چدن ها، خصوصیات و روش تولید

چدن ها، خصوصیات و روش تولید

اسلاید 1: چدن ها، خصوصیات و روش تولید

اسلاید 2: ترکیب انواع چدن هاPCSiMnSنوع چدن1- 0/50/25 – 0/021 – 0/253 -1 4- 2/5خاکستری0/18 – 0/060/2 – 0/060/8 – 0/251/9 – 0/52/6 – 1/8سفید- 0/030/18 – 0/041 – 0/021/6 – 1/13/6 – 2مالیبل- 0/010/06 – 0/011 – 0/12/6 – 1/84 - 3داکتیل

اسلاید 3: چدن خاکستریخواص عمومیپارامترهای موثر بر خواصروش های تولید

اسلاید 4: خواص عمومی چدن خاکستریاین نوع چدن سختی و استحکام بالایی دارد و دارای قابلیت ماشین کاری خوب است و همچنین خاصیت الاستیک و جذب ارتعاش بالایی دارد.معمولا استحکام و سختی این نوع آلیاژها بستگی به ترکیب شیمیایی آنها دارد. معمولا چدن های هیپو دارای استحکام و سختی پایین تری هستند و از مقاومت به ضربه بالاتری برخوردارهستند اما چدن های هیپردارای گرافیتهای درشت و غیر یکنواخت و دارای سختی بیشتری هستند.

اسلاید 5: پارامترهای موثر بر چدن خاکستریپارامترهای ریز ساختاری موثر بر خواص چدنپارامترهای فرآیندی موثر بر خواص چدن

اسلاید 6: پارامترهای ریز ساختاریپارامترهای ریز ساختاری موثر بر خواص چدنفازهای موجودشکل گرافیتنحوه توزیعاندازه گرافیتها

اسلاید 7: فازهای موجود در چدن خاکستریفریتاین فاز وقتی به وجود می آید که سرعت سرد کردن آهسته باشد و درصد Si بالا باشد و عموما در چدن های هیپر به دلیل آنکه کربن گرافیت زا بوده و باعث تجزیه سمنتیت به کربن و گرافیت می شود به وجود می آید.پرلیتاین فاز هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشد و درصد Si کم باشد و عموما در چدن های هیپو به وجود می آید.کاربید آهن( سمنتیت )این فاز وقتی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشد به نحوی که سمنتیت فرصت تجزیه شدن را پیدا نکند این فاز باعث کاهش خاصیت ماشین کاری شده و مقاومت به ضربه را نیز کاهش می دهد اما مقاوت به سایش و سختی را افزایش می دهد.فازهای مزاحم

اسلاید 8: فازهای مزاحمفاز استدیت در چدن ها هنگامی به وجود می آید که درصد فسفر زیاد باشد در واقع فاز استدیت، یوتکتیک سه تایی آهن - فسفر - فسفید آهن می باشد که تشکیل یک یوتکتیک سه تایی را داده که به آن فسفید استدیت گفته می شود.این فاز دارای نقطه ذوب پایینی در حدود 940 تا 970 درجه سانتی گراد است و لذا جزء آخرین اجزایی است که در مذاب منجمد می شود.به همین دلیل است که این فاز همیشه در مرز دانه ها تجمع می کند و باعث کاهش خواص مکانیکی می شود لذا هرچه توزیع استدیت یکنواخت تر شود خواص مکانیکی بهتر می شود که معمولا توزیع استدیت و یکنواخت سازی آن از طریق عملیات حرارتی انجام می شود که این عملیات باعث افزایش قابلیت ماشین کاری قطعه می شود.

اسلاید 9: انواع گرافیتگرافیت بر اساس استاندار ASTMبه 5 نوع تقسیم می شودگرافیت Aگرافیت Bگرافیت Cگرافیت Dگرافیت E

اسلاید 10: گرافیت Aگرافیتهای نوع A گرافیتهای رشته ای و کشیده ای هستند که در متالوگرافی قبل از اچ کاری دیده می شود و هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن پایین و عملیات تلقیح به خوبی انجام شده باشد این گرافیت بهترین نوع گرافیت در چدن خاکستری بوده و در میان گرافیت ها بیشترین قابلیت جذب ارتعاش رو دارد.

اسلاید 11: گرافیت Bگرافیت نوع B( گرافیت گل رزی ) در مرکز این گرافیت گرافیت های ریزی وجود دارد که به صورت دایره ای شکل رشد کرده اند و هر چه به سمت بیرون حرکت کرده اند کشیده گی این گرافیت بیشتر می شود تا در نهایت به گرافیت نوع Aختم می شود. این گرافیت هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا باشد و عملیات تلقیح به خوبی انجام نشده باشد. این گرافیت باعث ایجاد خواص نامطلوب و کاهش خواص مکانیکی می گردد.

اسلاید 12: گرافیت Cاین نوع گرافیت در چدن های هیپر به وجود می آید. و در واقع گرافیت کیش کربنی است که از مذاب جدا شده و بر اثر تجزیه سمنتیت به وجود می آید. و مقاطع درشت به صورت درشت و مقاطع نازک به صورت ستاره ای شکل دیده می شود این نوع گرافیت باعث کاهش خواص مکانیکی شده و کمترین خواص مکانیکی را در بین گرافیت ها دارد اما دارای بیشترین خواص فیزیکی در بین گرافیت ها می باشد. مانند خواص حرارتی و رسانایی خوب.

اسلاید 13: گرافیت Dشکل وابعاد این نوع گرافیت ریز می باشد و خواص چدن را تضعیف می کند و هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن زیاد باشد و تلقیح مناسب نباشد و میزان گوگرد کم باشد.

اسلاید 14: گرافیت Eاین نوع گرافیت به شکل دندریت می باشد و در لابه لای شبکه های دندریتی رشد می کند و مشابه گرافیت نوع D بوده اما دارای ابعاد درشت تری نسبت به نوع D است.معمولا در شبکه های استنیتی رسوب می کند و هنگامی به وجود می آید که سرعت سرد کردن بالا بوده و تلقیح به خوبی صورت نگیرد.

