10/7/2019

1

گري فلزات ريخته

Metal Casting

گفته مطالب همه كه باشند داشته توجه گرامي دانشجويان اساس بر ارزشيابي و ندارد وجود فايل اين در درس در شده.شد خواهد انجام كالس در بحث مورد مطالب كل

https://niroumand.iut.ac.ir/fa/

:سايت درس

→→→→دروس →→→→ريخته گري فلزات

10/7/2019

2

مراجع•Principles of Metal Casting, Heine, Loper, Rosenthal, 1967.

•Foundry Technology, 2nd ed., Beeley, 2001. ♣♣♣♣

•Metals Handbook, Vol. 15 (casting), ASM.

•Metal Casing & Molding Processes, Kotzin, 1981.

•Metalcasters reference and guide, AFS, 1972.

•Castings, 2nd ed., Campbell, 2003.

•Complete Casting Handbook, Campbell, 2011. ♣♣♣♣

•Fundamentals of Foundry Technology, Webster, 1980.

•Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems,

5th ed., Groover, 2013. ♣♣♣♣

.تكنولوژي، حجازي- متالورژي: گري اصول ريخته•

.گري فلزات، فتحي براي ريخته مواد قالبگيري•

.، بوترابي2و 1گري پبشرفته، جلد ريخته•

مرتبط كتب لينك در PDF فايل صورت به ♣♣♣♣

Additive

Manufacturing

Manufacturing Processes

10/7/2019

3

Solidification processes: Casting/Molding

10/7/2019

4

قبل از ميالد 1500در مصر، “ رخميرا”تصويري بر ديوار معبد

Bronze votive tube decorated with

female figure, Luristan, Iran

10/7/2019

5

Metals Handbook, Vol. 15, ASM.

10/7/2019

6

600 tones of liquid steel to make a 340 tone finished weight

10/7/2019

7

Casting Processes

Campbell, J., Complete casting handbook, 2011.

:ريخته گري

)Ingot casting(شمش ريزي •)Shape casting(شكل ريزي •

Sand Casting Processes

• Sand Casting Clip

10/7/2019

8

Sand Casting Processes

• The main steps:

– Pattern (and core box) making

– Molding and core making

– Melting and pouring

– Shake out and cleaning

– Quality control

Sand Casting Processes

10/7/2019

9

•Pattern (and core box) making

Main pattern making allowances

1. Drafts

2. Contraction allowances

3. Machining allowances

4. Core prints

…

10/7/2019

10

Beeley, P., Foundry technology, 2nd ed., 2001.

Core and core print

10/7/2019

11

:روش اولدرجه، �4تكه، 5مدل �تكه 3ماهيچه �1جعبه ماهيچه �3

:روش دومدرجه، �2تكه، 2مدل � 2ماهيچه و �2

جعبه ماهيچه

:روش سومسازي ماهيچه بيروني سادهجعبه ماهيچه، 2ماهيچه و 2تكه، 2درجه، مدل 2قطعه،اصالح طراحي�

Pattern making

10/7/2019

12

ها انواع مدل

هاي ساده مدل•

)One piece pattern(

هاي چندتكه مدل•

)Split pattern(

دار هاي ماهيچه مدل•

)Cored pattern(

هاي رويي و زيري مدل•

)Cope and drag pattern(

ها انواع مدل

هاي با سيستم راهگاهي مدل•

)Gated pattern(

دوطرفه /اي هاي صفحه مدل•

)Match plate pattern(

10/7/2019

13

ها انواع مدل

هاي قطعه آزاد مدل•

)Loose piece pattern(

هاي مصرفي مدل•

)Expendable pattern(

•....Lost-wax patterns

ها انواع مدل

هاي تمام ماهيچه قالب•

)Sand core assembly mold(

10/7/2019

14

هاي مدل سازي تمرين

Molding

:قالب

ايجاد نظر مورد قطعه شكل به تقريبا اي محفظه آن درون كه پذير شكل مواد جنس از اي قطعه اندازه، با و عيب بدون اي قطعه انجماد، پايان و مذاب ريختن از پس كه نحوي به است، شده.آيد دست به نظر مورد شيميايي تركيب و خواص شكل،

:قالبگيري مواد عمومي خواص

(Formable) پذيري شكل قابليت -

Proper) مكانيكي استحكام - strength and hardness)

(Refractory) ديرگدازي -

Thermally) حرارتي پايداري - stable)

Non) مذاب با واكنش عدم - reactive, Inert)

Proper) مناسب حرارت انتقال قابليت - heat transfer)

Economically) اقتصادي ارزش - viable)

