متالورژی,ریخته گری,مدل سازی,شعر,جوک و اس

ماسه ریخته گری Molding Sand

انواع ماسه ( از نظر نحوه یافت و دسترسی ) :

الف) ماسه طبیعی : شامل ماسه های رودخانه ای و ماسه های بادی

ماسه طبیعی مستقیماً از منابع طبیعی ، استخراج و استفاده می شود و هیچگونه کار اضافی روی آن انجام نمی شود مثل ماسه کنار رودخانه ( این ماسه ها را بوسیله HCl آزمایش می کنند که حاوی آهک نباشد ).

حسن ماسه رودخانه ای در این است که شسته شده و میزان گردی بیشتری دارند در نتیجه کیفیت سطحی قطعات بالا می رود. اما در ماسه بادی ، خاک نیز وجود دارد که خاصیت چسبندگی دارد.

ب) ماسه مصنوعی:

در این حالت ، معادن طبیعی را شناسایی کرده و مثلاً آن را الک کرده و ناخالصی هایی مثل آهک را حذف می کنند و آن را خرد کرده و گرد می کنند ( این ماسه ها تحمل دمایی بالاتری دارند ).

انواع ماسه ( از نظر شکل ظاهری ) :

1-    ماسه های گرد:

در این حالت شکل ذرات ماسه در زیر میکروسکوپ ، کروی است. اکثر ماسه های مصنوعی از نوع ماسه های گرد هستند که کیفیت سطحی بهتری را ایجاد می کند و قابلیت عبور گاز بهتری  نیز دارد ( قابلیت عبور گاز به تخلخل ماسه مربوط است ).

2-    ماسه های شبهه گرد

این نوع ماسه در قسمت هایی گرد و در قسمت هایی گوشه دار است.

3-    ماسه های گوشه دار

این ماسه کاملاً گوشه دار است و بطور کامل در هم چفت می شوند و استحکام بالاتری ارائه می دهد و از نظر حمل و نقل قالب و حرکت مذاب و فشار مذاب ، استحکام بالاتری دارد اما قابلیت عبور گاز کم است.

4-    ماسه های مخلوط

این ماسه ها شکل خاصی ندارند.

انواع ماسه ( از نظر ترکیب شیمیایی ) :

1-    ماسه سیلیسی ( SiO₂ )

سیلیس یک حالت آلوتروپیک و چند ساختاره دارد و در دماهای مختلف ، ساختارهای متفاوتی دارد ( منگنز، کبالت ، قلع و زیرکنیوم نیز آلوتروپیکند ). در نتیجه اگر با سرعت های مختلف سرد شود ، خواص متفاوتی ارائه می کند ( در طراحی قالب برای مواد دیر گداز ، مشکل ساز است زیرا منجر به ترک خوردن بدنه قالب می شود ).

برای دیدن تصویر در اندازه واقعی روی آن کلیک کنید

 همان طور که از وزن مخصوص ها ( دانسیته ها ) ملاحظه می شود ، با تغییرات دما ، انبساط و انقباض در ابعادشان بوجود می آید که باعث  شکست قالب می شود ( بیشترین تغییرات را Cristobalite دارد ).

یک مزیت ماسه سیلیسی ، وجود معادن زیاد و ارزانی آن است.

متوسط ضریب انبساط این ماسه  Cm/Cm ºC ^6-10×16.2 است ( یک نمونه استاندارد از ماسه می سازیم و تا دمای مورد نظر می بریم و نگه می داریم سپس یک درجه اضافه می کنیم و طول را اندازه گیری می کنیم ).

این ماسه برای ریخته گری قطعات آهنی و فولادی و فولاد آلیاژی مناسب نیست و بصورت ماسه Backing  استفاده می شود. در چدن ریزی معمولاً از ماسه سیلیسی مصنوعی استفاده می شود.

1-    ماسه زیرکنیوم ( ZrO₂.SiO₂ )

زیر در طبیعت همراه با سیلیس است. غلظت زیر در ماسه بین 40 تا 50 درصد است.

این نوع ماسه خاصیت انبساط حرارتی دارد و ضریب انبساط حرارتی آن حدوداً Cm/Cm ºC ^6-10×4.5 است که از ماسه سیلیسی پایین تر است و برای مواد قالب و آجر و بدنه کوره مناسب است.هدایت حرارتی این ماسه بالاتر است و سریع تر خنک می شود ( 4 برابر کوارتز ). دارای وزن مخصوص ( دانسیته )  gr/Cm³4.75 است که تقریباً 2 برابر ماسه سیلیسی است که یک مزیت است زیرا در واقع چگالی توده ، زیاد است و یک بخش از نیروی مذاب را خنثی می کند.

