ریخته گری آهن
آنچه در این مطلب میخوانید:
درباره ریخته گری آهن
در طول فرآیند ریخته‌گری یک قطعه فلزی، یک سازنده با ریختن فلز مذاب در قالب و اجازه دادن به مواد برای سخت شدن در حالی که ساختار حفره قالب را فرض می‌کند، شکل جامد جدیدی را ایجاد می‌کند.
سه ریخته گری مهم آهنی اهمیت تجاری پیدا کرده اند:
- آهن خاکستری – فولاد به عنوان یک آهن تجاری حاوی کربن تا 1.7٪ است . گاهی اوقات تولید کنندگان آهنی را که دارای درصد بالایی از گرافیت است به عنوان آهن خاکستری یاد می کنند. این ماده مقرون به صرفه کاربرد گسترده ای پیدا کرده است، اگرچه اغلب خواص شکننده را نشان می دهد.
- آهن چکش خوار – یکی دیگر از فرم های تخصصی آهن به دلیل خاصیت نرمی فوق العاده اش، نام رایج «آهن چکش خوار» را دریافت کرد . برای اولین بار صدها سال پیش ساخته شد و حاوی کربن بسیار کمتری نسبت به چدن است . پس از ریخته گری به راحتی ماشین کاری را امکان پذیر می کند.
- چدن داکتیل – ریخته گری چدن داکتیل قطعات فلزی آهنی قوی تولید می کند که توانایی مقاومت در برابر برخورد را بدون ترک به راحتی نشان می دهد. این ماده چکش خوار کاربردهای زیادی در صنعت لوله کشی به دست آورده است . ریخته گری چدن داکتیل لوله هایی با اندازه های مختلف ایجاد می کند. برخی از تولید کنندگان لوله های بزرگ را برای استفاده زیرزمینی می ریزند.
امروزه تولیدکنندگان از فناوری‌های بسیاری برای تولید محصولات مفید آهن و آلیاژهای آهنی استفاده می‌کنند. فقط چند فرآیند تجاری محبوب عبارتند از ریخته گری تحت فشار ، ریخته گری شن و ماسه ، ریخته گری گریز از مرکز ، و ریخته گری سرمایه گذاری .
درباره چدن خاکستری
چدن خاکستری مخلوطی از آهن، کربن و سیلیکون است . قسمت خاکستری در نام نیز با املای “خاکستری”، رنگ آلیاژ را به همراه شکستگی های گرافیت که به دلیل ساختارهای ورقه ای گرافیت در داخل آهن ظاهر می شود، توصیف می کند.
به طور طبیعی، مواد مورد استفاده در آهن خاکستری، یعنی نسبت عناصر قرار داده شده در مخلوط، همراه با فرآیند خنک سازی متعاقب آن ، میزان گرافیت را به آهن خاکستری و همچنین خواص خود آهن را تعیین می کند .
به عنوان مثال، افزایش درصد سیلیکون به تثبیت گرافیت در آلیاژ کمک می کند ، در حالی که کاهش زمان خنک شدن ممکن است مقدار گرافیت را در محصول نهایی کاهش دهد.
این تفاوت ها می تواند منجر به آهن خاکستری شود که سخت یا نرم است ، بسته به موقعیتی که برای آن ساخته شده است. علاوه بر این، می توانید عناصر بیشتری را به این آلیاژ اضافه کنید یا فرآیندهای دیگری از جمله عملیات حرارتی و بازپخت را به منظور دستکاری خواص نهایی آن معرفی کنید.
قبل از اینکه ریخته‌گری‌های آهن خاکستری به رایج‌ترین و محبوب‌ترین نوع ریخته‌گری‌های آهن تبدیل شوند، برای اولین بار بیش از دو هزار سال پیش توسط چینی‌ها تولید شدند.
خواص آهن خاکستری
به طور متوسط، ریخته گری آهن خاکستری از 2.5 تا 4 درصد کربن، 1 تا 3 درصد سیلیکون و حدود 95 درصد آهن تشکیل شده است. گرافیت که در آهن ظاهر می شود می تواند 6 تا 10 درصد از حجم کل ریخته گری آهن را به خود اختصاص دهد.
با وجود اشغال فضای قابل توجهی، تکه های گرافیت هیچ استحکامی به آلیاژ نمی کنند. از این رو، آنها شبیه به فضای خالی عمل می کنند .
از یک طرف، انتهای این تکه‌ها به کانونی برای تمرکز تنش تبدیل می‌شوند و در هنگام استحکام کششی، آهن خاکستری را شکننده می‌کنند. در نتیجه، همین تکه های گرافیت به آلیاژ کمک می کنند تا ارتعاشات را جذب کند .
