ریخته گری فولاد

تئوری ریخته گری فولاد ها

ریخته گری قطعات فولادی در بیشتر رشته های صنعت به كار برده میشود. قطعات فولادی از چند گرم تا چند تن ریخته گری میشوند . كلاسه بندی این قطعات خیلی مشكل است . فولاد دارای استحكام وشكل پذیری بالائی بوده و در برابر تنشهای بالا ومركب وتحت بارهای ضربه ایستادگی می كند . فولاد های الیاژی مخصوص ، دارای مشخصات مكانیكی خوب در دمای بالا ومقاومت خردگی ، مقاومت نسوزندگی ،مقاومت سایشی خوب می باشد . این فولاد ها روز به روز كار بردهای زیادی پیدا میكند .فولاد از نظر تركیب شیمیایی دو گره اصلی به ترتیب فولاد های كربنی و فولاد های الیاژیتقسیم بندی می شوند .فولاد های كربنی در بین خودشان به ترتیب به فولاد های كم كربن (0.09-0.2)در صد كربن ،كربن متوسط (0.2-0.45) در صد كربن و پر كربن (0.5) در صد كربن و بالا منشعب میشوند .فولاد های آلیاژی نیز به سه گروه تقسیم میشوند كه عبارتند از:فولاد های كم آلیاژ (حد اكثر2.5% عناصر الیاژی )،الیاژ متوسط (2-10% عناصر آلیاژی)وپرالیاژ (بیشتر از 10% عناصر الیاژی).

تقسیم بندی از نظر روش تولید،فولاد ها نسبت به روش تولید فولاد های زینس مارتین ،السیری،بازی بسمر وكوره هایقوس ،برقی السیری و بازی تقسیم می گردند.تقسیم بندی از نظر كاربرد ،فولاد های ساختمانی كه در ساخت اجزاء ماشین ها بكار میروند و به دو گروه تقسیم می شوند كه عبارتند از فولاد های ساختمانی كربنی وآلیاژی ،گاهی نیز نسبت به محل كار فولاد های هیدرولیك،توربین، ماشین برقی،راه آهن وغیره تقسیم میشوند.

عناصر تشكیل دهنده فولاد كربنی:

فولاد های كربنی در تولید قطعات فولادی شكل داركه كاربرد زیادی دارند. تركیب اصلی این فولاد ها را C،Mn،SI،PوSتشكیل می دهد .در اینجا مهمترین عنصر كربن كه به كلیه مشخاصات مكانیكی فولاد تآثیر به سزائی دارد .PوS عناصر مضری هستند .S   سیالیت فولاد را درد های بالا كاهش داده و قطعه را در معرض ترك گرم قرار میدهد .P مقاومت ضربه فولاد را كاهش داده ومقدار آن ها نباید بیشتر از استاندارد باشد معمولآ مجموع در صد این عناصر باید كمتر از0.09% باشد .

با افزایش در صد كربن فولاد، مقاومت كششی ، سختی و مقاومت تسلیم آن افزایش می یابد .MN نقش داكسیران رادارد و تآثیر منفی SPرا خنثی میسازد.MN با گوگرد واكنش انجام داده وMNS میسازد.در فو لاد هانثبت Mn به Sبا فرمول زیر حساب می شود:      mn³1.71s

مقدارMNدر فولادها معمولآ بین0.3-0.8% تغییر میكند. . Si نیز تاثیر دا كسیران را دارد ،گاز ها را فیكس میكند.فولاد های كربنی معمولآ (0.2-0.5%si) دارد

فولاد های كم كربن: 

فولاد های كم كربن دارای(0.12-0.2c)  ، (0.35-0.65%mn)  ، (0.15-0.25%si)  0.6%Pmam  و 0.05%smam می باشد.

فولاد های كم كربن دارای سیالیت كم بوده و تمایل زیادی به ترك گرم دارند،مقاومت كشیاین فولاد ها بعد از خنك شدن در كوره های پخت یا نرمالیزاسیونو ازدیاد طول به 23-24% می رسد . فولاد های كم كربن در مهندسی برق و ساخت ماشینها و قطعات ره آهن به كار میروند عملیات ریخته گری و تهیه قطعات فولاد های كم كربن به ترتیب زیر می باشد:

1ـ ذوب فلز در كوره های قوس اسیدی 2ـ ماهیچه سازی 3ـ تهیه قالب ریخته گری 4ـ تهیه مدل 5 ـ تمیز كاری

1ـ ذوب فلز توسط كوره های قوس اسیدی

فولاد های ریخته گری در ایران اكثرا در كوره های قوسی تهیه می شوند ، در حقیقت كاربرد این كوره ها جهت تولید انواع فولاد های كربنی و آلیاژی یكی از دلایل عمده استفاده انها در سراسر دنیا می باشد . همان طور كه در شكل مشاهده می شود كوره قوس به طور كلی دارای دو قسمت بدنه و در پوش است ، بدنه فولادی بوده و توسط فولاد نسوز محافظت می گردد .سطح مقطع آن كروی و كف كوره گرد می باشد . سقف كوره نیز مانند بدنه توسط مواد نسوز آستر كشی شده و سه سوراخ كه در واقع رئوس مثلث متسلوی الاضلاعی را تشكیل می دهند و محل را استقرار الكترد ها می باشند در آن تعبیهشده است . هنگام شارژ كوره سقف به حالت افقی كنار رفته و پس از شارژ مجددا روی كوره قرار می گیرد .

