قالبهای شمش چگونه برای عملیاتهای{0}در دمای بالا طراحی میشوند؟
در تاسیسات ذوب آلومینیوم، فرآیند ریختهگری آلومینیوم مذاب به شکلهای جامد و قابل حمل نیازمند تجهیزاتی است که میتوانند بهطور قابلاطمینانی شرایط حرارتی شدید را چرخه به چرخه تحمل کنند. یکقالب شمشباید آلومینیوم مذاب را در دماهای حدود یا بالاتر از 660 درجه دریافت کند، تنش حرارتی حاصل را تحمل کند و پس از جامد شدن فلز، ریخته گری تمیز و نسبتاً یکنواخت را آزاد کند. این مقاله اصول طراحی اصلی پشت قالبهای شمش ساخته شده برای خدمات در دمای بالا را بررسی میکند، انتخاب مواد، مهندسی سازه و اقدامات تضمین کیفیت را پوشش میدهد که با هم تعیین میکنند که آیا یک قالب ماهها یا سالها در تولید مداوم دوام میآورد.
انتخاب مواد: پایه و اساس یک بادوامقالب شمش
انتخاب ماده تنها تصمیم مهم در طراحی قالب شمش برای عملیات آلومینیوم است. آلومینیوم مذاب در دمایی بیش از نقطه ذوب 660 درجه ریخته می شود و قالب باید این انرژی حرارتی را به سرعت جذب کند، سپس خنک شود و چرخه را در طول عمر کاری خود تکرار کند. فولاد ریختهگریشده سنتی به دلیل استحکام مکانیکی و در دسترس بودن، از دیرباز استاندارد این کاربردها بوده است. با این حال، همه فولادهای ریختهگری شده تحت چرخه حرارتی مکرر به یک اندازه عمل نمیکنند. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گرمایش و سرمایش باعث ایجاد تنش های داخلی می شود که منجر به ترک های سطحی و در نهایت شکست ساختاری می شود. به همین دلیل است که Xi'an Huan{6}}Tai مواد اختصاصی DuraCast® خود را توسعه داده است، یک فرمولاسیون فولادی تخصصی که برای مقاومت در برابر شروع ترک در محیطهای سخت مهندسی شده است. برای عملیاتهایی که از خنککننده آب برای تسریع توان تولید استفاده میکنند، گرادیانهای حرارتی حتی شدیدتر میشوند. در پاسخ، Huan{9}}Tai درجات خاصی از مواد فولادی را توسعه داده است که کمتر در معرض ترک خوردن تحت چنین شرایط شدید هستند. چه یک کارخانه یک قالب شمش آلومینیومی معمولی ریختهگری شده فولاد را انتخاب کند یا یک گزینه DuraCast®، این ماده باید ترکیبی متعادل از مقاومت در برابر خستگی حرارتی، چقرمگی و ثبات ابعادی را ارائه دهد. انتخاب ماده ای که در هر یک از این زمینه ها کوتاه باشد، عمر قالب را کوتاه می کند و هزینه ها را در طول زمان افزایش می دهد، و انتخاب مواد را به پایه ای واقعی تبدیل می کند که هر تصمیم دیگر طراحی بر آن استوار است.
طراحی سازه و هندسه برای عملکرد ریخته گری قابل اعتماد
این فقط مواد نیستند که بر میزان خوبی تأثیر میگذارندقالب شمشدر دمای بالا کار می کند؛ شکل و اندازه خود قالب نیز بسیار مهم است. قالب باید بتواند به درستی با فلز ذوب شده پر شود، با ایرادات کمی سخت شود و به راحتی از قالب خارج شود. برای قالبهای شمش کوچکتر، که قالبهایی با وزن چند ده کیلوگرم میسازند، طراحی روی شکل یکنواخت دیوار و زوایای پیشکشی مناسب تمرکز میکند تا شمش سختشده به راحتی از قالب خارج شود. این قطعات کوچکتر به مشاغل پایینتر مانند ریختهگری{3}}و خودروسازان فرستاده میشوند، جایی که دوباره ذوب میشوند و در فرآیندهای دیگر مورد استفاده قرار میگیرند. دقت بسیار زیاد در اندازهگیریها خیلی مهم نیست، زیرا میلهها دوباره در کوره قرار میگیرند و میجوشند. چیزی که اهمیت دارد این است که قالب شمش آلومینیوم شکلی را ایجاد میکند که روی هم چیده میشود، جابهجا میشود و دستهبندی میشود. از سوی دیگر، قالبهای کاشت بسیار بزرگتر هستند و میتوانند خروسهای فلزی سنگین را با ظرفیتهای وزن معمولی ۱۲۰۰، ۱۵۰۰ و ۲۰۰۰ پوند بسازند. شرکت های آلومینیومی، اعم از اصلی و فرعی، این خروس ها را به عنوان یک محصول تجاری تولید می کنند که به سایر تاسیسات ذوب می فروشند. ساختار هر قالب شمش آلومینیوم، صرف نظر از اندازه، باید دارای شعاعهای بزرگ گوشه و بخشهای دیوار متعادل باشد که تنش حرارتی را به طور مساوی پخش میکند و نقاط داغی را که باعث تسریع ترک خوردن میشوند، متوقف میکند. Huan{17}}تای انبار بزرگی از مدلها را برای طرحهای استاندارد و منحصربهفرد نگه میدارد. به این ترتیب، آنها می توانند مطمئن شوند که شکل هر قالب برای کار ریخته گری و شرایط کار بهترین است.
تضمین کیفیت: حصول اطمینان از اینکه هر قالب شمش نیازهای دمایی{0} بالا را برآورده میکند
حتی بهترین مواد و متفکرترین هندسه نمی تواند عملکرد را تضمین کند اگر کیفیت ساخت ناسازگار باشد. به همین دلیل است که کنترل کیفیت دقیق در تولید هر کدام ضروری استقالب شمشدر نظر گرفته شده برای ریخته گری آلومینیوم در دمای بالا-. Xi'an Huan-Tai همه قالبهای ذوب را تحت کنترلهای دقیق فرآیند تولید میکند، و هر قالب تحت آزمایشهای غیرمخرب کامل برای ناپیوستگیهای سطحی و زیرسطحی روی همه سطوحی که با آلومینیوم مذاب تماس دارند، میشود. روشهای NDT عیوب نامرئی را با چشم غیرمسلح - میکرو-ترکها، تخلخلها، یا اجزایی را شناسایی میکنند که میتوانند بهعنوان نقطه شروع ترکهای خستگی حرارتی در حین سرویس عمل کنند. با شناسایی و از بین بردن این عیوب قبل از اینکه قالب به کف خانه ریخته گری برسد، هزینه کل مالکیت به طور قابل توجهی کاهش می یابد. یک قالب شمش آلومینیومی که به درستی بازرسی و تأیید شده باشد، عمر طولانیتری، تعویضهای برنامهریزی نشده کمتر و خروجی ریختهگری ثابتتری ارائه میکند. Huan{11}}Tai به عنوان یک شرکت دارای گواهی ISO 9001، این قوانین کیفیت را به طور سیستماتیک در کل قالب شمش خود برای طیف محصولات آلومینیومی اعمال میکند و به اپراتورها اطمینان میدهد که هر قالب از اولین بارگیری تا آخرین بار عملکرد قابل اعتمادی خواهد داشت.
نتیجه گیری
برای ساخت قالب های شمش برای کار با آلومینیوم در دماهای بالا، به مواد مناسب، طراحی ساختار خوب و کنترل کیفیت دقیق نیاز دارید. هر قسمت با قسمت های دیگر کار می کند تا به کارخانه های ذوب آلومینیوم قابلیت اطمینان و طول عمر لازم برای تولید مداوم را بدهد. وقتی یک چیز درست کار نمی کند، عمر قالب کاهش می یابد و هزینه ها افزایش می یابد.
Xi'an Huan{0}Tai با بیش از سه دهه خدمت به صنعت جهانی آلومینیوم، طراحی پیشرفته، مواد DuraCast® و کنترل کیفیت جهانی{1}} را برای ارائه ترکیب میکند.قالب های شمشکه دوام بیشتری دارند و هزینه کل مالکیت شما را کاهش می دهند. چه به راه حل های استاندارد یا سفارشی نیاز داشته باشید، تیم ما آماده کمک است. امروز در tech@huan-tai.org با ما تماس بگیرید و به ما اجازه دهید راه حل مناسب قالب را برای گیاه شما ارائه دهیم.
مراجع
1. پیترسون، RD، "مروری بر روشهای پردازش و ریخته گری ذرات آلومینیوم"، فلزات سبک، مجموعه مقالات نشست سالانه TMS، 2002.
2. Campbell, J., Castings, Butterworth{2}}Heinemann, 2nd Edition, 2003.
3. Ravi, B. and Srinivasan, MN, "Casting Solidification Analysis and Mold Design Optimization," Indian Foundry Journal, Vol{4}}, No. 7, 1996.
4. Sturm, JC and Schäfer, W., "Thermal Fatigue Behavior of Steel Molds in Aluminum Casting Operations," International Journal of Metalcasting, Vol{4}}, No. 4, 2012.