دانلود مقاله ریخته گری

بسمه تعالی
مقدمه:
یکی از روشهای تولید قطعات روش ریخته گری می باشد و اجسام زیادی را در صنعت می توان با این روش تهیه کرد.

انواع قطعات اتومبیل، موتور هواپیما، ماشین آلات سنگین، بیلهای مکانیکی و...

و خلاصه اینکه کمتر می توان ماشین صنعتی پیدا کرد که در آن قطعات ریخته گری استفاده نشده باشد و این به علت آن است که فوائد و مزایای بسیاری نسبت به سایر روشها دارد که در زیر به آن اشاره می شود.

الف – روش ریخته گری ساده ترین راه در صنعت برای تبدیل سریع یک طرح به جسم مورد نیاز میباشد.

ب – تهیه قطعات با وزن کمتر از یک کیلوگرم تا چند صد تن امکان پذیر می باشد.

ج – با استفاده از روش ریخته گری قطعات با پیچیدگی خاصی که در روشهای دیگر، امکان تولید آنها وجود ندارد، قابل تولید می باشد.

د – با این روش قطعات با آلیاژها و آنالیزهای خاصی قابل تولید می باشند.

ه- امکان ایجاد خواص مکانیکی و متالورژیکی از طریق کنترل و انتخاب ترکیب شیمیایی مورد نظر و عملیات حرارتی لازم وجود دارد.

و – امکان تولید قطعات یک پارچه با آلیاژهای متفاوت وجود دارد.

ز – تولید به روش ریخته گری نسبت به روشهای دیگر اقتصادی تر و ارزانتر می باشد.

با توجه به این دلایل و مطالعه برنامه تولید برای تولید اکثر قطعات خودرو از جنس چدن و فولاد روش ریخته گری مناسب ترین روش می باشد.

شکل شماره 1 تصاویری از قطعاتی که به روش ریخته گری تولید شده اند را نشان می دهد.

شکل شماره 1 تصاویری از قطعاتی که به روش ریخته گری تولید شده اند

جدول شماره 1
برنامه تولید کارخانه ریخته گری چدنی به ظرفیت 10 هزار تن در سال
ردیف نام قطعه در خودروی موردنظر تعداد قطعه در هر خودرو وزن هر قطعه (kg) وزن قطعات
(kg) تعداد خودرو (دستگاه) وزن کل قطعات (تن)
1 خودروهای سواری کوچک:
1-1 کاسه چرخ عقب 2 6 12 60000 720
1-2 دیسک ترمز 2 4 8 60000 480
1-3 مجموعه منیفولد 1 2/5 2/5 60000 312
1-4 فلایول 1 5 5 60000 300
1-5 فلنج چپ راست 2 3 6 60000 360
1-6 کله گاوی (دیفرانسیل) 1 5 5 60000 300
1-7 بازوی عقب ، راست و چپ 2 2 4 60000 240
2 خودروهای سواری متوسط
2-1 کاسه چرخ عقب 2 3/9 6/18 60000 1116
2-2 دیسک ترمز 2 5/7 15 60000 900
2-3 بازوی چرخ اکسل عقب 2 9 18 60000 1080
2-4 بازویی زیر اتاق اکسل عقب 2 9 18 60000 1080
2-5 مجموعه مینفولد 1 4/6 4/6 60000 384
2-6 فلایول 1 5/7 5/7 60000 450
2-7 میل بادامک 1 4 4 60000 240
2-8 بازوی اتاق چپ و راست 2 10 20 60000 1200
2-9 کپه یاتاقان 1 5 5 60000 300
جمع 9462
7% سهم ماشین کاری 662
جمع کل ریخته گری خام 10124

1-2- طرح مقدماتی مراحل تولید و شناسایی ماشین آلات و تجهیزات
بخش های عمده یک کارخانه ریخته گری دارای قسمتهای زیر می‌باشد.

1-2-1- واحد ذوب، شامل تجهیزات ذوب و حمل مذاب، واحد آماده سازی قراضه
1-2-2- واحد قالبگیری و ماهیچه سازی ، شامل خط قالبگیری اتوماتیک، خط قالبگیری دستی، دستگاههای ماهیچه گیری Hot Box و Cold Box
1-2-3- واحد آماده سازی و تامین ماسه، این واحد شامل سیستم تامین ماسه و سیستم تخلیه درجه (Shake out) بازیافت ماسه برای ماشینهای قالبگیری و ماهیچه سازی است.

1-2-4- واحد تمیزکاری و تکمیل، واحدتمیز کاری شامل تجهیزات شات بلاست، و سنگ زنی و جوشکاری می باشد.

1-2-5- واحد آزمایشگاه و کنترل کیفیت، شامل تجهیزات آزمایشگاهی واحد ذوب، ماسه و آزمایشگاه تست های مکانیکی و تجهیزات کنترل کیفیت خط تولید (On line)
1-2-6- واحد تعمیرات مدل و قالب، ساخت مدل و قالب در خارج از کارخانه و یا توسط مشتری انجام می گیرد و این واحد صرفاً برای تعمیرات جزئی و نصب و مونتاژ مدل و قالب لازم می باشد.

