انواع ماسه: ماسه ها انواع مختلفی دارند که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد: ماسه سیلیسی:این ماسه به طور گسترده‌ای در ریخته گری به کار میرود و عمده‌‌ترین ماسه مصرفی محسوب می شود.ترکیب اصلی آن سیلیس SiO2 است. ماسه زیرکن:ماسه زیرکن که با فرمول شیمیایی ZrSiO4 مشخص می گردد و به عنوان یک ماسه با نقطه گداز بسیار بالا مورد توجه است. ماسه کرومیتی:کرومیت یا FeCr2O4ترکیب اصلی این ماسه است و از آن در ریخته گری فلزات با نقطه ذوب بالا استفاده می شود. ماسه اولوین:ترکیب این ماسه Fe2SiO2 یا Mg2SiO2 است و مخلوطی است از سیلیکات منیزیم و به عنوان ماسه جایگزین در بسیاری نقاط مورد توجه است. ماسه شاموتی:ماسه شاموتی نوعی کوارتز دانه ریز است که حرارت زیاد دیده است و به عبارت دیگر ماسه ای است که از زینتر کردن ذرات خاک رس به دست می آید. نگرشی به ماسه های سیلیسی مصرفی ایران ماسه های مصرفی به دو نوع ماسه های با چسب طبیعی و ماسه های مصنوعی تقسیم میگردند. 1) ماسه با چسب طبیعی: ماسه با چسب طبیعی محتوی تا 20 درصد خاک ریز و مواد ناخالصی می باشد.کیفیت این نوع ماسه برای قالبگیری ماهیچه سازی بستگی به: - مقدار چسب - ترکیب شیمیایی ناخالصی - نوع مذاب ریختگی دارد این ماده در طبیعت بصورت پیش آماده شده وجود دارد.برای استفاده از این نوع ماسه ها تنها مرطوب کردن آنها کافیست از این نوع ماسه در ریخته گری فلزات غیر آهنی با نقطه ذوب پایین نظیر آلومینیوم،برنج ها،برنز ها و قطعات کوچک چدنی استفاده میشود.بطور قطع اینگونه ماسه ها برای ریخته گری قطعات بزرگ چدنی مناسب نیست معایب عمده این نوع ماسه ها عبارت از: الف- پایین بودن درجه دیرگدازی ب- همراه داشتن درصد تقریبا زیادی اکسید های قلیایی و آهک می باشد. وجود اسیدهای قلیایی در این نوع ماسه باعث پایین آوردن درجه دیرگدازی آن گشته و در نهایت باعث ایجاد عیوبی نظیر ماسه سوزی و چسبیدن ماسه به قطعات ریختگی می شود.از طرف دیگر مواد آهکی در اثر حرارت دیدن به صورت گاز درآمده و در صورتیکه قطعات ریختگی بزرگ و دارای ضخامت زیاد باشند فرصت ورود به مذاب را داشته و در قطعات ریختگی به صورت مک و حفره های گازی باقی می مانند. از آنجائیکه این ماسه در نقاط مختلف ایران به وفور یافت می شود و نسبتا ارزان در دسترس ریخته گران قرار می گیرد.لذا در اکثر واحدهای کوچک و متوسط ریخته گری ایران به طور وسیعی در مواد قالبگیری و ماهیچه سازی مصرف دارد. ماسه های گرگان ،رشت،گرمسار،اردکان یزد،حسن آباد قم،عین آباد ،محلات و اطراف یزد جزء این گروه ماسه ها هستند. ماسه های طبیعی بر حسب میزان خاک رس موجود در آنها به سه دسته تقسیم میشوند: 1- ماسه ضعیف که حداکثر تا 8% خاک رس دارد. 2- ماسه متوسط که بین 8 تا 18 % خاک رس دارد. 3- ماسه خاک یا ماسه ملات که بیش از 18% خاک رس دارد. معمولا خاک ماسه های طبقات زیرین بیشتر از لایه های سطحی می باشد و ریختگران بایستی پس از آزمایشات دقیق،ماسه مطلوب خود را تهیه نمایند.