ظرفیت این كوره ها 1.5 ron می باشد . بر روی كوره 9 عدد مخزن آب وجود دارد كه عمل خنك كردن كوره را انجام می دهند جریان مورد نیاز برای ذوب فلز در این كوره (9000A)می باشد كه توسطترانس تامین می شود . برای تخلیه مذاب كوره ، كوره به اندازه 40-50  درجه به جلو و برای سزباره گیری به اندازه 10-15 به عقب خم می شود الكترود ها از جنس گرافیت می باشد . كه با تماس با شارژ و القا بار مثبت و گرفتن بار منفی از شارژ ایجاد قوس الكتریكی می كند كه فلز را ذوب می كند و طبق جدول زیر الكترود گرافیتی دارای خواص زیر می باشد .

كوره از نوع اسیدی می باشد كه اجزاء نسوز كوره عبارتند از :

1ـ نسوز كرنگریت 2ـ اجر نسوز 3ـ جرم كوبیدنی (هاسه كوارتز + چسب اسید بوریك  2-3%  ) شارژ كوره ابتدا: مواد كربن زا مانند گل آنتراسیت و الكترد های شكسته می باشند تا جوشش به دلیل وجود كربن زیاد در ته كوره حاصل شود ، سپس مواد قراضه ها و دیگر عناصر به كوره اضافه می شوند . لازم به ذكر است برای افزایش سیالیت سرباره به آن اهك اضافه می كنند . جوشش در كوره های اسیدی تا زمان افزودن فروسیلیسیم و فرومنگنز های ادامه می یابد  و در مرحله پایانی اكسیداسیون ، شدت جوشش را كاهش می دهد و اگر درصد mncو si به میزان تجربی (0.32-0.45%c) و

 (0.50-0.65%si) نباشد آن را با افزودن مواد كربن زا و یا مواد دیگر كه میزان si و mn را تنظیم كند ، ( حدود 10-15دقیقه قبل از بار ریزی فرو منگنز و فروسیلیسیم ) به مذاب می افزایند . و میزان عناصر اصلی را در هنگامی می سنجیم كه 75% بار ذوب شده باشد (توسط آزمتالوگرافی ) .بعد از ذوب فلز در كوره ان را به داخل پا تیل ها میریزند بررمی پاتیل ماسه اكسلاكس می ریزند كه عمل سرباره گیری و گرم نگه داشتن مذاب را انجام می دهد و زیر پاتیل های بزرگ مذاب به پاتیل های كوچك تر و از آنجا به داخل قالب ریخته می شوند

2ـ ماهیچه سازی در كارگاه ریخته گری راه آهن كه عناصر اصلی ماهیچه عبارتند از : ماسه سیلسی + روغن الف –دیگترین + سیریش كه با مخلوط كردن این مواد در mix و سپس قالب گیری ماهیچه در قالب هایی با اشكال مورد نیاز وسپس قرار دادن این ماهیچه ها در كوره به تعداد زیاد عمل ماهیچه سازی انجام می گیرد كه در قالب هایی كا نیاز به ماهیچه دارند به كار می رود

3ـ تهیه قالب های ریخته گری : برای تهیه قالب مورد نیاز ابتدا مواد ماسه +آب +چسب بنتویتا را با درصد مشخص شده در جدول زیر میكس می ریزند كه این كار توسط یك نفر كه ماسه را بر روی غلتك میریزد دو غلتك ماسه را به mix انتقال می دهد و عمل تركیب عناصر انجام می گیرد برای تهیه غالب ابتدا به میزان یك سوم سطح درجه ها را ماسه كرومیتی می گیرند و بقیه را ماسه سیلسی می ریزند كه این كار توسط دستگاه از بالا برروی درجه ها ریخته می شود وسپس شروع به لرزش می كند تا ماسه در درجه كوبیده شود و در نهایت یك صفحه بر روی در جه قرار می گیرد و عمل صاف كردن روی درجه را انجام می دهد سپس درجه ها را برروی هم قرار می دهند تا به قسمت ذوب ریزی انتقال یابد . در ضمن قطعاتی كه ظریف می باشند توسط دست قالب گیری می كند .

معمولا قطعاتی كه در كارگاه ریخته گری راه آهن ریخته گی می شوند از اجزایی می باشند كه نمی توان به روش های دیگر تهیه مود مانند : قالب های نگه دارنده ـ بالشتك های زیر واگن ـصفحه سنگ زیر قالب و …