یکشنبه، ۲۱ آذر ۱۳۹۵, ۰۷:۴۰
 
«اقتصاد مقاومتی، اقدام و عمل»

مقایسه و ارزیابی روشهای ریخته گری برای انتخاب اقتصادی ترین روش بسیار مهم است اما به علت این که عوامل مختلفی بر ریخته گری اثر می گذارند، این ارزیابی مشکل خواهد بود.  انتخاب اقتصادی ترین فرآیند برای تولید یک قطعه ریختگی، به نوع آلیاژ، پیچیدگی و اندازه قطعه، میزان تولید، دقت ابعاد و سطح تمام شده آن بستگی دارد . همه این عوامل، اهمیت اقتصادی یکسانی ندارند، بلکه ممکن است یکی از این عوامل در شرایط بخصوصی تعیین کننده باشد .

 

ریخته گری فلزات

ریخته گری، فرآیندی است که طی آن ماده مذاب به داخل قالب بارریزی میشود تا به شکل داخلی قالب، منجمد شده و از داخل آن خارج شود .در واقع ریخته گری جز اولین روشهای تولید و شکل دهی مواد است که از گذشته های دور، برای تولید بسیاری از ابزار و قطعات از آن استفاده می شود .

از جمله خصوصیاتی که سبب تولید قطعات به روش ریخته گری می شود را می توان موارد زیر عنوان کرد :

·         پیچیدگی فنی قطعه و عدم قابلیت تولید آن از طریق سایر روشهای تولید

·         عدم نیاز به خصوصیات و مشخصه های فنی خاص از نظر ساختار کریستالی مواد

·         هزینه نسبتاً پایین

·         امکان پذیری انجام کار مکانیکی مانند آهنگری ، نورد  و یا روزن رانی  پس از مرحله ریخته گری

·         ایجاد سطح صاف و ابعاد دقیق

انواع ریخته گری از دیدگاه علمی و مهندسی

۱ . ریخته گری تجربی

واحدی است که تولید بر اساس مهارتهای فردی صورت گرفته و مشخصات علوم و فناوری نوین بر آنها حاکم نیست . در این واحدها، رابطه منطقی مواد، فرآیند و خواص چندان مورد نظر نیست .

۲ . ریخته گری فنی

در اینگونه واحدها، نتایج علمی و مهندسی محصول معیاری تجربی است . استفاده از روشهای نو، ماشین آلات مدرن و نیمه مدرن در خط تولید از مشخصات این واحدهاست .

۳ . ریخته گری مهندسی

واحدی است که در آن علوم مهندسی و فناوری در سه زمینه مواد، فرآیند و خواص به کار گرفته می شود .

انواع روشهای ریخته گری از دیدگاه فرآیندی

اساس کلیه فرآیندهای ریخته گری تغذیه فلز مذاب به حفره قالب و سپس انجماد مذاب و ایجاد جسم جامد است.  تفاوت فرآیندهای مختلف، اصولاَ در چگونگی تهیه قالب است.  برای اطلاع از روش ریخته گری  ابتدا به بررسی ریخته گری یک جسم ساده در قالب ماسه ای پرداخته می شود.  ابتدا بایستی مدل  جسم مورد نظر را از چوب، فلز یا مواد دیگر بسازیم.  آنگاه قالب را با تراکم  ماسه در اطراف مدل آماده سازیم.  همه این موارد در داخل جعبه قالب گیری قرار می گیرد .معمولاَ قالب دو قسمتی است که قسمت بالایی را درجه بالایی و قسمت پائینی را درجه پایینی می نامند .

اگر قطعه دارای حفره باشد قالبهای مجزایی به نام ماهیچه  ساخته شده و در داخل فضای باقیمانده مدل قرار می گیرد که در این صورت فضای بین حفره قالب و ماهیچه ریخته گری می شود .

برای بارریزی قطعه ریخته گری بایستی سیستم راهگاهی ایجاد شود که در ابتدای آن حفره باز و گشادی بنام حوضچه بارریز تعبیه شده تا بارریزی را ساده کند. فلز داخل حوضچه بارریز از طریق کانال قائم به ته راهگاه و سپس به داخل راهگاه های افقی  جریان یافته، سپس از طریق راهگاه های ورودی به داخل قالب وارد می شود .

پس از کامل شدن انجماد، قطعه ریخته گری شده را از قالب خارج ساخته، ماهیچه ها را با ضربه از قطعه جدا میکنند و قطعات ریخته گری اولیه را برای ماشین کاری آماده می سازند. در حین فرآیند انجماد، رشد دانه ها با کنترل جهت انتقال حرارت در قالب کنترل می شود . انجماد میتواند با استفاده ازمبرد شروع شود. مبردها قطعاتی فلزی هستند که حرارت را به سرعت انتقال می دهند.  از طرف دیگر با استفاده از مواد عایق یا ترکیبات گرمازا شرایط جریان گرما را می توان کنترل کرد و در قسمت معینی از قالب، انجماد را به تاخیر انداخت .