در ریخته گری معمولا از ماسه های متوسط استفاده می شود. 2) ماسه های مصنوعی: ماسه مصنوعی از شکستن ،خرد کردن و غربال کردن سنگهای سیلیس به دست می آیند که با اضافه کردن چسب و مواد دیگر قابلیت قالبگیری در آنها ایجاد می گردد. ماسه مصنوعی در مقایسه با ماسه طبیعی دارای مزایای زیر می باشد: - درجه دیرگدازی و خلوص بالاتر. - سهولت در کنترل مشخصات فیزیکی و مکانیکی مخلوط. - قابلیت بازسازی و مصرف مجدد. - در دسترس بودن. محدودیت اصلی ماسه های مصنوعی در مقابل ماسه های طبیعی بالا بودن قیمت تمام شده آنها می باشد .با این وجود این ماسه ها می توانند بخوبی نیازهای صنایع ریختگری ایران را در زمینه چدن و فولادریزی(به استثنای فولادهای خاص که به مصرف ماسه های زیرکونی-کرومیتی و اولوینی نیاز دارند) تامین کنند. ماسه ها ی سیلیس مصنوعی رایج ترین ماسه ها قالب گیری در واحدهای ریخته‌گری می باشد و انواع ذرات سیلیسی به عنوان ماده اصلی و دیر گداز ماسه ریخته گری به کار می رود .بیشتر ماسه های قالب گیری از کوارتز معدنی که می‌تواند تا دمای 1700 درجه سانتیگراد را تحمل کند تشکیل شده است.شکلهای دیگر سیلیس تریدیمیت و کریستومالیت می‌باشد. وجود اکسید های آلومینیوم و آهن خاصیت دیرگدازی ماسه را افزایش میدهند و حضور اکسید های پتاسیم و سدیم و ترکیبات میکا چسبندگی و شکل پذیری ماسه را زیاد و قابلیت دیرگدازی آن را کاهش می دهد و لذا در ترکیبات ماسه سیلیس وجود اکسید های قلیایی و قلیایی خاکی مضر تشخیص داده می‌شود. علاوه بر مسئله فوق وجود انواع اکسید ها باعث ایجاد رنگهای قرمز و قهوه ای،اکسید های سدیم و پتاسیم رنگ ماسه را متمایل به آبی می نماید .علاوه بر ترکیبات شیمیایی که خاصیت دیرگدازی ماسه را تحت تاثیر قرار میدهد مشخصات فیزیکی ماسه مانند اندازه ،پخش و شکل ذرات نیز باید مناسب باشد. نگرشی به ماسه های کرومیتی و اولیونی ایران کرومیت و اولوین در صنایع ریخته گری دارای مصارف متعدد و متنوع بوده و لذا ضرورت شناخت منابع آن در ایران و جایگزینی مواد بومی به جای منابع وارداتی وجود دارد. موارد اصلی مصرف کرومیت و اولیوین در صنایع ریخته گری به قرار زیر است: 1- در ساخت جداره کوره ها-پاتیل ها و ابزارهای کمکی ذوب و استفاده از آنها به عنوان یک دیرگداز مناسب از منابع داخلی. 2- به عنوان یک ماسه مناسب ریخته گری در تولید. 3- انواع فولادهای ریختگی بویژه فولادهای استنیتی منگنزی. 4- قطعات بزرگ چدنی. 5- استفاده از آنها به عنوان ماسه رویه در تولید سری قطعات چدنی(قالبگیری ماشینی و استفاده از ماسه تر) بویژه در قسمتهای فوقانی قطعات که تمایل به ماسه ریزی(ناشی از انبساط غیر پیوسته ماسه سیلیسی) دارند. پودر کرومیت و اولیوین را می توان در تهیه بعضی از دوغاب های اولیه دیرگداز در ریخته گری دقیق استفاده کرد و ماسه های کرومیتی و اولوینی نیز می توانند به عنوان دیرگداز در پشت بند(بویژه در مورد قالبهای سرامیکی) مورد استفاده قرار گیرند. بررسی ماسه های قالبگیری و ماسه ماهیچه در فرآیند ریخته گری قالب موقت ماسه ی قالبگیری: سیلیس (sio2 )، مهمترین جزء ماسه های مصرفی در قالبگیری می باشد، این ماده دارای دیر گدازی بالامیباشد و می توان از ماسه های طبیعی که معمولا دارای اندازه ای یکنواخت و کروی هستند این ماده را بدست آورد و یا