|
All's Well That End's Well
|
||
خواص عمومي ماسههاي قالبگيري
1- استحكام ماسه در حالت تر و خشك
2- استحكام حرارتي
3- قابليت عبور گاز
4- قابليت شكل گيري
5- ديرگدازي
6- پايداري در مقابل حرارت
7- قابليت فروريزي
8- تركيب شيميايي
آزمايشات مربوط به مواد قالبگيري
1- آزمايش دانهبندي ماسه و نحوه توزيع ذرات آن
2- آزمايش استحكام تر و خشك
3- قابليت عبور گاز
4- آزمايش استحكام داغ
5- آزمايش تعيين نقطه زينتر
6- آزمايش تعيين مقدار CaO (مزاحمترين اكسيد در ماسه )
7- آزمايش تعيين مواد قابل احتراق
8- تعيين مقدار خاك رس
1- دانهبندي ذرات ماسه
منظور از دانهبندي ذرات ماسه، تعيين درصد اندازههاي مختلف ماسه و نحوه توزيع آنها است. اندازه ذرات بوسيله « عدد ريزي » نشان داده ميشود. براي اين کار از يك دستگاه ويبره با تعدادي الكِ روي هم قرارگرفته و با مش معين استفاده ميشود. الكهاداراي قطر mm 280 و تعداد سوراخ معين در طول يك اينچ (مِش) هستند. سري الكها به گونهاي است كه مساحت سوراخ هر الك، 2 برابر مساحت الك زير آن ميباشد.
جهت آزمايش، 100 گرم نمونه ماسه بدون رطوبت و خاك را در الك بالائي ريخته و در مدت زمان معيني حدود
15 – 10 دقيقه با دستگاه مي لرزانند سپس مقدار ماسه باقيمانده روي هر الك را وزن نموده و به صورت درصدي از وزن ماسه اوليه گزارش ميکنند. درصد ماسه باقيمانده روي هر الك را در ضريب آن الك ضرب نموده و بعد تمام اين حاصلضرب ها را جمع ميکنند. عدد ريزي از تقسيم مجموع حاصلضربها به مجموع درصد ماسه الكها بدست ميآيد.
عدد ريزي به تنهايي نميتواند نحوه توزيع ذرات ماسه را نشان دهد. براي بررسي كامل نتايج، درصد ذرات باقيمانده روي هر الك و نيز مجموع درصد باقيمانده ذرات تا هر الك به صورت نمودار ترسيم ميگردد كه اين منحنيها، نحوه توزيع و درصد ذرات بزرگتر از مش هر الك را نشان ميدهند. نحوه توزيع ذرات مختلف موجود در يک ماسه ويژگيهاي ماسه را بهتر معرفي ميکند. 80-75 درصد يک ماسه با تراکم خوب، روي 3 تا 4 الك مياني قرار ميگيرد.
نبايد دو برآمدگي در نمودار توزيع ماسه روي الك ها وجود داشته باشد.
اهميت عدد ريزي در تأثير زياد آن روي سطح نهايي قطعه و خواصي نظير استحكام و نفوذپذيري است همچنين عدد ريزي اثر قابل توجهي بر هزينه آماده سازي مخلوط ماسه هنگام تعيين ميزان چسب و ساير افزودنيها و رطوبت دارد.
ذرات ناهمگن باعث افزايش مقاومت ماسه ميگردند.درادامه نحوه تعيين عدد ريزي يك نمونه ماسه آمده است:
|
شماره الك |
ضريب الك |
وزن ماسه (gr)
|
حاصل ضرب |
|
K |
X |
K.X | |
|
6 |
3 |
0.00 |
0.00 |
|
12 |
6 |
0.00 |
0.00 |
|
20 |
12 |
0.12 |
1.44 |
|
30 |
20 |
0.78 |
15.6 |
|
40 |
30 |
1.06 |
31.8 |
|
50 |
40 |
2.08 |
83.2 |
|
70 |
50 |
9.32 |
466 |
|
100 |
70 |
37.30 |
2611 |
|
140 |
100 |
35.42 |
3542 |
|
200 |
140 |
7.52 |
1052.8 |
|
270 |
200 |
3.90 |
780 |
|
كفه |
270 |
0.86 |
232.2 |
|
جمع |
_ |
98.36 |
8816 |
عدد ريزي از تقسيم مجموع حاصل ضربها (8816) بر مجموع درصد ماسه باقيمانده (98.36) بدست ميآيد. (89.63).