اسلاید 15: پارامترهای فرآیندیپارامترهای فرآیندی موثر بر خواص چدنترکیب شیمیاییسرعت سرد کردنتلقیح چدن( جوانه زایی)

اسلاید 16: اثر ترکیب شیمیاییهیدروژنازتآلومینیومسربگوگردسیلیسیومنیکلمسکرممولیبدنبرم ، بیسموت و تلوریمقلعتيتانيومواناديممنگنز

اسلاید 17: هیدروژنکه از اتمسفر محیط و رطوبت موجود در محفظه قالب وارد مذاب می شود. و باعث ایجاد مک و حفرات گازی در درون قطعه می گردد. و با افزایش درصد آلومینیم در مذاب چدن میزان انحلال هیدروژن افزایش پیدا می کند. هیدروژن باعث تشدید تشکیل کاربید شده و عمق سفیدی را در چدن افزایش می دهد که این عمق باعث می شود که مقاومت به ضربه چدن کاهش پیدا کرده و هزینه تراشکاری افزایش پیدا کند. که برای از بین بردن سفیدی در چدن ها می توان با تلقیح مناسب و یا جلوگیری از عوامل کاربیدی این عمق را کاهش داد. نکته : بهترین شرایط در چدن خاکستری شرایطی است که عمق سفیدی کاهش پیدا کند.نکته : گوگرد یک عامل کاربید زا بوده و شدیدا عمق سفیدی را افزایش می دهد و حتی در بعضی موارد باعث سفیدی معکوس می شود و معمولا وجود هیدروژن باعث ایجاد حفره های سوزنی در سطح قطعه و نواحی زیر سطحی قطعه می شود. نکته : سفیدی معکوس به این معناست که به جای آن که لایه های سفیدی در سطح قطعه تشکیل شوند در مرکز قطعه تشکیل شده که این امر در چدن ها به ندرت پیش می آید.

اسلاید 18: ازتاین عنصر از اتمسفر محیط وارد قطعه شده و در میزان کم باعث فشرده شدن گرافیت می شود و همچنین باعث افزایش خواص مکانیکی و مقاومت به ضربه می شود اما در مقادیر زیاد باعث تشکیل حفرات گازی می شود که این عامل باعث افزایش عیوب شکافی مانند مي شود كه موجب كاهش خواص مکانیکی می شود كه برای کاهش خواص ازت می توان با افزودن تیتانیم به مذاب خود تاثیرات آن را خنثی و یا کم كرد و همچنین آلومینیم نیز تاثیر نیتروژن را کاهش می دهد اما به علت آن که میزان انحلال هیدروژن را افزایش می دهد در مذاب کمتر استفاده می شود.نکته : میزان ازت موجود در مذاب اگر از 85 0/00% بیشتر شود برای مذاب و قطعه مضر می باشد که معمولا میزان ازت را در مذاب چدن 0/004% الی 0/015% در نظر می گیرند.

اسلاید 19: آلومینیوماین عنصر که از طریق قراضه های فولادی وارد مذاب می شود باعث افزایش قابلیت انحلال هیدروژن در مذاب شده که افزایش هیدروژن نیز باعث افزایش مک و حفرات در سطح قطعه می شود منشا آلومینیم در مذاب می تواند فولاد های مصرفی در تهیه مذاب و یا شارژ و همچنین قراضه های فولادی باشد و همچنین عناصر تلقیحی مانند فروسیلیس تا حدود یک درصد آلومینیم در خود دارند.نکته : میزان آلومینیوم بیش از 0/004% در مذاب چدن مضر می باشد.نکته : فرو سیلیس در چدن ها باعث کاهش نقطه ذوب می شود.

اسلاید 20: سرباین عنصر مضر بوده و مخرب گرافیت می باشد و همچنین باعث پوک شدن گرافیت های موجود در مذاب چدن می شود این عنصر از طریق رنگ هایی که روی سطح قراضه ها وجود دارد و همچنین قراضه های فولادی و قراضه های اتومبیل وارد مذاب چدن می شود و در چدن ها باعث کاهش شدید مقاومت به ضربه می شود.

اسلاید 21: گوگرداین عنصر کاربید زای بسیار قوی ای می باشد که اثر خود را در چدن های خاکستری با منگنز خنثی می کند.فرمول تعيين میزان منگنز مصرفی : Mn=1/7% S+ 0/3منشا وجود گوگرد در چدن ها سوخت های فسیلی می باشد که از جمله آن ها می توان به ترتیب اولویت موارد زير را نام برد.زغال سنگ ، کک ، گاز و سوخت های مایع فسیلی نکته : گوگرد با منگنز تولید سولفید منگنز می نماید.

اسلاید 22: سیلیسیوماین عنصر پس از کربن یکی از قوی ترین عناصر گرافیت زا محسوب می شودكه بیشترین حد سیلیسیوم در مذاب چدن خاکستری حد اکثر 3 در صد می باشد که با آهن تشکیل Fe3Si می دهد و کربن در مذاب رسوب می کند.Fe3C+Si → Fe3Si+C

اسلاید 23: نیکلاین عنصر گرافیت زا بوده و تاثیر آن در مذاب چدن نصف تاثير سیلیسیم می باشد نیکل باعث افزایش استحکام ، سختی و خواص مکانیکی می شود و همچنین باعث افزایش وزن مخصوص چدن می شود که یک عامل پرلیت زا می باشد که باعث ایجاد پرلیت ریز درچدن خاکستری می شود نیکل معمولا به همراه عنصر کرم استفاده می شود.

اسلاید 24: مسمس مانند نیکل جزو عناصر گرافیت زا بوده و باعث ايجاد پرلیت ریز در چدن می شود و تاثیر آن تاثیر سیلیسیم می باشد.

اسلاید 25: کرماین عنصر يك کاربید زا قوی می باشد که در چدن ها باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش می شود که در مذاب چدن خاكستري در مقادیر حدود 1 تا 1/5 درصد با نیکل استفاده می شود.

اسلاید 26: مولیبدنمولیبدن باعث کاهش سرعت تبدیل آستنیت به پرلیت می شود لذا باعث ریز شدن اندازه پرلیت ها می شود و همچنین باعث افزایش استحکام چدن می شود.

