აქ წარმოგიდგენთ დამწყებთა სახელმძღვანელოს ლითონის წარმოების მეთოდის ჩამოსხმა და ტერმინი გამტარობა. სექციის თემა მოიცავს შემდეგს:
- რა არის კასტინგი?
- რა არის ქვიშის ჩამოსხმა?
- რა არის Die-Casting?
- Castability- ის განმარტება.
- მასალის თვისებები, რომლებიც გავლენას ახდენენ გამტარუნარიანობაზე.
რა არის კასტინგი?
ჩამოსხმის პროცესი: ჩამოსხმა, როგორც წესი, წარმოების პირველი ეტაპია. ჩამოსხმისას თხევადი ფორმით მასას ასხამენ ფორმას, სადაც ნებადართულია გამყარება გაგრილებით (ლითონები) ან რეაქციით (პლასტმასი). ფორმა შეიძლება შეივსოს გრავიტაციული ძალებით ან ზეწოლის ქვეშ. ფორმის ღრუს ფრთხილად არის მომზადებული ისე, რომ მას ჰქონდეს სასურველი ფორმა და თვისებები. ჩვეულებრივ, ღრუ იქმნება დიდი ზომის, ლითონის შეკუმშვის კომპენსაციისთვის, რადგან ის ცივდება ოთახის ტემპერატურაზე. ეს მიიღწევა იმით, რომ ნიმუში ხდება დიდი ზომის. გამკვრივების შემდეგ, ნაწილი ამოღებულია ფორმიდან. ჩამოსხმის მეთოდის გამოყენებით შესაძლებელია დიდი და რთული ნაწილების წარმოება.
რა არის ქვიშის ჩამოსხმა?
ქვიშის ჩამოსხმა გამოიყენება დიდი ნაწილების (ძირითადად რკინის, მაგრამ ასევე ბრინჯაოს, თითბერის, ალუმინის) დასამზადებლად. მდნარი ლითონი შეედინება ქვიშის (ბუნებრივი ან სინთეზური )გან წარმოქმნილ ყალიბში. ღრუში ქვიშა წარმოიქმნება შაბლონის გამოყენებით (რეალური ნაწილის სავარაუდო დუბლიკატი), რომელიც, როგორც წესი, ხისგან, ზოგჯერ მეტალისგან მზადდება. ღრუს შეიცავს აგრეგატს, რომელიც მოთავსებულია კოლოფში, რომელსაც კოლბას უწოდებენ. ბირთვი არის ქვიშის ფორმა, რომელიც ჩასმულია ყალიბში იმ ნაწილის შიდა მახასიათებლების წარმოსაქმნელად, როგორიცაა ხვრელები ან შიდა გადასასვლელი. ბირთვები მოთავსებულია ღრუში, სასურველი ფორმის ხვრელების შესაქმნელად. აწევა არის ზედმეტი სიცარიელე, რომელიც ფორმში შეიქმნა და შეიცავს ზედმეტად მდნარ მასალას. ორ ნაწილად ჩამოყალიბებულ ფორმაში, რომელიც ქვიშის ჩამოსხმისთვის არის დამახასიათებელი, ზედა ნახევარს, ნიმუშის ზედა ნაწილს, კოლბას და ბირთვს, ეწოდება გამკლავება და ქვედა ნახევარს ეწოდება. გამყოფი ხაზი ან დაშორების ზედაპირი არის ხაზი ან ზედაპირი, რომელიც ჰყოფს გამკლავებას და გადაადგილებას. ქვიშის ჩამოსხმას ზოგადად აქვს უხეში ზედაპირი, ზოგჯერ ზედაპირის მინარევებით და ზედაპირის ვარიაციებით.
რა არის Die-casting?
Die-casting- ში ლითონი შეჰყავთ ფორმას მაღალი წნევის ქვეშ. ეს იძლევა უფრო ერთგვაროვან ნაწილს, ზოგადად ზედაპირის კარგ დასრულებას და განზომილებიანი სიზუსტის კარგს. მრავალი ნაწილისთვის, დამუშავების შემდგომი დამუშავება შეიძლება მთლიანად აღმოიფხვრას, ან შეიძლება საჭირო გახდეს ძალიან მსუბუქი დამუშავება ზომების ზომამდე. ჩამოსხმის ფორმები (მრეწველობაში ეწოდება კვდები) ძვირი ჯდება, რადგან ისინი მზადდება გამაგრებული ფოლადისგან ან სხვა მაღალი ცეცხლგამძლე მასალებისგან - ასევე ამ აგების ციკლი ხანგრძლივია. ამიტომ დიზელის ჩამოსხმა კარგი არჩევანია დიდი რაოდენობით (მასობრივი წარმოება), ხოლო ის ხარჯებს ძალიან დიდ თანხებს ზრდის. გარდა ამისა, უფრო ძლიერი და მყარი ლითონები, როგორიცაა რკინა და ფოლადი, არ შეიძლება გაჟონოს. მასალები შედარებით დაბალი დნობის წერტილებით, როგორიცაა ალუმინის, თუთიის და სპილენძის შენადნობები, ძირითადად (ძირითადად) მასალაა, რომელიც გამოიყენება კენჭისყრაში. ჩამოსხმა შემოიფარგლება მცირე ნაწილებით 25 კგ-მდე.
რა არის Castability?
ჩამოსხმის უნარი: ჩამოსხმისუნარიანობა არის ტერმინი, რომელიც ასახავს ლითონის ჩამოსხმის სიმარტივეს დეფექტების გარეშე ჩამოსხმის მისაღებად. ჩამოსხმის უნარი დამოკიდებულია ნაწილის დიზაინზე და მასალის თვისებებზე. აქ მხოლოდ კონცენტრირება უნდა მოვახდინოთ მატერიალურ თვისებებზე, რომლებიც გავლენას ახდენენ ჩამოსხმაზე.
მასალის თვისებები, რომლებიც გავლენას ახდენენ გამტარუნარიანობაზე:
ა) დნობის ტემპერატურა (ან ტემპერატურის დიაპაზონი):
დნობის ტემპერატურა მნიშვნელოვანი მატერიალური თვისებაა ჩამოსხმისთვის. ჩამოსხმისას, სასურველია, დაბალი დნობის წერტილები, რადგან დნობის დაბალი წერტილები ნაკლებ ენერგიას მოითხოვს მასალის გასადნობად. ჩამოსხმის ტემპერატურა უნდა იყოს უფრო მაღალი ვიდრე დნობის ტემპერატურაზე. ჩამოსხმის ტემპერატურა ასევე უნდა იყოს მორგებული ჩამოსხმის ტექნიკისა და ჩამოსხმის სირთულის შესაბამისად. ჩამოსხმის ტემპერატურა ასევე განსაზღვრავს მასალების სითხეობას. მაღალი სითხისთვის, ჩვენ უნდა ავირჩიოთ ჩამოსხმის უფრო მაღალი ტემპერატურა. გარდა ამისა, დნობის წერტილი ასევე ახდენს გავლენას ფორმის მასალის შერჩევაზე. თუ დნობის ტემპერატურა ძალიან მაღალია, ობის მასალა უნდა იყოს უფრო ცეცხლგამძლე და, ალბათ, ძვირი. დაბალი დნობის წერტილი ასევე მნიშვნელოვანია ფორმების ხანგრძლივი მუშაობისთვის. სუფთა ლითონები და ევტექტიკური შენადნობები დნება და მყარდება მუდმივ ტემპერატურაზე. შენადნობებს ძირითადად აქვთ გამაგრების დიაპაზონი და ასევე ამორფულ მყარ ნივთიერებებს (მრავალი პოლიმერის ჩათვლით) არ აქვთ მკვეთრი დნობის წერტილი. მეტალის შენადნობის კარგი ჩამოსხმისთვის, გამკვრივების დიაპაზონი უნდა იყოს მცირე. თუ ტემპერატურის დიაპაზონი, სადაც თხევადი და მყარი ფაზები ორივე ძალიან მაღალია, მიკროსეგრეგაცია და მიკროპოროზულობა მოხდება. ეს არის მიზეზი, რის გამოც ეუტექტიკური შენადნობები (გამკვრივება მუდმივ ტემპერატურაზე) სასურველია შენადნობების ჩამოსხმისთვის.
ზოგიერთი ლითონისა და შენადნობების დნობის ტემპერატურა
ზოგიერთი ლითონისა და შენადნობების დნობის ტემპერატურა
ბ) სითხე:
ეს არის იმის საზომი, თუ რამდენად კარგად შემოვა თხევადი და შეავსებს ობის ღრუს. კომპლექსური ფორმის კასტინგის ღრუები მოითხოვს საუკეთესო სითხეობას. იგივე ეხება ჩამოსხმის პროცესს, რომელიც იყენებს ფორმებს, რომლებიც მოიცავს გაგრილების სწრაფ სიჩქარეს, მაგალითად, ლითონის მუდმივ ფორმას. ცუდი სითხე ნაკლებად აწუხებს, როდესაც ლითონი იდება თაბაშირის ან ინვესტიციის ჩამოსხმის პროცესებით (ნელი გაგრილება!) სითხე არამარტო მატერიალური თვისებაა, არამედ მასზე გავლენას ახდენს ჩამოსხმის ტემპერატურა, ობის ტიპი, ობის ტემპერატურა და ა.შ. განსაზღვრავს სითხის გარკვეულ პირობებში.
გ) შერწყმის ლატენტური სითბო:
შერწყმის ლატენტური სითბო არის სითბო, რომელიც საჭიროა ერთ მასაზე მასალების მდგომარეობის სხვა მდგომარეობაში შესაცვლელად, ანუ მყარიდან თხევადი. სუფთა ლითონებისთვის ეს სითბო შეიწოვება მუდმივ ტემპერატურაზე. როდესაც ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლა ხდება ტემპერატურის დიაპაზონში, არ არის მიზანშეწონილი შერწყმის ფარული სითბოს განსაზღვრა.
დ) სპეციფიკური სითბო:
სპეციფიკური სითბო (გ) არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც გამოიყენება 1 კგ მასალის 1 ° C (K) ტემპერატურის ასამაღლებლად. ჩამოსხმის პროცესში ზოგადად სასურველია დაბალი სპეციფიკური სითბო, რადგან დაბალი სპეციფიკური სითბო იწვევს ენერგიის დაბალ მოთხოვნილებას დნობის ტემპერატურის მისაღწევად. სპეციფიკური სითბო ასევე მოქმედებს სხვაობაზე დნობის ტემპერატურასა და ჩამოსხმის ტემპერატურაზე. როდესაც მასალებს აქვთ მაღალი სპეციფიკური სითბო, განსხვავება დნობის ტემპერატურასა და ჩამოსხმის ტემპერატურას შორის შეიძლება იყოს ნაკლები, რადგან მაღალი სპეციფიკური სითბოს მქონე მასალები ძალიან ადვილად არ ცივდება, რადგან ენერგიის რაოდენობა გაცივებისთვის უნდა მოიხსნას.
ე) თერმული კონდუქტომეტრული:
თერმული კონდუქტომეტრის კოეფიციენტი გავლენას ახდენს გაგრილების სიჩქარეზე. იგი ასევე განსაზღვრავს ტემპერატურის გრადიენტს და შინაგან დაძაბულობას ტემპერატურული განსხვავებების გამო. რადგან გამკვრივების დროს, თუ მასალის ზოგიერთი ნაწილი სწრაფად გაცივდება და მასალის სხვა ნაწილები ცხელი დარჩება, შემცირებაში განსხვავებები იქნება და შედეგად მასალაში შეიძლება წარმოიქმნას შიდა დაძაბულობა ან ბზარები. გაგრილების სიჩქარემ შეიძლება ასევე იმოქმედოს ფაზის ტრანსფორმაციაზე და მასალის მიკროსტრუქტურაზე (მაგ., მარტენზიტის გარდაქმნა ფოლადში)
ვ) თერმული დიფუზიურობა :
გამკვრივებული ჩამოსხმისას სითბოს გადაცემა არ არის მყარი. ასე რომ, რეალურია გავითვალისწინოთ დიფუზიურობა და არა გამტარობა. ეს არის სიჩქარის საზომი, რომლის დროსაც სხეულის ტემპერატურის მოშლა სხვა წერტილში გადადის.
ზ) გაფართოების კოეფიციენტი:
ლითონები ფართოვდება გათბობისას, ხოლო გაცივებისას იკუმშება. ამის შედეგად, მასალის ზომები იცვლება ფორმის ღრუში გამაგრებისა და გაცივების დროს. გაფართოების კოეფიციენტის გათვალისწინებით უნდა შევქმნათ ფორმის ღრუს. საერთოდ ღრუს უფრო დიდი ზომები აქვს ვიდრე სასურველი ნაწილი.
თ) წინააღმდეგობა ცხელი გატეხვის მიმართ:
გამკვრივების დროს ცხელ ლითონს აქვს ძალიან დაბალი სიმტკიცე, მაგრამ გაცივებისთანავე იგი უნდა შემცირდეს. ტემპერატურის სხვაობის გამო გაგრილების ნაწილში დაძაბულობის შეუსაბამობა მოხდება. ელასტიურობის მოდული განსაზღვრავს შინაგანი დაძაბულობის დაძაბულობის დონეს, რომლებიც ვითარდება გაგრილების დროს. Ductility განსაზღვრავს მოხდება თუ არა მარცხი ამ დაძაბულობის შეუსაბამობის გამო. თუ სტრესი წარმოიქმნება რაიმე ფაქტორის გამო, რომელიც ხელს უშლის ლითონის თავისუფალ შეკუმშვას, ლითონმა შეიძლება ვერ გაუძლოს ამ სტრესს და გაჩნდება ბზარები, აგრეთვე ცნობილი როგორც ცხელი ცრემლები. ცხელი ცრემლსადენი სავარაუდოდ უფრო პრობლემური იქნება მუდმივ ლითონის ფორმებში, ვიდრე ქვიშის ფორმებში, რომლებიც საკმარისად სუსტია, რათა მათ ჩამოშლა შემცირდეს.
ი) შემცირება:
მეტალების უმეტესობა გაფართოვდება, როდესაც თბება და იკუმშება გაცივების დროს. გამკვრივების დროს მასალის მოცულობა შემცირდება. თუ რაიმე ზომა არ იქნა მიღებული, ეს შემცირება გამოიწვევს დეფექტების ჩამოსხმას, როგორიცაა "ლუნკერი" და ფორიანობა. შემცირების შემწეობა ერთ-ერთი ძირითადი მოსაზრებაა ნიმუშების განზომილების დროს. შემცირების რაოდენობა დამახასიათებელია თითოეული მასალისთვის.
კ) წნევის სიმჭიდროვე:
გამკვრივების შემცირება ზოგიერთ შენადნობში ქმნის საკმაოდ მცირე შიდა სიცარიელის მნიშვნელოვან რაოდენობას. ზოგიერთ შემთხვევაში, ეს სიცარიელე, რომელსაც ფოროზირება ეწოდება, საშუალებას აძლევს გაზებს გაიაროს ჩამოსხმის კედელში. წნევის სიმჭიდროვე არის გაზების გავლის შეფერხების შესაძლებლობა.
ლ) მეტალურგიული სიწმინდე:
მეტალურგიული სისუფთავე მნიშვნელოვანი ფაქტორია ჩამოსხმისთვის. მინარევებმა შეიძლება ასევე გამოიწვიოს ადგილობრივი სტრესი, როდესაც მასალა გამყარდება, ამ სიტუაციის შედეგად ცხელი ცრემლდენა ან ცხელი ბზარები იზრდება. მაგალითად, ფოლადებში გოგირდის ფენა არის სუსტი წერტილები ცხელი ცრემლდენისთვის.
მ) ქიმიური დამოკიდებულება:
კარგი ჩამოსხმისთვის, მასალა არ უნდა რეაგირდეს გარემოში, რომელიც არის ფორმა და ატმოსფერო. თუ ქიმიური დამოკიდებულება მაღალია დაჟანგვა, ზოგიერთ შემთხვევაში ჩამოსხმის პროცესი უნდა განხორციელდეს კონტროლირებადი ატმოსფეროში. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ჩამოსხმის ხარისხი ცუდად იმოქმედებს განზომილებიანი სტაბილურობისა და შიდა მთლიანობის თვალსაზრისით.
ნ) გაზში ხსნადობა:
გამკვრივებასა და გაგრილებისას მასალაში ხსნადობა დაეცემა. თუ გაზები იმყოფება დნობაში და თუ მათ გაქცევა არ შეუძლიათ, ისინი წარმოქმნიან ფოროზს ჩამოსხმისას.
ო) ორთქლის წნევა:
თხევადი ლითონის შენადნობის დნობისა და დაღვრის დროს ზოგიერთი ელემენტი შეიძლება აორთქლდეს დნობიდან და შენადნობის ქიმიური შემადგენლობა შეიძლება შეიცვალოს, თუ მათი ორთქლის წნევა ძალიან დაბალია (მაგ. თუთია სპილენძში).
წყარო: საინჟინრო მასალების წარმოების თვისებები პროფესორ აჰმეტ არანის ლექციების შესახებ http://www2.isikun.edu.tr/personel/ahmet.aran/mfgprop.pdf