(Reusable) مجدد استفاده قابليت ترجيحا -

در درس فرايندهاي ساخت تدريس شده است

10/7/2019

15

قالب هاي مصرفيخواص مورد نياز ديگر براي

تر، خشك، گرم و باقيمانده مناسب استحكام•

باال نفوذپذيري•

قابليت تخريب باال•

Molding) )مصرفي( موقت هاي قالب ساخت مواد mixture)

Refractory) ديرگداز ماده يك ذرات• particles)

(Binder) چسب•

Other) افزودني مواد ساير• additives)

در درس فرايندهاي ساخت تدريس شده است

ماسه سيليسي

ذرات يك ماده ديرگداز

C°°°°نقطه ذوب، فرمول شيميايي نام

1710 SiO2 سيليس (Silica sand)

2650 ZrO2.SiO2 (Zircon) زيركون

1780 -1900 (FeO.Cr2O3) (Chromite) كروميت

1750 -1890 (Mg, Fe)2.SiO2(Olivine) اوليوين

1650 -1780 Al2O3.SiO2(Chamotte) شاموت

2200 -2700 SiC Silicon) سيليسيم كاربيد carbide)

3200 -4200 C (Graphite) گرافيت

10/7/2019

16

:هاچسب

): Inorganic(معدني •

)Clay( خاك رس�

)Cement(سيمان �

)Silicates(سيليكات ها �

)Plaster(گچ �

�...

):Organic(آلي •

)Cereals(پودر غالت �

)Oil binders(چسب هاي روغني �

)Resins(چسب هاي رزيني �چسب سردچسب گرم

)Cold box(چسب جعبه سرد

)Cold set, Air set, No bake(چسب سرد )Hot box, Heat cured, Thermo-set(چسب گرم

ساير مواد افزودني

10/7/2019

17

برخي روش هاي ساخت قالب هاي مصرفي

قالبگيري در ماسه)Green sand molding(ماسه تر�

) Dry sand molding(ماسه خشك �

)Skin dried sand mold(ماسه با سطح خشك شده �

تفاوت ها از نظر منشا، شكل ذرات، در صد خاك رس، خواص و استفاده در

ساخت قالب؟

:مراحل قالبگيري•

)دستي يا ماشيني(مخلوط كردن كامل مواد قالبگيري �

)دستي، ماشيني(ها سازي مخلوط روي مدل در درون درجه فشرده�

)گيرند تمام يا سطوحي كه در تماس با مذاب قرار مي(خشك كردن قالب �

ماسه طبيعي و ماسه مصنوعي•

:مخلوط مواد قالبگيري•

)معموال سيليسي(انواع ماسه �

بسته به نوع و منبع ماسه% 20- 3بين : خاك رس�

بسته به نوع ماسه و درصد خاك رس % 8- 3: آب�

ساير مواد�

ميكرومتر 2000- 20قطر متوسط بين : ماسهميكرومتر 2قطر متوسط كمتر از : خاك رس

گيري ماشيني هاي قالب برخي روش•

فشاري-اي ضربهفشاري- دمشي

Disa - ديزاماتيك

Metals Handbook, Vol. 15, ASM.

10/7/2019

18

)2COروش ماسه ( 2CO-قالبگيري به روش چسب سيليكات سديم

:مخلوط مواد قالبگيري•

)معموال سيليسي( خشكو تميزانواع ماسه �

)وزني% 6-3(سيليكات سديم چسب �

ساير مواد�

:مراحل قالبگيري•

مخلوط كردن كامل مواد قالبگيري�

فشرده سازي نسبي مخلوط روي مدل در درون درجه ها�

از درون مواد قالبگيري CO2گذراندن گاز �

Na2SiO3, xH2O، چسب شيشه)Water glass(آب شيشه

براي كنترل )Baume test(آزمون بومه گرانروي چسب

خودگيري و استحكام يافتن قالب

ماهيچه ها /قانجاق گذاري قالب

افزودن مواد خرد كننده به مواد قالبگيري

ماهيچه سازي/مديريت زمان قالبگيري

استحكام فشاري باال ولي استحكام كششي پايين �

استحكام باقيمانده باال�

محدود ) Bench life(عمر مفيد �

Silica( ژالتيني سيليس Gel(

قالبگيري مواد درون از CO2 گاز گذراندن هاي روش

10/7/2019

19

، ماسه چراغي)Shell molding(قالبگيري پوسته اي

:مخلوط مواد قالبگيري•

)معموال سيليسي( كرويبا دانه هاي نسبتا خشكو تميزانواع ماسه �

) وزني% 5-2(يك چسب گرم مثل فنل فرم آلدئيد يا اوره فرم آلدئيدها �

) وزني نسبت به چسب% 5-2(يك مواد روان كننده مثل استيرات كلسيم و روي �

:مراحل قالبگيري•

)تهيه مواد از قبل مخلوط شده(مخلوط كردن مواد قالبگيري �

)Dump method - روش مخزني(ريختن روي مدل فلزي پيشگرم شده �

جداسازي پوسته هاي سخت شده ماسه اي از روي مدل فلزي و مونتاژ آنها�

پخت نهايي قالب در گرمخانه�

دقت ابعادي و كيفيت سطح باال�

فروپاشي آسان قالب �

عمر مفيد باالي مواد قالبگيري�

محدوديت وزن و ابعاد قطعات�

با فوالدها و آلياژهاي نقطه (محدوديت آلياژي �)ذوب باال

قيمت باالتر مواد�

قالبگيري پوسته اي

10/7/2019

20

DeGarmo’s Materials and Processes in Manufacturing, 2012.

