معرفی فرآیند ریخته گری شیر

ریخته‌گری بدنه شیر بخش مهمی از فرآیند تولید شیر است و کیفیت ریخته‌گری شیر، کیفیت شیر ​​را تعیین می‌کند.در زیر چندین روش فرآیند ریخته گری که معمولاً در صنعت شیر ​​استفاده می شود معرفی می شود:

ریخته گری شن و ماسه:

ریخته گری شن و ماسه که معمولاً در صنعت شیرآلات استفاده می شود را می توان با توجه به چسب های مختلف به ماسه سبز، ماسه خشک، ماسه شیشه آب و ماسه خود سخت شونده رزین فوران تقسیم کرد.

(1) ماسه سبز یک فرآیند قالب گیری با استفاده از بنتونیت به عنوان چسب است.

خصوصیات آن عبارتند از:قالب شن و ماسه تمام شده نیازی به خشک کردن یا سخت شدن ندارد، قالب ماسه دارای استحکام مرطوب خاصی است و هسته ماسه و پوسته قالب عملکرد خوبی دارند و تمیز کردن و تکان دادن قطعات ریخته گری را آسان می کند.راندمان تولید قالب بالا است، چرخه تولید کوتاه است، هزینه مواد کم است و سازماندهی تولید خط مونتاژ راحت است.

معایب آن عبارتند از:ریخته گری ها مستعد نقص هایی مانند منافذ، آخال های ماسه و چسبندگی ماسه هستند و کیفیت ریخته گری ها، به ویژه کیفیت ذاتی، ایده آل نیست.

جدول تناسب و عملکرد ماسه سبز برای ریخته گری فولاد:

(2) ماسه خشک یک فرآیند قالب گیری با استفاده از خاک رس به عنوان چسب است.افزودن کمی بنتونیت می تواند استحکام مرطوب آن را بهبود بخشد.

خصوصیات آن عبارتند از:قالب ماسه ای نیاز به خشک شدن دارد، نفوذپذیری هوای خوبی دارد، مستعد عیوب مانند شستشوی ماسه، چسبندگی ماسه و منافذ نیست و کیفیت ذاتی ریخته گری خوب است.

معایب آن عبارتند از:به تجهیزات خشک کردن شن و ماسه نیاز دارد و چرخه تولید طولانی است.

(3) ماسه شیشه ای آب یک فرآیند مدل سازی با استفاده از شیشه آب به عنوان چسب است.ویژگی های آن عبارتند از: شیشه آب در هنگام قرار گرفتن در معرض CO2 عملکرد سخت شدن خودکار را دارد و می تواند مزایای مختلفی از روش سخت شدن گاز برای مدل سازی و هسته سازی داشته باشد، اما کاستی هایی مانند جمع شدن ضعیف پوسته قالب، مشکل در تمیز کردن شن و ماسه وجود دارد. ریخته‌گری‌ها و نرخ کم بازسازی و بازیافت شن و ماسه قدیمی.

جدول نسبت و عملکرد شن و ماسه سخت کننده CO2 شیشه آب:

(4) قالب گیری شن و ماسه خود سخت شونده رزین فوران یک فرآیند ریخته گری با استفاده از رزین فوران به عنوان چسب است.ماسه قالب گیری به دلیل واکنش شیمیایی بایندر تحت اثر عامل پخت در دمای اتاق جامد می شود.ویژگی آن عدم نیاز به خشک شدن قالب ماسه ای است که چرخه تولید را کوتاه می کند و در مصرف انرژی صرفه جویی می کند.شن و ماسه قالب گیری رزین به راحتی متراکم می شود و خواص تجزیه خوبی دارد.ماسه قالب گیری قطعات ریخته گری به راحتی تمیز می شود.ریخته گری ها دارای دقت ابعادی بالا و پرداخت سطح خوبی هستند که می تواند کیفیت ریخته گری را تا حد زیادی بهبود بخشد.معایب آن عبارتند از: الزامات کیفیت بالا برای ماسه خام، بوی تند خفیف در محل تولید و هزینه بالای رزین.

نسبت و فرآیند اختلاط مخلوط ماسه بدون پخت رزین فوران:

فرآیند اختلاط شن و ماسه خود سخت شونده رزین فوران: برای ساخت ماسه خود سخت شونده رزین بهتر است از مخلوط کن شن و ماسه پیوسته استفاده شود.ماسه خام، رزین، عامل پخت و غیره به ترتیب اضافه شده و به سرعت مخلوط می شوند.می توان آن را در هر زمان مخلوط و استفاده کرد.

