up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله ريخته گري دوغابي PDF
QR code - ريخته گري دوغابي

ريخته گري دوغابي

نزديک 150 سال است که تکنيک شکل دهي قطعات سراميکي از طريق ريختن دوغاب در يک قالب متخلخل انجام ميشود. در ابتدا هنوز نقش روان کنندگي املاح سديم مشخص نشده بود و لذا دوغابهايي که مورد استفاده قرار مي گرفتند نزديک 40 تا 60 درصد آب داشتند. در اوايل قرن نوزدهم استفاده از کربنات سديم به منظور ساخت دوغابي با حداقل آب مورد توجه قرارگرفت.با کاهش ميزان آب در دوغاب ريخته گري:معايبي از قبيل انقباض زياد قطعات:ترکهاي ناشي از فرايند خشک شدن و زمان زياد براي توليد قطعه از بين خواهد رفت.
ريخته گري دوغابي اساسا به دو روش انجام ميشود:
ريخته گري باز
ريخته گري بسته
در روش ريخته گري باز که ضمنا رايج ترين روش ريخته گري نيز هست : سوسپانسيون غليظ به خوبي روان شده و داخل يک قالب گچي ريخته شده و شکل مورد نظر را به خود ميگيرد.به دليل جذب آب قالب گچي يک لايه تقريبا متراکم از دوغاب مورد نظرتشکيل شده و مابقي دوغاب اضافي از قالب خارج ميگردد و قطعه خام به دليل انقباض جزيي که در آن به وجود مي آيد از قالب خارج ميشود.
در روش ريخته گري بسته:دوغاب آنقدر در داخل قالب گچي ميماند تا تمام قسمت هاي داخلي آن اصطلاحا ((ميبندد)) و قطعه اي توپر به وجود مي آيد.
عمده ترين امتياز روش ريخته گري دوغابي نسبت به ساير روش هاي ديگر امکان شکل دهي قطعات بزرگ و پيچيده است در حاليکه شکل دهي چنين قطعاتي با روش هاي ديگر توليد تقريبا غير ممکن است.
اما معايب روش ريخته گري مجموعا بيشتر از مزاياي آن است.از جمله معايب آن ميتوان به زمان زياد براي توليد:کيفيت کم در قطعه توليد شده: تلرانس ابعادي زياد در قطعه توليد شده و ... را نام برد.
در گام اول از توضيحات بالا ميتوان فهميد که عوامل مختلفي در شکل گيري لايه ريخته گري شده نقش دارند.عواملي چون : دانسيته دوغاب، ميزان آب موجود در دوغاب، ميزان تخلخل در قالب گچي، زمان، فشار سيستم، آناليز بدنه، دانه بندي دوغاب و ... ؛ حتي عوامل جزيي ديگري نظير دماي سيستم، ميزان رطوبت در قالب گچي، توزيع تخلخل در قالب گچي و... نيز در ضخامت لايه ريخته گري شده موثر هستند.
براي فهم اساسي شکل گيري يک دوغاب سراميکي ابتدا بايد به تعامل بين ذرات رسي و آب اشاره کرد.به عبارت ديگر ابتا بايد سيستم رس-آب مورد بررسي قرار گيرد.
ذرات رسي به هنگام معلق شدن در آب ممکن است دو رفتار کاملا متمايز از خود نشان دهند. با توجه به بار الکترو استاتيکي سطحشان: رس ها يا جذب يکديگر شده و يا يکديگر را دفع ميکنند.
به بيان واضح تر ذرات رس در محيط اسيدي يکديگر را به صورت لبه به سطح جذب کرده که اصطلاحا حالت ((فلکولاسيون)) در دوغاب به وجود مي آيد. يا اينکه در محيط قليايي به صورت سطح به سطح يکديگر را دفع ميکنند و اصطلاحا حالت ((دفلکولاسيون)) به وجود مي آورند.
در حالت فلکوله جاذبه لبه به سطح در ذرات باعث بالا رفتن ويسکوزيته دوغاب ميشود و در حالت دفلکوله دافعه سطح به سطح ذرات باعث کاهش ويسکوزيته و رواني دوغاب رسي مي شود.
تئوري لايه مضاعف و پتانسيل زتا
طبق اين تئوري سطح رس از دو لايه بار دار تشکيل شده است.لايه داخلي داراي بار منفي بوده لايه خارجي بار مثبت دارد. بارهاي منفي لايه داخلي همان بارهاي خنثي نشده سطح رس هستند. بارهاي مثبت لايه خارجي ناشي از کاتيون هايي است که سطح رس جذب مي کند. در حالت معلق شدن ذرات رسي در آب: ملکول هاي قطبي آب نيز توسط لايه داخلي جذب مي شوند.
بايد توجه داشت که ملکول هاي قطبي آب به صورت منظم جذب سطح رس مي شوند يعني سر مثبت آنها در طرف لايه داخلي بوده و سر منفي آنها به سمت خارج است.
در فاصله x از سطح رس، ميزان بار منفي سطح، توسط بارهاي مثبت خنثي مي شود.ميزان بار الکتريکي در مرز x با عنوان جنبش الکتريکي يا همان ((پتانسيل زتا)) معرفي مي شود.
ميزان پتانسيل زتا عملا مشخص کننده رواني يا انعقاد دوغاب است.رواني يا انعقاد دوغاب نيز تاثير مستقيم بر ضخامت لايه ريخته گري شده دارد.
در همينجا اهميت ميزان آب موجود در دوغاب و دانسيته دوغاب در ضخامت لايه ريخته گري شده مشخص ميشود.
قالب گچي
قالب گچي به عنوان يکي از عوامل مهم درضخامت لايه ريخته گري شده ميباشد. ميزان تخلخل قالب گچي، توزيع اين تخلخل، قطر تخلخل هاي موجود و حتي ميزان رطوبت قالب گچي تاثير مهمي در ضخامت لايه ريخته گري شده دارند.
در شکل زير رابطه بين سرعت ريخته گري(نسبت ضخامت لايه ريخته گري شده به زمان) و نسبت ميزان آب به گچ(ميزان تخلخل قالب گچي) ديده مي شود.ميتوان ديد که در نسبت هاي حدود 80% درصد، بهترين سرعت ريخته گري حاصل ميشود.علت افت شديد سرعت ريخته گري درتخلخل هاي بالاتر مربوط به پيوستن تخلخل ها به هم و بزرگ شدن قطر آنها مي شود.با بزرگ شدن قطر تخلخل ها پديده اسمز و جذب آب قالب گچي کاهش مي يابد.
ميزان رطوبت قالب گچي به عنوان لايه مقاومت کننده اي در مقابل جذب آب مطرح است.همچنين بايد به ميزان مقاومت خود ضخامت x نيز در مقابل جذب آب توجه شود.
مکانيزم هاي ريخته گري دوغابي
در ريخته گري دوغابي نيروي فشاري پيش برنده فرآيند مجموع ميزان فشار کاپيلاري هايي که بخاطر فشار مکش قالب و يا هر گونه فشار اضافي که به سيستم وارد ميشود و يا خلاء که به قالب اعمال مي شود مي باشد. اندازه فشار کاپيلاريها از طريق اندازه گيري ميزان اندازه تخلخلهاي داخل قالب، ميزان نيروي کششي سطح مايع پخش شده و زاويه تماس با تخلخلهاي جداره مي باشد. گزارش شده است که قالبهاي گچ پاريس فشار مکشش در حدود 0.1-0.2 MPa مي باشد. در عين حال، مقاومتي بخاطر حرکت مايع جذب شده در طول ساختمان تخلخل در حين تشکيل جداره ريخته گري ايجاد مي شود. شکل زير بطور شماتيک نشان دهنده اين موقعيتها است.
براي آناليزه کردن سينتيک ريخته گري دوغابي محققين زيادي مطالعه کرده اند. آقاي Mcdowall و همکارانش از اثر قالب گچي و مقدار کنترل آن بروي فشار مکشش صرفنظر کردند و محاسبه کردند که فشاري که بر شکل گيري لايه ريخته گري شده وارد مي شود برابر با فشار مکش مي باشد. از طرف ديگر ديگر دانشمندان فشار اعمال شده قالب تر را وارد فرمول کردند.
Lm ميزان عمق ترشده قالب، Lc هم متناسب با ميزان مايعي است که توسط قالب جذب شده است و هم ميزان سينتيک پرابوليک ايجاد شده مي باشد. بنابراين محاسبه اينکه مقدار تخلخل قالب نزديک لايه ريخته گري شده بطور اشباع از مايع پر شده است برابر خواهدبود با:
بطوريکه PT-Pl افت فشار در حين انجام فرآيند و Pl-P0 افت فشار در قسمت تر شده قالب گچي است ، و Xm مقاومت مخصوص تخلخلهاي قالب ε0 مي باشد. مقدار فشار مکش قالب برابر با PT-P0 است. بنابراين خواهيم داشت.
از طرف ديگري در بعضي از منابع آمده است که :
فشار در مرز قالب گچي تقريبا برابر با فشار مکش تخلخل، P، است و تقريبا برابر است با مقدار فشار از رابطه ، است و تقريبا برابر است با مقدار فشار از رابطه Laplac که :
P=Sσcosγ
که در آن S طيح ويژه گچ، σ کشش سطحي آب و γ زاويه تماس است. ( cosγ=1 چراکه گچ کاملا با آب تر مي شود) بنابراين فشار مکشش آب در کاپيلار گچ بين 0.03 تا 0.1MPa متغيير مي باشد.
ريخته گري دوغابي بيشتر در توليد لايه هاي نازک در حدود 15mm مورد استفاده مي شود چرا که سرعت ريخته گري بطور تحميل شونده‌اي تابع مقاومت هيدروليک مي باشد.
تاثير پرامترهاي فرايند ريخته گري دوغابي بروي سرعت ريخته گري از طريق يک مدل فيلتراسيون سينتيکي که بر پايه شکل شماتيک زير مي باشد مشخص شد.
مدل پيش بيني مي کند که سرعت افزايش ضخامت با گذشت زمان برابر خواهد بود بود با:
که در آن :
mc ξ ضخامت لايه ريخته گري، t زمان ، P فشار نهايي موثر در فيلتراسيون و sξ چگونگي فصل مشترک سوسپانسيون-هوا در زمان فيلتراسيون ξm چگونگي فصل مشترک کيک-هوا در قالب گچي و η ويسکوزيته سوسپانسيون، c کسر حجمي ذرات جامد سوسپانسيون و n فاکتور توازن جرمي است.
تحقيقاتي نيز از طريق شبکه هوش مصنوعي بروي عوامل موثر ير زمان ريخته گري شده است که بطور خلاصه در نمودار زير خلاصه مي شود.

گريس ماده اي است جامد يا نيمه جامد که از ترکيب يک ماده پرکننده و صابون (Thickener) ، در داخل روغن به دست مي آيد. البته ممکن است ساير موادي که بتواند ب ...

ريخته گري ريخته گري يکي از مهمترين فرآيند هاي توليد است ، به طوري که مثلا در ايالات متحده آمريکا که يک کشور توسعه يافته صنعتي مي باشد، ريخته گري از نظ ...

فوايد : سرشار از ويتامين ‹‹ ث›› و پتاسيم است. منبعي غني از فولات، آهن، كلسيم و ساير مواد معدني مي باشد انواع سرخ و صورتي آن انباشته از كاروتن يعني زمي ...

آناليز گريس آناليز گريس، روش تشخيص با ارزشي براي مراقبت وضعيت (CM) دستگاه ها است. نمونه هاي ارائه شده گريس براي ارزيابي مشكلات خاص و به عنوان راه كاري ...

بارها در مورد فضا و فضانوردي مطالبي شنيده ايم، اما به راستي فضا کجاست و مرز زمين و فضا چيست؟ فضا به منطقه يي خالي از جهان گفته مي شود که بعد از لايه ج ...

گريس ماده اي است جامد يا نيمه جامد كه از تركيب يك ماده پركننده و صابون (Thickener) ، در داخل روغن به دست مي آيد. البته ممكن است ساير موادي كه بتواند ب ...

در سال1992 ميلادي, موسسه تحقيقات قدرت الکتريکي (EPRI) , برنامه اي را در زمينه روانکاري توسعه داد. امروزه برنامه مذکور به طور گسترده در بيشتر نيروگاهها ...

در سال1992 ميلادي, موسسه تحقيقات قدرت الکتريکي (EPRI) , برنامه اي را در زمينه روانکاري توسعه داد. امروزه برنامه مذکور به طور گسترده در بيشتر نيروگاهها ...

دانلود نسخه PDF - ريخته گري دوغابي