عيوب ريخته گري

عيوب ريخته گري در Die Cast آلومينيم :
Die Cast:
Die Cast يا ريخته گري تحت فشار عبارت است از روش توليد قطعه از طريق فلز مذاب و تحت فشار به درون قالب كه پس از بسته شدن قالب ، مواد مذاب به داخل يك نوع پمپ يا سيستم تزريق هدايت شود سپس در حاليكه پيستون پمپ مواد مذاب را با سرعت از طريق سيستم تغذيه قالب به داخل حفره مي فرستد ، هواي داخل حفره از طريق سوراخهاي هواكش خارج مي شود . اين پمپ در بعضي از دستگاهها داراي درجه حرارت محيط و در برخي ديگر داراي درجه حرارت مذاب مي باشد .
از ابتداي قرن 20 كاربرد قطعات ريخته گري آلومينيوم رشد خود را آغاز نمود اولين محصولات آلومينيوم مختص به وسايل آشپزخانه و قطعات تزئيني بود بعد از جنگ جهاني دوم رشد سريعي در صنعت ريخته گري آلومينيوم بوقوع پيوست و علت اصلي آن نسبت وزن / استحكام عالي آلياژهاي AL بود .
از سال 1945 به دليل توسعه صنايع ريخته گري تزريقي ، ميزان مصرف و كاربرد آلومينيوم ريختگي شديدا ً افزايش پيدا نمود و بيشترين آن در صنايع اتومبيل سازي بود بخصوص در كشورهايي مثل ژاپن سرعت رشد مصرف آلياژهاي AL به صورت صعودي رو به افزايش بوده است كه از طريق مواد آلومينيوم مي تواند وزن اتومبيل را كاهش دهند .
انواع عيوب ريخته گري ناشي از انتقال حرارت اشتباه در قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار :

عيب سرد جوشي
سردجوشي عبارت است از برخورد دو جبهه از فلز مذاب اكسيد شده كه باعث ناپيوستگي در قطعه ريخته شده مي شود . در صورتي كه انجماد فلز خيلي پيشرفته باشد اتصال دو جبهه مذاب بطور كامل انجام شده و سردجوشي به صورت كشيدگي در قطعه ظاهر مي شود .
نحوه ايجاد عيب سرد جوشي
سردجوشي نتيجه تقسيم شدن موج مذاب در طول پر شدن قالب مي باشد اين تقسيم شدن مي تواند در اثر وجود يك مانع در راه عبور مذاب ( پين يا ماهيچه ) باشد و يا در اثر يك انسداد ناشي از جاري شدن به صورت جت مي باشد حضور اكسيد در فلز مذاب قبل از ريخته گري پديده سردجوشي را شديدتر مي نمايد

عيب ترك خوردگي
عيب ترك خوردگي به صورت ايجاد ترك هاي كم و بيش نازك و عميق ظاهر مي شود در برخي موارد اين ترك ها مي توانند حتي ضخامت قطعه را نيز طي نمايند .
نحوه ايجاد عيب ترك خوردگي
اين نوع ترك ها بين دانه اي بوده و به فرم هاي غيرمنظم مي باشند اين ترك ها هنگاميايجاد مي شوند كه آلياژ در انتهاي انجماد تحت تنش باشد . در اغلب موارد خطر ايجادترك در نواحي از قطعه كه مستعد ايجاد تنش مي باشند و در نقاط گرم بيشتر است .

عيب قطره هاي سرد
قطرات سرد به صورت طبله هاي كم و بيش كروي به صورت محبوس در روي قطعه ظاهر مي شوند واغلب موارد نيز قابل حل شدن و ايجاد پيوستگي ساختاري با فلز اطراف خود نمي باشند تنها راه تشخيص اين عيوب ، بررسي ريز ساختار آنها مي باشد .
نحوه ايجاد عيب قطره هاي سرد
قطرات سرد قسمت هايي از فلز هستند كه به سمت ديواره هاي قالب و يا ماهيچه پاشيده شده اند و بلافاصله نيز منجمد گرديده اند بدون آنكه بتوانند توسط مذاب بعدي حذف گردند اين قطرات منجمد در داخل قطعه محبوس شده ، بدون آنكه ذوب مجدد شده باشند اين قطرات فقط باعث ايجاد يك غيرهمگوني در ساختار فلزي مي شوند .
طبقه بندي علل عيوب قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار
علل عيب سرد جوشي
عدم تنظيم حركت پيستون تزريق
طرح نامناسب سيستم مذاب رساني
پايين بودن سرعت دومين فاز مرحله تزريق
بيش از حد بودن مقدار مذاب تزريق شونده
سرد بودن قالب
سرد بودن مذاب هنگام تزريق
كوتاه بودن كورس ( زمان ) دومين مرحله تزريق