همانطور که قبلا ذکر شد، دستکاری مواد مورد استفاده در مخلوط یا فرآیند خنک‌سازی می‌تواند بر محصول نهایی تأثیر بگذارد. یک مورد این است که چگونه سرد شدن متوسط می تواند نوعی آهن خاکستری را ایجاد کند که دارای ماتریس پرلیتی است ، در عین حال سرد شدن سریع آهن خاکستری را با ماتریس فریتی ایجاد می کند .
علاوه بر این، زمان خنک شدن را به اندازه کافی کاهش دهید و به طور کلی از تشکیل ساختارهای ورقه ای گرافیت جلوگیری می کنید و به جای آن چدن سفید ایجاد می شود که سمنتیت نیز نامیده می شود .
مزایای ریخته گری آهن خاکستری
با توجه به اینکه ریخته گری آهن خاکستری تقریباً 3000 سال است که وجود داشته است، منطقی است که آلیاژ تولید شده دارای مزایای بی شماری نسبت به سایر انواع ریخته گری آهن است.
برای شروع، آهن خاکستری تقریباً از هر نوع چدن دیگری ارزان تر است. علاوه بر این، با توجه به اکثر کاربردهای روزمره، آهن خاکستری دارای شکل پذیری مناسب ، استحکام (عمدتاً فشاری) و مقاومت در برابر ضربه است.
همچنین رسانای خوبی برای گرما است ، به این معنی که می تواند گرما را به راحتی انتقال دهد و همچنین گرما را به طور یکنواخت بر روی سطح خود توزیع می کند. علاوه بر این، وجود ساختارهای ورقه‌ای گرافیتی که به تعدیل ارتعاشات کمک می‌کنند، آهن خاکستری را برای ساخت پایه‌های ماشین‌آلات عالی می‌سازد .
آهن خاکستری نه تنها در برابر ارتعاشات مقاومت می کند، بلکه می تواند در مورد چرخه حرارتی از سایر انواع چدن نیز دوام بیاورد ، که استرس ناشی از عبور مواد از فرآیندهای گرما و سرما است. در نهایت، ساختارهای گرافیتی می توانند به عنوان روان کننده برای برش ها و در عین حال شکستن تراشه ها عمل کنند و آهن خاکستری را قابل ماشین کاری کنند.
برنامه های کاربردی برای آهن خاکستری
به دلیل مزایای فراوان و همچنین هزینه ارزان آن، آهن خاکستری برای چندین کاربرد مناسب است. به عنوان مثال، استحکام آن، به ویژه فشار، آن را برای ساخت وزنه ها و وزنه های تعادلی عالی می کند .
با این حال، مزیت اصلی آن در توانایی آن در کاهش ارتعاشات و مقاومت در برابر چرخه های حرارتی است: ارتعاشات میرایی هنگام ساخت منهول ، چرخ دنده ، و ترمزهای دیسکی و قطعات تعلیق برای وسایل نقلیه مفید است .
از طرف دیگر، فعالیت‌های روزمره مانند آشپزی، رانندگی و هر چیز دیگری که گرما ایجاد می‌کند، علاوه بر تحمل چرخه‌های حرارتی معیوب، به ماده‌ای نیاز دارد که گرما را به خوبی هدایت کند. به همین دلیل است که اجاق ها و موتورهای اتومبیل از ریخته گری آهن خاکستری ساخته می شوند.
درباره آهن چکش خوار
در طول فرآیند ریخته‌گری آهن، سازنده، آهن مذاب و آلیاژهای آهنی را در قالب می‌ریزد. این ماده با سرد شدن جامد می شود و در نهایت به شکلی که توسط حفره قالب تعیین می شود سخت می شود. فرآیند ریخته‌گری تغییرات ریزساختاری مهمی را در فلزات ریخته‌گری شده افزایش می‌دهد.
تولید کنندگان ابتدا با ریخته گری یک محصول شکننده به نام ” آهن سفید “، آهن چکش خوار را تولید می کنند. چدن سفید دارای اجزای کربن است و سختی سطح را ارائه می دهد. استفاده از عملیات حرارتی مخصوص بازپخت باعث می شود این فلز شکنندگی خود را از دست بدهد و در عین حال ریزساختار داخلی را نیز تغییر دهد تا انعطاف پذیرتر شود.
تولیدکنندگان باید در طول فرآیند حرارتی بازپخت مراقب باشند تا از تشکیل مجدد آهن شکننده جلوگیری کنند.
این مرحله گاهی شامل گرم کردن مجدد بخش‌های نازک مواد ریخته‌گری می‌شود تا اطمینان حاصل شود که اجزای کربن ساختارهایی با شکل نامنظم به نام « گره‌های گرافیت معتدل » یا « گره‌های کربن معتدل » در سطح ریزساختاری تشکیل می‌دهند. دماهای بالا در طول عملیات گرمایش مجدد به 1700 درجه فارنهایت می رسد.
در برخی موارد، تولید کنندگان آهن سفید را برای مدت زمان طولانی (تا 100 ساعت) در طول تولید آهن چکش خوار دوباره گرم می کنند. ممکن است در این مرحله سنگ آهن اضافی به فلز مذاب اضافه کنند.
از آنجایی که شرکت‌هایی که هم ریخته‌گری « فناوری پایین » و هم « فناوری پیشرفته » دارند، آهن چکش‌خوار تولید می‌کنند، به وضوح در بازار تجاری امروزه تغییراتی در روش‌های تولید وجود دارد.
خواص آهن چکش خوار
آهن چکش خوار انعطاف پذیری بیشتری نسبت به آهن خاکستری نشان می دهد و در حالی که سخت است، فاقد شکنندگی آهن سفید است. اگرچه به آسانی آهن خاکستری یا چدن داکتیل ریخته گری نمی شود، اما بهتر از برخی مواد دیگر از جمله آهن سفید ریخته گری می شود.
علاوه بر این، آهن چکش خوار سخت شدن سطح عالی را ارائه می دهد . در برابر خراشیدگی و سایش مقاوم است . در مقایسه با آهن خاکستری از استحکام کششی بالاتری برخوردار است، اگرچه مقاومت کششی بسیار کمتری نسبت به آهن داکتیل دارد.
شکل پذیری آن به این معنی است که آهن چکش خوار امکان انجام انواع عملیات ” سرد کاری ” را در طول فرآیند تکمیل می دهد. انعطاف پذیری افزایش یافته آن، آهن چکش خوار را قادر می سازد تا ماشین کاری را به خوبی حفظ کند . ما می‌توانیم این فلز را خم کنیم، صاف کنیم یا مهر بزنیم تا اجزای قابل فروش ایجاد کنیم. آهن چکش خوار این عملیات را تحمل می کند.
یکی از ویژگی های آهن چکش خوار برای استفاده از آن در برخی محیط های تجاری یک اشکال ایجاد کرده است. گاهی اوقات در هنگام سرد شدن منقبض می شود. از دست دادن ثبات ابعادی آن را برای ایجاد محصولاتی که نیاز به محدوده تحمل بالایی دارند نامناسب می کند.
برنامه های کاربردی برای آهن چکش خوار
آهن چکش خوار قرن هاست که وجود داشته است. قدمت برخی محصولات با استفاده از این فلز ریخته گری به دوران باستان می رسد.
به عنوان مثال، بنا بر گزارش‌ها، حفاری‌های باستان‌شناسی برخی از مصنوعات ساخته شده از آهن چکش‌خوار مربوط به دوره سلسله تانگ را کشف کردند . با این حال، استفاده از آن تا پس از انقلاب صنعتی گسترده نشد.
امروزه، تولیدکنندگان همچنان می‌توانند از آهن چکش‌خوار در محصولات مختلفی استفاده کنند که در آن تولید حجم بالایی از قطعات یکنواخت در محدوده‌های تحمل محدود، نگرانی اصلی را نشان نمی‌دهد.
اغلب به ایجاد قطعات کوچک در نظر گرفته شده برای عملیات ماشینکاری و تکمیل بعدی کمک می کند.
امروزه کاربردهای آهن چکش خوار در بخش های صنعتی متعددی از جمله کشاورزی ، الکترونیک ، کالاهای مصرفی و ساخت و ساز وجود دارد .
محصولات ساخته شده از آهن چکش خوار عبارتند از:
- سخت افزار حصار
- اتصالات لوله
- تجهیزات کشاورزی
- لوازم منزل
- قطعات کوچک ماشین
- جواهرات لباس
- اتصالات برقی
- برچسب های صنعتی مهر شده
- آثار هنری و غیره
این ماده برای ایجاد برخی از قطعات و صفحات ریخته گری بسیار نازک به خوبی عمل می کند.
مزایای ریخته گری چکش خوار
چدن چکش خوار مزایایی دارد.
- انعطاف پذیری بیشتری نسبت به بسیاری از مواد ریخته گری جایگزین فراهم می کند ، و آن را به گزینه ای عالی برای محصولاتی تبدیل می کند که در حین تکمیل ماشینکاری گسترده ای انجام می دهند. اگرچه فاقد خاصیت ارتجاعی، استحکام کششی و مقاومت در برابر ضربه آهن داکتیل است، اما امکان دستکاری گسترده در حین ماشینکاری بدون شکستگی را فراهم می کند.
- آهن چکش خوار به سازندگان این امکان را می دهد که در حین تکمیل، آن را صاف کرده و چکش کنند . برخی از اشکال رقیب چدن در این شرایط شکسته می شوند. این فلز سطح عالی را برای انجام عملیات مهر زنی و سکه گذاری فراهم می کند.
- استحکام آهن چکش خوار آن را قادر می سازد تا برای برخی اهداف با آهن خاکستری و چدن شکل پذیر رقابت کند. در صنعت ساخت قطعات فلزی استفاده گسترده ای به دست آورده است.
- برخی از گریدهای آهن چکش خوار به دلیل مقاومت در برابر ضربه خوب در دماهای بسیار پایین کاربرد دارند . به عنوان مثال برچسب های ساخته شده از این فلز می توانند در محیط های خشن قطب شمال مقاومت کنند.
درباره چدن داکتیل
چدن به عنوان یک مصالح ساختمانی در طول انقلاب صنعتی محبوبیت پیدا کرد. با این حال، این ماده دارای شکنندگی است که آن را برای برخی از اهداف ساختمانی نامناسب می کند. در طول دهه 1940، محققان دریافتند که می توانند آلیاژهای چدن را با افزودن منیزیم به عنوان یک ماده تشکیل دهنده قبل از ریخته گری به طور قابل توجهی افزایش دهند.
این اصلاح ترکیب قطعات فلزی ریخته گری شده را در سطح دانه ای تغییر می دهد. استحکام و انعطاف پذیری را افزایش می دهد .
چدن داکتیل به دلیل توانایی افزایش یافته آن در خم شدن و مقاومت در برابر ضربه بدون شکستن، پس از معرفی به بازار تجاری، محبوبیت زیادی به دست آورد. امروزه، ریخته گری های چدن داکتیل هنوز از کاربردهای متعددی برخوردار هستند.
آنها در تولید لوله های بزرگ مورد استفاده در سیستم های آب و فاضلاب به شهرت خاصی دست یافته اند . طبق گزارش ها، آهن شکل پذیر در صنایع حمل و نقل و خودروسازی نیز کاربرد پیدا کرده است .
خواص چدن داکتیل
افزودن منیزیم بر خواص نشان داده شده توسط آهن شکل پذیر تأثیر می گذارد. این ماده استحکام انعطاف پذیری و کششی بهبود یافته ای را نشان می دهد، ویژگی هایی که به مناسب بودن آن در لوله های زیرزمینی تحت فشار مکرر ناشی از تغییر لایه های زمین کمک می کند.
برای مثال، ریخته‌گری‌های چدن داکتیل استحکام بیشتری نسبت به ریخته‌گری‌های آهن خاکستری نشان می‌دهند. آنها ضربه ها را با خم شدن جذب می کنند، بدون اینکه به راحتی پاره شوند.
یکی دیگر از ویژگی هایی که به میزان قابل توجهی در محبوبیت آهن داکتیل کمک می کند، به توانایی افزایش یافته آن در مقاومت در برابر خوردگی در مقایسه با آهن مربوط می شود.
مزایای ریخته گری چدن داکتیل
ریخته‌گری‌های چدن داکتیل به‌عنوان یک محصول تجاری، مزایای مشخصی را ارائه می‌دهند.
- این ماده نسبت استحکام به وزن بالاتری نسبت به برخی آلیاژهای آهنی رقیب دارد. وزن آن به محبوبیت آن کمک می کند زیرا تولید کنندگان می توانند آن را در برخی شرایط مقرون به صرفه ارسال کنند.
- ریخته گری چدن داکتیل معمولاً سطح عالی را نشان می دهد . این ماده ممکن است به حداقل تکمیل پس از ریخته گری نیاز داشته باشد.
- از آنجایی که آهن داکتیل به خوبی در برابر ضربه مقاومت می کند، امکان ماشینکاری را فراهم می کند . یک قطعه کار چدن داکتیل می‌تواند عملیات اضافی پس از ریخته‌گری مانند حفاری ، برش و عملیات سطح را تحمل کند. به عنوان مثال، در ساخت یک لوله زیرزمینی از چدن داکتیل، سازندگان اغلب پوشش‌هایی را اعمال می‌کنند .