در جدول انواع فرآیندهای ریخته گری به همراه مزایا، معایب و نمونه هایی از قطعاتی که میتوان با این روش ساخت آورده شده است .

فرآیند

مزایا

معایب

نمونه ها

ماسه

هزینه پایین، گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها

تلرانس زیاد، کیفیت

سطح نامطلوب

سر سیلندر ها ، بدنه موتور ها

قالب پوسته ای

دقت بالا، نرخ تولید بیشتر و

کیفیت سطح بهتر

محدودیت در اندازه

قطعات

میله های اتصال ، جعبه دنده ها

مدل مصرف شدنی

گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها

الگو ها استحکام پایینی دارند

سر سیلندر ها، اجزای ترمز

قالب گچی

اشکال پیچیده ، کیفیت سطح

عالی

فقط برای فلزات غیر

آهنی ،نرخ تولید پایین

نمونه های اولیه قطعات مکانیکی

قالب سرامیکی

اشکال پیچیده ، دقت بالا

وکیفیت سطح خوب

فقط اندازه های کوچک

پروانه ها، تجهیزات قالب هاب تزریق

قالب دائمی

کیفیت سطح خوب، نرخ تولید

بیشتر وتخلخل کم

اشکال ساده، گرانی قالب

چرخ دنده ها و جعبه دنده ها

تحت فشار

دقت ابعادی عادی ، نرخ تولید

بالا

گرانی قالب ،قطعات

کوچک، فلزات غیرآهنی

چرخ های اتوموبیل، بدنه دوربین و چرخ دنده های دقیق

گریز از مرکز

احجام سیلندری شکل بزرگ،

کیفیت خوب

محدودیت در شکل ،

هزینه بالا

لوله ها ، بویلر ها و چرخ طیار ها

مجوف

اجسام توخالی و بدون استفاده از

ماهیچه، . سطح خارجی قطعات

سطح داخلی ناصاف

قطعات تزئینی

 

انواع کوره های ذوب

زیربنای صنایع سنگین هر کشور، صنایع ذوب فلزات آن می باشد. زیربنای صنایع ذوب نیز صنایع کوره سازی است.  لذا از اینجا اهمیت صنایع کوره سازی به وضوح روشن می گردد .

ذوب فلزات اغلب به روش ناپیوسته  صورت می گیرد.  مورد استثنای قابل ذکر، ذوب پیوسته در کوره کوپل است، که اکثرا برای تولید چدن استفاده می شود.  انتخاب کوره با توجه به هزینه، کیفیت فلز، نیازهای تولیدی و نوع آلیاژ تعیین می شود. انعطاف پذیری کوره در شرایط مختلف، برای انواع تولید مزیت محسوب می شود.  کوره ها از نظر کاربرد به سه گروه پیش گرم، ذوب و نگهدارنده و از لحاظ مصرف انرژی به دو دسته عمده تقسیم بندی می شوند: 

     I.            کوره های مصرف کننده سوخت فسیلی 

     II.            کوره های با گرمایش الکتریکی

            I.            کوره های مصرف کننده سوخت فسیلی

کوره های سوخت فسیلی تنوع بسیاری دارند که در زیر به شرح تعدادی از آنها پرداخته می شود:

1-      کوره کوپل

کوره کوپل دارای مکانیزم عملکرد ساده بوده و بیشتر برای ذوب قراضه های چدنی استفاده می شود.  همچنین نحوه کار این کوره با کوره بلند شباهت زیادی دارد.  تفاوت آنها در این است که کوره بلند برای احیای سنگ معدن آهن استفاده می شود. این نوع کوره ذوب در اندازه های متنوع و با قدرت ذوب بین ١٠٠ کیلوگرم تا چند ده تن چدن وجود دارد .

اجزاء کوره کوپل

کوره کوپل به طور ساده به دو بخش اساسی تقسیم می شود :

  • ساختمان اصلی که شامل بدنه فلزی، مواد نسوز، محل شارژ، ورودی هوا و خروجی مذاب می شود .

  • بخشهای جانبی که شامل محل توزین شارژ، تصفیه گازهای خروجی، پیش گرم هوا وریل شارژ می گردد .

