ایمنی در ذوب و ریخته گری

ایمنی در ذوب و ریخته گری

ذوب: در فرایند تولید و تصفیه فلزات اجزای با ارزش طی یک سلسله واکنش ھای مختلف فیزیکی – شیمیایی از مواد با ارزش کمتر تفکیک می شود.

فرایند فلز کاری به :

• فلز کاری حرارتی
• فلز کاری آبی تقسیم می شود

ریخته گری Foundries: عبارت است از ریختن فلز مذاب به داخل قالبی که مطابق شکل و طرح خارجی شی مورد نظر ساحته شده است و در بعضی موارد دارای مغزی درونی است که به حجم و یا اندازه سوراخ داخلی شی مورد نظر منتھی می شود.

طریقه کلی و اولیه ریخته گری شامل:

• ساخت طرح
• ساخت و فراھم آوردن قالب
• ذوب و تصفیه فلزات
• ریختن فلز داخل قالب
• پاک سازی و دور کردن ماسه ھای به ھم چسبیده و فلزات زاید از شی ریخته گری شده

فرآیند ریخته گری:

با تولید قالب آغاز می شود که شکل قالب، قرینه و معکوس قطعه ای است که ما نیاز داریم. قالب از مواد نسوز مانند ماسه تھیه می شود.

فلز بر روی یک منبع حرارت داده می شود تا ذوب شود. سپس فلز مذاب در گودی قالب که شکل قطعه مورد نظر است ریخته می شود. و تا زمان جامد شدن خنک می گردد.

نھایتا قطعه فلزی شکل گرفته از قالب جدا می شود.

کابرد ریخته گری:

به روش ریخته گری می توان قطعاتی را تولید کرد که هندسه بسیار پیچیده ای دارند و یا دارای حفره های درونی می باشند.

برای تولید قطعات بسیار کوچک و همچنین قطعات بسیار بزرگ از چند صد گرم تا چندین هزار کیلوگرم می توان از این روش استفاده کرد.

این روش از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است و هدر رفت کمی دارد. فلزات اضافی در هر بار ریخته گری دوباره ذوب شده و استفاده می شوند.

فلز ریخته گری شده ایزوتروپیک است یعنی در تمام جهات دارای خواص فیزیکی و مکانیکی یکسانی است. دستگیره های در، قفل ها، پوشش یا بدنه موتورها، پمپ ها و غیره، چرخ بسیاری از اتوموبیل ها

واژه نامه ریخته گری

برخی از اصطلاحات رایج در ریخته گری که اکثرا قطعات و تجهیزات مورد استفاده بوده به صورت زیر می باشند:

درجه: یک قاب صلب فلزی یا چوبی است که توده مدل سازی شده را نگه می دارد.

ماهیچه (Core): از ماسه یا فلز ساخته شده و با قرار گرفتن در قالب موجب ایجاد سطوح داخلی مانند سوراخ یا گذرگاه مایع خنک کننده می شود.

تکیه گاه ماهیچه: قسمتی اضافی است که برای قرار دادن و حفظ ماهیچه درون قالب، در مدل ماهیچه و یا قالب ایجاد می شود. سپس از ترکیب قالب و مجموعه ماهیچه، حفره قالب بدست می آید که در حفره شکل یافته فلز مذاب ریخته می شود و پس از انجماد به شکل مطلوب در می آید.

تغذیه کننده (Riser): حفره اضافی که در قالب تعبیه و با فلز مذاب پر می شود. وظیفه آن جبران انقباض قطعه می باشد. تغذیه کننده باید آخرین قسمتی باشد که منجمد می شود. هرچه میزان انقباض کمتر باشد، عیوبی مانند اعوجاج و حفره هم کمتر خواهد بود.

سیستم راهگاهی: شبکه ای از کانال های به هم پیوسته است که برای انتقال فلز مذاب به حفره قالب استفاده می شود.

حوضچه مذاب: قسمتی از سیستم راهگاهی است که در ابتدای ورود ماده مذاب به قالب قرار دارد و ماده مذاب از پاتیل (یا چمچه) به داخل آن ریخته می شود.