Essenaluminium.com/services/best-shell-molding-casting-manufacturers-in-india/

Acecolumns.info/image/s/shell-molding.html

قالبگيري پوسته اي

قالبگيري دقيق با موم هدر رونده/گري ريخته

Investment casting/molding process

Precision casting/molding process

Lost wax process

:مخلوط مواد قالبگيري•

...) هاي آلومينا، ماسه سيليسي، زيركوني، آلومينا، سيليكات(مواد ديرگداز با دانه بندي ريز •

)معموال سيليكات اتيل يا سيليس كلوئيدي(يك چسب �

آب�

ساير مواد افزودني�

.پوشش داده و خشك مي شودمدل مومي روي يك دوغابيمخلوط مواد قالبگيري به صورت •

Si(OC2H5)4 + 4H2O ⇒ H4SiO4 + 4C2H5OH

H4SiO4 ⇒ SiO2+2H2O خودگيري و استحكام يافتن قالب

در درس فرايندهاي ساخت تدريس شده است

10/7/2019

21

:مراحل قالبگيري•

ساخت مدل مومي با تزريق موم در يك قالب فلزي -�1ساخت خوشه مدل -�2فرو بردن مدل خوشه اي -�3

در دوغاب مواد سراميكي پاشش ذرات ريز يك -�4

ماده ديرگداز و خشك كردن پوسته سراميكي

تا رسيدن 4و 3تكرار مراحل -�به ضخامت مناسب

خروج مدل مومي با -�5حرارت دادن پوسته سراميكي

ريخته گري در قالب داغ -�6تخريب قالب -�7سنگ زني محل اتصال راهگاه -�8

3-4: Dip-Stuco-Dry

Metals Handbook, Vol. 15, ASM.

DeGarmo’s Materials and Processes in Manufacturing, 2012.

Technology.matthey.com/article/39/3/117-126/ Fibrox3d.com/services/investment-casting-wax-models/

Ceramicindustry.com/articles/96263-lithography-based-ceramic-manufacturing

دقيق با موم هدر روندهگري ريخته

10/7/2019

22

به روش قالب پر گري ريختهFull mold processExpanded Polystyrene (EPS) process

!بدون چسبتميز، خشك و ) سيليسي(ماسه : مخلوط مواد قالبگيري•

:مراحل قالبگيري•

�a - همراه با سيستم (ساخت مدلاز جنس پلي استايرين) راهگاهي

�b- پوشش دهي مدل با يك اليهنسوز نازك با ديرگدازي و قابليت

عبور گاز مناسب

�c, d- قرار دادن مدل درون يكدرجه و پر كردن درجه با ماسه

بدون خشك و چسب

�e- ريختن مستقيم مذاب روي مدل

�f - تخليه قالب پس از انجماد قطعه

Bralla, Handbook of Manufacturing Processes, 2007.

در درس فرايندهاي ساخت تدريس شده است

DeGarmo’s Materials and Processes in Manufacturing, 2012.

به روش قالب پر گري ريخته

10/7/2019

23

به روش قالب پر گري ريخته

Metals Handbook, Vol. 15, ASM.

)V process(قالبگيري با استفاده از خال

!بدون چسبو خشك و تميز) سيليسي(ماسه : مواد قالبگيري•

Groover, Fundamentals of Modern Manufacturingو 2013.

10/7/2019

24

http://www.jettechcorp.com/capabilities-view/v-process/https://robertssinto.com/product/v-%C2%ADprocess/

قالبگيري با استفاده از خال

محدوديت كم از نظر وزن قطعه و نوع آلياژ�

دقت ابعادي و كيفيت سطح باال�

فروپاشي آسان قالب �

كاهش شديد هزينه هاي توليد�

هزينه باالي تجهيزات اوليه�

سرعت توليد پايين�

بازيابي كامل ماسه•عدم نياز به تجهيزات فشرده سازي ماسه، خشك كردن •

...قالب، تخريب قالب، بازيابي ماسه، تهويه محيط، آلودگي هاي صوتي و محيط زيستي كمتر•• ...

قالبگيري با استفاده از خال