مقاله چدن ریختگی

توضیحات

  مقاله چدن ریختگی دارای 32 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله چدن ریختگی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله چدن ریختگی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله چدن ریختگی :

مقدمه :
         عنوان چدن ریختگی مشخص كننده دسته بزرگی از فلزات است . فلزاتی كه در این دسته قرار دارند از نظر خواص با یكدیگر  تفاوتهای فاحش دارند . عنوان چدن ریختگی ، همانند  عنوان  فولاد  كه  مشخص كننده دسته دیگری از فلزات است ، یك عبارت كلی است  .  فولادها  و چدنها در اصل آلیاژ آهن هستند كه با كربن  ساخته  شده اند  اما  فولاد همواره كمتر از دو درصد كربن داشته و معمولاً درصد كربن آنها  از  یك درصد بیشتر نمی شود . درحالیكه چدنها بیش از دو درصد كربن  دارند. چدنها ی  ریختگی گذشته از كربن باید دارای  مقادیر  قابل  توجهی  از سیلیسیم باشند كه عموماً میزان آن از یك تا سه درصد متغیر است .              
         تفاوتهای مذكور اختیاری  و  دلخواه  نیست  اما همین امر ریشه متالورژیكی  و  عامل  موثری  است  كه  سبب میشود خواص مفید و متفاوتی در این دو دسته از گروه فلزات آهنی پدید آید .
         امید است این پروژه سهمی در پیشبرد صنعت وتكنولوژی ریخته گری چدن در ایران داشته باشد و مورد  استفاده  دیگر دانشجویان  نیز قرار گیرد .   
تقسیم بندی انواع چدنها :
چدن سـفید  :
         در چدنهای سفید كربن به شكل كاربید آهن یا  سمانتیت  ظاهر می شود  . كاربید آهن تركیب شیمیایی كربن  موجود در مذاب  همراه با آهن می باشد بصورت مجموعه ای از اجزاء سخت  و  شكننده می باشند كه به آنها سمانتیت نیز گفته میشود ، كاربید آهن  یا  سمانتیت تعیین كننده خواص نهایی ریز  ساختار می باشد .  به  همین  دلیل چدن سفید اساساً آلیاژی سخت و شكننده است . سطح مقطع شكست این  چدن  به  رنگ سفید بوده و استحكام فشاری زیادی خواهد داشت .
         از خواص دیگر این آلیاژها  مقاومت عالی در  برابر سایش و نیز سختی زیاد را می توان نام برد  . در این چدنها سرعت سرد شدن مذاب بسیار زیاد است كه برای این  منظور معمولاً ریخته گری  این  نوع چدن در قالب مبرد دار  انجام می شود .  مبرد  مورد  استفاده  در  انجماد  این آلیاژها معمولاً از جنس گرافیت یا آهن می باشد در قسمتهای نازك و یا گوشه های تیز از  یك  قطعه  با این جنس یا پره های نازكی كه  از این جنس استفاده می شود . معمولاًو به طور حتم چدن سفیدتشكیل خواهد   شد .   

چدن چكشخوار  ( مالیبل Malleable   )  :
         در این چدنها كربن بشكل گرافیت در نقاط مختلف  تجمع  نموده و شكلهای نا منظمی شبیه به كلوخه را ایجاد  می كنند  این  چدن از نظر تركیب شیمیایی شبیه به چدن سفید بوده و قطعات چدن چكش خوار را در ابتدا  می توان از چدن سفید تهیه  نمود بدین  صورت  كه  ابتد ا چدن سفید ریخته گری شده و سپس  با انجام یك عملیات  حرارتی  كربن را به صورت گرافیت كروی در زمینه  راسب ( رسوب ) می كنند  .  ضخامت قطعه های چدن  چكش خوار  معمولاً  محدود  و  ضخامت  كمی  دارند مزیت این  چدنها  قابلیت چكش خواری ،  نرمی و  قابلیت  تراشكاری مناسب می باشد .
چدن خاكستری  :
         در این چدنها ، كربن به شكل گرافیت می باشد ،  این چدنها  در صنعت بیشترین كاربرد را به خود اختصاص می دهند  و  به  آنها  چدن ریختگی می گویند كه البته برای این نوع چدن عنوان نا مناسبی می باشد سطح مقطع چدن خاكستری به رنگ خاكستری بوده كه این  رنگ ناشی ازرسوب ( ورقه های ) نازك گرافیتی در آن می باشد .
