آهن گیری

[bigbang]

می دانید كه اهن با ظرفیتهای مختلف در مواد اولیه یا بدنه های خام وجود دارد، در مجموع چهار شكل متفاوت آهن وجود دارد. - به صورت یك كاتیون در داخل شبكه بلوری مواد اولیه - به صورت كانیهای مختلف كه به عنوان ناخالصیهای طبیعی با مواد اولیه مخلوط می شوند . - به صورت ناخالصیهای مصنوعی كه در اثر سایش صفحات خرد كننده سنگ شكنها و آسیابها به وجود آمده اند . فقط در حالت اخیر آهن به صورت فلزی یا آزاد وجود دارد. لذا در این حالت توانایی می توان عمل اهن گیری را انجام داد. - به صورت تركیبات دو وسه ظرفیتی آهن كه در اثر زنگ زدگی خطوط انتقال دو غاب ،‌- وارد دوغاب میشوند.در تولید فرآورده های ظریف برای تخلیص دو غاب از ذرات آهن موجود ،‌- از دستگاههای آهنر یا مگنت دستی استفاده می شود . دستگاههای آهنربا اگر چه عامل بسیار موثری در حذف آهن و تخلیص دو غاب هستند،‌- ولی ماسفانه باید توجه داشت كه این دستگاهها قادر به جذب تمام مواد وذرات حاوی آهن نیستند . در بین كانیهای مهم آهن، كانیهای مگنیت سیدریت ‌و هماتیت به ترتیب دارای بیشترین خاصیت مغناطیسی هستند و بنابراین ،‌به وسیله دستگاههای آهنربا جذب می شوند . در كانیهای لیمونیت ماركاسیت و پیریت خاصیت مغناطیسی به ترتیب كاهش یافته و به همین دلیل در عمل ، احتمال جدا سازی این كانیها به وسیله دستگاههای آهنربا بسیار كم است . در مورد آهن فلزی بدیهی است كه دستگاههای آهنربا به راحتی قادر به جذب آنها هستند. تنظیم خواص رئولوژیكی بعد از اینكه دو غاب الك و آهنگیری شد، دو غاب رابه چاله ذخیره یا به ظرف مخصوص انتقال می دهیم . در حالی كه همزن الكتریكی با دور كم در حال هم زدن آرام دو غاب است ، از چاله نمونه برداری كرده و آزمونهای زیر را اعمال می كنیم تا فرم پیوست تكمیل شود. همان طوریكه در فرم ملاحظه می شود ،
شامل مراحل زیر است :‌اولین مرحله تنظیم دانسیته دوغاب است . بدین معنا كه سرعت ریخته گری یا مدت زمانی كه لازم است دو غاب در قالب گچی بماند و به ضخامت مورد نظر برسد، تنظیم شود . بدین منظور در ابتدا قالب گچی مناسب را كه دارای عمر مشخص و درصد آب به گچ ثابت و معینی است آماده می كنیم و یا اینكه می توانیم از یك مدل مشخص در خط تولید استفاده كنیم بعد از بستن قطعات قالب، آنها را با كمك یك نوار پهن لاستیكی نظیر تیوپ دوچرخه یا لاستیكی كه از تیوپ ماشین معمولی بریده شده است ، كاملا در كنار هم جذب و محكم كنید . دو غاب حاصل را به داخل قالب گچی بریزید . و بعد از مدت زمان مشخصی ،‌در نتیجه واكنشهای متقابل بین دو غالب وقالب گچی ،‌لایه ای درمحل تماس دو غاب و قالب ایجاد می شود .