تحمل دمایی ماسه زیرکونی بالاست و خاصیت دیرگدازی خوبی دارد  درنتیجه برای فلزات با دمای ذوب بالا کاربرد دارد ( حدوداً در ºC 2000 به حالت خمیری در می آید ). از دیگر خصوصیات این ماسه دانه های گرد و منظم و عدم خیس شدن توسط مذاب ( نمی چسبد ) و عدم تمایل به واکنش شیمیایی با اکثر فلزات است و اگر سرباره یا مذاب ، دارای موادی باشند که باعث خوردگی بدنه کوره شود ، این ماسه مقاوم است.

2-    ماسه الوینی ( سیلیکات های مضاعف آهن و منیزیم (Mg.Fe)₂SiO₂ )

Forsterite         2MgO.SiO₂    ,  Fayalite           2FeO.SiO₂

دیرگدازی این ماسه نسبت به ماسه سیلیسی بالاتر و از ماسه زیرکونی کمتر است ( ºC 1850-1750 ) که برای فولاد ساده و پر کربن و کم آلیاژ مناسب است. این ماسه دارای وزن مخصوص ( دانسیته ) gr/Cm³ 3.3 است و از نوع ماسه های گوشه دار است. انبساط حرارت این ماسه از ماسه سیلیسی کمتر و از ماسه زیرکونی بالاتر است.

3-    ماسه کرومیتی ( FeO.Cr₂O₃ )

این ماسه عمتاً بصورت ماسه رویه ( Facing Sand ) استفاده می شود ، دیرگدازی بالایی دارد ( ºC 1850-1450 ) که هر چه اکسید کرم کمتر باشد بهتر است. این ماسه دارای وزن مخصوص ( دانسیته )  gr/Cm³4.5 می باشد. در شرایطی که با چسب خاک رس ترکیب شود در ºC 1000 دارای انبساط حرارتی mm/mm 0.17 است ، سیلیس در همان شرایط دارای انبساط حرارتی mm/mm 0.6 و زیر mm/mm 0.076 است. این ماسه ، سیاه رنگ و از نوع ماسه های گوشه دار است.

4-    ماسه شاموتی ( 3Al₂O₃.SiO₂ )

این ماسه دارای دیرگدازی ºC 1750-1670 است که هر چه Al2O3 بیشتر باشد ، بهتر است. از این ماسه در ریخته گری بصورت آجر و بدنه کوره استفاده می شود. این آجر نارنجی نیز دارای انبساط و انقباض بوده و ترک می خورد. این ماسه برای فولاد آلیاژی و کم کربن مناسب است.

انتخاب ماسه :

از چند نقطه باید نمونه گیری کرد و تست ترکیب شیمیایی و دیر گدازی و .... انجام داد ( برای اینکه رطوبت و مواد همراه ماسه تبخیر نشود ، باید در ظرف بسته نمونه برداری کرد.

خواص عمومی ماسه ریختگی :

1)      استحکام در حالت تر ( Green Strength ) : استحکام فشاری و برشی در گوشه ها

2)    استحکام در حالت خشک ( Dry Strength )

3)      استحکام در حالت حرارتی ( Hot Strength ) : سریع به دمای بالا می رسد ، وقتی رطوبت خود را از دست می دهد نباید شکل خود را از ذست بدهد زیرا باعث ایجاد ترک و خرد شدن یا پلیسه و زائده و رگه می شود.

4)      قابلیت عبور گاز ( Permeability ) : گاز متصاعد شده از چسب و پوشش و هوای داخل باید خارج شود. به شکل و دانه مواد قالب و میزان کوبش و چسب و رطوبن بستگی دارد.

5)      پایداری حرارتی ( Thermal Stability ) : ابعاد خود را حفظ کند و ضریب انبساط حرارت پایین داشته باشد.

6)      دیرگدازی ( Refractoriness ) : مواد قالب تغییر حالت ندهد و سوخته و ذوب نشود و مقاوم به حرارت باشد.

7)      قابلیت شکل گیری ( Flowability ) : به اندازه دانه بستگی دارد.

8)      کیفیت سطحی ( Produces Good Casting Finish ) : به خواص فیزیکی دانه بستگی دارد.

9)      قابلیت فروپاشی ( Collapsibility ) : تابع نوع چسب مصرفی است.

10)  قابلیت بازیافت ( Reusable )

11)  تهیه و کنترل ساده

12)  درت خنک کنندگی ( Remove Heat )

نکته : ماسه سیلیسی را با خاک اره مخلوط کرده و جلو انبساط و انقباض را می گیرند یا با چسب سیلیکات سدیم و مواد افزودنی برای راحت جدا شدن مخلوط می کنند.

نکته : رطوبت در صنعت بین 4 تا 6 درصد وزنی است ، اگر رطوبت کم باشد ، استحکام تر کاهش می یابد و اگر زیاد باشد ، باعث ایجاد موک گازی می شود ( استحکام تر psi 7-6 است ).