۲- استحکام
آزمايش استحکام براي تعيين استحکام هاي فشاري، کششي و برشي ماسه در حالتهاي تر و خشك انجام ميگيرد. نمونه استاندارد ماسه براي استحكام فشاري و برشي، استوانهاي با قطر و ارتفاع 2 اينچ است كه به وسيله کوبه استاندارد آماده مي شود. نمونه در دستگاه تعيين استحكام مجهز به فك ( نگهدارنده) مخصوص آزمايش قرار گرفته و نيرو جهت اعمال تنش تا شكست نمونه اعمال ميگردد. نيروي لازم براي شکست روي يک نمايشگر نشان داده ميشود كه مقدار استحكام (تنش) از روي آن قابل محاسبه خواهد بود. ميزان رطوبت، كوبش، چسب، نوع و شكل ماسه عوامل مؤثر بر استحكام به شمار ميروند. ذرات ناهمگن باعث افزايش استحكام ماسه ميشوند.
3- ميزان تغيير شکل (كاهش طول) و چقرمگي
تغيير شکل مومسان كه پلاستيسيته نيز ناميده مي شود، با كاهش طول ماسه در آزمايش استحكام فشاري تر قبل از شكست نمونه تعيين ميگردد. كاهش طول زياد موجب افزايش مقاومت قالب در برابر فشار هيدرواستاتيك ناشي از ورود مذاب خواهد شد.
در روش ديگر ميزان تغيير شكل بر اساس تغيير طول يك نمونه ماسه بر اثر 5 ضربه كوبه تعيين ميگردد. اگر ماسه قابليت جاري شدن بالايي را داشته باشد پس از 4 ضربه به چگالي نهايي ميرسد. در اين روش اختلاف ارتفاع نمونه بين ضربههاي 4 و 5 تعيين ميگردد و هر 001/0 اينچ (0254/0 ميليمتر) كاهش ارتفاع به منزله يك واحد خواهد بود. واحد تغيير ارتفاع از عدد 100 كسر شده و نتيجه به عنوان قابليت جاري شدن محسوب ميگردد.
چقرمگي يك كميت وابسته به تغيير شکل در استحكام فشاري تر است و معياري جهت كيفيت مخلوط ماسه به شمار ميرود.
عدد چقرمگي ماسه = ميزان كاهش طول(mm) × استكام فشاري تر(Kg/mm2)
4- آزمايش شاتر
اين آزمايش نيز بيانگر چقرمگي ماسه است و به صورت عدد شاتر مشخص مي شود. در اين آزمايش نمونه استاندارد ماسهاي را از ارتفاع معيني (cm 188) رها ميکنند تا روي يک سطح فولادي افتاده و خرد شود سپس تمام ذرات ريز و درشت حاصل را روي يک توري با مش mm12 ميگذارند. نسبت وزن مواد باقيمانده روي توري به وزن کل نمونه را به نام عدد شاتر قرار ميدهند.
5- تراکم پذيري
اين آزمايش درصد كاهش ارتفاع ماسه دراستوانه مخصوص دستگاه با ارتفاع ثابت در اثر سه كوبش اندازهگيري ميكند. استوانه مخصوص را ازمخلوط ماسه به صورت آزاد و سست پر نموده و با سه كوبش يا فشاري حدود Kg/cm2 10 متراكم ميكنند. درصد كاهش ارتفاع ماسه را تراكم پذيري ميگويند. تراكم پذيري به ميزان آب موجود در ماسه و دماي آن بستگي دارد.
تراکم پذيري زياد باعث ايجاد حفراتي (بصورت چروك) روي سطوح عمود قالب و تراکم پذيري کم نيز موجب ترد و خرد شوندگي لبههاي قالب و ماسه شويي ميگردد.
مقدار تراكم پذيري به نوع مذاب و شرايط آن نيز بستگي دارد به عنوان مثال تراكم پذيري مخلوط ماسه براي ريختهگري فولاد بايد حدود 60- 50% باشد درحاليكه براي چدنها و فلزات غير آهني حدود 40 % كافيست.
امروزه کنترل تراکم پذيري با استفاده از دستگاه هاي ويژه با افزودن آب به طور خودكار، انجام ميگردد.
6- نفوذ پذيري
نفوذپذيري و استحکام دو ويژگي مهم ماسه به شمار مي روند و بايد حتي الامکان زياد باشند. اين دو کميت بستگي به شکل و اندازه دانه هاي ماسه و مقدار خاک آن دارند. به تجربه دريافته اند اگر عدد سختي ماسه از 85 بيشتر نباشد، حاصلضرب سختي در نفوذ پذيري مقداري ثابت خوهد بود و با داشتن يکي مي توان مقدار ديگري را به دست آورد .