         از نظر خواص مكانیكی ، سختی بالایی دارند و مقاومت  فشاری زیاد و نیز قابلیت تراشكاری خوبی از خود نشان می دهند .  از خواص دیگر این چدنها قابلیت جذب ارتعاش می باشد . ورقه های گرافیت در این چدنها می توانند به شكلها و فرمهای مختلفی ظاهر شوند . هر یك از انواع گرافیت تمایل به افزایش خواص معینی از این چدنها دارند .
چدن نشكن ـ داكتیل ( چدن با گرافیت كروی ) :
         كربن دراین چدنها به صورت گرافیت كروی شكل ظاهر میشود . تركیب  شیمیایی  این  چدنها  شبیه  تركیب  شیمیایی  چدن  خاكستری میباشد ،  فقط وجود مقدار عنصر گوگرد در این چدنها بسیار حساسیت دارد .  
         افزودن مقدار كمی از عنصر منیزیم( Mg )  به چدن مذاب باعث كروی شدن گرافیت و تولید  چدن نشكن خواهد شد  . بالا بودن  مقدار كربن و سیلیسیم باعث افزایش محفوظ ماندن مزایای فرآیند  ریخته گری و قابلیت ماشینكاری در این چدنها میشود .
         مدول الاستیك چدن نشكن  زیاد است و استحكام  تسلیم آن در محدوده خوبی قرار دارد  ،  از طرفی  انعطاف پذیری  این  آلیاژها  بسیار خوب است .
         وجود  گوگرد  د ر این  چدنها  باعث  اتلاف  منیزیم  به  شكل سولفورید منیزیم  Mgs  می شود بنابراین  مقدار گوگرد  در این آلیاژها نباید از 03/0% بیشتر باشد .
         ضخامت مقطع تاثیر بسیار محدودی برخواص آن دارد . ضخامت این چدن بطور كلی اثری بر میزان سختی آن نخواهد داشت .
         انواع مختلف چدنهای داكتیل یا نشكن باخواص مكانیكی متفاوت و ریز ساختارهای مختلف وجود دارند  .  از نظر تركیب شیمیایی معمولاً تفاوتی  بین  انواع   مختلف  این چدن  وجود  ندارد ،  مگر  اینكه  جهت كاربردهای از پیش تعیین شده وطراحی های از قبل صورت گرفته عمداً اختلاف در تركیب شیمیایی ایجاد گردد ، این تغییرات تركیب شیمیایی به منظور بهبود ساختمان میكروسكوپی قطعه صورت می گیرد .  
5) چدن با گرافیت فشرده :  
         در این چدنها  گرافیت به  شكل ورقه های ضخیم و كرمی شكل خواهد بود كه هر یك از این ورقه ها با یك  دانه  موجود  در  زمینه فلز ارتباط دارد این چدنها از نظر خواص در بین خواص چدن خاكستری و خواص چدن نشكن قرار دارند . شكل گرافیت فشرده تحت عناوین :
1 ) شبه ورقه ای 2) ورقه متراكم 3) نیمه كروی 4) گرافیت كرمی شكل
قرار دارد .
         روش تولید این چدنها  شبیه روش  تولید  چدن نشكن می باشد ولی برای تهیه آن از عناصر آلیاژی دیگر  مانند  تیتانیم استفاده می شود  تا تشكیل گرافیت كروی به حداقل خود برسد  . چدن با گرافیت فشرده
قابلیت ریخته گری ، چدنهای خاكستری را به اندازه ای  دارا می باشد  .
ولی استحكام كششی آن بیشتر بوده وقابلیت انعطاف پذیری بهتری دارد.
چدن پر آلیاژ ( چدن آلیاژی ) :
         این گروه از چدنها شامل چدن سفید پر آلیاژ و چدن خاكستری پر آلیاژ و چدن نشكن  پر آلیاژ می باشد  ، خصوصیات آنها در  مقایسه با خصوصیات همان نوع چدن بدون تركیب آلیاژی به شكل متفاوت می باشد این چدنها در مواردی كه خصوصیات و مشخصات مورد نیاز غیر معمولی باشد مانند  نیاز به :
1) مقاومت به سایش بسیار زیاد .
2) مقاومت آلیاژ در دماهای بالا .
3) مقاومت در برابر خوردگی .
4) داشتن خواص فیزیكی فوق العاده (  مانند  انبساط  حرارتی  زیاد  ،  خاصیت جاذبه مغناطیسی و ; )
مورد استفاده قرار می گیرد .
