كارگاه ماشينهاي حساس

 

زیت های و معایب روش ریخته گری گریز از مرکز

مزیت های و معایب روش ریخته گری گریز از مرکز

Advantages and disadvantages of centrifugal casting?

مقدمه :

ریخته گری گریز از مرکز از جمله روشهای ریخته گری است که برای ساخت قطعات دقیق و با استحکام بالا که شکل استوانه ای دارند  ونیز قطعاتی که باید دقیقاً ماشینکاری شوند مورد استفاده قرار می گیرد بارز ترین نمونه آن ریخته گری لوله تفنگ است که باید هم دقیق باشد و هم استحکام بالایی داشته باشد . مواردی از این دست در صنعت فراوان هستند . در صنعت پتروشیمی نیز به انواع روشهای ریخته گری نیاز داریم لازم است که در کارگاههای متمرکز خوارزمی کارگاه ریخته گری هم دایر شود تا برای ریخته گری قطعات مورد استفاده در صنایع پتروشیمی نیازی به ارسال قطعات به شهرهای دیگر نباشد . ریخته گری صنعت مادر است بدون آن امکان ساخت و تولید محصولات صنعتی وجود ندارد لذا باید برای آن ارزش و اهمیت بیشتری قائل شوند که نمی شوند ! روش ریخته گری گریز از مرکز که در اینجا توضیح داده شده است مزیت های زیادی دارد از جمله اینکه خواص مکانیکی قطعه ریخته شده 30% بیشتر از قطعه ای است که با روشهای ریخته گری ساکن = استاتیک ریخته شده است . هر چند این روش برای قطعات استوانه ای مناسب است ولی می توان با استفاده از تکنیک هایی آن را برای اشکال دیگر هم مورد استفاده قرار داد .

معایب ریخته گری به روش گریز از مرکز

تولید قطعات ریختگی  با وارد  نمودن فلز مذاب در قالبهای چرخان و استفاده از نیروی گریز از مرکز

تعیین سرعت:

سرعت چرخش ساده ترین متغییر قابل کنترل در ریخته گری گریز از مرکز می باشد . در این فرآیند سرعت چرخش باید بقدری زیاد باشد که مذاب بطور یکنواخت در سطح قالب در جهت محیطی و طولی پخش شود.ولی اگر سرعت کم باشد در حرکت مذاب اغتشاش به وجود آورده و مذاب به خارج پرتاب می شود.برای تعیین سرعت از روابط ریاضی استفاده می شود ولی چون مقدار محاسبه شده در عمل امکان پذیر نیست سرعت را بصورت تجربی بدست می آورند. و دلیل اختلاف سرعت محاسبه شده و سرعت حقیقی برای تولید نیروی گریز از مرکز لغزش بین مذاب و دیواره قالب ویا مذاب و لایه تازه منجمد شده شده می باشد.

نحوه انجماد:

عواملی مثل جنس وضخامت قالب- پیش گرم کردن قالب- پوشش قالب- فوق گداز قالب- میزان انتقال حرارت- لرزش ودیگر موارد در نحوه انجماد و ساختمان میکروسکوپی قطعه تولید شده به روش ریخته گری گریز از مرکز تاثیر می گذارد که عدم توجه و کنترل این عوامل که هر کدام به نحوی باعث می شود که انجماد ایده آل به وجود نیاید و انجماد از سطح داخلی قطعه آغاز شده ومنجر به ایجاد عیوب مختلفی می گردد. به طور کلی اکثر عیوب ریختگی گریز از مرکز را می توان با شناخت دلایل آن رفع نمود.

حفرههای گازی و حفره های انقباضی: حفره های گازی ممکن است بصورت گرد و یا به صورت کشیده در جهت انجماد دیده می شود که منابع این حفره ها گازی حل شده در مذاب و یا گازهای تبخیر شده از قالب وپوشش قالب می باشد که دلایل آن عواملی چون مرطوب بودن قالب- گازهای موجود در مذاب- اکسیژن موجود در هوا(بخصوص در آلیاژهای آهنی) واین معایب را به همراه حفره های سوزنی حاصل از گازهای قالب را می توان توسط افزایش سرعت قالب تا حد زیادی کاهش داد و چنانچه انجماد ایده آل نباشد و انجماد از سطح داخلی حفره آغاز می گردد در این صورت آخرین مذاب منجمد شده باعث پدید آمدن حفره انقباضی در قطعه می شود.

