مقاله بررسی ريخته گري چدن

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
مقاله بررسي ريخته گري چدن در 20 صفحه ورد قابل ويرايش

چدن ريختگي

مقدمه :

عنوان چدن ريختگي مشخص كننده دسته بزرگي از فلزات است . فلزاتي كه در اين دسته قرار دارند از نظر خواص با يكديگر تفاوتهاي فاحش دارند . عنوان چدن ريختگي ، همانند عنوان فولاد كه مشخص كننده دسته ديگري از فلزات است ، يك عبارت كلي است . فولادها و چدنها در اصل آلياژ آهن هستند كه با كربن ساخته شده اند اما فولاد همواره كمتر از دو درصد كربن داشته و معمولاً درصد كربن آنها از يك درصد بيشتر نمي شود . درحاليكه چدنها بيش از دو درصد كربن دارند. چدنها ي ريختگي گذشته از كربن بايد داراي مقادير قابل توجهي از سيليسيم باشند كه عموماً ميزان آن از يك تا سه درصد متغير است .

تفاوتهاي مذكور اختياري و دلخواه نيست اما همين امر ريشه متالورژيكي و عامل موثري است كه سبب ميشود خواص مفيد و متفاوتي در اين دو دسته از گروه فلزات آهني پديد آيد .

اميد است اين پروژه سهمي در پيشبرد صنعت وتكنولوژي ريخته گري چدن در ايران داشته باشد و مورد استفاده ديگر دانشجويان نيز قرار گيرد .

تقسيم بندي انواع چدنها :

چدن سـفيد :

در چدنهاي سفيد كربن به شكل كاربيد آهن يا سمانتيت ظاهر مي شود . كاربيد آهن تركيب شيميايي كربن موجود در مذاب همراه با آهن مي باشد بصورت مجموعه اي از اجزاء سخت و شكننده مي باشند كه به آنها سمانتيت نيز گفته ميشود ، كاربيد آهن يا سمانتيت تعيين كننده خواص نهايي ريز ساختار مي باشد . به همين دليل چدن سفيد اساساً آلياژي سخت و شكننده است . سطح مقطع شكست اين چدن به رنگ سفيد بوده و استحكام فشاري زيادي خواهد داشت .

از خواص ديگر اين آلياژها مقاومت عالي در برابر سايش و نيز سختي زياد را مي توان نام برد . در اين چدنها سرعت سرد شدن مذاب بسيار زياد است كه براي اين منظور معمولاً ريخته گري اين نوع چدن در قالب مبرد دار انجام مي شود . مبرد مورد استفاده در انجماد اين آلياژها معمولاً از جنس گرافيت يا آهن مي باشد در قسمتهاي نازك و يا گوشه هاي تيز از يك قطعه با اين جنس يا پره هاي نازكي كه از اين جنس استفاده مي شود . معمولاًو به طور حتم چدن سفيدتشكيل خواهد شد .





چدن چكشخوار ‌‌ ( ماليبل Malleable ) :

در اين چدنها كربن بشكل گرافيت در نقاط مختلف تجمع نموده و شكلهاي نا منظمي شبيه به كلوخه را ايجاد مي كنند اين چدن از نظر تركيب شيميايي شبيه به چدن سفيد بوده و قطعات چدن چكش خوار را در ابتدا مي توان از چدن سفيد تهيه نمود بدين صورت كه ابتد ا چدن سفيد ريخته گري شده و سپس با انجام يك عمليات حرارتي كربن را به صورت گرافيت كروي در زمينه راسب ( رسوب ) مي كنند . ضخامت قطعه هاي چدن چكش خوار معمولاً محدود و ضخامت كمي دارند مزيت اين چدنها قابليت چكش خواري ، نرمي و قابليت تراشكاري مناسب مي باشد .

چدن خاكستري :

در اين چدنها ، كربن به شكل گرافيت مي باشد ، اين چدنها در صنعت بيشترين كاربرد را به خود اختصاص مي دهند و به آنها چدن ريختگي مي گويند كه البته براي اين نوع چدن عنوان نا مناسبي مي باشد سطح مقطع چدن خاكستري به رنگ خاكستري بوده كه اين رنگ ناشي ازرسوب ( ورقه هاي ) نازك گرافيتي در آن مي باشد .

از نظر خواص مكانيكي ، سختي بالايي دارند و مقاومت فشاري زياد و نيز قابليت تراشكاري خوبي از خود نشان مي دهند . از خواص ديگر اين چدنها قابليت جذب ارتعاش مي باشد . ورقه هاي گرافيت در اين چدنها مي توانند به شكلها و فرمهاي مختلفي ظاهر شوند . هر يك از انواع گرافيت تمايل به افزايش خواص معيني از اين چدنها دارند .

چدن نشكن ـ داكتيل ( چدن با گرافيت كروي ) :

كربن دراين چدنها به صورت گرافيت كروي شكل ظاهر ميشود . تركيب شيميايي اين چدنها شبيه تركيب شيميايي چدن خاكستري ميباشد ، فقط وجود مقدار عنصر گوگرد در اين چدنها بسيار حساسيت دارد .

افزودن مقدار كمي از عنصر منيزيم( Mg ) به چدن مذاب باعث كروي شدن گرافيت و توليد چدن نشكن خواهد شد . بالا بودن مقدار كربن و سيليسيم باعث افزايش محفوظ ماندن مزاياي فرآيند ريخته گري و قابليت ماشينكاري در اين چدنها ميشود .

مدول الاستيك چدن نشكن زياد است و استحكام تسليم آن در محدوده خوبي قرار دارد ، از طرفي انعطاف پذيري اين آلياژها بسيار خوب است .