علل عيب ترك خوردگي
نامناسب بودن عمل تزريق
فشار نامناسب مرحله سوم تزريق
گرم بودن قالب
گرم بودن مذاب تزريق شونده
مشكل قالب گيري

علل عيب قطرات سرد
عدم تنظيم حركت پيستون تزريق
طرح نامناسب سيستم مذاب رساني
پايين بودن سرعت مرحله دوم تزريق
سرد بودن مذاب تزريق شونده
كوتاه بودن زمان مرحله دوم تزريق

بررسي روش هاي جلوگيري از ايجاد عيوب انتقال حرارتي در قطعات آلومينيومي ريختگي تحت فشار:

سرد بودن قالب : سرد بودن قالب موجب ايجاد عيوب مختلفي مي شود راه حل هاي مختلفي جهت جلوگيري از آن مي توان پيشنهاد نمود .
الف ) كاهش ميزان روغن كاري
ب) افزايش آهنگ توليد (در صورت امكان )
پ) افزايش دماي مذاب تزريق شونده به منظور افت حرارتي قالب
ت) افزايش زمان انجماد به منظور كاهش اتلاف حرارتي قالب

بيش از حد گرم بودن قالب :
هنگامي كه قالب بيش از حد گرم باشد چندين راه قابل ارائه هستند .
الف ) افزايش ميزان روغن كاري ، چون روغن كاري موجب سرد شدن قابل توجه قالب مي گردد .
ب) كنترل شرايط سرد وگرم شدن قالب .
پ) كاهش سرعت توليد .
سرد بودن بيش از حد مذاب در حين تزريق : به منظور كاهش خطر ايجاد عيوب ريخته گري مانند سردجوشي ، نيامد ، ترك خوردگي و قطرات سرد بايد مذاب در منطقه بالاي سوليدوس بوده و اين مسأله در تمام مرحله پر شدن قالب رعايت شود در صورت سرد بودن بيش از حد مذاب ، چندين راه حل وجود دارند كه عبارتند از :
الف ) افزايش دماي مذاب در كوره نگهدارنده با وجود اين نبايد بالاتر از محدوده c 710 باشد .
ب) كاهش زمان انتقال مذاب ازكوره ذوب به كوره نگهدارنده به منظور كاهش اتلاف حرارتي در ملاقه و ريختن فلز گرم تر به داخل كوره هاي نگهدارنده .
پ) كاهش زمان نگهداري مذاب پيش از بارريزي ، زيرا مذاب در كوره نگهدارنده مرتبا ً سردتر مي شود .
ت) در انتها مؤثرترين راه حل را مي توان كاهش زمان پر شدن قالب عنوان كرد .

گرم بودن بيش از حد مذاب در هنگام تزريق : مذاب بيش از حد گرم در هنگام تزريق مي تواند باعث ايجاد عيوبي نظير ترك خوردن ( فلز بيش از حد گرم در حين تزريق مي تواند تغيير شكل دهد ) و يا كشيدگي انقباضي گردد ( به علت افزايش درجه حرارت قالب ) براي رفع اين مسأله دو راه حل وجود دارد كه عبارتند از :
الف ) كاهش درجه حرارت مذاب در كوره نگهدارنده ، البته نبايد دما را بيش از حد كاهش داد زيرا در اين صورت عيوب ديگري مانند سردجوشي و ... به وجود خواهند آمد .
ب) افزايش زمان پر كردن قالب هدف از اين كار از بين بردن تأثير گرم شدن قالب در حين پر شدن و به دست آوردن فلز سردتر در انتهاي پر شدن قالب مي باشد .

عيوب ريخته گري درريخته گري گريز از مركز:
ريخته‌گري گريز از مركز:
در ريخته‌گري گريز از مركز، براي پر كردن قالب، علاوه بر نيروي ثقل از نيروي گريز از مركز نيز استفاده مي‌گردد. در اين روش سطح بيروني قطعه توسط سطح داخلي قالب شكل گرفته ولي سطح داخلي قطعه به چند صورت امكان شكل‌گيري دارد كه خود سبب يك تقسيم‌بندي در روش‌ها گرديده و به طور كلي در سه دسته زير طبقه‌بندي شده‌اند
1- ريخته‌گري گريز از مركز حقيقي
2- ريخته‌گري نيمه گريز از مركز
3- ريخته‌گري تحت نيروي گريز از مركز يا قطعات گريز از مركز شده
ريخته‌گري گريز از مركز حقيقي:
محور ريخته‌گري بر محور دوران قطعه، منطبق بوده و سطح داخلي بدون حضور ماهيچه و به واسطه نيروي گريز از مركز شكل مي‌گيرد. در اين روش محور دوران در يكي از سه حالت افقي، عمودي و مايل مي‌باشد كه ابعاد و شكل قطعه تعيين كننده حالت صحيح آن خواهدبود.اين روش براي قطعات استوانه اي استفاده ميشود.