اسلاید 27: برم ، بیسموت و تلوریمهر سه عنصر کاربید زا بوده و باعث به وجود آمدن گرافیت های نوع D می شود و همچنین با افزایش مواد تلقیحی جوانه زا مي شود كه سدیم مي تواند تاثیر اين عناصر را کاهش دهد.نکته : میزان مجاز بر درمذاب چدن 0/01 درصد تا 0/05 درصد می باشد و میزان مجاز بیسموت در مذاب چدن حداکثر 1% و میزان مجاز تلریم در مذاب چدن حداکثر 0/005 درصد می باشد.

اسلاید 28: قلعاین عنصر مشابه مس بوده و پرلیت زايي قوي می باشد و همچنین باعث ایجاد پرلیت ریز می شود. در گذشته براي جلوگيري از تلفات مذاب قلع را در پاتيل تا يك 0/1 % به مذاب اضافه مي شود كه اين مقدار باعث افزايش خواص مكانيكي چدن مي شود اين عنصر داراي نقطه ذوب 450 درجه سانتيگراد بوده و عموما به صورت شمش هاي 15 الي 20 گرمي استفاده مي شود.

اسلاید 29: تيتانيوماين عنصر مانع از انحلال اكسيژن و نيتروژن درمذاب چدن مي شود همچنين باعث توزيع يكنواخت گرافيت و افزايش خواص مكانيكي در چدن ها مي شود.

اسلاید 30: واناديماين عنصر باعث يكنواختي توزيع گرافيت و همچنين پايداري فاز سمنتيت در چدن ها مي شود اين عنصر باعث افزايش خواص مكانيكي شده و عاملي است كاربيد زا است كه تا حدود 1% به مذاب چدن اضافه مي شود.

اسلاید 31: منگنزاين عنصر جزو عناصر كاربيد زا بوده و تاثير منفي گوگرد را كاهش مي دهد كه اين واكنش شيميايي به صورت زير نمايش داده مي شود.+ Fe FeS+Mn → MnSدرجه حرارت ذوب اين فلز 1200 تا 980 درجه سانتيگراد است كه سولفيد منگنز در اين دما به صورت فازي در داخل دانه ها رسوب مي كند اين فاز خواص مكانيكي را افزايش داده و در بعضي مواقع از طريق سرباره خارج مي شود منگنز باعث افزايش مقدار كاربيد شده كه اين امر موجب افزايش سختي و مقاومت به ضربه آلياژ مي شود اين عنصر تا حدود يك درصد به مذاب اضافه مي شود.

اسلاید 32: كنترل تركيب شيميايياین فرآیند طی 4 مرحله انجام می گیردمرحله اول : تنظیم ترکیب از طریق توزینمرحله دوم : گوگرد زداييمرحله سوم : افزايش مواد كربن ده به مذابمرحله چهارم : تلقيح مذاب چدن

اسلاید 33: گوگرد زدايياضافه كردن مواد گوگرد زدا در كف پاتيل و ريختن مذاب روي مواد.تزريق مواد گوگرد زدا : در اين روش به وسيله لوله هاي گرافيتي مواد گوگرد زدا را به صورت پودر به همراه گاز هاي خنثي مانند نيتروژن و آرگون به مذاب اضافه مي كنند اين روش معمولا در تنارژ هاي بالا استفاده مي شود. تزريق از كف پاتيل : در اين روش از پاتيل هاي مخصوصي استفاده مي شود كه در اين پاتيل ها لوله هايي در كف پاتيل تعبيه شده و مواد گوگرد زدا را همراه با گاز خنثي مي توان از طريق اين لوله هاي به مذاب تزريق كرد. روش پاتيل لرزان : در اين روش مواد گوگرد زدا را در كف پاتيل قرار داده و مذاب آماده شده را روي مواد مي ريزند سپس پاتيل را روي پايه هايي قرار داده و با انجام حركت نوساني تلاطم مورد نياز جهت واكنش مواد گوگرد زدا با مذاب را فراهم مي شود.

اسلاید 34: افزايش مواد كربن ده به مذاببه علت آن كه در صنعت استفاده از قراضه ها باعث پايين آمدن درصد كربن در مذاب مي شود به همين دليل اين روش يكي از مهمترين مراحل توليد به شمار مي آيد.انواع مواد كربن ده : 1- گرافيت مصنوعي : كه اين تركيب تا حدود 99 درصد كربن دارد. 2- گرافيت طبيعي : كه در دو نوع پركربن و كم كربن موجود است. نوع كم كربن آن داراي 80 تا 84 درصد كربن و نوع پر كربن آن داراي 84 تا 87 درصد كربن مي باشد. 3- كك متالوژيكي : كه تا حدود 88 درصد كربن دارد 4- كك نفتي كلسينه شده : اين تركيب در صنايع نفتي توليد شده كه تا حدود 99 درصد كربن دارد. 5- كك نفتي غير كلسينه : كه تا حدود 92 تا 97 درصد كربن دارد.

اسلاید 35: انواع مواد كربن دهگرافيت مصنوعي : كه اين تركيب تا حدود 99 درصد كربن دارد.گرافيت طبيعي : كه در دو نوع پركربن و كم كربن موجود است.نوع كم كربن آن داراي 80 تا 84 درصد كربن و نوع پر كربن آن داراي 84 تا 87 درصد كربن مي باشد.كك متالوژيكي : كه تا حدود 88 درصد كربن دارد.كك نفتي كلسينه شده : اين تركيب در صنايع نفتي توليد شده كه تا حدود 99 درصد كربن دارد.كك نفتي غير كلسينه : كه تا حدود 92 تا 97 درصد كربن دارد.