ترتیب افزودن مواد اولیه مختلف هنگام مخلوط کردن ماسه رزینی به شرح زیر است:

ماسه خام + عامل پخت (محلول آبی اسید p-تولوئن سولفونیک) - (120 ~ 180S) - رزین + سیلان - (60 ~ 90S) - تولید ماسه

(5) فرآیند تولید ریخته گری شن و ماسه معمولی:

ریخته گری دقیق:

در سال‌های اخیر، تولیدکنندگان شیرآلات توجه بیشتری به کیفیت ظاهری و دقت ابعادی ریخته‌گری‌ها داشته‌اند.از آنجایی که ظاهر خوب نیاز اساسی بازار است، همچنین معیار موقعیت یابی برای اولین مرحله ماشینکاری است.

ریخته گری دقیق رایج در صنعت شیرآلات ریخته گری سرمایه گذاری است که به طور خلاصه به شرح زیر معرفی می شود:

(1) دو روش فرآیند ریخته گری محلول:

① استفاده از مواد قالب مبتنی بر موم با دمای پایین (اسید استئاریک + پارافین)، تزریق موم کم فشار، پوسته شیشه آب، موم زدایی آب گرم، فرآیند ذوب و ریختن در اتمسفر، عمدتاً برای ریخته گری فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ با الزامات کیفیت عمومی استفاده می شود. دقت ابعادی ریخته گری می تواند به استاندارد ملی CT7~9 برسد.

② با استفاده از مواد قالب مبتنی بر رزین با دمای متوسط، تزریق موم با فشار بالا، پوسته قالب سیلیکا سل، موم زدایی با بخار، فرآیند ریخته گری سریع جوی یا ذوب خلاء، دقت ابعادی ریخته گری می تواند به ریخته گری دقیق CT4-6 برسد.

(2) جریان فرآیند معمول ریخته گری سرمایه گذاری:

(3) ویژگی های ریخته گری سرمایه گذاری:

① ریخته گری دارای دقت ابعادی بالا، سطح صاف و کیفیت ظاهری خوب است.

② می توان قطعاتی با ساختارها و اشکال پیچیده ریخته شد که پردازش آنها با سایر فرآیندها دشوار است.

③ مواد ریخته گری محدود نیستند، مواد آلیاژی مختلف مانند: فولاد کربن، فولاد ضد زنگ، فولاد آلیاژی، آلیاژ آلومینیوم، آلیاژ با دمای بالا و فلزات گرانبها، به ویژه مواد آلیاژی که جعل، جوش و برش دشوار است.

④ انعطاف پذیری تولید خوب و سازگاری قوی.می توان آن را در مقادیر زیاد تولید کرد و همچنین برای تولید تک تکه یا دسته ای کوچک مناسب است.

⑤ ریخته گری سرمایه گذاری نیز دارای محدودیت های خاصی است، مانند: جریان فرآیند دست و پا گیر و چرخه تولید طولانی.با توجه به تکنیک های محدود ریخته گری که می توان از آن استفاده کرد، ظرفیت تحمل فشار آن زمانی که برای ریخته گری دریچه های پوسته نازک دارای فشار استفاده می شود، نمی تواند بسیار زیاد باشد.

تجزیه و تحلیل عیوب ریخته گری

هر نوع ریخته‌گری دارای عیوب داخلی خواهد بود، وجود این عیوب خطرات پنهان بزرگی را برای کیفیت داخلی ریخته‌گری به همراه خواهد داشت و تعمیر جوشکاری برای رفع این عیوب در فرآیند تولید نیز بار زیادی بر فرآیند تولید وارد می‌کند.به طور خاص، شیرها ریخته گری پوسته نازکی هستند که فشار و دما را تحمل می کنند و فشردگی ساختار داخلی آنها بسیار مهم است.بنابراین، عیوب داخلی ریخته‌گری‌ها عامل تعیین‌کننده‌ای بر کیفیت ریخته‌گری‌ها می‌شوند.

عیوب داخلی ریخته گری شیر عمدتاً شامل منافذ، آخال های سرباره، تخلخل انقباض و ترک است.

(1) منافذ:منافذ توسط گاز تولید می شوند، سطح منافذ صاف است و در داخل یا نزدیک سطح ریخته گری ایجاد می شوند و شکل آنها بیشتر گرد یا مستطیل است.