 

      مشخصات عمومی آلومینیوم و آلیاژهای آن :
مشخصات فیزیكی :
         آلومینیوم یكی از عناصر گروه سدیم در جدول تناوبی است كه با تعداد پروتون 13 و نوترون 14 می باشد ، كه در نتیجه می توان  علاوه بر ظرفیت 3 ، ظرفیت 1 را نیز  در بعضی شرایط برای آلومینیوم در نظر گرفت .
         آلومینیوم از یك نوع ایزوتوپ تشكیل شده است و جرم  اتمی آن
دراندازه گیری های فیزیكی 9901/26 و در اندازه گیری های شیمیایی 98/26 تعیین گردیده است.شعاع اتمی این عنصر در 25 درجه سانتیگراد
برابر 42885/1 آنگستروم  و شعاع  یونی آن از طریق روش گلد اسمیت برا بر57/0 آنگستروم بدست آمده است كه در ساختمان F.c.c و بدون
هیچگونه تغییر شكل آلوتروپیكی متبلور می شود .
         مهمترین آلیاژهای صنعتی و تجارتی آلومینیوم عبارت از آلیاژهای
این عنصر و عناصر دوره تناوبی سدیم مانند منیزیم ، سیلیسیم  و  عناصر دوره وابسته تناوب مانند مس و آلیاژهای توام این دو گروه است .
( Al-cu  )،  ( Al- si mg )  ،  ( Al-cumg)   ،  (Al-cumgsi)
         سیلیسیم  و منیزیم با  اعداد اتمی 14 و 12   همسایه های  اصلی
آلومینیوم می باشند  و بسیاری  از كاربرد های  تكنولوژیكی  آلومینیوم         
بر اساس چنین همسایگی استوار است .
         ثابت كریستالی آلومینیوم 0414/4 =a آنگستروم ومطابق شرایط
فیزیكی قطر اتمی آن 8577/2= dAL می باشد . بدیهی است  حلالیت آلومینیوم به نسبت زیادی به قطر اتمی آن بستگی دارد و مطابق آنچه  در مباحث متالورژی فیزیكی بیان می گردد ، اختلاف  قطر اتمهای حلال  و محلول نباید از 15% تجاوزنماید، درحالیكه شكل ساختمانی و الكترونهای مدار آخر نیز در این حلالیت بی تاثیر نیستند .
مشخصات ریخته گری و ذوب :
         آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل نقطه ذوب كم  و  برخورداری
از سیالیت بالنسبه خوب و همچنین گسترش خواص مكانیكی و فیزیكی در  اثر آلیاژ سازی  و  قبول  پدیده های  عملیات  حرارتی  و  عملیات مكانیكی ، در صنایع امروز از اهمیت زیادی بر خوردارند و روز به  روز موارد مصرف این آلیاژها توسعه می یابد . عناصر مختلف مانند سیلسیم ،
منیزیم و مس در خواص ریخته گری و مكانیكی این عنصر شدیداً  تاثیر
می گذارند و یك رشته آلیاژهای صنعتی را پدید می آورند كه از مقاومت
مكانیكی ،  مقاومت  به خورندگی  و  قابلیت ماشینكاری بسیار مطلوب بر  خوردارند .  قابلیت جذب گاز و فعل و انفعالات شیمیایی  در حالت مذاب از اهم مطالبی است كه در ذوب و ریخته گری آلومینیوم مورد بحث
قرار می گیرد .
تقسیم بندی آلیاژها :
         آلیاژهای آلومینیوم در اولین مرحله به دو دسته تقسیم میگردند :
الف ) آلیاژهای  نوردی (Wrought Alloys  )  كه  قابلیت  پذیرش انواع  و  اقسام  كارهای  مكانیكی ( نورد ، اكستروژن و فلز گری )   را دارند .  
ب) آلیاژهای  ریختگی ( Casting  Alloys ) كه  در  شكل ریزی  و ریخته گری های آلومینیوم با گسترش بسیار مورد استفاده اند . آلیاژهای
نوردی كه در مباحث شكل دادن فلزات مورد  مطالعه قرار می گیرند  از طریق یكی  از روشهای شمش ریزی ( مداوم ، نیمه مداوم ، منفرد )  تهیه می گردند و  پس  از قبول عملیات حرارتی لازم ،  تحت  تاثیر  یكی  از روشهای عملیات مكانیكی به شكل نهایی درمی آیند
.مشخصات عمومی و تركیب این نوع آلیاژها در جدول 1-1 درج گردیده است .
