the casting shrinks during solidification, preventing shrinkage cavities.
ریختن خیلی آهسته خطر انجماد زودرس را قبل از پر شدن کامل قالب ایجاد می کند و در نتیجه ریخته گری ناقص به نام "بسته های سرد" شناخته می شود. ریختن خیلی سریع تلاطم و گیر افتادن گاز را افزایش می دهد. ریخته‌گری‌ها معمولاً دمای ریزش را در اطراف هدف قرار می‌دهند 1300-1400 درجه سانتیگراد برای آهن خاکستری، بر اساس ضخامت قطعه و پیچیدگی قالب تنظیم می شود.
پس از ریختن، آهن مذاب از دیواره های قالب به سمت داخل شروع به انجماد می کند. سرعت خنک‌سازی مستقیماً بر ریزساختار و خواص مکانیکی ریخته‌گری تأثیر می‌گذارد و این مرحله را برای کیفیت قطعه نهایی حیاتی می‌سازد.
| نرخ خنک کننده | ساختار نتیجه | اثر معمولی |
|---|---|---|
| خنک شدن آهسته | پوسته های درشت گرافیت | استحکام کمتر، ماشین کاری بهتر |
| خنک کننده متوسط | ساختار گرافیت ظریف و یکنواخت | استحکام و ماشین کاری متعادل |
| خنک کننده سریع | ساختار آهن سفید (غنی از کاربید). | سختی بالا، شکننده، ماشینکاری ضعیف |
ضخامت دیواره نقش مهمی در زمان خنک شدن دارد. بازیگری با ضخامت دیوار 25 میلی متر ممکن است ظرف 30 تا 45 دقیقه کاملاً جامد شود، در حالی که بخش های ضخیم تر بیش از 100 میلی متر ممکن است چندین ساعت طول بکشد تا کاملاً خنک شوند. ضخامت ناهموار دیوار در سراسر یک قسمت می تواند باعث نرخ های خنک کننده متفاوت شود و در صورت عدم مدیریت صحیح از طریق طراحی قالب منجر به تنش های داخلی یا تاب برداشتن شود.
پس از انجماد و سرد شدن تا دمای حمل و نقل ایمن، ریخته گری از قالب خارج می شود و قبل از آماده شدن برای استفاده، چندین عملیات تکمیلی انجام می شود.
در ریخته‌گری شن و ماسه، قالب از هم جدا می‌شود - معمولاً با استفاده از تجهیزات لرزاننده لرزان - برای آزاد کردن قالب از ماسه اطراف. شن و ماسه بازیافتی اغلب غربال شده و مورد استفاده مجدد قرار می گیرد و ریخته گری های مدرن در حال بهبود هستند 90 درصد یا بیشتر ماسه برای قالب های بعدی
بسته به ضخامت بخش و حجم تولید، گیت ها، رانرها و رایزرها - فلز اضافی از سیستم دروازه - با استفاده از اره نواری، چرخ های برش ساینده یا برش پلاسما جدا می شوند.
شات بلاست یا سند بلاست باقیمانده ماسه، رسوب و اکسیداسیون سطحی را حذف می کند و ریخته گری را برای بازرسی و ماشین کاری آماده می کند. این مرحله همچنین یکنواختی سطح را قبل از هر فرآیند پوشش یا رنگ آمیزی بهبود می بخشد.
اکثر قطعات ریخته گری به ماشینکاری ثانویه برای دستیابی به تحمل ابعادی نهایی در سطوح بحرانی مانند سطوح جفت یا قطر سوراخ ها نیاز دارند. در مواردی که خواص افزایش یافته مورد نیاز است، عملیات حرارتی مانند بازپخت، نرمال کردن، یا آسمپر کردن ممکن است برای کاهش تنش های داخلی یا دستیابی به اهداف سختی و استحکام خاص اعمال شود.
نقاط بازرسی کنترل کیفیت در سراسر فرآیند ریخته‌گری یکپارچه می‌شوند نه اینکه فقط در انتها اعمال شوند، زیرا نقص‌هایی که زودتر معرفی می‌شوند اغلب غیرممکن است که بعداً اصلاح شوند.
درک عیوب رایج به ریخته‌گری‌ها و خریداران کمک می‌کند تشخیص دهند که مشکلات کیفیت معمولاً از کجا منشا می‌گیرد.
| نقص | علت مشترک | روش پیشگیری |
|---|---|---|
| تخلخل | گاز حبس شده در حین ریختن | طراحی دروازه بهبود یافته، گاز زدایی |
| حفره انقباض | تغذیه رایزر ناکافی | اندازه و محل مناسب رایزر |
| سرد ببند | جامد شدن فلز قبل از پر شدن قالب | دمای ریختن بالاتر، پر شدن سریعتر |
| گنجاندن شن و ماسه | فرسایش قالب در هنگام ریختن | بهبود استحکام شن و ماسه، کنترل دروازه |
را cast iron casting process is a sequence of interdependent stages, where decisions made during pattern design and mold preparation directly influence outcomes at pouring, solidification, and finishing. یک فرآیند به خوبی کنترل شده - از انقباض دقیق تا ترکیب شیمیایی دقیق و مدیریت سرعت خنک‌سازی - ریخته‌گری‌هایی با خواص مکانیکی ثابت و حداقل نقص تولید می‌کند. برای مهندسان و خریدارانی که شریک ریخته گری را ارزیابی می کنند، درک این شش مرحله چارچوبی عملی برای ارزیابی قابلیت فرآیند و شناسایی مکان هایی که احتمال بروز خطرات کیفی وجود دارد فراهم می کند.
