عنوان :

مقاله صنعت ریخته گری (خاک)

تعداد صفحات :۳۲

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این مقاله به انواع چسب ها و انواع خاکها در صنعت ریخته گری پرداخته می شود.

سیمان بعنون یک چسب (Cements)

یک سیمان بعنوان  یک چسب (Binder) برای تهیه قالب و ماهیچه مورد استفاده قرار می گیرد. سیمدن پورتلند (Portland cement)  بمیزان ۱۲ –۸ درصد بهمراه ۶- ۴ درصد آب برای تهیه یک مخلوط ماسه قابلگیری به کار می رود. مخلوط قابلگیری حاصل سختی بالا واستحکام زیاد دارد. زیرا سیمان بوزتلند بواسطه یک واکنش گرمازا سفت می‌شود. وقتی  سیمان، آب و ماسه مخلوط  می‌شود و قابلگیری انجام می گیرد، اندک زمانی برای خودگیری  و سفت شدن (Setting) سیمان لازم است و پس از آن مدل  از قالب خارج می گردد و به مخلوط قالبگیری  تا ۷۲ ساعت فرصت داده می‌شود که خودگیری  و سفت شدن را ادامه می دهد. هنگامی که ریخته گیری در قالب  تهیه شده با چسب سیمان انجام می گیرد آب تبلور سیمان  تبخیر می‌شود و بخار‌اب خاصل باید بسهولت از تخلخل ماسه وهواکس های ایجاد شده خارج گردد زیرا در غیر اینصورت عیوب ناشی از ورود بخار آب بداخل قطعه حاصل می‌شود. قطعاتی که با استفاده از چسب سیمان تهیه می‌شوند بشرط آنکه دقت کافی در ساخت قالب انجام شود، ابعادی صحیح و دقیق و سطوح تمام شده نهای صاف خواهند داشت.

ماهیچه هایی که با ماسه سیلیسی و چسب سیمان پورتلند تهیه شده اند وسطوح تمام شده نهایی صاف خواهند داشت.

ماهیچه هایی که با ماسه سیلیسی و چسب سیمان پورتلند تهیه شده اند نیز تا حدودی در قالب های ریخته گری قطعات چدن  خاکستری، فولاد و قطعات غیر آهنی  به کار می روند و بخص هنگامی که سطح نهایی خوب و دقت ابعادی قطعه مورد نظر باشد اینگونه ماهیچه هاتحت توجه است.

برای تهیه ماهیچه، ماسه سیلیسی و سیمان (معمولاً ۱۲ درصد) مخلوط می شوند و آب کافی اضافه می‌شود. ماهیچه ها بطریق معمول کوبیده می شوند و سپس در دمای اطاق و ترجیحا در ۲۷ – ۲۱ درجه سانتیگراد بمدت ۷۲ ساعت قرار داده می شوند تا سخت شدن بطور  کامل صورت پذیرد. تعبیه هواکش و معبر  عبوربخار آب  از ضروریات است.

واژه های کلیدی: کائولن ، مونت موریلونیت (بنتونیت) ، ایلیت، سیلیکات ها

فهرست مطالب

مقاله ۱   ۴
انواع چسب ها (Types of binder)   ۱۰
چسب های غیر آلی (Inorganic binders)   ۱۲
بنتونیت غربی (Western bentonite)   ۱۴
بنتونیت جنوبی   ۱۵
کائولیت (Caolinite)   ۱۸
ایلیت (Illite)   ۱۹
مکانیزم اتصال خاک رس   ۲۰
اتصال تر (Green bond)   ۲۰
فصل مشترک کوراتز – خاک رس   ۲۲
اتصال خشک (Dry bond)   ۲۲
سیمان ها (Cements)   ۲۳
سیمان بعنون یک چسب (Cements)   ۲۳
سیمان لاستیکی   ۲۶
سیمان های شیمیایی   ۲۶
سیلیکات ها (Silicates)   ۲۷
فوران (Furan)   ۲۷
فورفورال (FurFural)   ۲۷
الکل فورفوریل (F urfuryl alcohol)   ۲۸
فرآیند اصلاح سازی (Cold – curing process)   ۲۹

مقاله ۱:

انواع مختلفی از خاک در جهان وجود دارند که بسیاری از آنها  در صنعت ریخته گری آزمایش شده اند اما سه نوع اصلی که در این صنعت بکار می روند شامل کائولن (خاک نسوز)، مونت موریلونیت (بنتونیت) و ایلیت می باشند. مونت موریلونیت مهم ترین کانی بنتونیت بود۹ که از یک ساختار سه لایه صفحه ای تشکیل شده است. ۲ لایه از تتراهدلا سیلیسییم – اکسیژن و یک لایه دی اکتاهدرال یا تری اکتاهدرال هیدوکسیل آلومینیم (گیبسیت). لایه میانی‌ آلومینیوم از اکتاهدرالی با یک اتم آهن که توسط شش واحد  هیدلوکسیل محاصره شده تشکیل گردیده است. به شکلهای ۱ و ۲ مراجعه کنید.