اسلاید 36: شرايط اضافه كردن مواد كربن دهتماس مواد كربن ده بامذاب : مواد كربن ده بايد با مذاب تماس پيدا كنند زيرا دانسيته يا حجم مخصوص اين مواد پايين تر از مذاب بوده و نتيجتا در بالاي مذاب به همراه سرباره باقي مي مانند لذا بايد تلاطم مذاب در هنگام اضافه كردن مواد كربن ده زياد باشد.ايجاد اتمسفر احيايي قوي در داخل كوره : اگر اتمسفر اكسيدي باشد باعث سوختن واكسيد شدن كربن مي شود معمولا اگر كوره اگر شعله اي باشد مي توان با تنظيم شعله محيط احيايي را به وجود آورد به همين خاطر سعي مي شود كه از اتمسفر احيايي يا مايل به خنثي در ذوب ريزي استفاده شود. درجه حرارت كوره بايد مناسب باشد : درجه حرارت 1330 تا 1340 بهترين درجه حرارت براي استفاده كردن مواد اكسيدي مي باشد.مقدار سيليسيم بايد كمتر از 1.8 % باشد : ميزان زياد سيليسيم در مذاب باعث كاهش بازيابي كربن در مذاب مي شود لذا مواد كربن ده را قبل از تلقيح به مذاب اضافه مي كنند.

اسلاید 37: تلقيح مذاب چدنبه اضافه كربن مواد معيني به مذاب چدن كه داراي اثر گرافيت زايي بوده و اين مرحله قبل از تخليه مذاب در محفظه قالب به مذاب اضافه مي شود را تلقيح گويند كه هر چه اختلاف زمان بين تخليه مذاب تا تلقيح مذاب كمتر باشد تاثير عناصر تلقيح بيشتر خواهد بود.

اسلاید 38: اثرات تلقيحتعداد هسته ها: در مذاب افزايش مي يابد كه اين امر باعث ريز شدن شبكه كريستالي و دانه هاي مذاب مي شود.ريز شدن گرافيت ها.توزيع يكنواخت گرافيت.كاهش عمق منطقه سمانتيته شده يا سفيد شده.مجموع اين چهار عامل باعث افزايش خواص مكانيكي چدن مي شود و همچنين قابليت ماشين كاري و تراشكاري چدن را افزايش داده و حفرات انقباضي قطعات چدني را كاهش مي دهد. علت كاهش حفرات انقباضي افزايش ميزان رسوب گرافيت افزايش درصد سيليسيم مي باشد كه اين امر موجب افزايش حجم بيشتر در مرحله رسوب گرافيت مي شود لذا هم پوشاني حفرات انقباضي در اين مرحله به وجود مي آيد.

اسلاید 39: انواع مواد تلقيحيفروسيليسمعمولا فرو سيليس داراي 75% آهن و 1 تا 2 درصد آلومينيم و 0/2 تا 1% كلسيم مي باشد در صنعت فروسيليس بهترين عنصر تلقيحي است كه مورد استفاده قرار مي گيرد. ابعاد مورد استفاده ان از 3 تا 10 ميليمتر مي باشد كه ابعاد كمتر از اين ميزان باعث تلفات عنصر تلقيحي مي شود و ابعاد بيشتر نيز باعث تلفات حرارتي شده ميزان مصرف عنصر تلقيح در مذاب در حدود 0/6 تا 1/2% مي باشد.سيليكات كلسيمگرافيت با خلوص بالاسيليسيد زيركنيمتيتانيم

اسلاید 40: روش اضافه كردن مواد تلقيحي به مذاباضافه كردن مواد تلقيحي به پاتيل.تزريق مواد تلقيحي با استفاده از لوله هاي گرافيتي.تزريق از كف با استفاده از گاز خنثي.اضافه كردن در ناودان خروجي مذاب در كوره.اينمولت ( درون قالبي)در اين روش مواد تلقيحي در داخل سيستم راهگاهي قرار داده شده و مذاب با حركت در سيستم راهگاهي و عبور از روي موادتلقيحي عمليات تلقيح را انجام مي دهند راندمان دراين روش بالا بوده و علت اين امر فاصله زماني كم بين تلقيح و ريخته گري مذاب مي باشد.

اسلاید 41: ويژگي هاي مواد تلقيحيبه آساني وارد مذاب شده و با مذاب تركيب شود و كمترين ناسازگاري را با مذاب داشته باشد.همچنين باعث ايجاد مواد ناخواسته در مذاب نشود.با اضافه كردن كمترين مواد تلقيحي بيشترين اثر تلقيح را داشته باشيم.كمترين پسماند را داشته باشيم و جدا شدن پسماند از مذاب به راحتي صورت گيرد.حساسيت نسبت به سطح مقطع حداقل باشد : هر چه در ضخامت هاي بيشتر چدن سفيد به دست آيد به اين معني است كه حساسيت به سطح مقطع بيشتر است.

اسلاید 42: روش كنترل تاثير تلقيحكنترل تاثير تلقيح با استفاده از گوه هاي استاندارد انجام مي شود.گوه هاي مورد استفاده در تلقيح طبق استاندارد ASTM به هشت نوع تقسيم بندي مي شود كه به ترتيب حروف الفباي انگليسي به نام هاي A,B,C,D,E,F,G,H ناميده مي شوند.

اسلاید 43: روش استفاده از گوهگوه را پس از قالب گيري از داخل قالب خارج كرده و پس از سرد شدن تا حدود 600 درجه سانتيگراد گرم مي كنيم تا گوه به رنگ خرمايي سوخته تبديل شود سپس گوه را از مقطع نازك وارد آب مي كنيم حال گوه را از قسمت وسط برش داده و از روبه رو به آن نگاه مي كنيم گوه داراي سه منطقه مي شود كه منطقه اول منطقه چدن سفيد منطقه دوم چدن ابلق كه مخلوطي از چدن سفيد و خاكستري است ديده مي شود و در نهايت منطقه سوم چدن خاكستري مورد رويت مي باشد.نكته در نمودارn حداقل ضخامتي است كه چدن براي خاكستري شدن نياز دارد.

اسلاید 44: روش توليد قطعات از چدن خاكستريقالب هاي ماسه اي تر قالب های ماسه ای خشك استفاده از دمش CO2 پوسته اي قالب هاي فلزي

اسلاید 45: قالب هاي ماسه اي تر در ريخته گري چدن هاي خاكستري بهترين و عمومي ترين روش ريخته گري در قالب هاي ماسه اي تر مي باشد كه در اين روش مخلوط قالب گيري شامل ماسه چسب و مواد سلولزي (ارد حبوبات و پودر زغال سنگ مي باشد ).در ريخته گري قطعات كوچك پودر زغال استفاده شده بين 6 تا 3 درصد باشد همچنين در توليد قطعات بزرگ از 6 الي 7 درصد پودر زغال استفاده مي شود. كه اين امر باعث كاهش ماسه سوزي و همچنين افزايش ديرگدازي و افزايش كيفيت سطحي قطعه مي شود و نيز مانع از انبساط ماسه در فرآيند ذوب ريزي خواهد شد.