ريختگري شبه گريز از مركز:
در اين روش قالبها از جنس ماسه اي مي باشند كه درجه ها روي يك صفحه دوار قرار مي گيرند كه براي ريختگري قطعات ديسكي شكل كاربرد دارند

ريختگري قطعات گريز از مركز شده:
قالب از جنس ماسه مي باشد صفحات به شكل متقارن در اطراف سيستم راهگاهي قرار ميگيرند كه مذاب تحت نيروي گريز از مركز به داخل قالبها هدايت مي شود.

نكته قابل توجه در اين روش اين است كه اگر اين قالب ها غير متقارن باشند يك طرف آن سنگين و طرف ديگر سبك شده و باعث بر هم خوردن بالانس مكانيكي دستگاه ميشود و درجه به بيرون پرت ميشود.
در اين روش در قطعات استوانه اي هر چه فلز وزن مخصوص بيشتري داشته باشد نيروي گريز از مركز بيشتر ميشود كه اين باعث بالا آمدن ناخالصي ها ميشود و همچنين چون جهت سرد شدن مذاب از سطح خارجي به داخلي مي باشد حفرات انقباضي به سطح داخلي آمده و با يك بار ماشين كاري سطح داخلي لوله ها مي توانيم لوله هاي سالمي داشته باشيم ولي از نظر اينكه باعث جدا شدن عناصر آلياژي با وزن مخصوص متفاوت و فازهاي باوزن مخصوص كم ميشود عيب دارند. هر چه سرعت دوران بيشتر باشد نيروي گريز از مركز بيشتر ميشود و فاصله بين جدار قالب و قطعه كمتر شده و جدا شدن قطعه مشكلتر ميشود ولي كيفيت ابعادي و خواص مكانيكي آن بيشتر مي شود

شرايط لازم براي توليد قطعات سالم :
پخش سريع و يكنواخت مذاب در داخل قالب
انجماد جهت دار از سمت پوسته قالب به سمت حفره داخلي قالب
تجمع ناخالصي ها و حفرات گازي و انقباضي در پوسته داخلي لوله توليدي

عيوبناشي از انتقال حرارت لوله هاي چدني :
اغلب عيوبي كه در تهيه لوله‌ها از طريق ريخته‌گري گريز از مركز به وجود مي‌ايند همانهايي هستند كه در ريخته‌گري ثقلي ايجاد مي‌شوند و اغلب تاثير مشترك چند عامل مي‌باشند. در اينجا به معرفي عيب ايجاد شده ناشي از انتقال حرارت در فرايند لوله‌ريزي لوله‌هاي چدني پرداخته و به طور جمال علت يا علل شناخته شده، توضيح داده مي‌شود.
عيب ترك

الف- ترك گرم يا پارگي
ترك گرم يا پارگي يكي از نقايص اين روش است. بعد از ورود مذاب به قالب و زماني كه اولين لايه منجمد مي‌شود، مذابي در پشت اين پوسته منجمد شده قرار دارد و به واسطه حركت دوراني بر آن فشار وارد مي‌كند. اين فشار در پوسته استوانه‌اي شكل در حال انقباض، تنش‌هاي محيطي ايجاد مي‌كند. در همين حال در ضخامت منجمد شده قطعه يك انقباض و در قالب به سبب افزايش درجه حرارت آن، يك انبساط حرارتي به وجود مي‌آيد كه سبب شكل‌گيري يك فاصله هوايي گشته و قطعه از حمايت سرتاسري قالب محروم مي‌ماند. در اين زمان اگر تغيير شكل ناشي از تنش محيطي فراتر از مقاومت گسيختگي فلز در آن درجه حرارت گردد، پوسته دچار ترك طولي مي‌گردد. البته در صورت پر شدن اين ترك با مذاب نيز عيب به نام عيب سردجوشي در سطح تماس ايجاد مي گردد.
روشهاي جلوگيري از بروز اين نقص عبارتند از:
كاهش درجه حرارت ريخته‌گري، كاهش سرعت ريخته‌گري، افزايش درجه حرارت پيش‌گرم قالب، به كارگيري سرعت دوراني كمتر در شروع ريخته‌گري و افزايش ضخامت تقالب با استفاده از لايه پوشش عايق در سطح داخلي قالب.

ب) ترك‌هاي عرضي
تركهاي عرضي از ديگر نقايص ايجاد شده در لوله مي‌باشد كه مي‌تواند در نتيجه تمركز شديد تنش‌هاي حرارتي و يا به خاطر انبساط گرافيت و گير كردن لوله در قالب ايجاد شود.