منابع اصلی گازی که منافذ ایجاد می کنند عبارتند از:

① نیتروژن و هیدروژن محلول در فلز در طول انجماد ریخته گری در فلز وجود دارد و دیواره های داخلی دایره ای یا بیضی شکل بسته با درخشش فلزی را تشکیل می دهند.

②رطوبت یا مواد فرار موجود در مواد قالب‌گیری در اثر گرم شدن به گاز تبدیل می‌شوند و منافذی با دیواره‌های داخلی قهوه‌ای تیره تشکیل می‌دهند.

③ در طول فرآیند ریختن فلز، به دلیل جریان ناپایدار، هوا برای تشکیل منافذ درگیر می شود.

روش های پیشگیری از نقص روزنه:

① در ذوب از مواد خام فلزی زنگ زده تا حد امکان کم استفاده شود یا نه و ابزار و ملاقه پخته و خشک شود.

②ریختن فولاد مذاب باید در دمای بالا انجام شود و در دمای پایین ریخته شود، و فولاد مذاب باید به طور مناسب آرام بخش شود تا شناور شدن گاز تسهیل شود.

③ طراحی فرآیند رایزر ریختن باید سر فشار فولاد مذاب را افزایش دهد تا از به دام افتادن گاز جلوگیری شود و یک مسیر گاز مصنوعی برای اگزوز معقول ایجاد کند.

④مواد قالب گیری باید محتوای آب و حجم گاز را کنترل کنند، نفوذپذیری هوا را افزایش دهند و قالب ماسه و هسته ماسه باید تا حد امکان پخته و خشک شوند.

(2) حفره انقباض (شل):این یک حفره دایره ای یا نامنظم منسجم یا نامنسجم است (حفره) که در داخل ریخته گری (به ویژه در نقطه داغ) با سطح داخلی خشن و رنگ تیره تر ایجاد می شود.دانه های کریستال درشت، بیشتر به شکل دندریت، در یک یا چند مکان جمع شده و در حین آزمایش هیدرولیک مستعد نشت هستند.

دلیل انقباض حفره (لقی):انقباض حجمی زمانی اتفاق می افتد که فلز از حالت مایع به جامد جامد شود.اگر در این زمان فولاد مذاب به اندازه کافی پر نشود، حفره انقباض ناگزیر رخ می دهد.حفره انقباض ریخته گری فولاد اساساً به دلیل کنترل نامناسب فرآیند انجماد متوالی ایجاد می شود.دلایل ممکن است شامل تنظیمات نادرست بالابر، دمای ریختن بیش از حد فولاد مذاب، و جمع شدگی زیاد فلز باشد.

روش های جلوگیری از انقباض حفره ها (لقی):① سیستم ریخته گری را برای دستیابی به انجماد متوالی فولاد مذاب به طور علمی طراحی کنید و قطعاتی که ابتدا جامد می شوند باید با فولاد مذاب دوباره پر شوند.②رایزر، یارانه، آهن سرد داخلی و خارجی را به طور صحیح و معقول تنظیم کنید تا از انجماد متوالی اطمینان حاصل کنید.③ وقتی فولاد مذاب ریخته می شود، تزریق بالا از رایزر برای اطمینان از دمای فولاد مذاب و تغذیه، و کاهش وقوع حفره های انقباض مفید است.④ از نظر سرعت ریختن، ریختن با سرعت کم برای انجماد متوالی بیشتر از ریختن با سرعت بالا است.⑸دمای ریختن نباید خیلی زیاد باشد.فولاد مذاب در دمای بالا از کوره خارج می شود و پس از آرام سازی ریخته می شود که برای کاهش حفره های انقباض مفید است.

(3) شن و ماسه (سرباره):آخال های شنی (سرباره)، که معمولاً به عنوان تاول شناخته می شوند، سوراخ های دایره ای یا نامنظم ناپیوسته ای هستند که در داخل ریخته گری ظاهر می شوند.سوراخ ها با ماسه قالب گیری یا سرباره فولادی با اندازه های نامنظم مخلوط شده و در آنها جمع می شوند.یک یا چند مکان، اغلب بیشتر در قسمت بالایی.

علل ورود ماسه (سرباره):ورود سرباره به دلیل ورود سرباره فولادی گسسته به داخل ریخته گری همراه با فولاد مذاب در طول فرآیند ذوب یا ریختن است.داخل شدن ماسه به دلیل سفتی ناکافی حفره قالب در طول قالب گیری ایجاد می شود.هنگامی که فولاد مذاب در حفره قالب ریخته می شود، ماسه قالب گیری توسط فولاد مذاب شسته شده و وارد قسمت داخلی قالب می شود.علاوه بر این، عملکرد نامناسب در هنگام پیرایش و بسته شدن جعبه و پدیده ریزش شن و ماسه نیز از دلایل درج شن است.

