وظايف سيستم راهگاهی

مقدمه
 

واکنش پذيری شيميايی و فيزيکی فلز مذاب با محيط اطراف و قالب ، کاهش سياليت آن در اثر تبادل حرارتی با سطوح قالب و شستن جداره قالب به هنگام جريان آن در قالب، همگی بر اين واقعيت مهم و اساسی تأکيد دارند که دستيابی به يک قطعه ريختگی سالم ، مستلزم کنترل و هدایت مناسب جريان مذاب در قالب تا تکميل شدن انجماد آن می باشد . از اين رو ، چگونگی ورود مذاب به محفظه قالب و جريان آن در مجراهای که به محفظه قالب منتهی می شوند ، در ريخته گری ، از اهميت زيادی بر خوردار هستند . به طور کلی مجموعه راههايی که مذاب برای ورود به محفظه قالب ، از آنها عبور می کند به سيستم راهگاهی موسومند

وظايف سيستم راهگاهی
 

با توجه به نکات ياد شده ، وظايف يک سيستم راهگاهی صحيح را به طور کلی می توان بدين شرح ذکر کرد :
1. تنظيم سرعت و جهت جريان مذاب به گونهای که پُر شدن کامل قالب قبل از انجماد تضمين گردد .
2. ايجاد جريانی آرام و يکنواخت با حداقل آشفتگی و تلاطم در قالب ، به منظور جلوگیيری از جذب شدن هوا ، اکسيد شدن فلز مذاب و شستن جداره قالب .
3. ايجاد شيب دمايی مناسب از قطعه به تغذيه و در مواردی که از تغذيه استفاده نمی شود ، از قطعه به طرف مجرای ورود مذاب به قالب .
4. جلوگيری از ورود آخالها ، اکسيدهای سر باره ای ، ذرات و مواد قالب از طريق کنترل تلاطم و آشفتگی مذاب و يا با استفاده از مواد و روشهای تکنيکی از قبيل استفاده از صافيها ، رويه گيری ، فشار گيرها و ....
5. اقتصادی بودن از نظر راندمان ريختگی و نیز هزينه های تميز کاری

انواع سيستم راهگاهی
 

يكي از شرايط لازم براي رسيدن به یک سیستم راهگاهی مناسب درنظر گرفتن نسبت صحيح راهگاهي است. نسبت راهگاهي در اصطلاح ريخته گري عبارتست از نسبت سطح مقطع راهگاه بارريز(As) به سطح مقطع راهگاه اصلي (Ar) به مجموع سطوح مقاطع راهگاههاي فرعي Ag)) و يا به اختصار : As:Ar:Ag اين نسبت بر حسب نوع ذوب و نوع قطعه ريختگي تعيين مي شود ولي بطور كلي تمام نسبت هاي ممكن را مي توان در دو گروه كلي جاي داد:
سيستم فشاري (Pressurized gating system)
در اين سيستم مجموع سطوح مقاطع راهگاهي فرعي كمتر از سطوح مقطع راهگاهي بارريز است. براي مثال نسبت هاي 2:1.5:1 نشان دهنده سيستم فشاري مي باشد زيرا در چنين حالتي همواره فشاري در پشت مذاب در حال جريان موجود خواهد بود.
سيستم غير فشاري(Non-Pressurized gating system)
در اين سيستم مجموع سطوح مقطع راهگاهي فرعي از سطح مقطع راهگاه بارريز بشتر بوده و درنتيجه فشار مذاب در راهگاه بارريز گرفته شده و مذاب به آرامي وارد محفظه قالب مي گردد نسبت هاي 1:3:3 مثالي از يك سيستم فشاري را بيان مي كنند.

