مقاله انواع خاک در ریخته گری رشته متالوژی

مکانیزم اتصال خاک رس (Clay bond) از طریق تشریح وضعیت یک ذره خاک رس هیدراته شده (A hydrated clay particle)  که به آن می سل (ءهزثممث) گفته می شود، باین می‌شود.نیروی بین می سل (intermicellet force) شبکه ای درفصل مشترک کوارتز – خاک رس و  خاک رس – خاک رس که بواسطه جذب ترجیحی کاتیونها و آنونیونها برروی سطح است.اصولا اتصال انواع خاک رس با دانه های ماسهزمانی امکان پذیر است که ذات خاک رس هیدارته شده باشد. در خضور مولکول های آب که طبق واکنش زیر تمایل دارند تا هیدرولیز شوند،ذرات خاک رس ترجیحا یون های هیدروکسیل (OH)  را جذب می کنند. در سطح بلورخاک رس ریخته گری(Clay crystal) پیوندهای ظرفیتی غیر کامل ایجاد می‌شود و ذره خاک رس -‌ آب یک ذره باردار با یک بارمنفی خواهد شد.کائولینیت در سطح خودداری پیوندهای ظرفیتی منفصل است که این امر باعث افزایش نقاط فعال بروی بلور می‌شود. وقتی آب به یک خاک رس  از نوع کائولینیت اضافه می‌شود ، یونهای OH جذب می شوند اما توسط مرکز خاک رس دفع می شوند تا جایی که موقعیت و شرایط تعادل فراهم شود.

فرآیند اصلاح سازی (Cold – curing process):

ماهیچه هایی که طی فرآیند تولید در جعبه ماهیچه تهیه می شوند و سپس درهوا قرار داده  می شوند تا بدون هیچگونه عملیات اضافی  بخودگیری و سفت شدن (Setting)  دست یابند از مخلوطی مرکب از ماسه سیلیس و گروهی از صمغ ها تهیه می شوند. اینگونه صمغ ها بر اثر واکنش با اسیدها پلیمرهایی مشبک تشکیل می دهند. چنین صمغ هایی از اختلاط اوره (Urea)، فرم بفرمول (C4 H 3 O –  CH2 OH)  با نسب های متفاوت، ساخته می شوند. تهیه صمغ ازمخلوط مذکور نه فقط  بدلایل  اقتصادی انجام می شد بلکه علت دیگر آن است که اگر الکل فورفوریل بتهایی مورد استفاده قرار گیرد، پیوند ضعیفی تشکیل می دهد. یک اسید قوی مثل اسید فسفلیک برای افزایش  سرعت اصلاح سازی و خودگیری ماهیچه به کار می‌رود. تجربیات نشان داده است که وجوه اوره باعث ایجاد تخلخل های میله ای (‍‍Pinhole poresity)  در قطعات فولادی می‌شود و بهمین سبب اوره از ترکیب اینگونه چسب ها در فرآیندهای اصلاح سازی  سرد و نیز چسب  بدون پخت ( NO – baking binder) حذف شده است و از  مخلوطی مرکب از الکل فورفوریل  پلیمر شده و ۱۵ پارافرم آلدئید  (Paraformaldhyde) استفاده می‌شود.اسید بعنوان تسریع کننده (C atalyst) در مخلوط به کار می رود و در برخی از موارد اسید تولوئن سولفونیک (Toluene sulphoneic acid)  نیز استفاده می‌شود. تسریع کننده که سخت کننده (Hardner)  نامیده می شود، بطور معمول اسید فسفوریک (Phosphoric  acid)  است. یک مخلوط  نمونه از ماسه سیلیسی، ۳ درصد چسب و تسریع کننده ای باندازه ۳۰ تا ۴۰ درصد وزنی چسب تهیه می‌شود. زمان خودگیری  ماهیچه  به مقدار تسریع کننده و درجه حرارت ماسه بستگی دارد. اگر مقدار تسریع کننده زیاد شود، استحکام درمراحل  اول زیاد  است اما استحکام نهایی چندان بالا نیست درحالی  که اگر مقدار تسریع کننده کم شود در مراحل ابتایی استحکام خیلی پائین است ولی با گذشت زمان بشدت افزایش پیدا می کند بطوری که استحکام خیلی پائین  است ولی با گذشت زمان بشدت افزایش پیدا می کند بطوری که استحکام نهایی بسیار بالا است. انتخاب اینکه آیا سرعت خودگیری و سفت شدن بالا (درصد تسریع کننده زیاد)  مورد نظر  است و یا آنکه استحکام نهایی زیاد (درصد تسریع کننده زیاد) مورد توجه است با کارگاه قالبگیری و ریخته گری است. درجه حرارت ماسه نیز برسرعت خودگیری و زمان سفت شدن تا حدنهایی اثر دارد. با افزایش  درجه حرارت ماسه زمان سفت شدن و کسب سختی نهایی کاهش می یابد.تهیه مخلوط ماسه برای تهیه ماهیچه  بدین طریق  انجام می‌شود که ابتدا ماسه سیلیسی تمیز بدان  بداخل  مخلوط کن ریخته می‌شود و سپس تسریع کننده اضافه می‌شود. همزدن مخلوط بخودبی صورت می گیرد تا تسریع کننده بخوبی برروی  سطوخ ذرات ماسه توزیع و گسترده شود. درمرحله آخر صمغ (چسب) اضافه می‌شود، مخلوط کردن بسرعت انجام می گیرد ومخلوط آماده سریعا برای استفاده در قالبگیری یا ماهیچه  سازی به کار می رود.یکی از مهمترین  چسب هایی که در روش جعبه سرد به کار می رد الکل فورفوریل  است. در این  فرآیند  نیازی به پخت یا حرارت دادن نیست و عملیات تحت عنوان چسب هایی بدون پخت (No – bake binder)  صورت می‌پذیرد.