اسلاید 46: قالب های ماسه ای خشك اين روش نسبت به ماسه اي تر داراي دقت و كيفيت بالاتري مي باشد همچنين مك و حفرات گازي در اين روش كمتر به وجود مي آيد.در اين روش سطح داخلي قالب بين 1 تا 12 ميليمتر خشك بايد شود.

اسلاید 47: استفاده از دمش CO2در اين روش از ماسه سيليسي استفاده مي شود و چسب مورد استفاده در اين روش چسب سيليكات سديم مي باشد كه اين چسب با دمش گاز CO2 ايجاد سيليس كرده كه اين روش موجب چسبيدن ذرات ماسه به هم مي شود. اين روش داراي دقت ابعادي بالاتر و تراشكاري كمتر و عدم نياز به درجه در مرحله ريخته گري مي باشد.Na2SiO3+CO2 → NaCO3+SiO2

اسلاید 48: چدن سفیدخواص عمومیپارامترهای موثر بر خواصروش های تولید

اسلاید 49: خواص عمومی چدن سفيددر چدن سفيد كربن به شكل سمنتيت ( Fe3C ) وجود دارد كه وجود سمنتيت باعث افزايش سختي و استحكام در چدن و كاهش مقاومت به ضربه و انعطاف پذيري چدن مي شود.

اسلاید 50: عوامل موثر بر خواص مكانيكي چدن سفيد کاربیدنوع كاربيد شكل كاربيد سایز كاربيدساختار ضمينه

اسلاید 51: کاربیدنوع كاربيدهر چه از كاربيد مستحكم تري استفاده كنيم مقاومت به سايش بهتري نيز خواهيم داشت. شكل كاربيد هر چه شكل كاربيد به صورت غير پيوسته و بلوكه اي تر باشد مقاومت به ضربه بيشتري داريم. سایز كاربيدهر چه كاربيد ها ريزتر و داراي توزيع يكنواخت تري باشند تاثير آن ها در افزايش خواص مكانيكي بهتر است .

اسلاید 52: موارد استفاده چدن سفیدمعمولا چدن سفيد در صنعت مستقيما قابل استفاده نيست و براي بهبود خواص مكانيكي نياز به عمليات حرارتي تكميلي دارد .يكي از محصولات چدن سفيد كه از انجام عمليات حرارتي بر روي چدن سفيد به دست مي آيد چدن مالي بل مي باشد كه چدن ماليبل نسبت به چدن سفيد قابليت ضربه پذيري و چكش خواري بهتري دارد و در عين حال داراي مقاومت به سايش بهتري است همچنين بايد در نظر داشت كه تركيب شيميايي چدن ماليبل مشابه تركيب شيميايي چدن سفيد است .

اسلاید 53: تهيه انواع چدن سفيدافزايش سرعت سرد كردنبا استفاده از عناصر آلياژي كاربيد زاچدن هاي سفيد كرم دار

اسلاید 54: افزايش سرعت سرد كردن ( سفيد تبريدي )اين روش براي قطعات كوچك با مدول حجمي كم استفاده مي شود كه با افزايش سرعت سرد كردن مي توان به چدن سفيد دست يافت.

اسلاید 55: با استفاده از عناصر آلياژي كاربيد زااين روش براي قطعات بزرگ با مدول حجمي زياد استفاده مي شود . عناصر كاربيد زا براي چدن سفيد آلياژي عموما بيسموت و بور مي باشد كه در بعضي از موارد نيز مي توان از گوگرد براي سفيد كردن چدن استفاده كرد اما به دليل آن كه گوگرد باعث تشكيل فاز فسفيد آهن مي شود در صنعت از اين عنصر كمتر استفاده مي شود . اما مي توان آن را در داخل قالب هاي ماسه اي در هنگام مذاب ريزي به مذاب اضافه كرد .

اسلاید 56: چدن هاي سفيد كرم داراين چدن ها در واقع به سه دسته تقسيم مي شوند. اگر كرم كمتر از 3 درصد باشد : در اين شرايط كاربيد كمپلكس M3C تشكيل مي شود كه اين كاربيد داراي سختي بالاتري نسبت به كاربيد آهن مي باشد اما مشابه كاربيد آهن به صورت ممتد و پيوسته رسوب مي كند و لذا مقاومت به سايش را افزايش داده اما تاثيري در مقاومت به ضربه ندارد اگر كرم بين 7 تا 10 درصد باشد : در اين شرايط كاربيد تشكيل شده M7C3 مي باشد كه اين كاربيد داراي سختي به مراتب بالاتر از M3C مي باشد همچنين به شكل غير پيوسته و بلوكه اي در داخلي دانه ها رسوب مي كند و لذا در حين افزايش مقاومت به سايش مقاومت به ضربه را نيز افزايش مي دهد.اگر كرم بين 3 تا 7 درصد باشد .: دراين شرايط مخلوط دو كاربيد M3C و M7C3 را داريم اين نوع چدن كرم دار داراي خواصي در حد فاصل چدن هاي كرم دار نوع الف و ب مي باشد .

اسلاید 57: چدن مالیبلخواص عمومیانواع چدن مالیبلپارامترهای موثر بر خواصروش های تولید

اسلاید 58: خواص عمومی چدن ماليبلچدن ماليبل از نوع چدن هاي هيپويوتكتيكي كم آلياژي يا غير آلياژي مي باشد كه داراي گرافيت برفكي بوده و از انجام عمليات حرارتي بر روي چدن سفيد به دست مي آيد همچنين داراي قابليت چكشخواري مقاومت به سايش عالي و چقرمگي خوب مي باشد .

اسلاید 59: انواع چدن مالیبلچدن ماليبل مغز سفيد چدن ماليبل مغز سياه چدن هاي ماليبل پرليتي

اسلاید 60: چدن ماليبل مغز سفيد :در شرايطي كه سيكل حرارتي جهت تبديل چدن سفيد به چدن ماليبل اكسيدي باشد نوع چدن مغز سفيد مي شود در اين حالت چدن را در درجه حرارت 950 تا 1050 درجه سانتيگراد به همراه سنگ آهن در حدود 8 شبانه روز نگهداري مي كنند . كه تحت تاثير اين سيكل حرارتي سمنتيت تجزيه شده و كربن به شكل گرافيت برفكي در ضمينه رسوب مي كند و در قسمت هاي سطحي ، ضمينه به صورت فريتي و در قسمت هاي عميق تر ضمينه به صورت فريتي – پرليتي مي باشد . با توجه به اين كه اين نوع چدن داراي سطحي فريتي مي باشد به همين دليل قابليت ماشين كاري بهتري را دارد .نكته: در چدن انواع گرافيت آزاد Fe3C در مرحله ريخته گري تجزيه مي شود اما در چدن ماليبل اين تجزيه پس از ريخته گري و در مرحله انجماد و درهنگام انجام عمليات حرارتي انجام مي گيرد . Fe3C=3Fe+C

اسلاید 61: چدن ماليبل مغز سياهدر شرايطي تشكيل مي شود كه اتمسفر كوره در طي فرآيند ماليبل كردن كنترل شده باشد در صورتي كه اتمسفر محيط كنترل شده باشد ميزان كربن گيري در سطح و مغز قطعه يكسان بوده و ضمينه كاملا فريتي همراه با گرافيت برفكي در داخل ضمينه ظاهر مي گردد . جهت تهيه اين چدن را همراه با خورده سرباره در درجه حرارت 850 تا 950 درجه گرم كرده و حدود 70 ساعت در اين درجه حرارت نگه داري كرده سپس تا 650 درجه سانتي گراد به آهستگي سرد كرده و پس از نگهداري در مدت كوتاه در اين درجه حرات تا درجه حرارت محيط در هوا سرد مي كنند . چدن هاي ماليبل مغز سياه نسبت به مغز سفيد داراي قابليت تراشكاري بهتري مي باشند اما از استحكام كمتري برخوردار مي باشند .

اسلاید 62: چدن هاي ماليبل پرليتيتهيه اين نوع چدن ها طي فرآيندي خاص عمليات حرارتي و شرايطي كاملا كنترل شده مي باشد اين نوع چدن ها زماني استفاده مي شوند كه انعطاف پذيري بالا همراه با استحكام و سختي بالا نياز باشد در اين نوع چدن ها ضمينه كاملا پرليتي و كربن به صورت گرافيت برفكي در ضمينه وجود دارد.

اسلاید 63: پارامترهای مهم در تولیدتغذيهسياليتترك گرم

اسلاید 64: تغذيهميزان انقباض چدنهاي سفيد در فاصله ي انجماد نسبت به چدنهاي خاكستري بيشتر است كه اين مقدار را در حدود 4 الي 5 درصد تعيين مي كنند لذا براي تهيه قطعات چدن سفيد نياز به تغذيه گذاري است. بايد در نظر داشت كه در اين حالت اندازه تغذيه را بايد بيشتر از ميزان محاسباتي در نظر گرفتگلوگاه تغذيه كه بايد حداقل باشداستفاده از مبرد: كه با استفاده از مبرد بايد انجماد را جهت دار و به سمت تغذيه ميل داد تا حفرات انقباضي به تغذيه منتقل شود .

اسلاید 65: سياليتبرا ي ايجاد سياليت دو راه وجود داردكنترل تركيب شيميايي : عناصر گرافيت زا نظير سيليسيم باعث افزايش سياليت مذاب مي شود اما در مصرف اين مواد در مذاب چدن سفيد محدوديت وجود داردكنترل درجه حرارت : درجه حرارت ذوب ريزي چدن هاي سفيد بيشتر از چدن ها خاكستري است كه معمولا اگر ضخامت قطعه كمتر از 1.5 ميليمتر باشد براي افزايش سياليت علاوه بر افزايش درجه حرارت بايد ميزان كربن و سيليسيم را نيز افزايش داد

اسلاید 66: ترك گرماز آن جايي كه ميزان انقباض چدن سفيد بالا مي باشد دو عامل باعث ايجاد ترك در قطعه توليدي مي گردداختلاف سطح مقطع : موجود در قطعه ( محل اتصال مقاطع ضخيم به مقاطع نازك )كه باعث ايجاد ترك مي شود كه اين ترك را ترك گرم مي گويندماهيچه و ماهيچه گذاري : اگر ماهيچه مقاومت بالايي داشته باشد و در برابر فشار هاي انقباضي مقاومت مي كند و باعث ايجاد ترك در اطراف ماهيچه مي شود بنابراين در چدن هاي سفيد ماهيچه ها را معمولا از جنس ماسه چراغي مي سازند .

اسلاید 67: تهيه چدن ماليبل از چدن سفيدگرم كردن تا درجه حرارت 880 الي 970 درجه سانتيگرادنگهداري در همين درجه حرارت براي مدت زمان نسبتا طولانيسرد كردن

اسلاید 68: گرم كردن تا درجه حرارت 880 الي 970 درجه سانتيگرادهدف از اين مرحله ايجاد هسته ها يا نطفه هاي گرافيت در ضمينه چدن سفيد مي باشد كه هر چه سرعت گرم كردن بيشتر باشد تعداد هسته هاي گرافيتي نيز افزايش پيدا مي كند و توضيع گرافيت يكنواخت تر مي شود و كيفيت قطعه توليدي افزايش مي يابد .

اسلاید 69: نگهداري در همين درجه حرارت براي مدت زمان نسبتا طولانيهدف از اين مرحله تجزيه توده هاي كاربيد آهن و توليد گرافيت دانه اي در چدن سفيد مي باشد كه اين مرحله را FSG يا مرحله اوليه گرافيته شدن مي گويند .

اسلاید 70: سرد كردنهدف از اين مرحله آهسته سرد كردن و عبور از دماي آلوتروپي آهن و رساندن آن به درجه حرارت محيط مي باشد كه اين مرحله را مرحله SSG يا مرحله دوم گرافتيه شدن مي نامند هدف كلي اين مرحله تعيين ضمينه چدن ماليبل مي باشد كه بسته به شرايط سرد كردن ممكن است ضمينه پرليتي يا فرليتي باشد .

اسلاید 71: افزايش مقدار گرافيت ها در سيكل عمليات حرارتيسرعت سرد كردن زياد در مرحله ريخته گري چدن سفيد عمليات حرارتي اوليه قبل از گرم كردن : در مرحله اول ابتدا چدن سفيد را تا درجه حرارت 300 الي 400 درجه به مدت 20 ساعت نگه مي دارند تا كربن به صورت يكنواخت توزيع شود . تلقيح با عناصر گرافيت زا : كه مهمترين اين عناصر شامل سيليسيم مي باشدانجام عمليات حرارتي كوئينچ و تمپر : عمليات كوئينچ و تمپر بر روي قطعات چدني قبل از عمليات آنيلينگ انجام مي شود . اتمسفر كوره بايد احيايي باشد : تا تلفات كربن كاهش يابد كاهش ميزان قراضه فولادي در شارژ كوره كنترل تركيب شيميايي مذاب

اسلاید 72: انواع سيكل عمليات حرارتي آنيلينگ از لحاظ روش توليدروش پيوستهروش غير پيوسته

اسلاید 73: روش پيوستهاين روش براي توليد قطعات با اشكال يكنواخت و توليد انبوه استفاده مي شود كه در اين روش از كوره هاي تونلي استفاده مي شود كه قطعات را از يك طرف وارد كوره كرده و پس از طي عمليات آنيلينگ از طرف ديگر خارج مي كنند در اين روش سيكل ثابتي براي تمامي قطعات اعمال مي شود .

اسلاید 74: روش غير پيوسته در اين روش قطعات در داخل كوره قرار گرفته و پس از گرم شدن و نگه داري در دماي مورد نظر كوره را خاموش كرده تا قطعات سرد شوند

اسلاید 75: سيكل هاي مختلف عمليات حرارتي جهت توليد چدن هاي آلياژي ماليبل پرليتيبراي تعيين ضمينه چدن از مرحله سوم يا SSG به بعد بايد سيلكل عمليات حرارتي را كنترل كرد سومين مرحله كه مرحله سرد كردن مي باشد را مي توان به چند روش انجام داد كه در مرحله چهارم چدن را مي توان به آهستگي در هوا سرد كرد ودر مرحله پنجم چدن به دست آمده را دوباره گرم كرده و به مدت زمان معين در درجه حرارتي آستينه (820) نگهداري كرد در مرحله ششم قطعات را در مايعي نظير روغن تا درجه حرارت محيط سرد مي كنند . و در مرحله هفتم كه تمپر كردن مي باشد قطعه را تا درجه حرارت 600 الي 700درجه سانتيگراد نگه مي دارند و بعد از مدت زماني قطعه را در هوا سرد مي كنند .

اسلاید 76: انواع سيكل حرارتي جهت چدنهاي پرليتي غير آلياژي آب دادن در هوا و بازپخت آب دادن و كوئينچ كردن در مايع و سيال و بازپخت ماليبل كردن –مجدد حرارت دادن-آب دادن در هوا ماليبل كردن-دوباره حرارت دادن- كوئينچ در مايع و سيال- بازپخت

اسلاید 77: آب دادن در هوا و بازپخت در اين روش قطعات را تا حدود 950 درجه سانتيگراد گرم مي كنند و در حدود 15 ساعت در اين دما نگهداري مي كنند سپس تا درجه حرارت 850 الي 950 درجه به آهستگي سرد كرده و بعد از اين درجه حرارت به سرعت سرد مي كنند در مرحله بازپخت قطعات را تا 700 درجه گرم كرده و حدود 8 ساعت دراين دما نگهداري مي كنند سپس قطعات را فورا سرد مي كنند كه سيكل ذكر شده بيشتر براي قطعات كوچك استفاده مي شود .

اسلاید 78: آب دادن و كوئينچ كردن در مايع و سيال و بازپخت در اين روش قطعات را تا حدود 950 درجه سانتيگراد گرم كرده و به مدت 24 ساعت در اين دما نگهداري مي كنند سپس تا دماي 850 درجه سانتيگراد قطعات را به آرامي سرد مي كنند و سپس تا درجه حرارت محيط قطعات را در روغن يا آب كوئينچ مي كنند . در مرحله بازپخت قطعه را تا تا دماي 650 درجه گرم كرده و حدود يك و نيم ساعت در اين دما نگهداري كرده سپس در هوا سرد مي كنند.

اسلاید 79: ماليبل كردن –مجدد حرارت دادن-آب دادن در هوا در اين روش سيكل ماليبل كردن به طور كامل اجرا مي شود و پس از سرد شدن قطعه در طي فرآيند ماليبل كردن قطعه را تا حدود 870 درجه سانتيگراد گرم كرده و حدود 1.5 ساعت دراين دما نگهداري مي كنند و سپس قطعات را در هوا سرد مي كنند .

اسلاید 80: ماليبل كردن-دوباره حرارت دادن- كوئينچ در مايع و سيال- بازپخت در اين روش سيكل ماليبل كردن به طور كامل انجام مي شود سپس تا درجه حرارت 870 تا 850 حرارت داده و يك و نيم ساعت در اين دما نگهداري مي كنند و سپس در روغن خنك مي كنند و مجددا آن را تا 650 الي 700 درجه حرارت مي دهند و يك نيم ساعت در اين دما نگهداري كرده و سپس در هوا خنك مي كنند .

اسلاید 81: چدن هاي ماليبل آلياژي عناصر آلياژي كه براي چدن هاي ماليبل ممكن است به كار رود شامل موليبدن – منگنز - گوگرد- بر- بيسموت و مس مي باشد اين عناصر عمدتا پايدار كننده فاز كاربيد و سمنتيت مي باشد و عنصر مس نيز عنصري پرليت زا محسوب مي شود و جهت افزايش استحكام به چدن اضافه مي شود . وجود عناصر آلياژي باعث مي شود كه دماغه پرليت به سمت راست منتقل شده لذا با سرعت هاي سرد كردن آهسته تر مي توان پرليت را پايدار كرد.