روش های جلوگیری از شن و ماسه (سرباره):① هنگامی که فولاد مذاب ذوب می شود، اگزوز و سرباره باید تا حد امکان به طور کامل تخلیه شوند.② سعی کنید کیسه ریخته گری فولاد مذاب را برنگردانید، بلکه از کیسه قوری یا کیسه ریختن کف استفاده کنید تا سرباره بالای فولاد مذاب به همراه فولاد مذاب وارد حفره ریخته گری نشود.③ هنگام ریختن فولاد مذاب، باید اقداماتی برای جلوگیری از ورود سرباره به داخل حفره قالب با فولاد مذاب انجام شود.④به منظور کاهش احتمال ورود ماسه، از محکم بودن قالب ماسه در هنگام مدل‌سازی اطمینان حاصل کنید، مراقب باشید هنگام پیرایش ماسه از دست نرود و قبل از بستن جعبه، حفره قالب را تمیز کنید.

(4) ترک ها:بیشتر ترک‌های ریخته‌گری ترک‌های داغ، با شکل‌های نامنظم، نافذ یا غیرقابل نفوذ، پیوسته یا متناوب هستند و فلز در ترک‌ها تیره یا دارای اکسیداسیون سطحی است.

دلایل ترک، یعنی تنش دمای بالا و تغییر شکل فیلم مایع.

تنش دمای بالا تنشی است که در اثر انقباض و تغییر شکل فولاد مذاب در دماهای بالا ایجاد می شود.هنگامی که تنش از حد مقاومت یا تغییر شکل پلاستیک فلز در این دما فراتر رود، ترک هایی ایجاد می شود.تغییر شکل فیلم مایع، تشکیل یک فیلم مایع بین دانه‌های کریستال در طول فرآیند انجماد و تبلور فولاد مذاب است.با پیشرفت انجماد و تبلور، فیلم مایع تغییر شکل می دهد.هنگامی که مقدار تغییر شکل و سرعت تغییر شکل از حد معینی فراتر رود، ترک ایجاد می شود.محدوده دمایی ترک های حرارتی در حدود 1200 ~ 1450 ℃ است.

عوامل موثر بر ترک:

① عناصر S و P در فولاد عوامل مضر برای ترک ها هستند و یوتکتیک آنها با آهن باعث کاهش استحکام و انعطاف پذیری فولاد ریخته گری در دماهای بالا و در نتیجه ایجاد ترک می شود.

② گنجاندن و تفکیک سرباره در فولاد باعث افزایش غلظت تنش می شود و در نتیجه تمایل به ترک داغ را افزایش می دهد.

③ هر چه ضریب انقباض خطی نوع فولادی بیشتر باشد، تمایل به ترک داغ بیشتر است.

④ هرچه رسانایی حرارتی نوع فولادی بیشتر باشد، کشش سطحی بیشتر، خواص مکانیکی در دمای بالا بهتر است و تمایل به ترک گرم کمتر است.

⑤ طراحی ساختاری ریخته‌گری‌ها از نظر ساخت ضعیف است، مانند گوشه‌های گرد خیلی کوچک، اختلاف ضخامت دیواره زیاد، و تمرکز شدید تنش، که باعث ایجاد ترک می‌شود.

⑥ فشردگی قالب ماسه خیلی زیاد است و عملکرد ضعیف هسته مانع از انقباض ریخته گری می شود و تمایل به ترک را افزایش می دهد.

⑦موارد دیگر مانند چیدمان نامناسب رایزر، خنک شدن بیش از حد سریع ریخته گری، تنش بیش از حد ناشی از بریدن رایزر و عملیات حرارتی و غیره نیز بر ایجاد ترک تأثیر می گذارد.

با توجه به علل و عوامل موثر بر ترک های فوق می توان اقدامات مربوطه را برای کاهش و جلوگیری از بروز عیوب ترک انجام داد.

بر اساس تجزیه و تحلیل فوق از علل عیوب ریخته گری، پی بردن به مشکلات موجود و انجام اقدامات اصلاحی مربوطه، می توان راه حلی برای عیوب ریخته گری پیدا کرد که منجر به بهبود کیفیت ریخته گری می شود.