ترک خوردگی:

دو نوع ترک خوردگی در این نوع قطعات دیده می شود

(1) ترک خوردگی عرضی که ناشی ازعدم امکان انقباض آزادانه قطعه منجمد شده می باشد.

(2) ترک خوردگی طولی که به دلیل ترک خوردن لایه های اولیه منجمد شده و بر اثر تنش

حاصل از نیروی گریز از مرکز پدید می آید و با افزایش درجه حرارت قالب-استفاده از پوشش-افزایش نسبت وزن قالب به قطعه-کاهش سرعت چرخش و کاهش فوق گداز می توان از پدید آمدن این ترک ها جلوگیری کرد.

لب به لب و روی هم افتادگی:

این عیب به طور کلی ناشی از عدم جریان پیوسته مذاب در داخل قالب می باشد و بیشتر در آلیاژهای که دارای سیالیت کمی بوده اتفاق می افتد. و عواملی مثل : بار ریزی مذاب با فوق گداز کم- آنالیز مذاب-اغتشاش درریختن-

آهسته ریختن و غلط ریختن مذاب باعث بوجود آوردن این عیب می شود. و برای رفع این عیب می توان سرعت چرخش را افزایش داد و با بارریزی سریعتر و استفاده از پوشش عایق این عیب را کاهش داد.

جدایش

بدلیل انجماد جهت دار و اثر نیروی گریز از مرکز عناصر آلیا‍ژی به نسبت وزن مخصوص لایه های مختلف قرار می گیرد که در نتیجه قطعه تولیدی از نظر ترکیب یکنواخت نخواهد بود. در مقاطع بعضی قطعات تولید شده مشاهده می گردد که بین دو لایه شامل ساختمان یک لایه ذرات غیر فلزی و فازهایی با نقطه ذوب کم وجود دارد که به این پدیده

(banding ) می گویند که دلیل آن قرار گرفتن یک لایه مذاب بر روی لایه اولیه مذاب که بصورت خمیری در آمده است می باشد.

البته این موضوع بستگی به چیزی دارد که قرار است ریخته گری شود عمده ترین مزیت ریخته گری گریز از مرکز توانایی آن در حفظ جزئیات و نیز ایجاد ساختاری فشرده دانه بندی شده و مستحکم است . تنها عیب حقیقی آن اندازه اش است که با اغلب روشهای ریخته گری گریز از مرکز تنها می توان ابعاد  سه تا چهار اینچ را درست کر هر چند قطعات هوا فضاء بزرگتر از این ابعاد هستند .

بزرگترین موردی که دیده ام یک قطعه فلاسک  12 اینچ بوده است نزدیکترین رقیب آن روش خلاء است که مقدار بزرگی آن بستگی به تجهیر مورد نظر دارد بهرحال ریخته گری گریز از مرکز از نظر شکل و هندسه قطعه ریخته شده دارای محدودیت است

ریخته گری گریز از مرکز که گاهی آن را ریخته گری چرخشی rotocasting نیز می نامند فرآیند ریخته گری فلزات به شکل استوانه و با استفاده از نیروی گریز از مرکز است . این روش با اغلب روشهای ریخته گری فلزات تفاوت دارد که بر اساس نیروی ثقل یا قالبگیری کار می کنند . ریخته گری گریز از مرکز با استفاده از شکل یک قابل دائمی که از فولاد ؛ چدن ؛ گرافیت ساخته شده است انجام می گیرد .

اما استفاده از قالب های شنی یک بار مصرف هم امکان پذیر است . فرآیند ریخته گری معمولاً با استفاده از دستگاه  گریزاز مرکز افقی horizontal centrifugal casting machine انجام می گیرد ( البته از دستگاه ریخته گری گریز از مرکز عمودی هم می توان استفاده کرد ) و این روش دارای مراحل زیر است .