خط یا سطح جدایش (Parting Line): سطح مشترک جداکننده دو نیمه درجه قالب یا مدل و دو نیمه ماهیچه

شیب: حالت مخروطی مدل یا قطعه که امکان خروج آن را از قالب فراهم می سازد.

انواع کوره های ذوب و ریخته گری

• کوره های بوته ای (Crucible Furnace)
• کوره های تشعشعی (شعله ای) Radiation or Reverberatory Furnaces
• کوره های ایستاده (کوپل) Cuple Furnaces) Vertical Shaft)
• کوره های برقی Electric Furnaces
• کوره های بلند
• کوره های تولید فرو آلیاژ
• کوره های دیگر (استفاده از انرژی های دیگر)
• کوره های ایستاده (کوپل)

کورهای کوپل که برای ذوب چدن متداول اند تشکیل شده اند از :

بدنه فلزی، که استوانه ای است فولادی و داخل آن توسط مواد نسوز پوشش داده شده است.

جرقه گیر و دودکش که برای گرفتن غبارات و جلوگیری از پرتاب جرقه ها به کار میروند.

بوته که محل ذخیره مذاب است.

دریچه باردهی، سوراخ بارگیری، سوراخ سرباره گیری و …

در هنگام روشن کردن کوره، کک همراه با شمش چدن، قراضه، افزودنی های آلیاژی وسیاله سازها را در داخل کوره ریخته، با شعله ور کردن کک و دمش هوا و در نتیجه سوختن سریعتر کک گرمای مناسب برای ذوب چدن فراهم می شود. امروزه این کوره ها نیز با تکنولوژی روز رشد قابل توجه ای داشته اند، در ایران نیز سال هاست کوره های کوپل کک سوز و گازسوز مورد استفاده قرار می گیرند

کوره های بوته ای

همانطور که از نام آنها پیداست برای عمل ذوب از بوته استفاده می شود. انتقال حرارت در این کوره ها بیشتر از طریق هدایت به مواد موجود در داخل بوته می رود.

حرارت به سه طریق منتقل می شود: 1- هدایت. 2- جابجایی 3- تشعشع

جنس بوته ها:

بوته های آهن خالص

• بوته های فولادی
• بوته های چدنی
• بوته های شاموتی
• بوته های گرافیتی
• بوته های سیلیکون کاربایدی
• بوته های دیگر.

بوته های آهن خالص برای فلزاتی که نقطه ذوب کمتری نسبت به آهن دارند و خوردگی کمتری دارند استفاده می کنند. منیزیم را مجبوریم در داخل بوته های فولادی ذوب کنیم چون با بهترین آجر نسوز نمی توان منیزیم را ذوب کرد و دلیلش میل ترکیبی منیزیم با اکسیژن است که اکسیژن نسوز را متخلخل می کند

کوره های تشعشعی:

کوره های تشعشعی (شعله ای) به کوره هائی گفته می شود که بین محصول احتراق و مواد شارژ تماس مستقیم برقرار می باشد و حرارت از سه طریق، جابجایی، هدایت و تشعشع به مذاب می رسد. هوا و سوخت توسط مشعل یا مشعل هایی از یک طرف کوره به داخل محفظه احتراق (کوره) تزریق می گردد و در اثر سوختن حرارت لازم را برای ذوب شارژ فراهم می کند. سوخت این کوره ها می تواند مایع، گاز و حتی جامد باشد.

کوره الکتریکی (Electric Furnace)

اگر سیمی به مقاومت R اھم جریانی به شدت I آمپر در مدت t ثانیه که اختلاف پتانسیل دو سر آن V ولت باشد عبور کند، مطابق قانون ژول انرژی مصرفی عبارت است از:

W =VIt = RI2t

اگر قسمتی از مدار که انرژی نامبرده مصرف می شود ھیچ گونه فعل و انفعال شیمیایی صورت نگیرد تمام انرژی به گرما تبدیل می شود و به اندازه Q= RI2t کالری گرما تولید می کند. کوره ھای الکتریکی مانند کوره ھای شعله ای متنوع و با توجه به موارد کاربرد آنھا، شکل و کارشان تغییر می کند.

منبع: ایمنی در ذوب و ریخته گری