- آهن داکتیل مقاومت در برابر خوردگی را تامین می کند و به آن اجازه می دهد در مدت زمان طولانی سایش سنگین را تحمل کند. با توجه به این عامل، مقایسه مطلوبی توسط برخی کارشناسان با انواع رقیب لوله های پلاستیکی سبک وزن دریافت شده است. لوله های آب و فاضلاب چدن داکتیل مدفون به طور بالقوه برای چندین دهه فعال باقی می مانند.
- چدن داکتیل مواد ریخته گری عالی را تامین می کند. مانند بسیاری از فلزات دیگر، جزئیات ظریف را در هنگام ریخته‌گری می‌پذیرد . ما می توانیم با استفاده از این آلیاژ فلزی مجموعه وسیعی از محصولات مفید ایجاد کنیم.
- سازندگان گاهی اوقات آهنگرهای فولادی سنگین و فولادهای کربنی ریخته گری را با ریخته گری های چدن شکل پذیر جایگزین می کنند. در حالی که مناسب بودن این ماده برای یک هدف خاص ممکن است به عوامل متعددی بستگی داشته باشد، در برخی شرایط، ریخته‌گری‌های چدن داکتیل جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای سایر آلیاژهای فلزی هستند.
- ریخته گری چدن داکتیل برای بسیاری از کاربردهای مهم اتصالات لوله بسیار مناسب است . این توجه تا حد زیادی به محبوبیت آن در صنعت لوله کشی کمک کرده است. به عنوان مثال، لوله کش ها می توانند از این آلیاژ شکل پذیر در هنگام ضربه زدن بسیار موثر استفاده کنند.
- توانایی آن برای ثبت مطمئن در فلزیاب ها نیز به محبوبیت لوله های چدنی داکتیل به عنوان یک ماده ساختمانی کمک می کند. قابلیت ردیابی آن به کارگران این امکان را می دهد تا به راحتی مسیر لوله های چدن داکتیل زیرزمینی را در طول پروژه های نگهداری یا بهبود سیستم های آب و فاضلاب ردیابی کنند. مکان یابی دقیق خطوط لوله مدفون اغلب مشکلاتی را ایجاد می کند اما استفاده از لوله های چدن داکتیل این نگرانی را کاهش می دهد.
کلام آخر
در آن زمان، آهن خاکستری در ساخت سلاح ، وسایل خانگی و ابزارهای روزمره استفاده می شد. تا اواسط قرن پانزدهم پس از میلاد بود که این عمل در غرب، به ویژه در انگلستان رایج شد.
بسیاری از تولیدکنندگان از آهن چکش خوار برای تولید قطعات و صفحات نازک کوچک استفاده می کنند .
امروزه، زیرساخت‌های زیرزمینی قدیمی در برخی مناطق شهری به دلیل خوردگی لوله‌های چدنی سنگین و شکننده که دهه‌ها پیش (قبل از استفاده گسترده از چدن داکتیل) نصب شده‌اند، با مشکلاتی مواجه شده‌اند. در مقابل، لوله های چدن داکتیل در برابر خوردگی زیرزمینی به مدت 150 سال یا بیشتر مقاومت می کنند.
مطالب ارائه شده در مقاله روندهای بازار و چشم انداز آینده صنعت فولاد فقط برای اهداف اطلاعات عمومی است.شرکت آرمان گستر اقتدار ضمانت یک خرید مطمئن را به شما می دهد و مرجع تخصصی خرید و فروش آهن آلات و کلیه مقاطع فولادی است که شما در جهت ثبت درخواست میتوانید با واحد مشاوره و فروش شرکت آرمان گستر اقتدار (آهن آرمان) در ارتباط باشید.
در حالی که مطمئن شدیم اطلاعات دقیق و قابل اعتمادی ارائه می دهیم، اما خوانندگان باید با یک متخصص واجد شرایط یا وکیل برای هر گونه نگرانی و سؤال خاص مشورت کنند.برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع آهن آلات و فولاد و موضوعات مرتبط دیگر مقالات ما را مطالعه فرمایید.
شما میتوانید برای مشاوره خرید آهن آلات و مقاطع فولادی ، برای پروژه های خود و دریافت قیمت روز با شماره 02158336،شرکت آرمان گستر اقتدار( آهن آرمان) تماس بگیرید تا کارشناسان ما، پاسخگوی سوالات شما باشند.