با عمل شکست در ماسه سنگ های بزرگ ، ماسه ای با ذرات زاویه دار و اندازه غیر متناسب تهیه نمود. در ماسه ها ی قالبگیری خواص فیزیکی بسیار مهم است . معمولا ماسه ها بصورت کروی و دانه بندی یکنواخت تهیه می شود . امروزه برای افزایش مقاومت سایش و جلوگیری از نفوذ مذاب درون قالب ، از دانه هایی با اندازه کوچکتر استفاده می شود. مقدار سیلیس در ماسه بیش از 90%است که مابقی آن را چسب های رسی (ایلیت ،کائو لینیت،بنتونیت و مونت مورلینیت) با حداقل 2% رطوبت تشکیل می دهد . برای مرطوب تر کردن خواص ماسه یا ایجاد ماسه ای ویژه از موادی بعنوان افزودنی تا حدود 2% به ماسه افزوده می شود. ماسه های ماهیچه : ماسه ماهیچه ها عموما ازنوع سیلیسی هستند ولی در مواقعی از ماسه های زیرکنی ، اولیونی ،کربنی و شاموتی نیز استفاده بعمل می آید . ازویژگی های بارز ماسه های مصرفی برای ساخت ماهیچه ، شکل و اندازه ی ذرات آنها است ، بدینگونه که استفاده از ذرات درشت و کروی شکل برای ساخت ماهیچه ،بدلیل داشتن قابلیت نفوذ گاز بیشتر ، ترجیح داده می شود . معمولا ماسه ای که دارای بیش از 5 % خاک (ذراتریز) باشد ، بدلیل کاهش یافتن قا بلیت از هم پاشیدگی آن ، برای ساخت ماهیچه مناسب نیست ، علاوه بر این، خواص دیگری از قبیل دیر گدازی ، پایداری ابعادی و شیمیایی ، قابلیت انتقال حرارت نیز از اهمیت زیادی برخودار هستند . نکات مهم در ماسه های ماهیچه ای بشرح زیراست : وجود خاک رس باعث تقلیل در کیفیت ماسه ماهیچه و نیز باعث اختلال در واکنش سایر چسب ها با هم می گردد و بنا براین باید مقدار آن تا حد امکان در ماسه های ماهیچه پائین باشد. امروزه نیز به دلیل دیر گدازی ، بالا بودن دانسیته حجمی و ظرفیت حرارتی بیشتر ماسه های زیر کنی و اولیونی از دلائل اصلی کاربرد آنها به جای ماسه سیلیسی به شمار می روند . در هر حال ، علی رغم وجود محدودیت های از قیبل واکنش پذیری سیلیس با مذاب آهنی از این ماده به طور وسیعی به عنوان ماده اصلی در ساخت ماهیچه ها استفاده می گردد انواع چسب ها: تقسیم بندی چسب ها از دو دیدگاه صورت می گیرد: یکی از نقطه نظر ماهیت و طبیعت چسب ها و دیگری از نظر نحوه انجماد و چگونگی خود گیری و سفت شدن چسب ها . از نقطه نظر ماهیت چسب ها به دو گروه چسب های آلی و غیر آلی و یا دو دسته قابل حل در آب یا غیر قابل حل در آب تقسیم می شوند. از نقطه نظر نحوه انجماد و چگونگی سفت شدن و خود گیری ،چسب ها به سه نوع برگشت ناپذیر، میانه و برگشت پذیر تقسیم می شوند. چسب های آب دار و چسب های غیر آب دار نباید با هم دیگر مخلوط شوند زیرا هر زمان که این عمل صورت پذیرد ، استحکام مخلوط ماسه در حالت تر و در حالت خشک کاهش می یابد. و به خصوص اگر چسب آب دار ، خاک رس باشد ، کاهش استحکام شدید تر است. یک چسب مناسب باید ذرات ماسه را به یکدیگر اتصال دهد و استحکام قالب و ماسه ماهیچه را در حالت تر و خشک افزایش دهد. همچنین باید شرایط زیر را فراهم سازد: 1- در خلال تهیه مخلوط های قالب گیری یا ماهیچه به طور یکنواخت بر روی سطوح ماسه پایه گسترده شود. 2- در هر دو حالت تر و خشک ، استحکام کافی مخلوط را فراهم سازد. 3- شکل پذیری