1-      تهیه قالب Mold preparation دیواره های قالب استوانه ای  ابتدا با استفاده از یک پوشش سرامیکی نسوز پوشانده می شود که شامل چند مرحله است ( مالیدن و چرخیدن و خشک شدن و پختن ) . وقتی این پوشش محکم و سفت شد قالب را حول محورش با سرعت بالا می چرخانند ( 300 تا 3000 دور در دقیقه ) که بطور معمول 1000 دور در دقیقه است .

2-      ریختن = Pouring – فلز ذوب شده مستقیماً بداخل قالب چرخان ریخته می شود بدون اینکه از سیستم چرخشی و یا دروازه ای استفاده شود . نیروی گریز از مرکز باعث رانش مواد به سمت دیواره های قالب شده و قالب را پر از فلز مذاب می کند .

3-      خنک سازی = Cooling- هنگامی که فلز مذاب  بدین ترتیب بدرون قالب ریخته می شود قالب همچنان در حال چرخش است تا فلز خنک شود خنک سازی در یواره های قالب سریعتر انجام می گیرد تا به داخل ادامه پیدا می کند .

4-      برداشتن  قطعه ریخته گری شده Casting removal-  هنگام که قطعه ریخته گری شده خنک و محکم شد چرخش متوقف شده و در این حالت می توان قطعه را برداشت .

5-      پراخت نهایی = Finishing هنگامی که نیروی گریز از مرکز باعث چگالیدن فلز می شود و آن را به دیواره های قالب می چسباند هر گونه ناخالصی چگالیده نشده یا حبابی که در سطوح داخلی قطعه ریخته شده وجود داشته باشد از بین می رود . در نتیجه فرآیند ثانویه ای که قرار است بعداً روی قطعه صورت گیرد از قبیل ماشینکاری و سنباده زنی و سند بلاست باید انجام گیرد تا سطوح داخلی را تمیز و صاف کند .

 

ریخته گری گریز از مرکز روشی است برای ریختن قطعات که دارای محور تقارن هستند axi-symmetric parts از جمله ریختن قطعات استوانه ای و دیسکی cylinders or disks که عموماً توخالی هستند .

بخاطر نیروی بالای گریز از مرکز این قطعات خیلی دقیق و با دانه بندی خیلی  ریز fine grainدر سطوح بیرونی درست می شوند و خواص مکانیکی تقریباً به میزان 30% بیشتر از قطعاتی است که با استفاده از روشهای ریخته گری استاتیک static casting methods انجام می گیرد.

این قطعات را می توان از فلزات آهنی از قبیل آلیاژهای فولاد ؛ فولاد ضد زنگ و آهن ریخت ویا با استفاده از آلیاژهای غیر فلزی مانند آلومینیم ؛ برنز ؛ مس و مینزیم و نیکل ریخت . ریخته گری گریز از مرکز را می توان در طیف وسیعی از صنایع بکار برد از جمله : صنایع هوا فضاء ؛ صنایع دریایی ؛ و نیز انتقال قدرت . قطعاتی را که بطور معمول می توان بدین طریق ریخته گری کرد شامل : بیرینگها مارییچ ها بوش سیلندر cylinder liners ؛ نازل ها = شیپوره ها ؛ لوله ها و نیز مخازن تحت فشار و پولی ها = قرقره ها و حلقه ها و نیز انواع چرخهاست .

 

. These parts may be cast from ferrous metals such as low alloy steel, stainless steel, and iron, or from non-ferrous alloys such as aluminum, bronze, copper, magnesium, and nickel. Centrifugal casting is performed in wide variety of industries, including aerospace, industrial, marine, and power transmission. Typical parts include bearings, bushings, coils, cylinder liners, nozzles, pipes/tubes, pressure vessels, pulleys, rings, and wheels.

 

http://www.custompartnet.com/wu/images/centrifugal-casting/centrifugal-casting.png

 

..................مقدمه و ترجمه از : محمد توکلی – 1 آبانماه 1390 – BIPC خوارزمی

منابع :

http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20110913112049AAG95jK

http://www.engineersedge.com/manufacturing/centrifugal_cast_process.htm

http://www.custompartnet.com/wu/centrifugal-casting

 

پيام هاي ديگران ()        link        ۱۳٩٠/۸/۱ - محمد توکلی