         آلیاژهای ریختگی آلومینیوم كه مورد بحث ما می باشد از طرق مختلف ریخته گری ( ماسه ای ، پوسته ای ، فلزی و تحت فشار ) شكل می گیرند و مستقیماً ویا بعد از عملیات حرارتی ( در صورت لزوم ) در
صنعت استفاده می شوند .     
         در مورد آلومینیوم وسایرآلیاژها كشورهای مختلف استاندارد های  
 متفاوتی به كار می برند كه مشخصه درجه خلوص ویا میزان نا خالصیها
و سایر تركیبات آلیاژ می باشد . استاندارد آلیاژهای آلومینیوم علاوه  بر
مشخصه های ارقامی به كمك  رنگهای  اصلی نیز  انجام می گیرد . نمونه
چنین رنگهایی در استاندارد انگلیسی عبارتست از :
         آلومینیوم خالص                          رنگ سفید
         آلومینیوم ـ مس                           رنگ  سبز      
         آلومینیوم ـ منیزیم                         رنگ سیاه
         آلومینیوم ـ مس ـ نیكل                  رنگ قهوه ای
         آلومینیوم ـ روی ـ مس                  رنگ  آبی
         آلومینیوم ـ سیلیسیم ( منیزیم )          رنگ زرد
         آلومینیوم ـ سیلیسیم ( مس )            رنگ قرمز             
         در ایران متاسفانه هنوز استانداردی برای صنایع آلومینیوم به  كار
نمی رود  و به  رابطه  كارخانه با كشورهای  مختلف  سیستمهای  متفاوت انگلیسی ، امریكایی ، بلژیكی و ; بستگی دارد .  
مواد شارژ و آماده كردن آنها :
         مواد مختلفی كه درریخته گری آلیاژهای آلومینیوم به كارمی روند،
بر اساس نوع تركیب خواسته شده و شرایط ترمودینامیكی عبارتند  از  :
شمشهای اولیه، شمشهای دوباره ذوب ، قراضه ها، برگشتیها و آلیاژسازها.
تفاوت عمده بین شمشهای اولیه وشمشهای  دوباره ذوب آنستكه شمشهای
اولیه  كه  از  كارخانجات  ذوب  بدست می آیند حاوی  مقادیر  زیادی ناخا لصی و گاز می باشند كه  تاثیر  منفی  و  نامطلوب  در قطعه  ایجاد مینمایند در حالیكه شمشهای ثانویه در اثر خروج ناخالصیها و سایر مواد
( بر اساس تصفیه ) از كیفیت تركیبی برتری برخوردار می باشند .
شمشهای اولیه :
         این شمشها در قطعات 5 تا 15 كیلوگرمی براساس درجه خلوص
 تهیه می شوند . وزن شمشهای خالص كه حاوی تركیب  دقیق  شیمیایی
می باشند معمولاً از 5 كیلوگرم تجاوز نمی نمایند . این شمشها  معمولاً  در مورد  ساخت  قطعات  كه  از  كنترل كیفی  بسیار  مطلوب  برخوردارند استفاده می شوند  و  قیمت آنها  نیز  بر حسب  درجه  خلوص  و تقلیل نا خالصیها به صورت تصاعدی افزایش می یابد .
         در ساخت آلیاژهای آلومینیوم  ،  بسیاری از عناصر مستقیماً  به
آلیاژ مذاب افزوده می شود  كه در این مورد شمشهای اولیه  خالص  این عناصر نیز مورد استفاده اند . این شمشها عبارتند از :  
روی ( zn ) :
         شمشهای روی با درجه خلوص 7/98 تا  5/99  درصد روی در      
استانداردهای مختلف بین المللی تهیه میشوندو همواره حاوی ناخالصیهایی
از قبیل مس ، كادمیوم ، آهن ، سرب و گاهی قلع و آنتیموان می باشند .
در ذوب  آلومینیوم  معمولاً از شمشهای  روی با  درجه  خلوص  9/99
استفاده می شود تا میزان ناخالصیها ، به خصوص آهن تقلیل یابد . نقطه
ذوب روی  419  درجه سانتیگراد  و  وزن  مخصوص آن  1/7  گرم بر سانتیمتر مكعب است .
