پوشش دادن قالب ماهیچه


مقدمه

مشخصات فلز مذاب ، بویژه هنگامی که از درجه حرارت بالا وارد قالب می شود ، به گونه ای است که ممکن است به انجام فعل و انفعالات فیزیکی و شیمیایی میان مذاب و مواد قالب یا ماهیچه منجر شود .

بدیهی است انجام این واکنشها می تواند به خصوص متالورژیکی و مکانیکی قطعه آسیب رسانده و از تولید قطعه سالم و بدون عیب جلوگیری نماید . ایجاد سطوح زبر و خشن (در قطعه ) یکی از این موارد است که در قالب و ماهیچه های ماسه ای بطور شایع و گسترده مشاهده می شود . فلز بدلیل دارا بودن ویژگیهای حالت مذاب (مایع ) مواد قالب و ماهیچه را تر نموده و به داخل آن نفوذ می کند ، قابل ذکر است که در بعضی از موارد نفوذ مذاب از طریق ترک های ایجاد شده در اثر انبساط حرارتی در سطح قالب صورت می گیرد . پس از نفوذ فلز مذاب به داخل قالب یا ماهیچه یعنی ماسه و چسب صورت می گیرد که محصول این فعل و انفعالات به سطح قطعه چسبیده و موجب زبری و ناهمواری سطوح آن می شود .

بنابر این ، بدیهی است که برای جلوگیری از ایجاد چنین عیبی در قطعه ریختگی ، بایستی به طریقی از انجام فعل و انفعال میان فلز مذاب و قالب ماهیچه ممانعت به عمل آورد . هرچند با توجه به پیشرفت های حاصل شده در زمینه های مواد و فرآیند که با انتخاب ماسه و چسب مرغوب و نیز کنترل روش قالبگیری می توان این عیب را تا حدودی زیادی محدود نمود ولی به دلیل بالا رفتن هزینه تولید ، استفاده از این روش اقتصادی نمی باشد از این رو ، مناسب ترین روش برای جلوگیری از عیب یاد شده ، پوشش دادن سطحهای قالب و ماهیچه با مواد دیر گداز معینی است که ضمن اقتصادی بودن از تماس فلز مذاب با قالب و ماهیچه و در نتیجه انجام فعل و انفعالات فیزیکی _ شیمیایی میان آنها جلوگیری می کند .

در مورد قالبهای دائمی ، پوشش قالب از ویژگی و اهمیت خاصی برخوردار است . اگر چه فعل و انفعالات شیمیایی بین مذاب و قالب در این گروه از اهمیت کمتری برخوردار است (در موارد خاصی این فعل و انفعالات اهمیت زیادی دارد ). با این حال پوشش قالب در افزایش عمر قالب و نیز مانع شدن از چسبیدن قطعه ریختگی به قالب و نیز سطح تمام شده خوب ، نقش تعیین کننده ای دارد .


انواع مواد پوشش در قالبهای موقت

به طور کلی مواد پوشش قالب و ماهیچه را می توان به دو گروه جامد و مخلوط مایع تقسیم نمود .

مواد پوششی جامد بیشتر در قالبهای ماسه ای تر بکار می روند ، شامل مواد دیر گدازی همچون مواد سیلیکاتی ، مواد کربنی و مواد اکسیدی می باشند . این مواد با استفاده از غربال های بسیار ریز و یا کیسه پودر به سطح قالب پاشیده می شوند و یا با ابزار و وسایل مخصوص به سطح قالب مالیده می شوند و پودر اضافی توسط فوتک یا هوای فشرده از محفظه قالب خارج می گردد . قابل ذکر است که پس از پوشش دادن قالب با این روش بایستی مد مجددا درون محفظه قالب قرار داده شود تا قسمت های ظریف و پستی و بلندی های مدل در داخل قالب از بین نرود . در جدول 1 انواع مواد پوششی جامد (پودر) به همراه شرایط کاربردی آنها درج شده اند .

مواد پوششی مخلوط مایع اصولا در قالبهای ماسه ای خشک و نیز ماهیچه ها به کار می روند . این مواد از چهار جزء اصلی تشکیل می شوند که عبارتند از :

درجدول 1 انواع مواد پوششی جامد برای قالب های موقت آمده است


الف –مواد پر کننده دیرگداز

ب_عامل قوطه ور سازی

ج _ چسب

د_ ماده حامل یا واسطه (آب ،‌الکل ،‌روغن )

علاوه بر اجزای یاد شده ، ممکن است مواد دیگری نیز به منظور بهبود بخشیدن مشخصات پوشش به آن اضافه شوند که عبارتند از : ماده فعال در سطح قالب (به عنوان مثال ماده ای که در تغییر تنش سطحی مذاب موثر می باشد ) موادی برای بهبود خاصیت چسبندگی ، مواد جلوگیری کننده از کف کردن پوشش و ...

مواد دیر گداز ، علاوه بر دارا بودن شکل و اندازه مناسب ، بایستی تا حد امکان از وزن مخصوص پایین تری برخوردار باشند تا غوطه ور شدن آنها دذر داخل ماده حلال با واسطه به آسانی صورت گیرد . انبساط حرارتی این مواد بایستی پایین بوده و از نظر شیمیایی نسبت به مذاب خنثی باشند . بدیهی است در کنار ویژگیهای فوق الذکر فراوانی و پایین بودن قیمت نیز اهمیت قابل توجهی برخوردار هستند .

بر اساس نوع فلز مذاب و نیز شرایط ریخته گری آن ممکن است از مواد دیر گداز مختلف استفاده شود . این مواد عبارتند از : پودر سیلیس ، زیکن کرومیت ، آلومین ، شاموت الیوین ،‌منیزیت و کروم _ منیزیت .

