تحقیق مقاله پوشش دادن قالب

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

انجام این واکنشها می تواند به خواص فیزیکی 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 های ماسه ای بطور قابل توجهی مشاهده می شود.

فلز به دلیل دارا بودن ویژگی های حالت مذاب (مایع)  مواد قالب و ماهیچه را تر نموده و به داخل آن نفوذ می کند.

البته بعضی موارد نفوذ مذاب از طریق ترک های ایجاد شده در اثر انبساط حرارتی در سطح قالب صورت می گیرد.

پس از نفوذ مذاب به داخل یا قالب ، فعل و انفعلات شیمیایی میان فلز و اجزای تشکیل دهنده قالب، یا ماهیچه یعنی ماسه و چسب صورت می گیرد که محصول این فعل و انفعلات به سطح قطعه چسبیده و موجب زبری و ناهمواری سطوح آن می شود.

برای جلوگیری از ایجاد چنین عیبی در قطعه ریختگی بایستی به طریقی از انجام فعل و انفعال میان فلز و قالب، ممانعت بعمل آورد.

با توجه به پیشرفت های حاصل شده در زمینه های مواد و فرایند که با انتخاب ماسه و چسب مرغوب و نیز کنترل روش قالبگیری می توان این عیب را تا حدودی برطرف نمود ولی به دلیل بالا رفتن هزینه تولید، استفاده از این روش اقتصادی نبوده و مناسبترین روش استفاده از پوشش های سطحی قالب با مواد دیرگداز معینی می باشد.

در مورد قالب های دائمی، فعل و انفعال شیمیایی بین مذاب و قالب از اهمیت کمی برخوردار است (البته در مواردی نیز اهمیات زیادی برخوردار می باشد) 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 پوششی در قالب های موقت

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

مواد پوشش جامد که بیشتر در قالب های ماسه ای تر بکار می روند، شامل مواد دیرگدازی نظیر 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.

مواد پوششی مخلوط مایع اصولاً در قالب های ماسه ای خشک بکار می روند. این مواد 5 جزء اصلی دارند که عبارتند از :

1) مواد دیرگداز :  (Refractory meterils)

2) عامل یا سیستم ناقل:   (Carrier system)

3) عامل تعلیق یا غوطه ور سازی : (Suspension system)

4) عامل یا سیستم چسب : ‌(Binder system)

5) اصلاح کننده های شیمیایی : (Chemical modifiers)

مواد دیرگداز

هر یک از مواد دیرگداز از را می توان به عنوان ماده دیرگداز از پوشش به کار برد مثل:

اکسید زیرکونیم

کربن در شکلهای مختلف

سیلیکات زیرکونیم

اکسید سیلیسیم

اکسید منیزیم

اکسید منیزیم – کلسیم

اولیوین

اکسید آلومنیمی (مولیت)

کرومیت

میکا

پروفیلیت

اکسید آهن

تالک

مگنزیت

مواد فوق الذکر در بسیاری از ترکیبات وجود دارند و به همین دلیل می توان پوشش هایی با خواص وسیع تهیه کرد. سلیس (SiLiCa) ، آلومین (Alumina) و کربن عمومی ترین مواد مصرفی محسوب می شوند و آب ، الکل (ایزوپروپیل، متانول) ، نافتا (Naphtha) ، حلالهای کلرینه شده مثل :

1،1، 1- تری کلرواتان (1,1,1- Trichloroethene) یا کلروتین (chlorothene) و یا متیل کلراید (Methylen chloride) و نیز هیدروکربورهای آلفاتیک به عنوان مایعات ناقل به کار برده می شوند.

2) عامل ناقل :

عامل ناقل این امکان را فراهم می سازد که ماده دیرگداز بر روی و سطح ماسه قالب نشانده می شود پس از آنکه پوشش بر روی ماسه ایجاد گردید، عامل ناقل باید جابجا و برداشته شود که این عمل معمولاً بر اثر تبخیر پدید می آید. هنگامی که عامل ناقل آب است، خشک کردن با مشعل یا در گرمخانه مخانه قابل اجرا است اگر عامل ناقل الکل باشد، تبخیر و مشتعل شدن بسهولت صورت می گیرد. مواد فرار به راحتی در هوا خشک می گردند و نیازی به مشعل یا گرمخانه وجود ندارد.