مناسب در مخلوط ایجاد نماید ،به طوری که مخلوط قادر باشد همه بخش های قالب را پر کند. 4- کمترین چسبندگی را به سطح مدل و جعبه ماهیچه داشته باشد تا انجام فرایند قالب گیری و ماهیچه سازی امکان پذیر شود. 5- امکان خشک کردن سریع قالب و ماهیچه را فراهم سازد و در خلال مونتاژ قالب و نگه داری ماهیچه رطوبت جذب نکند. 6- در خلال مرحله خشک کردن و به هنگام ریخته گری فلز به داخل قالب ، حد اقل گاز را تولید و آزاد سازد. 7- به دیرگدازی ماسه لطمه نزند و سوختن زودرس ماسه را پدید نیاورد. 8- امکان آسان خارج سازی ماهیچه را فراهم سازد. 9- برای افرادی که عملیات تهیه مخلوط ،قالب و ماهیچه را انجام می دهند ، مضر نباشد و گازهای سمی تولید نکند. 10- ارزان و قابل دسترسی باشد. معمولا چسب های مورد استفاده در ریخته گری را به دو گروه عمده چسب های قالب گیری و چسب های ماهیچه تقسیم بندی می کنند. از خاک های رسی می توان به عنوان چسب های قالب گیری نام برد و چسب های سیلیکات سدیم ،اتیل و نیز انواع رزین های مورد مصرف در قالب گیری پوسته و....از جمله چسب های ماهیچه هستند. ترکیب اصلی:ترکیب اصلی ماسه سیلیکات سدیم عبارتند از : اکسید سدیم ) 28 تا 7+ (آب) 67 تا 17+ ( سیلیس) 64 تا 26 (تمامی اعداد به در صد می باشند) معمولا مشخصه سیلیکات سدیم بوسیله ی نسبت وزنی سیلیس به اکسید سدیم نشان داده می شود . پر مصرف ترین سیلیکات سدیم در محدوده ی نسبت ها وزنی بین تا می باشد . بیشتر فلزات در برابر خوردگی توسط سیلیکات سدیم مقاوم می باشند ، لذا به راحتی می توان سیلیکات سدیم را در بشکه های فولادی نگهداری کرد .در صورت باز بودن سر بشکه به منظور جلوگیری از ایجاد یک پوسته ی ضخیم در سطح سیلیکات سدیم بهتر است یک لایه فیلم نازک روغنی در سطح ایجاد نمود. روشهای تولید: تکنیک های متعددی برای گاز دهی ابداع شده اند اگر چه می توان قالبهای ساده را بعد از خارج کردن مدل گاز دهی نموده اما در بسیاری از فرآیندها ، گازدهی درست ، پس از قالبگیری و قبل از خارج نمودن مدل از قالب انجام می گیرد . این عمل باعث افزایش استحکام قالب گشته و بنا براین احتمال تخریب قالب در حین خروج مدل را کاهش می دهد . بعد از خارج کردن مدل ، قالب سخت شده را می توان مستقیماً به محل بارریزی حمل کرد . اکسید آهن مخصوص ماهیچه ریخته گری : اکسید آهن مخصوص ماهیچه ریخته گری در نوع سیاه رنگ و با قابلیت دانه بندی طبق نظر مشتریان و به صورت ترکیبی از Feo,Fe2o3,Fe3o4 جهت اضافه شونده به ماهیچه ریخته گری و ایجاد خواص مطلوب در ماهیچه ریخته گری تولید می گردد . استفاده از اکسید آهن در قالب و ماهیچه برای ریخته گری فلزات آهنی استفاده از اکسید آهن در انواع مختلف قرمز و سیاه از نظر مهندسی ادتیو ماسه Enginered Sand Additive_ESA بعنوان یک اضافه شونده فعال و کار آمد توصیه گردیده است و در عمل نیز با شرایط کارگاهی مورد آزمایش قرار گرفته واثرات آن عیناٌ دیده شده است .