مقدمه

استفاده از مدلهاي فومي از بين رونده[1] براي ساخت قطعات ريختهگري براي اولـين بـار توسـط شـروير( Shroyer )در سال 1958 ابداع گرديد. مدلها در ابتدا با برش كاري بلوك هـاي پلـ ياسـتيرن منبسـط شـــونده تهيـــه شـــده و قالـــ بگيـــري بـــا ماســـه چســـ بدار انجـــام مـــي شـــد . ايـــن اختـــراع توسط كمپاني گرونزوي و هارتمان( Grunzweiy & Hartmann ) خريداري و پس از توسـعه براي توليد صنعتي مورد استفاده قرار گرفت. پس از آن ايده استفاده از ماسه بدون چسـب توسـطT. Smith در سال 1964 مطرح گرديد[1]. در سادهترين صورت اين فرآيند، مدلهاي فومي پس از تهيه با يك ديرگداز پوشش داده م يشـون د. سـپس مدل در داخل يك درجه قرار داده شده و درجه از ماسه بدون چسب پر شده و با ايجاد لرزش ، ماسـ ه در اطراف مدل متراكم ميشود. پس از آن فلز مـذاب بـداخل قالـب ريختـه شـده و جـايگزين مـدل فـومي ميگردد. اين روش ريختهگري و فرآيندهاي نزديك آ ن بـا نـامهـاي مختلفـي شـناخته مـيشـوند نظيـر ريختهگري با مدل انبساطي[2] ، ريخته گري با مدلهاي تبخيرشونده[3]، فرآيند فوم حـذف شـونده[4]، فرآينـد قالب پ ر[5]، فرآيند كستيرال[6]، فرآيند رپليكست[7] و فرآيند پليكست[8]. براي رفع ابهام بدليل وجـود نامهـاي مختلف فرآيند، انجمن ريختهگري آمريك ا9 نام ريختهگري با مدل انبسـاطي (EPC) را بعنـوان نـام ايـن فرآيند برگزيد

فهرست مطالب

چكيده              1

مقدمه         2

  • فصل اول- شرح كلي روش ريخته گري فومي  

1-1- فرآيند ريخته گري        EPC               ا                                               7

  • 2-فهرست مزاياي فرآيند EPC و نوع قطعات مناسب                         9
    • معايب فرآيند                   11
    • شماي مراحل توليد روش EPCا             12
      • طراحي قطعه و ساخت قالب توليد فوم                       13
      • ساخت مقاطع فومي                  13

1- 4- 3- سرهمبندي مقاطع فومي                                                          17

1-4-4- پوشش و مدل فومي                                                                17

1-4-5- پركردن و فشرده سازي قالب                                                     18

1-4-6- بارريزي                                                                             19

1-4-7- تخليه و تميز كاري                                                                  19

1

فصل دوم- بررسي عوامل موثر بر فرآيند ريخته گري فومي                 22

  • 1-كليات                            23
    • شرح مختصري از تحقيقات انجام شده                     23
    • روش آزمايش و مواد مورد استفاده در تحقيق كاتاشيما                   25

2-3-1- مواد و تجهيزات مورد استفاده                                                     25

2-3-2-روش و مراحل انجام كار                                                          26

2-3-3- آزمايش سياليت و متالوگرافي نمونه ها                                         26

   2-4- نتايج و بحث                                                                     26

    2-4-1- تاثير دانسيته فوم                                                             26

2-4-2- بررسي تاثير ضخامت پوشش                                                27

2-4-3- تاثير درجه حرارت ريخته گري                                             29

2-4-4- تاثير متغير ها روي ساختار ميكروسكوپي                             30

2

فصل سوم – نكات تكنيكي و مدل هاي رياضي مطرح شـده

3-1- مطالعه حركت مذاب در فرآيند EPC                     ا                    33

3-2- مدل سازي رياضي                                                               34

3-3- روش عددي                                                                         38

3-4- نتايج و بحث                                                                        41

  • 4- 1- بررسي تاثير دانسيته فوم روي سياليت مذاب                       41

   3-4-2- محاسبه اثر متغير ها                                                       42

3-5- بررسي اثر فشار و سرعت حركت گاز فوم با استفاده از شبيه سـازيفرآيند EPC توسط نرم افزار Flow – 3D

                   50

3-6- بررسي حركت سيال در LFC                                 ا                52

3- 7- زمان انجماد قطعه ريختگي                          56

3

فصل چهارم تشريح نرم افزارهاي مورد استفاده در شبيه سازي فرآيند ريخته گري فومي

    4-1- كليات                                                                            63

   4-2- مش بندي يا المان بندي از قطعه يا قالب                                     65

4-3- روشهاي المان محدود (FEM ) و روش تفاضلي محدود( FDM)    ا           65

   4-4- شبيه سازي در صنعت                                                                67

    4-5- نيازهاي مدلسازي ريخته گري                                                   67

    4-6- شبيه سازي انجماد                                                                    70

   4-7- ساختار نرم افزارهاي شبيه سازي                                                    72

    4-8- تقسيم بندي نرم افزارهاي شبيه سازي                                              74

      نتيجه گيري                                                                                  83

    پيشنهادات                                                                                      85

فهرست منابع فارسي ولاتين                          88

چكيده انگليسي                           91

ضميمه 1 فهرست نرم افزار هاي مورد استفاده در LFCا                        93

فهرست جدول ها

جدول( 1- 1)- تلرانس تخمين مدلهاي EPS                            ا                       9

جدول2-1 ( )- شماي مراحل توليد روش EPC                      ا                      11

جدول (1-2)- چگالي مدل هاي مورد نياز براي ريخته گري با مدل فومي                14

جــدول 1-2() – دانــه بنــدي ماســه سيليســي مــورد اســتفاده در تحقيــق  كاتاشيما                    25

   جدول 2-2() – آناليز شيمايي آلياژ آلومينيوم 365[8] .                ا               25

1-فرآيند ريخته گري

يكي از محدوديتهاي طراحي يك قطعه به قابليت فرآيند ريختهگـري در ت وليـ د آن مربـوط مـ يشـو د.روشهاي قالبگيري مرسوم محدوديتهايي را به بخش طراحي تحميل ميكننـد، زيـرا در اغلـب روشـها از مدلهاي دائمي استفاده ميشود كه بايستي پيش از ريختهگري از قالب خارج شوند. در طراحي يك مدل دائمي بايد به قابليت خروج آن از قالب نيز توجه كرد. با استفاده از مدلهاي فومي بسياري از محدوديتهاي موجود در طراحي برداشته ميشود. بدليل آنكه مدل فومي، پيش از بـارريزي از قالـب خـارج نمـيشـود، مهندس طراح مدلهاي EPC آزادي بيشتري در طراحي مدل جهت قالبگيري دارد [4] . اگر چه اين فرآيند براي تولي د تمامي قطعات ريختهگري م ناسب نيس ت ول ي در مواردي كه استفاده از مدل فومي مناسب باشد، كاهش هزينهاي بين 20 تا 60 درصد امكان پذير است. فرآيند EPC براي انـواع آلياژهاي آلومينيوم، برنج، برنز، چدن و فولاد قابل بكارگيري است. از مدلهاي فـومي معمـولاً در قالبهـاي ماسهاي بدون چسب استفاده ميشود و در هنگام بارريزي، مذاب جـايگزين فـوم احاطـه شـده بـا ماسـه ميگردد. شرط موفقيت اين فرآيند ، حذف كامل مدل فومي به هنگام بار ريزي است، چرا كه در غير اين صورت معايبي نظير عيب كربن در چدنها و يا سرد جوشي و تخلخل در آلياژهاي آلومينيوم بوجود خواهد آمد . البته مي توان از ماسه چسب دار نيز استفاده كرد. قطعات ريخته گري خيلي بزرگ نظير كفشك قالبهاي بزرگ را معمولاً در قالبهاي تهيه شده از ماسه چسب دار توليد مي كنند. ماسه چسب دار پس از قرار گرفتن در اطراف مدل، استحكام مييابد و سپس قبل از بسـتن قالبهـا، فـوم خـارج شـده و ريختـهگـ ري انجـام   م يشود [1] . حالت ديگري كه از فوم استفاده ميشود شبيه به استفاده از موم در روش ريختهگري دقيق اسـت. در اين روش كه به رپليكست معروف است، يك پوسته در اطراف فوم ايجاد شده و هنگام حـرارت دادن (بـه منظور پختن اين پوسته سراميكي) فوم خارج ميشود. اين روش براي قطعات بزرگي كـه توليـد آنهـا بـه روش ريختهگري دقيق مقرون به صرفه نيست، كاربرد دارد. قطعات فولادي اغلب به يكي از ايـن دو روش ساخته مي شوند [4] . از مهمترين مزاياي فرآيندEPC حذف ماهيچه و خط جدايش، دقت ابعادي بيشتر و استفاده از ماسه بدون چسب است. بدليل آنكه ماسه بدون چسب ميتواند براحتي به حفرات داخلي موجود در مدل فومي راه يابد، نيازي به استفاده از ماهيچه در فرآيندEPC نمـيباشـ د. از آنجـا كـه بـراي راهيـابي ماسـه بـهمسيرهاي داخلي مدل فومي نيازي به كانالهاي بزرگ نيست، توليد قطعات پيچيده نيز ميسر است. بدليل عدم نياز به ماهيچه بسياري از مشكلات استفاده از ماهيچه نظير ايجاد پليسه، شكست ماهيچه، جابجايي ماهيچه ، خارج كردن ماهيچه از كانالهاي قطعه و تميز كاري كانالهـا مرتفـع خواهـد شـد. ايجـاد سـطح جدايش در قطعات ، ناشي از چند تكه بودن مدل است كه در روش EPC ديده نمي شود. همچنين بدليل عدم خروج مدل فومي از قالب، نيازي به در نظر گرفتن شيب[1] براي مدل نمي باشد كه اين امر باعـث بـالا رفتن دقت ابعادي قطعه مي شود[2] . خط جدايش خود ايجاد محدوديت ميكند. مثلاً جهت قرارگيري مدل در قالب يا پينهاي راهنما براي قرارگيري صحيح راهگاهها و تغذيهها، كه در روشEPC ايـن محـدوديتهـا برداشـته مـيشـو د. بسـتن نادرست قالب نيز م يتواند عامل معيوب كننده براي قطعه باشد.[2] جابجا شدن دو لنگه قالب نسبت به هـم در حد mm75/0 طبيعي است كه البته اين امر از دقت ابعادي قطعه مي كاهد. در روشهايي كه از مدلهاي دائمي استفاده ميشود بدليل سايش تدريجي مدلها و جعبه ماهيچهها، از دقت ابعادي كاسته ميگردد. همچنين بدليل خوب جفت نشدن ماهيچه در قالب در محل فصل مشترك با قالب پليسه ايجاد خواهد شد. با در نظر گرفتن تمامي موارد بـالا دقـت ابعـادي حاصـل از روشEPC نسبت به روشهاي متداول ريختهگري بالاتر است. تلرانس( دقت ابعادي ) مدلهايEPC در جدول 1-1() زير آماده است


مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

فایل pdf همراه با فایل word

قیمت35000تومان