3) عامل تعلیق :

عمل به تعلیق در اوردن در حقیقت حفظ توزیع یکنواخت ماده ای دیرگداز در محلول است ، هنگامی که آب به کار گرفته می شود. بنتونیت سدیم مورد استفاده قرار می گیرد و زمانیکه ناقل الکلی به کار برده می شود بنتونیت آلی مصرف می شود.

4) عامل چسب‌:

عامل ایجاد چسبندگی در پوشش معمولاً یک صمغ آلی (Orgaric resin) است و این صمغ شبیه صمغ های مصرفی در اتصال ماسه ها عمل می کند مقدار چسب مصرفی به چگالی و ریزی دیرگداز بستگی دارد.

اصلاح کننده های شیمیایی :

اصلاح کننده ها به پوشش اضافه می شوند تا قابلیت خیس کنندگی (Wettability) افزایش یابد برخی از انها نیز وظیفه از بین بردن باکتری ها را بر عهده دارند.

علاوه بر اجزای فوق ممکن است موادی برای بهبود بخشیدن مشخصات پوششی به آن اضافه شود، به عنوان مثال، ماده فعال در سطح قالب (موادی که در تغییر تنش سطحی مذاب مؤثر باشد)موادی که برای بهبود خاصیت چسبندگی و یا موادی برای جلوگیری از کف کردن پوشش اضافه شود.

مواد دیرگداز علاوه بر دارا بودن شکل و اندازه مناسب، بایستی تا حد امکان از وزن مخصوص پایینی برخوردا باشند تا غوطه ور شدن آنها در داخل ماده حلال یا واسطه به آسانی صورت گیرد.

انبساط حرارتی این مواد بایستی پایین بوده و از نظر شیمیایی نسبت به مذاب خنثی باشند.

فراوانی و پایین بودن قیمت نیز از اهمیت قابل توجهی برخوردار می باشد.

براساس نوع فلز مذاب و نیز شرایط ریخته گری ، ممکن است از مواد دیرگداز مختلفی استفاده شود، این مواد عبارتند از :

پور سیلیسی ، زیرکن کرومیت، آلومین، شاموت، الیوین ، منیزیت و کروم منیزیت جهت دستیابی به پوشش یکنواخت ، توزیع یکنواخت ذرات مواد دیرگداز در سراسر مخلوط پوششی امری ضروری است، به دلیل اختلاف موجود در وزن مخصوص مواد دیرگداز و ماده حامل یا واسطه ، از موادی به نام عامل غوطه ور سازی استفاده می شود.

در مورادی که ماده حلال یا واسطه آب باشد، معمولاً بنتونیت به عنوان عامل غوطه ور سازی به کار می رود.

Na2o.Sio2.H2o یا Cao.Sio2.H2o (Ca2+,Na+ بجایAl3+)

نقشی عامل چسبی در مخلوط مواد پوششی ایسنت که باعث چسبیدن ذرات مواد دیرگداز به یکدیگر و نیز اتصال آنها به سطح قالب می شود.

میزان چسب مورد نیاز معمولاً به اندازه ذرت مواد دیرگداز 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 پوشش به کمترین مقدار ممکن کاهش یابد.

در تهیه مواد پوششی از چسب های متعددی استفاده می شود. در مواردی که حلال یا واسطه آب باشد، موادی نظیر خاک های مختلف، نشاسته ، ملاس چغندر قند، شکر ، سیلیکات سدیم و رزینها (صمغ ها) محلول یا نامحلول در آب به عنوان چسب به کار می رود. علاوه بر این از روغنهایی که در اثر حرارت و یا در مجاورت هوا خودگیر می شوند نیز می توان استفاده نمود.

این خواص عبارتند از : حفظ ثبات و استحکام دیرگدازی ، عدم تمایل به واکنش با مذاب.

فواید پوشش ها

انگیزه ی اصلی استفاده از پوشش ها کاهش هزینه ریخته گری است این هدف به کمک اصلاح وضعیت سطحی ماسه و کاهش واکنش های قالب با فلز حاصل می شود. با وجود پوشش ، نفوذ فلز به داخل ماسه کاهش می یابد و ضمن داشتن سطوح نهایی بهتر و صاف تر هزینه هایی تمیزکاری نیز کمتر می شود. پوشش ها برای کاهش زمان ماشین کاری نیز به کار می روند و به واسطه صاف تر بودن سطوح قطعه ، ابزار مصرفی برای ماشین کادری نیز کمتر استهلاک دارد.