با توجه به اینکه ، توزیع یکنواخت ذرات مواد دیر گداز در سراسر مخلوط پوششی برای دستیابی به پوشش یکنواخت امری ضروری است لذا ، به دلیل اختلاف موجود در وزن مخصوص مواد دیر گداز و ماده حامل یا واسطه ، از موادی به نام عامل غوطه ور سازی استفاده می گردد . در مواردی که ماده حلال یا واسطه آب باشد ،‌معمولا بتونیت به عنوان عامل غوطه ور سازی به کار می رود .

نقش عامل چسبی در مخلوط مواد پوششی این است که باعث چسبیدن ذرات مواد دیر گداز به یکدیگر و نیز اتصال آنها به سطح قالب یا ماهیچه می شود . میزان چسب مورد نیاز معمولا به اندازه ذرات مواد دیر گداز بستگی دارد . ولی به هر حال به دلیل اثرات نامطلوب ناشی از مقادیر زیاد مواد چسبی بایستی سعی شود تا مقدار این مواد در مخلوط مواد پوششی به کمترین مقدار ،‌کاهش یابد .

در تهیه مواد پوششی از چسب های متعددی استفاده می شود . در مواردی که ماده حلال با واسطه آب باشد . موادی همچون خاک های مختلف ، دکسترین (نشاسته) ، ملاس چغندر قند ، شکر ، سیلیکات سدیم (آب شیشه)و رزینها (صمغ ها ) محلول یا نا محلول در آب به عنوان چسب به کار می رود . علاوه بر این از روغنها یی که در اثر حرارت و یا در مجاورت هوا خود گیر می شوند نیز می توان استفاده نمود .

در مجاورت هوا خود گیر می شوند نیز می توان استفاده نمود .

صرف نظر از نوع فلز مذاب و شرایط ریخته گری آن ، یک مخلوط مایع پوششی بایستی دارای مشخصات عمومی به این شرح باشد :

الف –مخلوط پوششی بایستی از خاصیت غوطه وری کافی برخوردار بوده و در صورت ته نشین شدن ذرات جامد با هم زدن ،‌این مواد به آسانی به صورت معلق درآمده و توزیع یکنواختی از آن در ماده حامل حاصل گردد .

ب – از نظر غلظت و وزن مخصوص بایستی متناسب با روش پوشش دادن باشند .

ج-ماده پوششی بایستی غیر سمی بوده و دارای بوی بد و نا مطبوع نباشد .

د-پوشش بایستی صاف و صیقلی بوده فاقد حبابهای حبس شده هوا و غیره باشد

هـ - مواد پوششی بایستی از خاصیت چسبندگی کافی به سطح قالب ماهیچه برخوردار باشد . همچنین در اثر خشک شدن یا گرم شدن سریع در اثر تابش حرارت و یا تماس با مذاب نبایستی ترک خورده و یا از جداره قالب و سطح ماهیچه جدا گردد .

و- گاز متصاعد شده از پوشش به هنگام تماس با مذاب بایستی دارای کمترین مقدار ممکن باشد تا از ایجاد ناهمواری در سطحهای قطعه جلوگیری گردد .

ز- مواد پوششی بایستی در درجه حرارت بالا از خواص مناسب و مطلوبی برخوردار باشند ، برخی از این خواص عبارتند از : حفظ ثبات و استحکام دیرگدازی ،‌عدم تمایل به واکنش با مذاب .

در جدول 2 مشخصات انواع مواد پوششی مخلوط مایع برای بعضی از آلیاژها درج شده است .

روشهای پوشش دادن قالب و ماهیچه

روشهای معمول پوشش دادن قالب و ماهیچه توسط مواد پوششی مخلوط مایع را می توان به سه دسته اصلی تقسیم نمود که عبارتند از : پوشش کردن با استفاده از قلم مو و اسفنج ، روش پاشیدن و روش غوطه وری .

روش پوشش دادن با استفاده از قلم مو و اسفنج :

این روش در بسیاری از کارگاههای ریخته گری متداول است . در روش استفاده از قلم مو در اثر نیروی وارد بر آن به هنگام پوشش دادن ، ذرات مواد دیر گداز بخوبی حفره های موجود در سطح قالب یا ماهیچه را پر می کند .

روش پوشش دادن با استفاده از اسفنج ، مفید ترین روش برای پوشش دادن داخل شیارهای پیچیده و مشکل و زوایای داخلی می باشد . در هر حال ، کارآیی این روشها به مهارت شخص پوشش دهنده بستگی دارد .

پوشش دادن به روش پاشیدن (پاششی) :

این روش به عنوان روشی سریع بطور گسترده در کارگاهها و کارخانه ها ی ریخته گری بکار می رود . بدلیل فشار مکانیکی کمتر برای ورود ذرات مواد دیر گداز به درون منافذ دانه های ماسه در سطح قالب یا ماهیچه ، انتخاب نوع پوشش ، بایستی با توجه و دقت زیادی صورت گیرد . در این روش ،‌فشار هوا به هنگام پاشیدن ذرات مواد دیر گداز ،از رسوب این مواد در محفظه قالب ، به ویژه داخل شیارهای عمیق ،‌جلوگیری می کند که با استفاده از مواد جامد و یا مواد غلیظ در این روش در مقایسه با روشها قبلی از محدودیت بیشتری بر خوردار است .

پوشش دادن ماهیچه ها می باشد و به همین دلیل در کارخانه های ریخته گری با تولید انبوه از آن استفاده می گردد . در این زمینه بازدهی این روش به طور قابل توجهی به تجربه های فنی بستگی دارد . به دلیل وجود فشار ناشی از وزن مواد پوششی نفوذ سطحی تا حدودی بهتر از روش پاششی انجام می شود .