‌واضح است كه قطر لایه ایجاد شده بستگی به زمان توقف دو غالب در قالب دارد. بعد از گذشت مدت زمان مورد نظر ، دو غاب اضافی موجود قالب تخلیه می شود . این زمان به طور عمده بستگی به قطر فراورده مورد نظر وسرعت ریخته گری دو غاب دارد . باید توجه داشت كه تراكم قالب گچی نیز عامل موثری در زمان ریخته گری است . ولی برای ایجاد زمینه ای در ذهن دانش آموزان باید اشاره شود كه با توجه به كلیه عوامل موثر زمان ریخته گری به عنوان مثال برای فرآورده ها بهداشتی به قطر حدود 10 یا 11میلیمتر،‌معمولا حدود تا 2 ساعت ،‌برای ظروف غذا خوری از جنس ارتن و ریا پرسلان با قطر2 تا 3 میلیمتر ، حدود 15 تا 25 دقیقه و برای چینی استخوانی به همین قطر حدود 2 تا 5 دقیقه است .سپس قالب و فرآورده شكل یافته در آن برای مدتی به حال خود گذاشته می شود تا لایه ایجاد شده ،‌تا حدودی خشك و در نتیجه كوچكتر شود .(‌دراثر انقباض تر به خشك ) بعد از این مرحله قطعه شكل یافته به راحتی از قالب جدا شده و می توان آ نرا از داخل قالب گچی خارج كرد درهنگام تشكیل لایه در محل تماس قالب و دوغاب،‌حجم دو غاب موجود در غاب به مرور كمتر وكمتر می شود . به همین دلیل لازم است كه مجددا مقادیری دو غاب به داخل قالب گچی ریخته شود. با توجه به اینكه انجام این عمل نیازمند نیروی انسانی بیشتر و نیز مراقیت دایم است، در عمل قطعه ای در دهانه قالب گچی تعبیه شده كه اصطلاحا به آن ((‌حلقه 45)) گفته می شود. این حلقه باعث ایجاد ستونی از دو غاب برفراز قطعه ساخته شده می شود. در نتیجه با كاهش حجم دو غاب موجود در قالب ،‌نیازی به اضافه كردن مجدد دو غاب نیست. در بعضی موارد به جای تعبیه حلقه از قیف استفاده می شود . حلقه ها می توانند از جنس لاستیك و یا گچ باشند. در صورتی كه حلقه ها از جنس گچ باشند، در سطح داخلی حلقه ،‌در محل تماس دو غاب با گچ نیز لایه ای ایجاد میشود . این لایه اضافی و نیز دیگر قسمتهای اضافی ( به عنوان مثال اضافات ایجاد شده در محل درز قالبها)‌در مرحله پرداخت بریده و جدا می شوند . قالبهای گچی به ندرت یك تكه هستند. بدین معنی كه معمولا فراورده ها در قالبهای چند تكه شكل می یابند. از طرف دیگر در مورد بعضی از شكلهای پیچیده لازم است مدل اصلی به چند قعطه مختلف تجزیه شده و هر یك از قسمتها جداگانه شكل بگیرند . سپس، بعد از خروج از قالبها به یكدیگر متصل شوند. به عنوان مثال ، در مورد ظروف خانگی دسته فنجانها و یا لوله قوریها به صورت مجزا شكل یافته و پس از خروج از قالب، به بدنه اصلی چسبانده می شوند . مرحله چسباندن قطعات در شكل دادن فراورده ها دارای اهمیت زیاد است . درشكل دادن به روش ریخته گری به صورت كاملا ساده نشان داده شده است . تعیین زمان ریخته گری دو غابی وسایل مورد نیاز مواد اولیه مورد نیاز تعداد پنج عدد قالب گچی دو غاب تنظیم شده لیوانی كولیس یا ریز سنج كاغذ میلیمتری سیم یا فنر برای برش دادن خط كش كرنومتر مدت زمانی كه دو غاب در داخل قالب باقی می ماند ، در قطر لایه ایجاد شده ویا به عبارت دیگر در ضخامت بدنه خام ، تاثیر بسیار زیادی دارد. بدنی معنی كه چنانچه دو غاب اضافی همچنان در قالب باقی مانده و تخلیه نشود و اصطلاحا (( زمان بیشتر به دو غاب داده شود ))‌،‌قطر لایه ایجاد شده افزایش خواهدیافت . باید توجه داشت كه با گذشت زمان ،‌سرعت تشكیل ثابت نبوده و به مروركند تر می شود . چرا كه در این