2-      کوره های دوار

کوره های دوار برای ذوب چدن در سال ١٩٣٠ در آلمان ساخته شد ولی در حال حاضر در دنیا بیشتر انگلیسیها از آن استفاده می کنند.  این کوره ها شامل یک اسکلت فلزی می باشد که به شکل یک استوانه متصل به دو مخروط ناقص است و توسط فلنج روی استوانه و مخروطها به یکدیگر متصل می شود.  به طرف دهانه بزرگ مخروطها و هر دو طرف استوانه فلنج نصب شده و روی استوانه دو غلطک وصل می شود.  غلطکهای محرک، کوره را با سرعت یک دور در دقیقه می چرخانند. در یک طرف مخروط ناقص مشعل و در طرف دیگر دودکش است، در بعضی از طرح کوره ها دود از سقف کارگاه با کانالی خارج می شود و در تعدادی از آنها نیز دود توسط کانالهائی به سیستمهای بازیافت حرارت ارسال شده و از گرمای آن برای پیش گرم کردن هوای ورودی استفاده می کنند.  تجربه ٣٥٠ درجه سانتیگراد نشان می دهد که به راحتی می توان با استفاده از گرمای دود، هوای ورودی را حدود ٢٥٠ گرم کرد. این عمل باعث میشود راندمان حرارتی کوره بالا رود. کوره های دوار مختلف با ظرفیت هایی بین ٢٥٠ کیلوگرم تا ٧٠ تن مذاب چدن و تا ١٢ تن مذاب آلومینیوم موجود می باشد.  سوخت این نوع کوره ها با توجه به مواد اولیه ورودی گاز، گازوئیل و مازوت است .

کوره های دوار را بر اساس نوع سوخت مصرفی به شرح ذیل تقسیم بندی می کنند :

·         کوره دوار با سوخت جامد پودری شکل

·         کوره دوار با سوخت مایع

·         کوره دوار با سوخت گاز

 

3-    کوره های بوته ای

همانطورکه از نام آنها پیداست برای عمل ذوب از بوته استفاده می شود. حرارت در این کوره ها بیشتر از طریق هدایت به مواد موجود در داخل بوته انتقال می یابد . انواع کوره های بوته ای به شرح زیر است:

کوره بوته ای ثابت (زمینی)

این نوع کوره ها از دو نوع تشکیل شده اند :

با سوخت جامد

با سوخت مایع

کوره بوته ای چرخان:

این نوع کوره ها از دو نوع تشکیل شده اند :

١ - چرخان حول محوری که تقریباً کمی بالاتر از مرکز ثقل است

٢ - چرخان حول محور ناودانی کوره

 

جهت بالا بردن عمر و راندمان کوره بهتر است نکات زیر رعایت گردد .

۱ . استفاده از مواد نسوز مرغوب که باعث بیشتر شدن عمر کوره می شود .

۲ . مشعل و دمنده مناسب انتخاب شود زیرا راندمان بهتر و عمر جداره کوره بیشتر شده و زمان ذوب کاهش می یابد .

۳ . در موقع چیدن آجر از کمترین مقدار ملات استفاده گردد.  هرگاه ضخامت ملات زیاد باشد پس از خشک شدن و حرارت دیدن انقباض پیدا کرد و در بین آجرها ترک ایجاد شده و آجرها لق می شوند و سرباره در آنها نفوذ کرده و جداره کوره را از هم می پاشد .

۴ . پس از ساخت کوره بهتر است که کوره به تدریج خشک و آماده کار شود .

۵ . در هر بار روشن کردن کوره جهت ذوب فلزات بهتر است در ده دقیقه اول سرعت دم و مقدار سوخت پایین باشد و به تدریج بالا رود .

۶ . سعی شود در هیچ شرایطی مذاب به جداره کوره نپاشیده و ته کوره نریزد .

۷ . شمشها را به طور عمودی در بوته قرار دهید زیرا در اثر افقی قرار دادن در بوته، انبساط در شمشها حاصل شده و بوته را می شکند و در نتیجه مذاب در کوره ریخته و کوره را خراب می کند .

4-    کوره های گامی

کوره ها معمولا بسته به شکل قطعه و نوع انتقال آن درکوره طراحی و ساخته می شوند. به عنوان مثال در کارخانه لوله سازی ابتدا قطعه در قالب یک شمش 1-5/1 متری در کوره پیش گرم کننده که به صورت دوار می باشد شارژ می شود اما بعد از اینکه شکل لوله را به خود گرفت ,نیاز به کوره هایی با طول بیشتری پیدا می کند که در اینجا این مشکل توسط کوره های گامی حل گردیده است. دلیل اینکه این کوره ها گامی نام گرفته اند این است که قطعه بعد از شارژ به صورت گام به گام و حرکت چرخشی به سمت درب دشارژ هدایت می شوند .

 

    II.            کوره الکتریکی

در گذشته بیشتر از کوره های سوخت فسیلی برای ذوب فلزات استفاده می شد . راندمان پایین، سر و صدای زیاد، عدم یکنواختی مذاب، عدم توانایی ذوب فلزات دیرگداز و مسائلی از این قبیل مشکلاتی است که بر سر راه استفاده از کوره های احتراقی وجود دارد.  استفاده از کوره های الکتریکی راه حل مناسبی برای غلبه بر این مشکلات می باشد.  کوره الکتریکی شامل کوره های قوس الکتریکی، کوره های القایی، مقاومتی و ... می باشند که کوره قوس الکتریکی و القایی از مهمترین آنها است.

کلیه حقوق این وب‌سایت متعلق به سازمان بهره وری انرژی ایران - سابا می‌باشد.