نفوذپذيري، ميزان جاري شدن گازها از فضاي متخلخل ماسه قالبگيري است. نفوذ پذيري بهصورت عددي عبارت است از حجم هواي عبور کرده برحسب سانتيمتر مكعب در يك دقيقه از سطح نمونه ماسهاي به اندازه 1 سانتيمتر مربع و ضخامت 1 سانتيمتر با فشار 1 گرم بر سانتيمتر مربع.
براي تعيين نفوذ پذيري از دستگاه ويژهاي استفاده ميشود. در اين دستگاه مقدار معيني هوا از درون نمونه ماسه عبور داده و زمان لازم براي عبور تمام هوا از نمونه اندازه گيري و از طريق رابطه زير عدد نفوذپذيري تعيين ميگردد:
عدد نفوذپذيري
V: حجم هوا برحسبcc
h: ارتفاع (ضخامت نمونه ) برحسب سانتيمتر
P : فشار هوا برحسب گرم برسانتيمترمربع
A : سطح مقطع برحسب سانتيمتر مربع
t : زمان برحسب دقيقه
رطوبت،چسب، نوع و شكل ذرات ماسه از عوامل مؤثر بر ميزان نفوذپذيري هستند.
7- تعيين رطوبت
به منظور تعيين ميزان رطوبت ماسه، نمونه را داخل يك خشك كن به مدت 2 ساعت در دماي C° 120- 105 قرار داده و سپس . نمونه را در يك دسيكاتور سرد نموده و توزين ميكنند. از روي اختلاف وزن ايجاده شده، درصد رطوبت ماسه را محاسبه ميگردد.
در روش غير استاندارد از راههاي سريعتري استفاده ميشود که يکي از آنها رطوبت سنج است. اساس كار اين دستگاه، انجام واکنش آب موجود در ماسه با کاربيد کلسيم و توليد گاز استيلن است. نمونه ماسه و کاربيد کلسيم را درون دستگاه ميريزند سپس بوسيله دستگاه مخلوط مي شوند، فشار گاز استيلن ايجاد شده را روي مقياس برده و درصد رطوبت تعيين ميگردد. نتايج اين دستگاهها دقيق نيست.
8- تعيين مواد قابل احتراق و مواد فرار
براي بهبود كيفيت سطحي قالب از پوشش يا پودر زغال استفاده ميشود. اين مواد حين ذوبريزي مشتعل شده و عوارض ايجاد ميكنند. مقدار مواد قابل احتراق را ميتوان با قراردادن يك نمونه ماسه در دماي C° 875 به مدت يک ساعت تعيين کرد. درصد وزن کاسته شده، ميزان مواد آلي را نشان ميدهد.
بقاياي رزينها و وجود مواد آلي در ماسه باعث توليد گاز گرديده و از مرغوبيت ماسه ميکاهد.گازها و عناصر موجود در ماسه كه در دماي پايين تبخير ميشوند را مواد فرار مينامند. يك نمونه ماسه را به مدت 7 دقيقه در دماي C°875 قرار داده و براساس كاهش وزن حاصل مقدار اين مواد تعيين ميگردد. درصد مواد فرار در يك مخلوط ماسه نبايد بيش از 2% باشد.
9- تعيين ميزان ديرگدازي
ماسه مورد استفاده در ريختهگري بايد تحمل درجه حرارت بالا را داشته باشد در غير اين صورت پديده زينتر شدن اتفاق ميافتد و عيوبي نظير ماسه سوزي و نفوذ مذاب به داخل قطعه رخ ميدهد.
ديرگدازي ماسه براساس دماي زينترآن تعيين ميگردد. منظور از زينتر شدن، ذوب سطحي ذرات ماسه و چسبيدن آنها به يكديگر است. براي اين منظور از PCE[1] استفاده ميشود. اين آزمايش براساس معيار 1528-1974 IS انجام ميگردد. وجود ناخالصيهايي نظير اكسيد آهن، فلدسپار، آهك نقطه زينتر ماسه را كاهش ميدهند.
10- مقدار ذرات نرم
منظور از ذرات نرم، ذراتي هستند که از الك با مش 150 عبور کنند. خواص ماسه کاملاً با محتويات نرم خود وابسته است و بايد زير 3% نگه داشته شود.
[1] Pyrometric cone equivalent : نقطهايست در مواد نسز براي تعين ميزان ديرگدازي آن كه به شكل مخروط ساخته ميشود. با مقايسه اين مخروطها با مخروط مبنا ،ديرگدازي نمونه تعين ميگردد.
|