1-2-7- انبار محصول و مواد اولیه ، انبار برای محصولات ریخته گری شده و انبار کردن مواد اولیه برای ریخته گری مورد نیاز است.

1-2-4 واحد تمیز کاری و تکمیل ، واحد تمیز کاری شامل تجهیزات شات پلاست و سنگ زنی و جوشکاری می باشد .

1-2-5 واحد آزمایشگاه و کنترل کیفیت ، شامل تجهیزات آزمایشگاهی واحد ذوب ، ماسه و آزمایشگاه تست های مکانیکی و تجهیزات کنترل کیفیت خط تولید ( on line)
1-2-6واحد تعمیرات مدل و قالب ، ساخت مدل و قالب در خارج از کارخانه و یا توسط مشتری انجام می گیرد و این واحد صرفاً برای تعمیرات جزئی و نصب و مونتاژ مدل و قالب لازم می باشد .

1-2-7 انبار محصول و مواد اولیه انبار برای محصولات ریخته گری شده و انبار کردن مواد اولیه برای ریخته گری مورد نیاز است .

1-3 بر آورد اولیه تجهیزات و ماشین آلات مورد نیاز و منابع تأمین آنها
در این قسمت تجهیزات اصلی مورد نیاز برای قسمت ذوب ،قالبگیری ، ماهیچه سازی و ماسه رسانی و تجهیزات جانبی تولید بشرح زیر توضیح داده می شوند .

1-3-1 تجهیزات ذوب برای ذوب چدن و فولاد می توان از کوره های الکتریکی استفاده نمود مزایای این کوره ها بشرح زیرند : الف) امکان کنترل دمای شارژ و نگهداری آن در یک درجه حرارت معین برای مدت زمان مشخص ب) امکان استفاده از اتمسفر کنترل شده در محفظه ذوب وجود دارد .

ج) امکان استفاده از خلاء و یا فشارهای پایین تر از اتمسفر در محیط شارژ وجود دارد ( برای آلیاژ سازیهای خاص ) د) امکان تهیه آلیاژهایی با کیفیت مناسب از مواد اولیه ای با کیفیت پایین تر وجود دارد .

و) کار با این کوره ها ساده می باشد .

به همین دلیل کوره های الکتریکی نسبت به انواع دیگر کوره های صنعتی برای ذوب فولاد و چدن مناسبتر می باشند .

کوره های الکتریکی به سه گروه کوره های مقاومتی ، کوره های قوس الکتریکی و کوره های القایی تقسیم بندی می شوند .

از لحاظ صنعتی کوره های مقاومتی برای ذوب چدن و فولاد مناسب نیستند ، به همین دلیل کوره های قوس الکتریکی و القایی برای تولید این محصولات مناسب می باشند که در زیر توضیح داده شده است .

1-3-1-1 کوره های الکتریکی در اثر عبور جریان برق بین الکترود و شارژ قوس الکتریک ایجاد می شود .

دمای ایجاد شده بسیار زیاد و تا 3800 در نقطه قوس الکتریکی می رسد .

کوره های قوس الکتریکی مناسب برای ذوب چدن و فولاد دارای 3 الکترود می باشند این کوره ها به دلیل ایجاد آلودگی صوتی و محیط زیستی و هم چنین عدم کنترل دقیق شارژ کوره و افزایش کربن که نیاز به تجهیزات دیگری برای بدست آوردن ترکیب آلیاژی مورد نظر را دارند ، برای قطعات صنعتی و کوچک با ترکیب شیمیایی خاص و یکنواخت پیشنهاد نمی شوند .

شکل شماره 2 یک کوره قوس الکتریک را نشان می‌دهد .

شکل شماره 2 یک کوره قوس الکتریک 1-3-1-2 کوره های القایی اساس کار این کوره ها شبیه یک ترانسفورماتور الکتریکی می باشد ، در اینجا سیم پیچ اولیه یک کویل مسی است و سیم پیچ ثانویه همان شارژ ذوب می باشد .جریان القاء شده در شارژ فلزی موجب ایجاد حرارت در شارژ می گردد .

این کوره ها به دو گروه کوره های القایی هسته دار و بدون هسته تقسیم می شوند .

1-3-1-3 کوره های القایی هسته دار این کوره ها برای ذوب فلزات غیر آهنی مناسب می باشند .

هم چنین این کوره ها به عنوان نگهدارنده بکار می روند ، در این کوره ها بر ای شروع به کار می بایستی مقداری ذوب در ابتدا در آنها شارژ گردد به همین دلیل کوره های القایی هسته دار برای ذوب فولاد و چدن مناسب نیستند .

شکل شماره 3 تصویر برش خورده یک کوره القایی هسته دار را نشان می دهد .

شکل شماره 3 تصویر برش خورده یک کوره القایی هسته دار 1-3-1-4 کوره های القایی بدون هسته در این کوره سیم پیچ دوم در واقع همان شارژ می باشد و عبور فلوی مغناطیسی از میان شارژ باعث افزایش دما و در نهایت ذوب قطعات شارژ می شود .