اسلاید 82: چدن نشكن

اسلاید 83: خصوصیات عمومیاين چدن بعد از جنگ جهاني دوم وارد صنعت شد و با توجه به خواص خوب مكانيكي كه داشت كاربرد هاي مهمي در صنعت پيدا كرد و به علت كاربرد بالاي آن و استحكام خوب آن رفته رفته جاي فولاد را گرفت .

اسلاید 84: خواص مکانیکی چدن نشکن

اسلاید 85: ترکیب چدن نشکنCE = C% + 1=3(%Si + %P)

اسلاید 86: دلايل جايگزيني چدن نشكن به جاي فولاد در اين چدن ها عمدتا گرافيت به صورت كروي و با پرليت بوده و برخلاف چدن ماليبل اين نوع چدن ها قابليت چكشخواري و انعطاف پذيري بالايي دارند . در مقايسه با چدن هاي ماليبل اين نوع چدن ها نياز به سيكل عمليات حرارتي ندارند لذا از لحاظ اقتصادي مقرورن به صرفه تر مي باشند همچنين با اضافه كردن عناصر آلياژي در ضمن ذوب ريزي گرافيت هاي ورقه اي به گرافيت هاي كروي تبديل مي شود . در تركيب شيميايي اين چدن ها حدود 0/03 درصد تا 0/05 درصد منيزيم وجود داشته و مقدار گوگرد موجود در اين چدن ها كمتر از 0/01 درصد مي باشد.

اسلاید 87: تغذیه در چدن نشکنمقدار انبساط مذاب چدن نشكن از چدن خاكستري بيشتر بوده و به همين دليل در ريخته گري آن تغذيه هاي كوچكتري به كار مي رود و همچنين در بعضي موارد بدون تغذيه نيز مي توان ريخته گري را انجام داد .

اسلاید 88: انواع كوره هاي جهت توليد چدن داكتيل كوره كوپل كوره هاي شعله ايكوره هاي الكتريكي

اسلاید 89: مواد شارژ براي تهيه چدن نشكن در كوره هاي القايي شمش چدن قراضه فولاد آهن اسفنجي برگشتي هاي چدن نشكن – در كوره هاي القايي فرو آلياژ ها

اسلاید 90: شمش چدناين شمش معمولا با شمش چدن خاكستري متفاوت است، معمولا در تهيه چدن خاكستري از شمش كوره بلند استفاده مي شود كه داراي گوگرد تقريبا زيادي مي باشد . شمش چدن جهت تهيه چدن داكتيل معمولا داراي درصد گوگرد پايين تري نسبت به شمش چدن هاي خاكستري مي باشد كه اين درصد معمولا كمتر از 0/02 درصد مي باشد در اين شمش ها، معمولا منيزيم به عنوان عنصر تلقيحي استفاده مي شود و درصد گوگرد را پايين در نظر مي گيرند تا از تلفات منيزيم جلوگيري شود .

اسلاید 91: قراضه فولادبه علت وجود گوگرد كم در توليد چدن هاي داكتيل كاربرد اين نوع چدن ها در صنعت بين 40 تا 50 درصد مي باشد و عيب آن بالا بودن نقطه ذوب و كربن آن مي باشد كه جهت صرفه جويي درانرژي قراضه ها را قبل از ريخته گري پيش گرم مي كنند.

اسلاید 92: آهن اسفنجيمحصول كوره هاي غير مستقيم بوده كه از آن در صنعت بين 10 الي 15 درصد استفاده مي كنند و علت استفاده آن كاهش قيمت تمام شده آن مي باشد . و عيب كلي آن افزايش درجه حرارت و افزايش مصرف مواد نسوز مي باشد

اسلاید 93: برگشتي هاي چدن نشكناين نوع مواد در صنعت در حدود 30 درصد در شارژ كوره استفاده مي شود.

اسلاید 94: فرو آلياژ هاعموما اين نوع مواد شامل فرو سيليكوم منيزيم و فرو سيليس مي باشندكه در اين مواد فروسليكون منيزيم به عنوان ماده كروي كننده استفاده مي شود و فرو سيليسيم به عنوان ماده جوانه زا استفاده مي شود .

اسلاید 95: مزايا فرو آلياژ هاعموما از تلفات عناصر آلياژي جلوگيري مي كنند .فرو سيليس باعث افزايش سياليت مذاب مي شود .و جلوگيري از تشكيل كاربيد مي شود .باعث افزايش جوانه زايي مي شود .

اسلاید 96: تهيه و آماده نمودن مذابكنترل درجه حرارت كنترل تركيب شيميايي

اسلاید 97: كنترل درجه حرارتدرجه حرارت بالاي مذاب باعث حذف مواد پايدار كننده گرافيت مي شود وتاثير تلقيح را كاهش مي دهد از طرفي درجه حرارت پايين باعث كاهش سياليت مذاب مي شود . درجه حرارت معمولا براي تهيه مذاب در چدن هاي نشكن در حدود دامنه دمايي 1450 تا 1560 مي باشد كه انتخاب درجه حرارت بستگي به حجم مذاب و روش كروي سازي و مقدار مواد كروي كننده دارد

اسلاید 98: كنترل تركيب شيمياييگوگرد باعث تلفات مواد كروي كننده مي شود و از طرفي باعث پايداري فاز كاربيد مي باشد اگر درصد گوگرد بالا باشد قبل از اضافه كردن مواد كروي كننده گوگرد زدايي انجام مي شود در اين حالت گوگرد زدا بايد در پاتيل بازي و توسط مواد گوگرد زدا (Ca2C CaO2 Ca(CN)2 - CaN2O2 –NaCH – Na2Ca5- CaO-CaCO3)مي باشد .براي انجام بهتر عمليات گوگرد زدايي دو مورد را بايد رعايت كرد . 1- تماس مواد گوگرد زدا با مذاب بايد حداكثر ممكن باشد . 2- زمان فعل و انفعال : اگر زمان گوگرد زدايي طولاني باشد باعث ورود مجدد گوگرد از سرباره به مذاب مي شود لذا پس از گوگرد زدايي بايد سريعا عمليات سرباره گيري و پاتيل به پاتيل انجام شود .