اجزای سيستم راهگاهی
 

يک سيستم راهگاهی به طور کلی می تواند دارای اجزاي زير مي باشد :
1 - حوضچه (قيف ) بالای راهگاه بارريز
2- راهگاه بارريز ( لوله راهگاه )
3- حوضچه پای راهگاه بارريز
4- کانالهای اصلی (راهبار) و فرعی (راهباره)
حوضچه (قيف ) بالای راهگاه بارريز
از نکات اساسی در ارتباط با حوضچه های بالای راهگاه بارريز آن است که اين حوضچه ها بايد در طول عمل بارريزی ، همواره پُر نگه داشته شوند : زيرا اين امر موجب مي شود تا اولاً ، شلاکه و مواد ناخالصی که معمولاً سبکتر از مذاب هستند بر روی سطح مذاب موجود در حوضچه جمع شوند و در نتيجه به داخل محفظه قالب راه پيدا نکنند. ثانياً ، پر نگه داشتن حوضچه از مذاب ، ضمن ايجاد جريان مناسبی از مذاب با فشار استاتيکی معين در داخل سيستم راهگاهی ، از جذب شدن هوا و ورود آن به قالب نيز جلوگيری می کند . در بعضی موارد ، بويژه در مورد فلزات و آلياژهای غير آهنی ، برای اينکه عمل تنظيم سرعت جريان مذاب ، جلوگيری از ورود شلاکه و مواد ناخواسته به داخل قالب و نيز ايجاد جريانی آرام و با حداقل تلاطم به منظور جلوگيری از ورود هوا به داخل قالب و حفظ نمودن قالب از آسيب ريزش مستقيم مذاب ، به طور مطلوبتری صورت پذيرد ، از حوضچه های موسوم به حوضچه گلابی یا لگنی استفاده می شود .
راهگاه بارريز ( لوله راهگاه )
راهگاه بارريز مجرايی عمودی است که سطح مقطع آن از بالا به طرف پايين کاهش می يابد . اين راهگاه از طرف سطح بزرگتر به حوضچه بالای راهگاه بارريز و از طرف سطح کوچکتر به حوضچه ديگری از طريق نام حوضچه پای راهگاه به کانال اصلی يا راهبار متصل می شود . مخروطی شکل بودن به منظور پُر نگه داشتن و در نتيجه جلوگيری از ورود هوا به داخل آن ، لازم است. بديهی است در صورت انتخاب اشکال استوانه ای برای راهگاه بارريز , حباب هوا مي تواند در طول راهگاه حبس شود و باعث ايجاد آشفتگی در مذاب و جذب هوا در آن گردد. حوضچه پای راهگاه بارريز از آنجا که سرعت مذاب در قسمت پايين راهگاه بارريز به بيشترين مقدار خود می رسد و اين امر ممکن است تلاطم و آشفتی جريان مذاب را در راهباره و درنتيجه آن , تخريب قالب و جذب هوا را به دنبال داشته باشد , از اين رو , برای جلوگيری از اين امر , حوضچه ای در انتهای راهگاه بارريز تعبيه می گردد که به آن حوضچه پای راهگاه گفته می شود. بنابر اين , با ايجاد حوضچه ی پای راهگاه , از تلاطم مذاب جلوگيری می شود و مذاب با سرعتی مناسب و از طريق راهباره وارد قالب می گردد.
کانالهای اصلی (راهبار) و فرعی (راهباره)
همان طور که قبلاً بيان گرديد , مذاب در انتهای راهگاه بارريز دارای سرعت زيادی است که انتقال مستقيم چنين مذابی به درون قالب , تلاطم و آشفتگی جريان و درنتيجه جذب هوا و تخريب سطوح قالب را به دنبال خواهد داشت. عموماً مذاب پس از جاری شدن در راهباراز طريق کانال هايی که از آن منشعب می شوند وارد محفظه قالب می گردد. اين کانال های انشعابی به کانال های فرعی يا راهباره موسومند. قابل به ذکر است که معمولاً , راهبار , بعد از آخرين راهباره انشعابی از آن , کمی امتداد پيدا می کند تا بدين وسيله مواد ناخواسته موجود در مذاب و ساير آشفتگيها , به اين قسمت انتهايی کشيده شود و از ورود آنها به داخل محفظه ی قالب جلوگيری گردد. اين قسمت انتهايی راهبار , کانال ممتد ناميده می شود.
طرح مناسب برای اتصال اجزای سيستم راهگاهی
بنابر مطالب گذشته , يکی از وظايف مهم يک سيستم راهگاهی , ايجاد جرياني آرام و يکنواخت و با حداقل تلاطم و آشفتگی می باشد. با توجه به اين موضوع , بديهی است در صورتی که اجزای مختلف سيستم راهگاهی با گوشه هايی تيز به يکديگر مرتبط گردند , به دليل ايجاد تلاطم و آشفتگی در جريان مذاب در اثر تغيير مسير ناگهانی در محل گوشه ها , جذب هوا و گازهای ايجاد شده در قالب تسهيل می گردد. تغيير مسير جريان در محل گوشه ها منجربه ايجاد مناطقی با فشار کمتر از فشار اتمسفر می گردد که در نتيجه اين امر هوا و گازهای موجود در قالب وارد مذاب می شوند . برای رفع اين مشکل بايد محل اتصال به صورت مدور در نظر گرفته شود و همچنين محل اتصال راهبار وراهباره نيز بايد به گونه ای طراحی گردد که از تغيير ناگهانی سرعت مذاب جلوگيری شود .

روشهای راهگاه گزاری:
 

بر اساس نوع فلز يا آلياژ شکل ابعاد و وزن قطعه ريختگی سيستم راهگاهی به 3 طريقه کلی تعبيه می شود . روش راهگاه گزاری از بالا : هنگام استفاده از چنين روشی بايد به 2 نکته زير توجه شود
الف- به دليل ريزش مستقيم مذاب و امکان تخريب قالب ، قالب بايد از استحکام بالايی برخوردار باشد .
ب- به دليل ايجاد جريان آشفته عيوبی همچون جذب هوا و گاز و اکسيده شدن فلز تشديد می گردد.
روشهای راهگاه گزاری ازپایین: با توجه به عیوبی که از آشفتگی و تلاطم ناشی از سقوط مذاب ایجاد می گردد ورود مذاب از پایین محفظه قالب توصیه می شود و با توجه به قرار گیری اولین مذاب در سطح فوقانی قطعه ( محل استقرار تغذیه ) انجماد مذاب در شیب دمایی مناسب صورت نمی گیرد حال آنکه عیب حفره های انقباضی در قطعا تی با این نوع سیستم راهگاهی اجتناب ناپذیر است برای رفع این مشکل از راهگاه های پله ای استفاده می شود . در راهگاه پله ای اتصال بیشتري از راهگاه به قطعه صورت می گيرد به طوري که گرم ترین مذاب وارد تغذیه می گردد تا شیب دمایی مناسب حاصل می شود . استفاده از تغذیه جانبی در سیستم های راهگاهی تعبیه شده در زیر قالب و افزایش راندمان تغذیه کمک به سزایی می کند. روش راهگاه گزاری در سطح جدایش در این روش مذاب از ارتفاع کمتری از سطح جدایش وارد محفظه قالب می شود و بنابراین عیوب مربوط به راهگاه گزاری از بالا کاهش می یابد روش های آخال گیری در سیستم های راهگاهی با توجه به یکی از وظایف سیستم راهگاهی که آخال گیری می باشد توصیه می شود یکی از سه راه زیر در سیستم راهگاهی لحاظ گردد
1- روش جدا سازی مواد ناخواسته بر اساس اختلاف در وزن مخصوص
2- استفاده از کانال ممتد: در این روش راهبار بعد از محل آخرین راهباره کمی امتداد داده می شود با توجه به تمایل مذاب برای حرکت در مسیر مستقیم اولین مذاب که حاوی بیشترین نا خالصی است به محل جدید تعبیه شده هدایت می شود و در صورت طراحی صحیح سیستم این مذاب به داخل محفظه قالب راه پیدا نمی کند و بدین وسیله از ورود نا خالصی های ناخواسته به قالب جلوگیری می شود.
۳-استفاده از موانع و گلویی در سیستم راهگاهی : با اعمال روش هایی مانند ایجاد محفظه هایی به نام تله در راهبار تعبیه راهبار در قسمت بالای قالب و راهباره ها در قسمت پایین آن و قرار دادن مانع یا صد و توپی حوضچه می توان مواد نا خواسته را در قسمت های مختلف سیستم راهگاهی جمع آوری و از ورود آنها به محفظه قالب جلوگیری کرد استفاده از راهگاههای گردابی : در این روش مواد نا خواسته در اثر ایجاد نیروی جانب به مرکز در سطح مذاب جمع شده و به داخل کانالی که در بالای محفظه گردابی تعبیه شده است رانده می شود. استفاده از صافی: در آلیاژهایی که وزن مخصوص پایین تری نسبت به نا خالصی ها دارند استفاده از روشهای قبلی نا کارآمد می باشد . و برای جلو گیری از ورود نا خالصی در ریخته گری این نوع آلیاژها از صافی و فیلتر ها در سیستم راهگاهی استفاده می شود