کوره های القایی بدون هسته به سه گروه تقسیم می شوند ، کوره های القایی فرکانس شبکه ، کوره های القایی فرکانس متوسط ، کوره‌های القایی فرکانس بالا .

الف)کوره های القایی فرکانس شبکه این کوره ها با فرکانس شبکهHZ 60-50 کار می کنند .

این کوره ها نیاز به تجهیزات اضافی برای افزایش فرکانس ندارند و ارزانتر می باشند ولی عیب این کوره ها در مدت زمان ذوب زیاد در شروع کار می باشد .

در عمل سعی می شود برای کوتاه شدن زمان ذوب در این کوره ها همیشه 20 تا 30 در صد مذاب در کوره باقی بماند .

ب) کوره های القایی فرکانس متوسط فرکانس برق این کوره ها عمدتاً تا 1000 هرتز نیز می رسد ، این کوره ها به دلیل نیاز به تجهیزات افزایش فرکانس گرانتر از کوره های فرکانس شبکه می باشند ولی سرعت ذوب در این کوره ها بیشتر می باشد و همچنین این کوره ها را می توان بدون نیاز به مذاب اولیه از حالت سرد بکار انداخت، این کوره ها برای تولید چدن و فولاد مناسب می باشند .

شکل شماره 4 تصویر تخلیه کوره القایی بدون هسته با فرکانس متوسط را نشان می دهد .

شکل شماره 4 تصویر تخلیه کوره القایی بدون هسته با فرکانس متوسط ج) کوره ها ی القایی فرکانس بالا فرکانس برق در این کوره ها به بیشتر از 1000 هرتز می رسد ، سرعت ذوب در این کوره ها بسیار زیاد می باشد وبه دلیل تجهیزات اضافی برای بالا بردن فرکانس ذوب، بسیار گرانتر از کوره های فرکانس متوسط می باشند و عمدتاً در صنعت استفاده نمی شوند از مزایای این کوره ها می توان به تهیه ذوب سریع از قراضه های غیر فشرده نام برد .

با توجه به توضیحات داده شده کوره القایی با فرکانس متوسط برای واحد ذوب پروژه مورد نظر گزینه مناسبتری می باشد .

شکل شماره 5 کوره های القایی در هنگام ذوب ریزی نشان می دهد .

شکل شماره 5 کوره های القایی در هنگام ذوب ریزی 1-3-2 واحد قالبگیری و ماهیچه سازی قالب را می توان یکی از اجزاء اصلی فرایند ریخته گری دانست بهمین علت ریخته گری را می توان بر حسب نوع و سیستم قالب تقسیم بندی کرد .

قالبهای موقت ریخته گری عمدتاً از مواد دیرگداز مانند انواع ماسه ها ، گچ ، سیمان و........

استفاده می شوند .

از این مواد ماسه ها کاربرد وسیعتر و متداولتری را دارند ، بهمین دلیل ابتدا تعریفی از ماسه برای تشریح بهتر فرآیند خواهیم داشت .

ماسه ، بخش عمده تولیدات ریخته گری در قالبهای ماسه ای انجام می شود ، برای تولید یک تن قطعه ریختگی به 4 تا 5 تن ماسه قالبگیری در گردش نیاز است که به ابعاد قطعات ریخته گری و روش قالبگیری بستگی دارد ، در اینجا با توجه به برنامه تولید قطعات چدنی از روش ریخته گری در قالبهای ماسه ای تر استفاده خواهد شد که در ادامه روشهای متداول و مناسب برای این منظور توضیح داده شده است .

1-3-2-1 قالبگیری قالبگیری عبارتست از تهیه کردن یک محفظه برای ریختن فلز مذاب در آن ، عمل قالبگیری شامل عملیات کوبیدن ماسه روی مدل در یک جعبه درجه ، ساختن مدل ، گذاشتن ماهیچه و ایجاد سیستم راگاهی در ماسه و مونتاژ درجه می باشد .

سیستم های قالبگیری : برای قالبگیری قطعات در ماسه روشهای متفاوت با تکنولوژی های مختلف وجود دارد .

می توان روشهای قالبگیری را بر اساس نوع تجهیزات بکار رفته به دو دسته قالبگیری دستی و قالبگیری ماشینی تقسیم بندی نمود .

در اینجا سعی شده است روشهایی که مناسب با ظرفیت و برنامه تولید پروژه می باشد توضیح داده می شود .

الف – ر وش قالبگیری دستی این روش برای تولیدات سفارشی و تولیداتی که تیراژ بالایی ندارند و نیز قطعات با وزن بالا مناسب است .

روشهای متداول و مناسب برای برنامه تولید عبارتند از قالبگیری با ماسه تر ، قالبگیری با چسب سیلیکات سدیم و گاز و..........

روش قالبگیری در ماسه تر به روش دستی در این روش که رایج ترین روش ریخته گری انواع قطعات کوچک و متوسط و بزرگ با