منیزیم ( mg ) :
         در مواقعی  كه  درصد كمی از منیزیم  مورد نیاز باشد  ، می توان مستقیماً منیزیم رابه مذاب آلومینیوم اضافه نمود كه شمشهای آن  با  درجه
خلوص  9/99  حاوی  ناخالصیهایی از قبیل  آهن ، سدیم ، آلومینیوم ، پتاسیم ، مس و نیكل می باشند . نقطه ذوب منیزیم650 درجه سانتیگراد
و وزن مخصوص آن 74/1 و در شمشهای  5/2  تا   15 كیلو گرمی تهیه می شود .
سیلیسیم (  si  )  :
         این عنصر به دو صورت سیلومین  و  یا سیلیسیم  كریستالیزه  به
آلومینیوم اضافه می شود.تركیبات سیلومینی با 10 تا 13 درصد سیلیسیم
وجود دارد . شمش سیلیسیم كریستالیزه با درجه خلوص 5/99 تا 9/99
درصد سیلیسیم همراه ناخالصیهایی از قبیل آهن ، آلومینیوم دارای  نقطه
ذوبی حدود 1400 درجه سانتیگراد و وزن مخصوص آن 4/2 می باشد .
         منگنز ، مس ، آهن ، نیكل ، كروم  مستقیماً  به  مذاب  آلومینیوم اضافه نمیگردند و در مورد این عناصر معمولاً ازآمیژانها استفاده میكنند .
شمشهای دوباره ذوب ( ثانویه ) و قراضه :
         شمشهای ثانویه كه از ذوب و تصفیه قراضه هاوآلیاژهای برگشتی
تهیه میشوند معمولاً از كنترل كیفی مطلوب برخوردارند و حاوی مقداری    
ناخا لصیهای معمولی در آلومینیوم مانند مس ، آهن و سیلیسیم هستند .
قراضه ها و  قطعات  برگشتی  بایستی  به  دقت  از  نظر  تركیب شیمیایی كنترل ودسته بندی شوند . استفاده مستقیم ازقراضه هاو قطعات
كوچك  ( براده ، پلیسه و  اضافات  تراشكاری ) به دلیل  افزایش  سطح تماس و شدت اكسید اسیون عملاً نامطلوب میباشد و ترجیحاً این قطعات
را  تحت  نیروی پرسهای  هیدرولیكی فشرده و در بلوكه های مختلف به كار می برند . برگشتیها  همچنین آغشته به روغن گریس ، رطوبت و ;
می باشند كه بایستی قبل از استفاده و ذوب دقیقاً تمیز و از كثافات روغن
بر كنار باشند و معمولاً از دستگاههای دوار و خشك كننده در این مورد
استفاده می كنند .
 از آنجا كه قراضه ها معمولاً تركیبات ناشناخته ای دارند  ، اغلب
ترجیح داده می شود كه آنها  را در كارگاه ریخته گری  ذوب و  پس  از
كنترل و آنالیز كیفی مورد استفاده قرار دهند .
آلیاژ سازها ( Hardeners ) :
این عناصر كه به نامهای Master alloys و Temper alloys
نیز نامیده می شوند به مقدار زیادی در صنایع ریخته گری  آلومینیوم  به
كارمیروند ، زیرا آلومینیوم با نقطه ذوب كم اغلب قادربه ذوب و پذیرش
مستقیم عناصر با نقطه ذوب بالا نیست (  مس  1083 ،  نیكل  1455 ،
سیلیسیم 1415 ، آهن 1539 و تیتانیم 1660 درجه سانتیگراد ) .
 همچنین عناصر دیگری كه نقطه  ذوب بالا ندارند ،  دارای  فشار
بخار و شدت  تصعید  و اكسید اسیون  می باشند كه  در صورت استفاده مستقیم دردرصد اتلاف این عناصر شدیداً افزایش مییابد (منیزیم ، روی)
تركیب شیمیایی و نقطه ذوب بعضی از آمیژانها كه در صنایع آلومینیوم به
كار میروند در جدول  2-1 درج گریده است .
 تهیه  آلیاژ سازها  معمولاً  در  كارگاههای  ریخته گری  نیز انجام می گیرد در این مواقع اغلب روشهای زیر مورد استفاده قرار می گیرد .
 معمولاً  قطعات  عنصر  دیر ذوب را ریز  نموده و  در  فویل های  
آلومینیومی پیچیده ویادر شناورهای گرافیتی قرار داده و در داخل مذاب
آلومینیوم ( 800 تا 850 درجه سانتیگراد تحت فلاكس ) فرو می برند و
سپس آن را به هم میزنند .

برای دریافت اینجا کلیک کنید