پوشش دادن قالب
پوشش دادن قالب
مشخصات فلز مذاب ، به ریژه هنگامی كه از درجه حرارت بالا وارد قالب می شود بگونه ای است كه ممكن است به انجام فعل و انفعالات فیزیكی و شیمیایی میان مذاب و مواد قالب یا منجر شود.
انجام این واكنشها می تواند به خواص فیزیكی و مكانیكی قطعه آسیب رسانده و از تولید قطعه سالم و بدون عیب جلوگیری نماید.
ایجاد سطوح زبر و خشن (در قطعه) یكی از این موارد است كه 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 كند.
البته بعضی موارد نفوذ مذاب از طریق ترك 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 تشكیل دهنده قالب، یا ماهیچه یعنی ماسه و چسب صورت می گیرد كه 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 كه با انتخاب ماسه و چسب مرغوب و نیز كنترل 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 كمی 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 كننده ای دارد.
انواع مواد پوششی در قالب های موقت
بطور كلی مواد پوششسی قالب و ماهیچه را می توان به دو گروه جامد و مخلوط مایع تقسیم نمود.
مواد پوشش جامد كه بیشتر در قالب های ماسه ای تر بكار می روند، شامل مواد دیرگدازی نظیر مواد سیلیكاتی، مواد كربنی و مواد اكسیدی می باشند.
این مواد با استفاده از غربال های بسیار ریز و یا كیسه پودر به سطح قالب پاشیده می شوند و یا با ابزار و وسایل مخصوص به سطح قالب مالیده می شوند و پودر اضافی توسط فوتك یا هوای فشرده از محفظه قالب خارج می گردد.
مواد پوششی مخلوط مایع اصولاً در قالب های ماسه ای خشك بكار می روند. این مواد 5 جزء اصلی دارند كه 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 كننده های شیمیایی : (Chemical modifiers)
مواد دیرگداز
هر یك از مواد دیرگداز از را می توان به عنوان ماده دیرگداز از پوشش به كار برد مثل:
|
اكسید زیركونیم
|
كربن در شكلهای مختلف
|
|
سیلیكات زیركونیم
|
اكسید سیلیسیم
|
|
اكسید منیزیم
|
اكسید منیزیم – كلسیم
|
|
اولیوین
|
اكسید آلومنیمی (مولیت)
|
|
كرومیت
|
میكا
|
|
پروفیلیت
|
اكسید آهن
|
|
تالك
|
مگنزیت
|
مواد فوق الذكر در بسیاری از تركیبات وجود دارند و به همین دلیل می توان پوشش هایی با خواص وسیع تهیه كرد. سلیس (SiLiCa) ، آلومین (Alumina) و كربن عمومی ترین مواد مصرفی محسوب می شوند و آب ، الكل (ایزوپروپیل، متانول) ، نافتا (Naphtha) ، حلالهای كلرینه شده مثل :
1،1، 1- تری كلرواتان (1,1,1- Trichloroethene) یا كلروتین (chlorothene) و یا متیل كلراید (Methylen chloride) و نیز هیدروكربورهای آلفاتیك به عنوان مایعات ناقل به كار برده می شوند.
2) عامل ناقل :
عامل ناقل این امكان را فراهم می سازد كه ماده دیرگداز بر روی و سطح ماسه قالب نشانده می شود پس از آنكه پوشش بر روی ماسه ایجاد گردید، عامل ناقل باید جابجا و برداشته شود كه این عمل معمولاً بر اثر تبخیر پدید می آید. هنگامی كه عامل ناقل آب است، خشك كردن با مشعل یا در گرمخانه مخانه قابل اجرا است اگر عامل ناقل الكل باشد، تبخیر و مشتعل شدن بسهولت صورت می گیرد. مواد فرار به راحتی در هوا خشك می گردند و نیازی به مشعل یا گرمخانه وجود ندارد.
3) عامل تعلیق :
عمل به تعلیق در اوردن در حقیقت حفظ توزیع یكنواخت ماده ای دیرگداز در محلول است ، هنگامی كه آب به كار گرفته می شود. بنتونیت سدیم مورد استفاده قرار می گیرد و زمانیكه ناقل الكلی به كار برده می شود بنتونیت آلی مصرف می شود.
4) عامل چسب:
عامل ایجاد چسبندگی در پوشش معمولاً یك صمغ آلی (Orgaric resin) است و این صمغ شبیه صمغ های مصرفی در اتصال ماسه ها عمل می كند مقدار چسب مصرفی به چگالی و ریزی دیرگداز بستگی دارد.
اصلاح كننده های شیمیایی :
اصلاح كننده ها به پوشش اضافه می شوند تا قابلیت خیس كنندگی (Wettability) افزایش یابد برخی از انها نیز وظیفه از بین بردن باكتری ها را بر عهده دارند.
علاوه بر اجزای فوق ممكن است موادی برای بهبود بخشیدن مشخصات پوششی به آن اضافه شود، به عنوان مثال، ماده فعال در سطح قالب (موادی كه در تغییر تنش سطحی مذاب مؤثر باشد)موادی كه برای بهبود خاصیت چسبندگی و یا موادی برای جلوگیری از كف كردن پوشش اضافه شود.
مواد دیرگداز علاوه بر دارا بودن شكل و اندازه مناسب، بایستی تا حد امكان 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 ، ممكن است از مواد دیرگداز مختلفی استفاده شود، این مواد عبارتند از :
پور سیلیسی ، زیركن كرومیت، آلومین، شاموت، الیوین ، منیزیت و كروم منیزیت جهت دستیابی به پوشش یكنواخت ، توزیع یكنواخت 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 كه ماده حلال یا واسطه آب باشد، معمولاً بنتونیت به عنوان عامل غوطه ور سازی به كار می رود.
Na2o.Sio2.H2o یا Cao.Sio2.H2o (Ca2+,Na+ بجایAl3+)
نقشی عامل چسبی در مخلوط مواد پوششی ایسنت كه باعث چسبیدن ذرات مواد دیرگداز به یكدیگر 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 كمترین مقدار ممكن كاهش یابد.
در تهیه مواد پوششی از چسب های متعددی استفاده می شود. در مواردی كه حلال یا واسطه آب باشد، موادی نظیر خاك های مختلف، نشاسته ، ملاس چغندر قند، شكر ، سیلیكات سدیم و رزینها (صمغ ها) محلول یا نامحلول در آب به عنوان چسب به كار می رود. علاوه بر این از روغنهایی كه در اثر حرارت و یا در مجاورت هوا خودگیر می شوند نیز می توان استفاده نمود.