فیلمهای سطحی مذاب
 

فيلم هاي روي سطح مذاب به دو صورت شكل مي گيرد.
1- فيلم هاي اكسيدي ناشي از تجزيه رطوبت و واكنش با هوا
2- فيلم هاي گرافيتي ناشي از تجزيه هيدرو كربن ها فيلم هاي سطحي
در حالت عادي به عنوان يك محافظ از سطح مذاب شناخته مي شوند ، ولي در صورت آشفتگي و تلاطم جريان ، بر روي هم تا مي خورند .و وارد مذاب مي شوند. ذرات فيلم تا خورده در مذاب دفع شده و به عنوان منشاء برخي از عيوب مانند ترك در قطعه عمل مي كند. پس هر گونه عميلياتي كه فيلم سطحي مذاب را پاره و داخل مذاب كند نا مناسب است و بايد تصحيح گردد. عواملي مانند ارتفاع زياد بارريزي ، طغيان سطحي ، مذاب تلاطم سطحي ، جوش متلاقي و رد حباب باعث ايجاد عيوب ناشي از فيلم هاي سطحي مذاب مي شود عيوبي مانند : شلاكه

تخلخل در قطعه
 

حفره هاي گازي
 

بارريزي:
 

به هنگام ريختن مذاب بعضي از آلياژ ها ، يك فيلم سطحي اكسيدي در حال سقوط مذاب را احاطه مي كند. هر چقدر لبه پاتيل به داهانه قالب نزديك تر باشد اين فيلم قدرت حفاظتي خود را از مذاب حفظ مي كند. و از اكسيداسيون مذاب جلوگيري مي كند. Turmer گزارش كرده است كه اگر ارتفاع بارريزي بيشتر از90 mm باشد هوا وارد مذاب مي شود و به صورت حباب هايي در سطح ظاهر مي گردد. در نتيجه تشكيل و ورود اكسيدهاي سطحي به مذاب در اثر بارريزي از ويژگي هاي روش ريخته گري وزني است. بنابراين براي جلوگيري ازاين حالت مي توان ريخته گري از كف و بارريزي رو به بالا را مورد استفاده قرار داد.

طغيان سطحي مذاب :
 

پدیده طغیان سطح مذاب در هنگام ریخنه گری وجود دارد. حتی در ورودي از ته نیز هنگامی که مذاب به طرف بالا حرکت می کند فیلم سطحی به طور مداوم پاره شده و به اطراف حرکت کرده و به پوسته جامد قطعه بر خورد می کند. قسمت هايی از مذاب در حال پرکردن محفظه قالب با سرعت بیشتری بالا می برن و خود را از سطحی که دارای جریان آرامی است جدا می کند و بدین صورت جبهه سطحی مذاب ناپیدار می شود در این حالت مذاب بر روی جبهه ایستا طغیان می کند بنابراین پیشروی مذاب ناشی از توقف ها و طغیان های متوالی است به صورتی که هر طغیان جدید باعث دفع یک فیلم سطحی چند لایه می شود . برای جلو گیري از این نحوه نامناسب پر شدن قالب کاهش آهنگ بارریزی ، اصلاح سیستم راهگاهی و یا در صورت لزوم کاهش شرایط تشکیل فیلم موثر می باشد ( برای آلیاژهای فیلم ساز ریخته گری در سیستم خلاء توصیه می گردد ) .

تلاطم سطحی :
 

تلاطم سطحی متداول ترین حالتی از حرکت مذاب است که توسط آن فیلم سطحی وارد مذاب می شود معیار آغاز تلاطم سطحی افزایش سرعت مذاب از یک حد مشخص است . که در نتیجه آن فیلمهای خشک سطحی مذاب بر روی هم آمده و گاز یا هوا در بین آنها حبس می شود و با تشدید تلاطم فیلم پاره شده و مذاب از محل پارگی به بیرون نفوذ می کند و در نتیجه اقتشاش ایجاد شده فیلم درون مذاب دفع می گردد.

جوش متلاقی :
 

در بعضی مواقع لازم است جریان ورودی مذاب به قطعه به دو یا چند جریان تبدیل شود که بعدا" در نقطه دیگری به یکدیگر بپیوندد . در این حال جدا شدن و اتصال مجدد جریان مذاب منجربه تشکیل فیلم ها یی بر روی جبهه پیش رونده می شود که می تواند به دلیل مشکل بودن اتصال کامل باعث عیوب مختلف می گردد این حالت را جوش متلاقی می گویند .
ارسال مقاله توسط کاربر محترم سایت : sabamm
ae