شرایط ،‌خود لایه ایجاد شده به صورت سدی در ماقابل نفوذ آب به داخل گچ ،‌عمل می كند. همچنانكه مشاهده می شود ، این عامل كه اصطلاح (( ریخته گری)) به آن اتلاق می شود، عامل مهمی درتعیین قطر بدنه خام (‌ودر نتیجه دیگر خصوصیات بدنه ) و نیز سرعت تولید است . به همین دلیل ،‌یكی از مهمترین خواص دوغابها مقدار ( سرعت ریخته گری) آنها است. به طور مشخص ،‌سرعت ریخته گری عبارت است از ضخامت ایجاد شده در واحد زمان و عوامل موثر در ان كلا عبارتند از : فشار، درجه حرارت ،‌وزن مخصوص دو غاب و بالاخره مقاومت لایه ریخته گری شده در برابر عبورآب . دو عامل اخیر وبخصوص آخرین عامل ، مهمترین مواردی هستندكه عملادرصنعت مورد توجه قرار می گیرند . مقاومت لایه ریخته گری شده در برابر عبور آب ، خود به عوامل دیگری بستگی دارد كه به طور خلاصه عبارتند از:نوع و یا دانه بندی مواد و نیز چگونگی و یا شدت روان شدگی ( به عبارت دیگر تجمع و یاتفرق ذرات )ضمنا باید توجه داشت كه در سرعت ریخته گری ،‌عوامل خارجی دیگری كه ربطی به خواص دو غاب ندارند نیز موثر هستند. مانند تراكم و یا تخلخل قالب گچی و درصد رطوبت موجود در آن.ضخامت لایه ایجاد شده رابطه مستقیم با جذر زمان ریخته گری دارد. بنابراین ،‌بین زمان و ضخامت لایه رابطه زیر بر قرار خواهد بود: ویا در رابطه فوق ، 1ضخامت لایه ایجاد شده ( به میلی متر )‌و t زمان (‌به دقیقه)‌وk ضریب ثابت است . به همین دلیل سرعت ریخته گری معمولا به صورت بیان می شود . رابطه فوق بدین معنی است كه به عنوان مثال چنانچه ساخت فرآورده ای به ضخامت یك میلیمتر ،‌چهاردقیقه زمان احتیاج داشته باشد، ساخت فراورده دیگر به ضخامت 2 میلیمتر در همان شرایط به شانزده دقیقه زمان نیاز دارد. با این توضیحات ، برای تعیین سرعت ریخته گری و در كنار آن زمان ریخته گری، به صورت زیر عمل كنید: نخست روی قالبهای گچی به ترتیب شماره یك تا پنج بزنید ، سپس دو غاب را به ترتیب در اولین قالب ریخته و بلافاصله كرنومتر را بزنید .بلافاصله قالب گچی دیگر و درنهایت پنجمین قالب گچی را از دو غاب پركنید. بعد از یك دقیقه اولین قالب را و بعد بترتیب زیرا قالبهای دیگر را تخلیه كنید : بعد از اینكه آخرین قطرات دو غاب از چكه كردن باز ایستاد ،‌قالب را به حال خود بگذارید و بعد از زمان مشخصی كه جداره تشكیل شده در اثر انقباض از قالب جدا شد، آن را از قالب بیرون آورد. با ریز سنج یا با كمك كولیس اندازه گیری كنید.سپس با كمك كاغذ میلیمتر و با انتخاب دو محور xوy به ترتیبx را به عنوان زمان و y را به عنوان ضخامت با كمك نقطعه یابی رسم كنید. در این حالت با رسم 1 بر حسب خواهید توانست ضریب خط را بدست آورید كه همان سرعت ریخته گری است . و از انجا می تونید به راحتی هر ضخامتی را كه می خواهید ، تعیین و زمان آن را محاسبه كنید. مثلا اگر سرعت ریخته گری 5/0 باشد،یعنی ( میلیمتر مربع بر دقیقه) برای داشتن بدنه ای به ضخامت 8/0 سانتیمتر به صورت زیر محاسبه می كنیم . دقیقه َ 2.8 = 60 ÷ 128 یعنی باید 2 ساعت و 8 دقیقه زمان بدهید تا جداره مورد نظر تشكیل شود.یكی از عوامل موثر درسرعت ریخته گری ، وزن مخصوص دو غاب و یا به عبارت دیگر نسبت بین مواد جامد و آب است . علاوه بر این مورد افزایش مقار اب در دو غاب ریخته گری باعث اشباع سریعتر قالبها می شود كه به نوبه خود خشك كردن كامل قالبها باعث فرسودگی سریعتر آنها و نهایتا كاهش بازدهی قالبهامی شود . وزن مخصوص دو غابهای ریخته گری باید حتی المقدور بالا باشد. علت اساسی استفاده از روان كننده ها در دوغابهای ریخته گری ،‌همین مورد است . چرا كه بدون استفاده از روان كننده ها تهیه دو غابهایی با وزن مخصوص بالا ، تقریباً غیر ممكن است . به همین دلیل یكی از خواص مخصوص آنها است . در تولید فرآورده های سرامیك ظریف به طور معمول وزن مخصوص دو غاب ریخته گری بین 5/1 تا است. یكی دیگر از خصوصیات بسیار مهم در دو غابهای ریتخه گری و یسكوزیته آنهاست .ویكسوزیته یك دو غاب علی رغم وزن مخصوص بسیار بالای آن باید درحدی باشد كه درمقیاس صنعتی ، دوغاب به راحتی از الكها و یا خطوط لوله عبور كند و درعین حال بتواند تمامی زوایاو گوشه های قالب را پركند. مساله مهم درارتباط بین وزن مخصوص ویسكوزیته و روان كننده این موضوع است كه اگر چه تغییرات وزن مخصوص ویا به عبارت دیگر مقدار آب و نیز تغییرات مقدار روان كننده در ویسكوزیته موثر هستند. ولی تغییرات مقدار روان كننده در مقدار وزن مخصوص بیتایر است ودر نتیجه در خطوط تولید كارخانه ها ،‌با اندازه گیری و یسكوزیته و وزن مخصوص در بسیاری موارد می توان به تغییرات مقدار روان كننده پی برد. علاوه برسرعت ریخته گری ،‌وزن مخصوص و ویسكوزیته عامل دیگری نیز دردو غاب بدنه خام اهمیت دارد و آن تیكسو تروپی است ؛ خاصیت تیكسوتر را به طور خلاصه می توان به صورت ‍«افزایش ویسكوزیته دو غاب دراثر سكون و ركود و كاهش ویسكوزیته دراثر هم خوردن» تعریف كرد. دو غابی كه دارای تیكسوتر و پی زیادی است بلافاصله بعد از هم خوردن ممكن است دارای روانی مناسبی باشد. ولی بعد از مدتی سكون ، ویسكوزیته آن به شدت افزایش می یابد. افزایش ویسكوزیته در اثر خاصیت تیكسوتروپی، گاه به حدی است كه چنانچه ظرف حاوی دو غاب بعد از مدتی سكون ،‌وارونه شود، دو غاب داخل آن از ظرف خارج نمی شود. در دو غابهای ریخته گری به طور معمول مقادیر كمی تیكسوتروپی مطلوب است. چراكه تیكسوتروپی باعث افزایش سرعت ریخته گری شده و درعین حال استحكام و ثبات خاصی را در قطعه ریخته گری شده ایجاد می كند.( باید دقت شود كه منظور ، ایجاد استحكام و در حالت پلاستیك است ( درصورتی كه استحكام خشك مد نظر باشد، خلاف این موضوع صحیح است . بدین معنی است كه رسهای روان شده به دلیل تراكم بیشتر دارای استحكام خشك بسیار بیشتری هستند. استحكام خشك زیادتر فرآروده هایی كه به روش ریخته گری شكل می یابند نیز به همین دلیل است ). از طرف دیگر وجود مقدار زیادی تیكسوتروپی دردوغاب نیز باعث بروز اشكالاتی می شود؛ تیكسوتروپی زیاد در دو غاب باعث سست شدن فراورده ریختهگری می شود ،‌به نحوی كه چنین فرآورده هایی را می توان به راحتی تغییر شكل داده و با تكان دادن ممكن است مجددا به دو غاب تبدیل شوند. به عنوان یك قانون كلی ، روان كننده ها نه تنها باعث كاهش ویكسوزیته می شوند، بلكه تیكسوتروپی رانیز كاهش می دهند. بنابراین ،‌مقدار مصرف روان كننده باید به نحوی تنظیم شود كه با ایجاد بیشترین مقدار روانی ، مقادیر كمی تیكسوتروپی در دو غاب ایجاد شود. دلیل استفاده مشترك از سلیكات و كربنات سدیم به عنوان روان كننده همین مورد است. سیلیكات سدیم اگر چه باعث روانی دو غاب می شود. ولی تیكسوتروپی ار ینز به طور كامل از بین می برد . در حالی كه كربنات سدیم درعین حال كه باعث كاهش ویسكوزیته می شود، مقادیر كمی تیكسوتروپی در دو غاب باقی میگذارد. استفاده توام از این دو روان كننده باعث ایجاد بیشترین حد روانی و در عین حال وجود مقدار كمی تیكسوتروپی در دو غاب می شود.
روشهای ساخت ماهیچه های سرامیكی:

ماهیچه های سرامیكی به خاطر دقت ابعادی بالا در ریخته گری قطعات دقیق به كاربرده می شوند. این ماهیچه ها به دو روش دو غابی و فشاری ساخته می شوند كه از نظر نوع نسوز یكسان بوده ولی چسبهای آنها با هم تفاوت دارد. دو روش ساخت ماهیچه ها در ذیل به اختصار شرح داده می شود:
الف ) ماهیچه های ساخت سرامیك به روش دو غابی در این روش یك مدول مومی به شكل ماهیچه موردنظر ( با احتساب انقباضات موم و مواد سرامیكی پس از خشك شدن) ساخه می شوند. پس این مدل مومی را در داخل یك قالب می گذاریم به طوریكه یك قسمت از مدل جهت خروج موم و وارد كردن دو غاب سرامیك به آن درنظر گرفته شود. پس دو غاب گچی آماده شده را در درون قالب حاوی مدل مومی می ریزیم و پس ازسفت شدن دو غاب گچ آنرا از قالب خارج كرده و در خشك كن قرار می دهیم پس از خشك شدن قالب گچی مدل مومی را ذوب كرده و از قالب گچی خارج می نماییم. دو غاب سرامیكی تهیه شده به نسبت 70% پودر نسوز و 30% آب را درون قالب گچی تهیه شده می ریزیم و پس ازخشك شدن مواد سرامیكی قالب گچی را شكسته و ماهیچه سرامیكی شكل گرفته را خارج می نماییم . این ماهیچه را پس از خشك كردن در دمایی حدود950 درجه سانتی گراد پخت می كنیم. ماهیچه تهیه شده پس از پخت كامل و خنك شدن آماده استفاده می باشد. قابل ذكر است كه چسبهای مورد استفاده دراین روش از نوع سیلیكاتها می باشد ونسوز مصرفی دارای عدد ریز دانگی 200یا325 مش است.
بـ )ساخت ماهیچه های سرامیكی به روش فشاری: در این روش پودر نسوز مورداستفاده كه ازنوع زیركنی یا آلومینیایی یا آلومیناسیلیكاتی می باشد را با رزین مخصوص(موم و..)‌مخلوط كرده و به صورت خمیر در می آوریم خمیر تهیه شده ار در درون قالب ماهیچه كه عمدتااز جنس فلز می باشدبه روش فشاری تزریق می كنیم . ماهیچه تهیه شده را حرارت داده تا به آرامی موم آن خارج گردد. سپس این ماهیچه رادر دمای 950 درجه سانتیگراد تحت عملیات نهایی پخت قرار می دهیم. پس ازپخت كامل ماهیچه و خنك نمودن آن تا دمای محیط ماهیچه مذكور مورد استفاده قرار می گیرد