ریخته گری
ریخته گری

الکل فورفوریل (f urfuryl alcohol):

این ماده بعنون ساده ماده پایه در چسب های فوران ریخته گری محسوب می‌شود. الکل فورفوریل از فورفورال تهیه می‌شود و ساختار آن بدین شکل است.الکل فورفوریل بصورت مایع سیال وجود دارد و اگر اسید مناسب به اضافه  شود پلیمریزه می‌شود. پلیمریزاسیون از نوع تراکمی است و محصول جنبی دارد. واکنش گرما زا است و درجعبه گرم فرآیند تسریع می‌شود.حرارت و گرمای جعبه گرم واکنش را سرعت می بخشد و حرارت ناشی از واکنش به لایه تا بخش های مرکزی، پلیمریزا سیون را تسریع می کند.ساختار حاصل خطی است وچسب حاصل مومسان دما است و بهمین سبب استحکام بالا نیست اما اگر  مقدار را سیدکافی باشد زنجیره باشد زنجیرها بیدیگر اتصال پیدا می کنند و یک ساختمان سه بعدی  مشبک  حاصل  می‌شود و استحکام بالا می رود.مشکلی  که در رابطه با استفاده  از چسبهای خودگیر ریخته گری ما وجود دارد آن است که برای عملیات اجرایی به صفحه مدلی احتیاج است که بتوان آنرا گرم  نمود و نیز به گرمخانه ای که با استفاده از آن عملیات اصلاح سازی انجام گیرد، نیاز است. بنابراین برای تولید  قطعات بزرگ ایجاد بزرگ ایجاد امکانات اجرایی دشوار است. بنابراین  برای تولید قطعات بزرگ ایجاد امکانات اجرایی به صفحه مدلی احتیاج است که بتوان آنرا گرم نمود و نیز به گرمخانه‌ای  که با استفاده از آن عملیات اصلاح سازی انجام گیرد، نیاز است. بنابراین  برای تولید  قطعات بزرگ ایجاد امکانات اجرایی دشوار  است و بهمین سبب قالبگیری  پوسته ای تا حدودی برای تولید قطعات ریختگی کوچک محدود شده است.چسب های صمغی (Resin binders)  که می توانند با نگهداری درهوا بسهولت سخت شوند توسعه یافته اند وکاربرد مفیدی درتولید قالبهای بزرگ و ماهیچه بمنظور ریخته گری فلزات آهنی داشته اند. درمورد اینگونه چسبها نیز شبیه روش چسب  سیلیکات سدیم، مخلوط قابلگیری  در ریخته گری بداخل  جعبه ماهیچه ریخته‌ می‌شود و پس از کوبش و آماده کردن ماهیچه ، سخت شدن در شرایط عادی محیط صورت می پذیرد. بدین ترتیب  درفرآیند اجرائی، خشک کردن درگرمخانه خذف شده است و در هزینه ها صرفه جویی قابل توجهی حاصل می‌شود. استحکام ماهیچه هایی که خودگیری  و سفت شدن را بخودی خود درهوا انجام می دهند با استحکام ماهیچه‌های متعارف   ریخته گری مقایسه است، در هر حال، چسب هایی که بدون استفاده ازگرمخانه یا کوره، واکنش خودگیری و سفت شدن را انجام می دهند نسبتا گران هستند.

سیمان لاستیکی در ریخته گری:

هنوز جزئیات اتصال و پیوند ماهیچه بکمک سیمان لاستیکی ریخته گری (Rubber Cement)  که از گیاه بدست می آید بکمک یک محافظ یا نگهدارنده اصلاح سازی می‌شود. ماسه سیلیسی ابتدا با آب مخلوط می‌شود و سپس خمیر لاستیکی افزوده می‌شود. ماهیچه در  داخل جعبه کوبیده می‌شود و سپس آن فرصت داده می‌شود تا در دمای اتاق سخت شود. اگر یک جزء یا عامل ولکانیزه کردن (Vulcanizing)  به سیمان لاستیکی در ریخته گری اضافه شد. ماهیچه ها پخته می شوند. ماهیچه هایی که با استفاده ازاین چسب تهیه می شوندو بواسطه رطوبت و آب نرم نمی شوند.

سیمان های شیمیایی در ریخته گری:

سیمان های شیمیایی در ریخته گری نظیر اکسی کلراید (Oxychloride)، چسب های ماهیچه مودر توجهی  هستند. ترکیب این نوع چسب مرکب از ۲۰ درصد وزنی کلرومنیزیم و هشتاد درصد مگنزیت کلسینه شده یا اشتعال یافته مرده (D ead burned magnesite) است. در حدود ۸ دصد از این مخلوط با سیمان سیلیسی مخلوط می‌شود و آب کافی به‌آن اضافه می گردد. ماهیچه بطریق معمول تهیه می‌شود و به‌‌ آن فرضت داه می‌شود که بمدت ۴۸ ساعتدر دمای محیط خشک شود.

Casting
Casting

سیمان بعنون یک چسب (Cements):

یک سیمان بعنوان  یک چسب (Binder) برای تهیه قالب و ماهیچه مورد استفاده قرار می گیرد. سیمدن پورتلند (Portland cement)  بمیزان ۱۲ –۸ درصد بهمراه ۶- ۴ درصد آب برای تهیه یک مخلوط ماسه قابلگیری به کار می رود. مخلوط قابلگیری حاصل سختی بالا واستحکام زیاد دارد. زیرا سیمان بوزتلند بواسطه یک واکنش گرمازا سفت می‌شود. وقتی  سیمان، آب و ماسه مخلوط  می‌شود و قابلگیری ریخته گری انجام می گیرد، اندک زمانی برای خودگیری  و سفت شدن (Setting) سیمان لازم است و پس از آن مدل  از قالب خارج می گردد و به مخلوط قالبگیری  تا ۷۲ ساعت فرصت داده می‌شود که خودگیری  و سفت شدن را ادامه می دهد. هنگامی که ریخته گیری در قالب  تهیه شده با چسب سیمان انجام می گیرد آب تبلور سیمان ریخته گری  تبخیر می‌شود و بخار‌اب خاصل باید بسهولت از تخلخل ماسه وهواکس های ایجاد شده خارج گردد زیرا در غیر اینصورت عیوب ناشی از ورود بخار آب بداخل قطعه حاصل می‌شود. قطعاتی که با استفاده از چسب سیمان تهیه می‌شوند بشرط آنکه دقت کافی در ساخت قالب انجام شود، ابعادی صحیح و دقیق و سطوح تمام شده نهای صاف خاک خواهند داشت.ماهیچه هایی که با ماسه سیلیسی و چسب سیمان پورتلند تهیه شده اند وسطوح تمام شده نهایی صاف خواهند داشت.ماهیچه هایی که با ماسه سیلیسی و چسب سیمان پورتلند تهیه شده اند نیز تا حدودی در قالب های ریخته گری قطعات چدن  خاکستری، فولاد و قطعات غیر آهنی  به کار می روند و بخص هنگامی که سطح نهایی خوب و دقت ابعادی قطعه مورد نظر باشد اینگونه ماهیچه هاتحت توجه است.برای تهیه ماهیچه، ماسه سیلیسی و سیمان (معمولاً ۱۲ درصد) مخلوط می شوند و آب کافی اضافه می‌شود. ماهیچه ها بطریق معمول کوبیده می شوند و سپس در دمای اطاق و ترجیحا در ۲۷ – ۲۱ درجه سانتیگراد بمدت ۷۲ ساعت قرار داده می شوند تا سخت شدن بطور  کامل صورت پذیرد. تعبیه هواکش و معبر  عبوربخار آب  از ضروریات است.

اتصال خشک (Dry bond):

در یک ماسه خشک، استحکام با افزایش مقدار‌آب زیاد می‌شود و این ازدیاد تا یک حد خاص ادامه می یابد اما در مورد ماسه های ریخته گری که مقدار آب آنها در محدوده متعارف و معمول است تا شکل پذیری مناسب وجود داشته باشد، فاصله بین دوقطبی های خاک رس همواره بیشتر از مقدار بحرانی (x) است زیرا‌ آب اضافی مابین فضای بین می سل ها قرار می گیرد. در هر حال اگر مجموعه تلفیقی خاک رس – آب – کوارتز  باندازه کافی حرارت ببیند تا آب تبخیر شود، دو قطبی ها مجددا بسمت یکدیگر کشیده می شوند و کاهش  حجم نیز پدید می آید، هر قدر مدت زمان حرارت دادن مخلوط قالبگیری طولانی تر باشد انقباض (Shrinkage) افزایش می یابد و این امر تا آن زمان که فاصله ما بین دوقطبی  ها به حد بحرانی (x) برسد ادامه می یابد. از این پس ادامه  حرارت دادن مخلوط قالبگیری اثر کمی بر مقدار استحکام خشک دارد زیرا فاصله رطوبت به حد بحرانی رسیده است.قالب ها و ماهیچه ها در  گرمخانه هایی خشک می شوند که درجه حرارت آنها بدقت قابل کنترل است. دمای بالای ۳۰ درجه سانتیگراد نامطلوب است زیرا درجه حرارت های بالا تغییراتی درساختمان خاک رس پدید می آید. مدت زمان خشک کردن باید حداقل  و کوتاه باشد تا بالاتین اتصال خشک حاصل شودنشان داده شده است  که واکنش دهیدراته شدن در یک سیستم یا مجموعه کوارتز – خاک رس – آ‘ یک واکنش منظم است که طبق رابطه زیر انجام می شود.

مباحث دیگری از مقاله انواع خاک در ریخته گری رشته متالوژی:

  • انواع چسب ها (Types of binder)ریخته گری
  • بنتونیت جنوبی
  • مخلوط های ماسه قالبگیری
  • کائولیت (Caolinite)
  • ایلیت (Illite)
  • اتصال تر (Green bond)
  • فصل مشترک کوراتز – خاک رس در ریخته گری
  • اتصال خشک (Dry bond)
  • مکانیزم اتصال خاک رس
مطلب بالا چکیده‌ای از تحقیق و پژوهش اصلی میباشد جهت تهیه نسخه کامل آن از باکس زیر اقدام به خرید و دانلود نمایید
لینک خرید پژوهش مقاله انواع خاک در ریخته گری رشته متالوژی:
تحویل فوری و خودکار فایل با لینک مستقیم بعد از پرداخت
تعداد صفحه: 30
قالب: فایل word

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *