أهمية وتصميم رقبة الناهض من الحديد الزهر

1. نقاط تصميم رقبة الناهض من الحديد الزهر هي كما يلي:

قطر تحديد الحجم: يبلغ قطر الرقبة الناهض عمومًا 0.3-0.8 أضعاف قطر دائرة النقطة الساخنة للصب. قطر دائرة النقطة الساخنة من الصب كبيرة ، مع قيمة متحيزة نحو 0.3 ؛ قطر دائرة البقع الساخنة صغيرة ، مع قيمة متحيزة نحو 0.8. الطول: عادة ما بين 20-50 مم. بالنسبة لأجزاء الحديد الزهر الصغيرة ، يمكن اعتبار طول الرقبة الناهض كحدود أدنى ؛ تخضع أجزاء الحديد الزهر الكبيرة للحد الأعلى. تشمل الأشكال الشائعة لتصميم الشكل أسطوانيًا ، شبه منحرف ، إلخ. من السهل معالجة الرقبة الناهض الأسطواني ومناسبة لمعظم المواقف ؛ إن الرقبة المنحرف المنحرف مفيدة لتعويض الانكماش وتستخدم على نطاق واسع في المسبوكات مع متطلبات عالية لتعويض الانكماش.

يجب تعيين اختيار الموضع للعنق الناهض عند التقاطع الساخن من الصب ، بحيث يمكن أن يتدفق السائل المعدني في الناهض بشكل تفضيلي إلى الوصلات الساخنة ، وتحقيق التصلب المتسلسل ، والتكبير بشكل فعال. حاول تجنب وضعه في منطقة تركيز الإجهاد في الصب لمنع الإجهاد الناجم عن تقلص التصلب للعنق الناهض ، مما قد يؤدي إلى تفاقم تشوه وتكسير الصب. يتم تحديد الكمية بناءً على حجم الصب ، وتعقيد الهيكل ، وتوزيع البقع الساخنة. قد تتطلب المسبوكات الصغيرة والبسيطة فقط رقبة واحدة ، في حين أن المسبوكات الكبيرة والمعقدة قد تتطلب أعناقًا متعددة لضمان انكماش كافٍ في كل مفصل ساخن. يجب أن يكون للاتصال بين الناهض والصب انتقال سلس ، وتجنب الزوايا اليمنى أو الحادة لتقليل مقاومة تدفق المعدن المنصهر. يجب أن تكون العلاقة بين العنق الناهض والصب حازمة لمنع الكسر بسبب تأثير المعدن المنصهر أثناء عملية الصب. في الوقت نفسه ، يجب تصميم شكل وحجم الاتصال بشكل معقول لتجنب تكوين المناطق المتأثرة بالحرارة المفرطة على الصب ، مما قد يسبب عيوب في الصب.

2. تحليل حالة التصميم لعنق الحديد الزهر

تظهر معظم السبائك سلوكًا متسقًا ويمكن التنبؤ به أثناء عملية التبريد من السائل إلى الصلبة عند درجة الحرارة. هناك مرحلتان مختلفتان من الانكماش. أولاً ، عندما تبرد درجة حرارة صب السبائك إلى خط السائل ، يشار إلى ذلك عادةً على أنه انكماش سائل أو انكماش محموم. ثانياً ، عندما تبرد سبيكة من السائل إلى الصلبة ، يشار إليها عادة على أنها تقلص التصلب. من ناحية أخرى ، ترافق أجزاء الحديد الزهر الجرافيت (بما في ذلك الحديد الزهر الرمادي والحديد الدكتايل والحديد الزهر المرن) ظاهرة غير عادية أثناء التبريد والتصلب ، حيث يبدأ المعدن في التوسع. يُعزى هذا التوسع عادة إلى هطول الأمطار لمراحل الجرافيت ذات الكثافة المنخفضة ، والتغلب على الانكماش المرتبط بتجميع سائل التبريد وتصلب الأوستينيت. حتى الآن ، فإن الجانب الأكثر أهمية في تصميم الناهضين وأنظمة البوابات للحديد الزهر هو متطلبات الحفاظ على ضغط السائل الإيجابي طوال عملية التصلب بأكملها. في البداية ، يجب السماح بالضغط الجوي بالعمل على السائل في الناهض ، ولكي يحدث هذا ، يجب أن يكون الناهض (مضغوطًا). بمجرد بدء التوسع ، يتحكم نظام Riser المصمم بعناية في ضغط التمدد ويضمن الانكماش التلقائي للصب أثناء عملية التصلب المتبقية. هذا على عكس الصلب والألومنيوم والنحاس وما إلى ذلك ، لأنها لا تتضمن تمدد ، مما يتطلب إضافة المعادن المنصهرة إلى الصب أثناء التصلب.

3. التحكم في الضغط

قد يكون العنق الناهض هو العنصر الأكثر أهمية في تصميم نظام الناهض ، لأنه يحدد عادة حجم الضغط المتبقي على السائل. يجب أن يكون سطح التلامس للعنق الناهض كبيرًا بما يكفي لنقل المعدن المنصهر من الناهض إلى الصب على مدى فترة طويلة من الزمن. إذا لزم الأمر ، يجب إطلاق الضغط المفرط في تجويف القالب ، ولكن يجب أن يكون من المناسب الحفاظ على الضغط الإيجابي للسائل في نهاية التصلب وتسهيل إزالة الناهض من الصب. يمكن اعتبار العنق الناهض "صمام أمان" على أوعية الضغط ، ويجب أن يضمن تصميمه أن يتم الحفاظ على الضغط داخل الصب على مستوى يمكن التحكم فيه. عادةً ما يحدد مادة الصب ، أو بشكل أكثر تحديداً قالب الرمل الذي يمكنه تحمل ضغط التمدد دون التوسع ، درجة إمكانية التحكم. إذا كانت مادة القالب ضعيفة ، مثل استخدام قوالب الرمل الصلبة ، فيجب تصميم الرقبة الناهضة لإطلاق بعض ضغط التمدد لتجنب تمدد العفن. يتم تحقيق ذلك من خلال تصميم الرقبة الناهض للتصلب في مرحلة متأخرة نسبيًا ، مما يسمح بإطلاق بعض الضغط على الناهض من خلال الرقبة الناهض. باستخدام مواد الترابط النموذجية الأقوى والأصعب (مثل أنظمة الراتنج) ، يمكن تصميم الرقبة الناهض ليكون أصغر ، مما يسمح لها بالتصلب في وقت مبكر أثناء مرحلة التمدد والحفاظ على ارتفاع ضغط السائل المتبقي. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي الرقبة الناهضة الصغيرة جدًا إلى الضغط المتبقي المفرط داخل الصب ، مما ينتج عنه مسامية تتعلق بتوسع العفن. عادةً ما تؤدي الرقبة الكبيرة المفرطة إلى فقدان الضغط الإيجابي على السائل قبل اكتمال التصلب ، مما يؤدي إلى انكماش وتفريغ الغاز من السائل المعدني المتعلق بالتصلب. يعتمد حجم العنق الناهض في قواعد التصميم عادةً على المعامل الهندسي (MC) من الصب. تتراوح القيمة النموذجية للحديد الزهر المنتجة في رمال الطين بين 0.6 (MC) و 0.9 (MC). تعتمد القيمة الدقيقة على صلابة مادة قالب الرمل ، والتكوين الكيميائي ودرجة التلقيح من الحديد ، ومعدل تبريد الصب. إذا تم نقل الناهض بالقرب من الصب ، فإن تأثير التدفئة على الرمال بين الصب والرقبة الناهض سيقلل من المعامل الهندسي للاتصال مع الحفاظ على المعامل الحراري المكافئ. إذا كانت الرقبة قصيرة بما يكفي لتكون مساوية أو أقل من حجم المقطع العرضي الأصغر ، يمكن تقليل المعامل الهندسي بأمان بمقدار 0.6 مرة ، أي معامل الرقبة الأطول (Mn (قصيرة) = 0.6 مليون (طويلة)). هذا يشير إلى انخفاض حوالي 65 ٪ في منطقة الاتصال.

خاتمة

يتضمن الانكماش الناجح للحديد الزهر الجرافيت الحفاظ على الضغط الإيجابي للحديد السائل والتحكم فيه خلال عملية التصلب. يعد تصميم نظام الناهض والسكب بشكل صحيح ، والتحكم في الوقت المعدني والمرض بشكل جيد ، أمرًا بالغ الأهمية لإنتاج أجزاء من الحديد الزهر الجرافيت دون انكماش.