اکسید آهن اضافه شده در انواع مختلف مخلوط ماسه از نظر تاثیر آن برخواص ماسه وبررسی بهبود مقاومت در برابر رگه یا چروک های ایجاد شده بر روی سطح قطعات ریختگی آزمایش شده است . اکسید آهن قرمز در پیشگیری از ایجاد رگه یا چروک بر روی سطح قطعات ریختگی موثر میباشد ولیکن بدلیل پودر بودن و فاقد دانه بندی شدن و مقدار اکسیژن عوارض جانبی یا تاثیرات مغایری بر سطح نهـائی قطعـه ریختگـی دارد ولیـکـن اکسیـد آهن سیاه اضافه شده به میزان3درصد در سیستم هات باکس و2درصد در سیستم کلد باکس در از بین بردن تاثیر ایجاد رگه یا چروک کارآمد بوده و تاثیر مغایر کمتری برکیفیت سطح خواهد داشت از علت های دیگر استفاده از اکسید آهن کاهش چسبیدن کربن به قطعه کار و نیز جلوگیری از ایجاد روزنه سوزنی وجلوگیری از ایجاد فرورفتگی یا برجستگی نیم کره ای شکل در قطعه کار ونیز ایجاد مقاومت در برابر نفوذ آهن در قالب میباشد . بطور کلی اثرات اکسید آهن در ماهیچه گیری و هدف از مصرف به شرح ذیل میباشد. الف) هدف از مصرف : باعث افزایش پلاستیسیته گرم و کاهش یا حذف عیوب رگه رگه شدن و نفوذ مذاب و کاهش عیوب گازی میباشد . ب) اثرات استفاده از اکسید آهن در ماهیچه گیری : 1- افزایش استحکام خشک ماهیچه های تولیدی . 2- کاهش اثرات مک سوزنی ریز سطحی نیتروژنی وهیدروژنی 3- کنترل انبساط حرارتی ماهیچه . 4- افزایش استحکام گرم ماهیچه . 5- جلوگیری از نفوذ مذاب در ماهیچه و ایجاد فایالیت مناسب و سخت در سطح ماهیچه که از نفوذ گاز ازت موجود در رزین Hot box به داخل ذوب جلوگیری می نماید. 6- کنترل اتمسفر قالب که نقش مهمی در بهبود کیفی سطح دارد بدین طریق که با آزاد سازی اکسیژن اتمسفر قالب را از حالت احیاءکنندگی زیاد محافظت می نماید. پودر قلع و پودر قلع – آنتیموان: که در مواد پوششی قالب به کار برده می شوند، بر روی ساختار سطحی چدنهای در تماس با ماهیچه های رزینی، تاثیر زیادی دارند. قلع و ترکیب بین فلزی قلع – آنتیمون موجب پایداری پرلیت شده و لایه های سطحی فریتی را حذف می کنند. در این مقاله مکانیزم حاکم بر پدیده فوق مورد بررسی قرار گرفته است. فرایند خشک کردن چسب های سیلیکات سدیم و خواص حاصل: محلولهای سیلیکات سدیم را با روشهای مختلف می توان سخت کرد که یکی از روشهای جالب خشک کردن (Dry curing) است. خشک کردن سیلیکات سدیم در مقایسه با روشهای کربن دی اکسید یا استرها پیوندهای محکم تری را می دهد. از لحاظ آلودگی محیط این روش نسبت به روشهای دیگر که در ریخته گری در جهان توسعه کاربرد دارد خواص مکانیکی کاربرد اکسید آهن در مخلوطهای قالبگیری و ماهیچه گیری ریخته گری قطعات آهنی تاثیر افرایش اکسید آهن بر روی انواع مخلوطهای ماسه و بررسی بهبود مقاومت رگه ای آزمایش شده است. اکسید آهن قرمز در جلوگیری نمودن عیب رگه ای موثر بنظر می رسد اما ممکن است اثر معکوس (نامطلوب) در سطح قطعه تمام شده ریخته گری داشته باشد. 30% افزایش اکسید آهن سیاه در جلوگیری از رگه ای شدن موثر بوده و اثر کمتری روی کیفیت داشته است. فاصله بعد از خشک شدن و انبار در رطوبت های مختلف اندازه گیری شده است. چنانچه در چسب آب وجود داشته باشد به هنگام باردادن تغییرات شکل در اثر گران روی (Viscousity) وجود خواهد داشت. تغییر شکل گران روی (خزش) بر طبق قانون Norton ارزیابی شده و نمودارهایی برای بار دادن آهسته و تند ترسیم شده است.