وجود گوگرد د ر اين چدنها باعث اتلاف منيزيم به شكل سولفوريد منيزيم Mgs مي شود بنابراين مقدار گوگرد در اين آلياژها نبايد از 03/0% بيشتر باشد .

ضخامت مقطع تاثير بسيار محدودي برخواص آن دارد . ضخامت اين چدن بطور كلي اثري بر ميزان سختي آن نخواهد داشت .

انواع مختلف چدنهاي داكتيل يا نشكن باخواص مكانيكي متفاوت و ريز ساختارهاي مختلف وجود دارند . از نظر تركيب شيميايي معمولاً تفاوتي بين انواع مختلف اين چدن وجود ندارد ، مگر اينكه جهت كاربردهاي از پيش تعيين شده وطراحي هاي از قبل صورت گرفته عمداً اختلاف در تركيب شيميايي ايجاد گردد ، اين تغييرات تركيب شيميايي به منظور بهبود ساختمان ميكروسكوپي قطعه صورت مي گيرد .

5) چدن با گرافيت فشرده :

در اين چدنها گرافيت به شكل ورقه هاي ضخيم و كرمي شكل خواهد بود كه هر يك از اين ورقه ها با يك دانه موجود در زمينه فلز ارتباط دارد اين چدنها از نظر خواص در بين خواص چدن خاكستري و خواص چدن نشكن قرار دارند . شكل گرافيت فشرده تحت عناوين :

1 ) شبه ورقه اي 2) ورقه متراكم 3) نيمه كروي 4) گرافيت كرمي شكل

قرار دارد .

zn ) :

شمشهاي روي با درجه خلوص 7/98 تا 5/99 درصد روي در

استانداردهاي مختلف بين المللي تهيه ميشوندو همواره حاوي ناخالصيهايي

از قبيل مس ، كادميوم ، آهن ، سرب و گاهي قلع و آنتيموان مي باشند .

در ذوب آلومينيوم معمولاً از شمشهاي روي با درجه خلوص 9/99

استفاده مي شود تا ميزان ناخالصيها ، به خصوص آهن تقليل يابد . نقطه

ذوب روي 419 درجه سانتيگراد و وزن مخصوص آن 1/7 گرم بر سانتيمتر مكعب است .

منيزيم ( mg ) :

در مواقعي كه درصد كمي از منيزيم مورد نياز باشد ، مي توان مستقيماً منيزيم رابه مذاب آلومينيوم اضافه نمود كه شمشهاي آن با درجه

خلوص 9/99 حاوي ناخالصيهايي از قبيل آهن ، سديم ، آلومينيوم ، پتاسيم ، مس و نيكل مي باشند . نقطه ذوب منيزيم650 درجه سانتيگراد

و وزن مخصوص آن 74/1 و در شمشهاي 5/2 تا 15 كيلو گرمي تهيه مي شود .

سيليسيم ( si ) :

اين عنصر به دو صورت سيلومين و يا سيليسيم كريستاليزه به

آلومينيوم اضافه مي شود.تركيبات سيلوميني با 10 تا 13 درصد سيليسيم

وجود دارد . شمش سيليسيم كريستاليزه با درجه خلوص 5/99 تا 9/99

درصد سيليسيم همراه ناخالصيهايي از قبيل آهن ، آلومينيوم داراي نقطه

ذوبي حدود 1400 درجه سانتيگراد و وزن مخصوص آن 4/2 مي باشد .

منگنز ، مس ، آهن ، نيكل ، كروم مستقيماً به مذاب آلومينيوم اضافه نميگردند و در مورد اين عناصر معمولاً ازآميژانها استفاده ميكنند .

شمشهاي دوباره ذوب ( ثانويه ) و قراضه :

شمشهاي ثانويه كه از ذوب و تصفيه قراضه هاوآلياژهاي برگشتي

تهيه ميشوند معمولاً از كنترل كيفي مطلوب برخوردارند و حاوي مقداري

ناخا لصيهاي معمولي در آلومينيوم مانند مس ، آهن و سيليسيم هستند .

قراضه ها و قطعات برگشتي بايستي به دقت از نظر تركيب شيميايي كنترل ودسته بندي شوند . استفاده مستقيم ازقراضه هاو قطعات

كوچك ( براده ، پليسه و اضافات تراشكاري ) به دليل افزايش سطح تماس و شدت اكسيد اسيون عملاً نامطلوب ميباشد و ترجيحاً اين قطعات

را تحت نيروي پرسهاي هيدروليكي فشرده و در بلوكه هاي مختلف به كار مي برند . برگشتيها همچنين آغشته به روغن گريس ، رطوبت و ...

مي باشند كه بايستي قبل از استفاده و ذوب دقيقاً تميز و از كثافات روغن

بر كنار باشند و معمولاً از دستگاههاي دوار و خشك كننده در اين مورد

استفاده مي كنند .

از آنجا كه قراضه ها معمولاً تركيبات ناشناخته اي دارند ، اغلب

ترجيح داده مي شود كه آنها را در كارگاه ريخته گري ذوب و پس از

كنترل و آناليز كيفي مورد استفاده قرار دهند .

آلياژ سازها ( Hardeners ) :

اين عناصر كه به نامهاي Master alloys و Temper alloys

نيز ناميده مي شوند به مقدار زيادي در صنايع ريخته گري آلومينيوم به

كارميروند ، زيرا آلومينيوم با نقطه ذوب كم اغلب قادربه ذوب و پذيرش

مستقيم عناصر با نقطه ذوب بالا نيست ( مس 1083 ، نيكل 1455 ،

سيليسيم 1415 ، آهن 1539 و تيتانيم 1660 درجه سانتيگراد ) .