خاک های سدیمی، کلسیمی . و بنتونیت های فعال شده دراین خانواده قرار گرفته و به میزان فراوانی در صنعت ریخته گری استفاده می شوند. کائولن از دو لایه ساختاری تشکیل  شده است یک لایه اکتاهیدال آلومینیم و یک لایه تتراهیدال الومینیم و یک لایه تتراهدرال سیلیسیم. لایه سیلیسیم از یک اتم سیلیسیم و ۴ اتم اکسیژت تشکیل شده است.

خاک نسوز، خاک چینی، کائولینیت  و خاک رس دراین خانواده قرار می گیرد. در صنایع مدرن بریخته گری بندرت از این خاکها استفاده می‌شود.

ایلیت خاکی با نسوزندگی ضعیف است. این خاک غالبا در ماسه های طبیعی دیده شده اما در ماسه های مصنوعی هیچگاه افزوده نمی‌شود.

مونت موریلونیت دارای یک صفحه میانی هیدروکسیل آلومینیوم است که بین دو لایه اکسید سیلیسیم آلومینیم است که بین دو لایه اکسید سیلیسیم قرار گرفته است. بخشی از آلومینیم  توسط منیزیم جانشین شده که یک حالت عدم تعادلی یونی را به وجود می آورد.  تعادل یونی را می توان با افزودن سدیم، کلسیم یا منیزیم بدتس آورد که این عمل تبادل یونی نامیده می‌شود.

در صنایع جدید ریخته گری ، برخی خاکهای مورد استفاده از نوع تبادل یونی (فعال شده)  هستند. دو نوع مونت موریلونیت مهم که در آن صنعت ریخته گری بکار می‌روند عبارتند از :

الف) بنتونیت سدیم که با خاصیت تورم زیاد شناخته می‌شود.

ب) بنتونیت کلسیمی که تورم پذیری کلسیمی هستند که با نمکهای سدیم نظیر کربنات سدیم فرآوری شده تاند تا خواص خاک بهبود یابد.این فعال سازی بودن آنکه باعث کاهش استحکام خشک گردد، موجب بهبود پایداری خواص شده و عیوب ناشی از انبساط را کاهش می دهد.

عمل فعال سازی می‌تواند به صورت «تر» یا «خشک» انجام شود  اما نتایج بررسیها نشان می دهند که فعال سازی «تر» خواص بهتری را بدست می دهد.

بنتونیت های سدیمی، کلسیمی و خاک های تبادل بودن کره، هر یک خواص منسبی دارند. انتخاب نوع خاک به خواص مورد نیاز و مسائل اقتصادی ازتباط دارد. در صنعت ریخته گری فولاد، برای ریخته گری  چدن و فلزات غیر آهنی درماسه‌تر معمولاً از بنتونیت کلسیمی یا بنتونیت فعال شده یا مخلوطی از ینتونیت سدیمی/کلسیمی استفاده می‌شود. هر کارخانه ریته گری باید نیازمندیهای خود را شندهته و بر آن اساس نوع خاک مناسب را انتخاب کند. ازیک خاک یا مخلوطی از خاک ها  می توان در اغلب موارد برای دست یابی به خواص مورد نظر استفاده کرد. در فرآیندهای قالب گیری ماشینی با فشار بالا، این انتخاب اهمیت بیشتری داشته و معمولاً برای بهبود عملکرد، افزودنی دیگرنیز به ماسه اضافه می شوند.

مقاله ۲: چسب های زرین نوع فوران ابتدا در سال ۱۹۵۸ به عنوان سیستم =سب فوران بدون پخت اسید کاتالیز شده معرفی شدند. دو سال بعد صنعت اتومایتو این رزین ‌ها را اصلاح کرد تا به کاتالیزورهای نمکی اسید عمل کنند تا در ماهیچه های Hotbox استفاده شود سپس در اوایل دهه ۸۰ (زرین های فوران به عنوان بزرگترین سیستم  فروش بدون پخت تبدیل شدند.

چسب های فوران بدون پخت (سردگیر ) در تهیه قالبهای ماسه ای در ریخته گری قطعات چدنی و فولادی کاربرد زیادی پیدا کرده اند. در این پژوهش متغیرها موثر در سخت شدن چسب شامل:  درصد کاتالیست، رطوبت ماسه، اثر دمای محیط و فاصله زمانی بین سنجش استحام و زمان قالبگیری مورد بررسی قرار گرفته است. نهایتا شرایط بهینه قالب گیری چسب فوران با کاتالیست اسیدتولوئن سولفونیک به دست آمد. در این شرایط استحکام فشاری ماسه برابر  ۴۰۰، عبود گاز آن AFS 130، وز مان عمر مفید این ماسه برابر ۲۰ دقیقه تعیین گردید.

چسب های فوارن بدون پخت (سردگیر) ر تهیه قالب های ماسه ایدر ریخته‌گری قطعات چدنی فولادی کاربرد زیادی پیدا کرده اند. سیستم چسبهای فورانی بدون پخت (No- boke) دراواخر سال ۱۹۵۰ به صنعت ریخته گری معرفی شد  و از سال ۱۹۶۰ تاکنون به طور گسترده ای در صنایع ریخته گری کشورهای جهان استفاده می‌شود. پایه چسبهای فورانی. الکل فورقوریل با فرمول شیمیایی C₄H₃OCH₂OH است که از فورفورال تهیه می‌شود. فورفورال نیز خود از ت۰حول بقایای محصولات غذاییی همچون غلات،  پوست جو ، تفاله نیشکر و غیره بدست می آید. درجه چسب فوران با استفادهاز مقدار آب و نیتروژن و میزان فورفوریل الکل پایین برای ریخته گری و ماهیچه سازی چدن و آلیاژهای کم و یا بع عبارتی با فورفوریل الکل زیاد برای ریخته گری و ماهیچه سازی قطعات فولادی بکار برده می شوند. یکی از انواع خاص چسبهایفورانی سردگیر چسبهای بدون نیتروژن است. وجود نیتروژن باعث افزایش طول مدت نگهداری چسب می‌شود. وجود نیتروژن باعث افزایش طول مدت نگهداری چسب می‌شود ولی از طرفی وجود آن در بسیاری از موارد با تشکیل گاز، باعث ایجاد عیوب ریخته گری می‌شود که اغلب از نوع تخلخل و حفره ای بوده و خطرناک می باشند. نیتروژن همچنین ممکن است تخلخل های زیر سطحی ایجاد کند. برای بکار بدن این چسب در قالب گیری، ابتدا ماسه را با یک کاتالیست یا سخت کننده مخلوط می کنند و سپس چسب فوران را را آن مخلوط می نمایند. انواع کاتالیستهای معمول این چسب به ترتیب افزایش واکنش دهندگی عبارتند از: اسید فسفریک و یا مخلوطی از اسید فسفریک و اسید سولفوریک، آریل سولفونیکها مثل اسید تولئون سفلونیک(TSA) با فرمول شیمیای CH₃So₃H و اسید بنزن سولفونیک (‌BSA) با فرمول SO_­۳ H  اسید فسفریک ضعیف تین اسید بین اسیدهی مذکوراست.

معمولاً مقداراسید فسفریک  لازم جهت افزودن به مخلوط حدود ۴۰ الی ۶۰ درصد وزنی چسب فوران می باشد. بعد از اسید فسفریک امروزه بیشتر از اسیدها آروماتیک TSA و پس از آن BSA  که قوی تر است  استفاده می‌شود. معمولاً وقتی که ماسه مصرف شده (غیر تازه) باشد یا حالت قلیایی داشته باشد استفاده از BAS  مطلوب تر است. افزودن این دواسیددرحدود ۲۰ الی ۲۵ درصد چسب به مخلطو کاسه کافی است. به طول کلی مکانیزم سخت شده چسب در چسبهای سرد فورانی که با اسید سخت می شوند به صورت پلبیمریزاسیوناست. در واقع با وجود یک اسید قوی، زنجییزه های الکل فورفرویل به صورت فیلمی ذرات ماسه را می پوشاند و باعث چسبیدن این ذرات ب۹ه هم می شوند. واکنش پلیمریزاسیون این چسب از نوع تراکمی است و محصول جنبی داشته و به صورت زیر می باشد.

این واکن گرمازا است وحرارات  ناشی ازآن  باعث تسریع پلیمریزاسیون به صولت لایه لایه تا بخشهایمرکزی می‌شود. آب تولید شده از واکنش پلیمریزاسیون برای تکمیل گیرش رزین باید بخیر شود. به همین دلیل گیرش رزین از سطح خارجی قالب به سمت داخل اتفاق می افتد. سرعت واکنش تحت تاثیر عواملی چون دمای  ماسه و نوع ماسه، نوع مخلوط کنو سرعت مخلوط کردن ، ترکیب چسب وننع و مقدار عنصر فعال کننده مصرفی قرار دارد. افزایش دمای محیط تا C ⁰  ۳۰  موجب افزایش سرعت‌گیرش و رسیدن به استحکام بالا می‌شود. افزایش رطوبت نیز در دمای ثابت باعث کم شدن سرعت گیرش می‌شود. دمای ماسه تأثیر بسزایی را روی فرآیند پلیمریزتاسیون دارد. درمحدوده دمایی C ⁰ 16 تا C ⁰ 38 استحکامهای مناسب تری بدست می آید. در ضمن هر چه روطوبت نسبی هوا بالاتر رود به دلیل کاهش سرعت تبخیر حاضر در کاتالیست و آب تولید شده از وانش تراکمی‌، استحکام کاهش می‌یابد.

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .