عیوب ریخته گری چدن - آریا مذاب

تولید محصولات چدنی، علی‌رغم مزایای فراوان، با چالش‌ها و محدودیت‌هایی نیز روبرو است. یکی از مهم‌ترین مواردی که بر کیفیت نهایی محصولات چدنی تأثیر می‌گذارد، عیوب ذاتی فرآیند ریخته‌گری است. این عیوب نه تنها خلوص چدن را کاهش می‌دهند، بلکه می‌توانند منجر به بروز مشکلاتی جدی در طول عمر و کارایی قطعات شوند.

ترک‌خوردگی و تخلخل، دو نمونه از رایج‌ترین عیوب در ریخته‌گری چدن هستند که مستقیماً بر فرایند تولید تأثیر می‌گذارند. این نقص‌ها می‌توانند منجر به افزایش هزینه‌های تولید به دلیل نیاز به بازکاری یا دور ریختن قطعات معیوب، کاهش بهره‌وری کلی خط تولید و در نهایت، کوتاه شدن طول عمر مفید محصول شوند. بنابراین، کنترل دقیق پارامترهای فرآیند و استفاده از مواد اولیه مرغوب برای به حداقل رساندن این عیوب، امری حیاتی در صنعت ریخته‌گری چدن محسوب می‌شود.

ریخته گری چدن چیست؟

فرایند ریخته گری چدن به معنای ساخت و فرم‌دهی چدن در شکل‌های مختلف است. در این روش چدن‌های مذاب شده در داخل قالب‌های ویژه‌ای ریخته می‌شوند و با پشت سر گذاشتن مراحل تخصصی، به شکل قطعات سخت چدنی در می‌آیند. خدمات ریخته گری چدن معمولا به سه روش اصلی انجام می‌شوند که صنایع مختلف متناسب با کاربردها و نیازهای خود از آن‌ها استفاده می‌کنند.

این روش‌ها عبارت‌اند از:

روش داکتیل یا ساخت چدن نشکن محکم: در این روش با اضافه کردن منیزیم و سدیم به مواد مذاب چدن، ساختار گرافیت در این فلز را کاملا تغییر می‌دهند و آن را به شکل کروی در می‌آورند. باتکیه‌بر این فرایند شکنندگی چدن‌ تا حد زیادی کاهش می‌یابد.
روش ماسه co2 حساس: در این روش از ماسه‌های سیلیسی برای قالب‌گیری استفاده می‌شود و چسب‌های سیلیکات سدیم در این روش به کار می‌روند. این چسب‌ها گازهای co2 را درون قالب‌ها می‌دمند و با تولید سیلیس ذرات ماسه را به یکدیگر می‌چسبانند. مهندسان در کارگاه‌های ریخته‌گری از این روش برای افزایش دقت تراشکاری استفاده می‌کنند.
روش ماهیچه‌های محافظ: ماهیچه‌ها بخش مستقلی از قالب‌ها به‌شمار می‌آیند که در قطعات توخالی به‌عنوان محفظه‌های داخلی اصلی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در صورت پیچیده بودن قالب‌های ماهیچه، ماسه‌ها با فشار باد و در حالت دمشی به داخل قالب‌ها تزریق شده و در نتیجه مواد مذاب به قطعات چدنی مستحکم تبدیل می‌شوند.

چرا شناخت عیوب ریخته‌ گری چدن اهمیت دارد؟

بسیاری از کسب‌وکارهای فعال در زمینه تولید قطعات چدنی و کارخانه‌های تولیدکننده این محصولات، به دنبال ریخته گری باکیفیت هستند. عیوب ریخته گری چدن باعث کاهش کیفیت و خلوص محصول می‌شود و با افزایش نخاله‌های محصولات، هزینه‌های تولید را افزایش می‌دهند. این نقص‌ها با عملکرد مستقیم در بهره‌وری کار، هدررفت انرژی در تولید محصولات و صرف زمان بیشتر به‌منظور اجرای فرایندهای ریخته گری می‌شوند.

عیوب ریخته گری چدن تنوع بالایی دارند
طیف متنوعی از عیوب در زمان ریخته گری چدن وجود دارند که باعث کاهش کیفیت نهایی محصول می‌شوند. شناخت این عیوب ضمن آگاهی از فرایند اصولی تولید قطعات چدنی، هزینه‌های شما را برای انتخاب بهترین راهکار جلوگیری از عیوب ریخته گری چدن کاهش می‌دهد.

تخلخل (Porosity)؛ از رایج‌ترین عیوب در ریخته‌ گری چدن

منظور از تخلخل وجود حفره‌ها و حباب‌های هوا یا گاز در قطعات ریخته گری شده است. این عیب در کاهش استحکام مکانیکی و کیفیت محصول نهایی تاثیر مستقیمی دارد. بااین‌حال طیف متنوعی از تخلخل و مک‌ها وجود دارند که کیفیت ریخته گری چدن را کاهش می‌دهند.

انواع تخلخل در ریخته گری چدن عبارت‌اند از:

مک‌های گازی (Gas Hole):

که معمولا به دلیل تغییراتی ناگهانی فشار در حین انجماد یا ورود گازهای خارجی به مذاب چدن رخ می‌دهد، در سطوح قطعات ریخته گری یا برخی نواحی داخلی مشاهده می‌شوند. این تخلخل‌ها به شکل بیضی یا گرد بوده و می‌توانند به اندازه‌های میکروسکوپی تا چند میلی‌متری متغیر باشند.

حفره‌های ناشی از انقباض (Shrinkage):

اغلب زمانی رخ می‌دهد که چدن مذاب، به موقع به قسمت‌هایی که زودتر سرد می‌شوند نرسد. این سوراخ‌های نامنظم با لبه‌های تیز اغلب در نواحی ضخیم قطعه یا نقاط انتهایی دیده می‌شوند.

حفره سرباره (Slag Hole Flux Hole):

این حفره سوراخ‌های شفاف یا غیر شفاف در ریخته‌ گری هستند که به دلیل تمیز نبودن بودن مذاب قبل از ریخته‌گری یا ورود سرباره به داخل قالب ایجاد می‌شوند. حفره سرباره اغلب در قسمت‌های پایینی قطعه مشاهده شده و معمولا به صورت حفره‌هایی غیریکنواخت با سطح زبر هستند.

ترک خوردگی (Cracking)؛ از مهم‌ترین عیوب ریخته ‌گری چدن‌

یکی دیگر از انواع عیوب ریخته گری چدن، ترک خوردگی‌ها هستند. منظور از ترک خوردگی وجود ترک‌های ریز تا بزرگ در قطعات چدنی است که می‌توانند ناشی از تنش‌های حرارتی و مکانیکی باشند. در بسیاری از مواقع کنترل دقیق فرایندهای حرارتی به کاهش ترک‌خوردگی در قطعات چدنی کمک می‌کند.

نفوذ (Penetration) مواد مذاب به داخل قالب‌ها

فرقی نمی‌کند از کدام روش ریخته گری چدن استفاده کنید، نفوذ مواد مذاب به درون قالب‌ها یکی از عیوب رایج در زمان ریخته گری چدن به‌شمار می‌آید که سطحی ناهموار و غیرمنظم را به وجود می‌آورد. راهکارهای متعددی در این زمینه وجود دارند که بهبود فرایند پخت از مهم‌ترین آن‌ها است.

سرد جوشی (Cold Shut)؛ شکاف یا ترک سطحی در محصولات چدنی

سرد جوشی یا سرد جوش، یک نوع عیب سطحی در ریخته‌گری است که به صورت شکاف یا ترک با لبه‌های گرد در قطعه ریخته شده ظاهر می‌شود. این عیب زمانی رخ می‌دهد که دو جریان مذاب چدن با دمای پایین به هم رسیده و به طور کامل به یکدیگر جوش نخورند. در نتیجه، یک ناحیه ضعیف و نامنظم در محل اتصال این دو جریان ایجاد می‌شود که به آن سرد جوشی می‌گویند. در ادامه به ۵ علت اصلی سردجوشی اشاره می‌کنیم:

دمای پایین مذاب:

اگر دمای مذاب چدن به اندازه کافی بالا نباشد، دو جریان مذاب هنگام برخورد به یکدیگر به خوبی به هم جوش نمی‌خورند.
سرعت زیاد جریان مذاب: سرعت زیاد جریان مذاب باعث می‌شود که ذرات جامد موجود در مذاب به محل اتصال دو جریان منتقل شده و مانع از اتصال کامل آن‌ها شوند.

طراحی نامناسب سیستم راهگاهی:

طراحی نامناسب سیستم راهگاهی باعث می‌شود که جریان مذاب به صورت یکنواخت در قالب توزیع نشود و در برخی نقاط، مذاب با دمای پایین به هم برسد.

عدم هم‌محوری راهگاه‌ها:

اگر راهگاه‌ها به صورت دقیق هم‌محور نباشند، جریان مذاب به صورت مستقیم به هم برخورد کرده و احتمال ایجاد سرد جوشی افزایش می‌یابد.

آلودگی مذاب:

وجود ناخالصی‌ها و آلاینده‌ها در مذاب می‌تواند مانع از اتصال کامل دو جریان مذاب شود.

نقص‌های سطحی (Surface Defects)؛ ساده‌ترین نوع عیوب ریخته‌ گری چدن

یکی دیگر از انواع عیوب ریخته گری چدن، نقص‌های سطحی هستند. نقص‌های سطحی در ریخته‌گری چدن، همانطور که از نامشان پیداست، عیوبی هستند که روی سطح خارجی قطعه ریخته شده ظاهر می‌شوند. این نقص‌ها معمولا در مراحل اولیه تولید و به دلیل عوامل مختلفی مانند شرایط قالب، کیفیت مذاب و روش ریخته‌گری ایجاد می‌شوند. از انواع اصلی این نقص‌ها می‌توان به تورفتگی، زائده، پوسته‌پوسته شدن و ترک‌های ریز اشاره کرد. موارد زیر را می‌توان به عنوان دلایل اصلی رخ دادن این نقص معرفی کرد:

کیفیت پایین ماسه قالب:

ماسه قالب باید دارای نفوذپذیری مناسب و مقاومت کافی در برابر حرارت باشد. ماسه‌های نامرغوب می‌توانند باعث ایجاد نقص‌هایی مانند ماهیچه ماسه‌ای و پوسته شوند.

دمای نامناسب مذاب:

دمای پایین مذاب می‌تواند باعث ایجاد سرد جوش و تورفتگی شود، در حالی که دمای بسیار بالا باعث ایجاد پوسته و زائده می‌شود.

طراحی نامناسب سیستم راهگاهی:

طراحی نامناسب سیستم راهگاهی می‌تواند باعث ایجاد تورفتگی و سرد جوش شود.

سرعت سرد شدن نامناسب:

سرعت سرد شدن سریع می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های سطحی شود.

آلودگی مذاب:

وجود ناخالصی‌ها و آلاینده‌ها در مذاب می‌تواند باعث ایجاد نقص‌های مختلفی شود.
راهکارهای جلوگیری از عیوب ریخته گری چدن
ظاهر شدن عیوب ریخته گری چدن به معنای ضرورت دقت بیشتر بر فرایند تولید است. بااین‌حال راهکارهای متنوعی در دسترس هستند که با به‌کارگیری آن‌ها به سادگی می‌توان از بروز این عیوب جلوگیری کرد.

ریخته گری استیل نسوز

ریخته گری لوله استیل نسوز

ریخته گری گریز از مرکز

ریخته گری استیل ca6nm

ریخته گری استیل ۳۰۴