پژوهشنامه ریخته گری

پژوهشنامه ریخته گری

اثر متغیرهای متالورژیکی بر عیوب ریختگی قطعات چدن نشکن

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناس ارشد مهندسی مواد، واحد مهندسی ، شرکت فولادین ذوب آمل، آمل، مازندران، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی مواد، شیمی و پلیمر، مرکز آموزش عالی فنی و مهندسی بوئین زهرا، بوئین زهرا، قزوین، ایران
10.22034/frj.2025.553160.1213
چکیده
در این تحقیق اثر پارامترهای ریخته‌گری مانند دمای ذوب‌ریزی، کربن معادل و شرایط تغذیه‌گذاری روی کیفیت متالورژیکی قطعه صنعتی زنگوله (حذف عیوب کشیدگی و سرد جوشی) از جنس چدن نشکن مورد استفاده در سیستم تعلیق خودرو مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور کربن معادل از 3/4 تا 5/4 درصد وزنی، دمای ذوب‌ریزی از 1380 تا 1440 درجه سانتی‌گراد و تغذیه‌گذاری در سه شرایط بدون تغذیه، با تغذیه بسته و تغذیه باز مورد بررسی قرار گرفتند. جهت کاهش تعداد آزمایش‌ها از روش تاگوچی برای طراحی آزمایش‌‌ها استفاده شد. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که کربن معادل نزدیک به 3/4 درصد وزنی، دمای ذوب‌ریزی بالا برای سرد جوشی و دمای ذوب‌ریزی پایین برای عیب حفره انقباضی و شرایط استفاده از تغذیه باز مناسب‌ترین شرایط را فراهم کرد به طوری که هیچ کدام از عیوب کشیدگی و سرد جوشی در این شرایط مشاهده نشد. با افزایش دما ذوب‌ریزی از 1380 به 1440 درجه سانتی‌گراد، تعداد کره‌های گرافیتی از 125 به 60 عدد در 1 میلی‌متر مربع رسید و اندازه آنها به طور چشم‌گیری افزایش یافت.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]      Stefanescu D.M., Solidification and modeling of cast iron—A short history of the defining moments, Materials Science and Engineering: A, 2005, 413-414, 322-333.
[2]      Hellström K., Diószegi A., Diaconu L., A broad literature review of density measurements of liquid cast iron, Metals, 2017, 7(5) 165.
[3]      Campbell J., Index, in Complete Casting Handbook (Second Edition), Butterworth-Heinemann: Boston, 2015, 993-1028.
[4]      Kweon E., et al., Computational modeling of shrinkage porosity formation in spheroidal graphite iron: a proof of concept and experimental validation, International Journal of Metalcasting, 2020, 14.
[5]      Valipour M., Khayat K.H., Coupled effect of shrinkage-mitigating admixtures and saturated lightweight sand on shrinkage of UHPC for overlay applications, Construction and Building Materials, 2018, 184, 320-329.
[6]      Xu C., et al., Shrinkage effect and mechanical performance of steel-ultra-high performance concrete composite deck under negative bending action, Engineering Structures, 2022, 273, 115025.
[7]      Bommannan, C., et al., Investigation of shrinkage defect in castings by quantitative ishikawa diagram, Archives of Foundry Engineering, 2017, 17(1)174-178.
[8]      Kanno T., Effect of pouring temperature, composition, mould strength and metal flow resistance on shrinkage cavities in spheroidal graphite cast iron, International Journal of Cast Metals Research, 2008, 21, 2-6.
[9]      Ghassemali E., Jarfors A.E.W., Diószegi A., On the formation of micro-shrinkage porosities in ductile iron cast components, Metals, 2018, 8 8(7) 551, DOI: 10.3390/met8070551.
[10]    دیواندری م.، نیکوکار ح.، بختیاری ر.، بهینه‌سازی شاخص حلالیت منیزیم در تولید چدن نشکن به روش افزودن در راهگاه, پژوهشنامه ریخته‌گری، 1398، 3(1) 37-43.
[11]    لیمویی, م.ب., et al., اثر جوانه‌زاهای پایه سیلیسیم و باریم روی ریزساختار و خواص مکانیکی قطعات ریختگی چدن نشکن فریتی. پژوهشنامه ریخته‌گری، 1400، 5(3) 215-222.
[12]    پیرنجم الدین ن.، محمدصادقی ب.، بوترابی س.م.ع. ، تاثیر افزودن آنتیموان و مدول ریختگی بر مورفولوژی گرافیت، ریزساختار و خواص مکانیکی چدن نشکن. پژوهشنامه ریخته‌گری، 1400، 5(2) 67-77.
[13]    Zhao, L., et al., Effect of Pouring and Preheating Temperature on Shrinkage Cavity and Porosity Defects of Nickel-Based Cast Superalloy, Metallurgical and Materials Transactions B, 2025, 56(2) 1316-1333.
[14]    رحیم‌پور بصرا ر.، ترابی کفشگری م. ، عباسی م.، تأثیر جوانه‌زا و مدول ریختگی بر ریزساختار انجمادی چدن آستنیتی منگنزی با گرافیت کروی. پژوهشنامه ریخته‌گری، 1400، 5 (1) 19-30.
[15]    Singh S., Khanna D.R., Sharma D.N., Study and control of factors influencing casting shrinkage using DOE and numerical simulation, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, 624(1) 012021.
[16]    Shabestari S.G., Moemeni H., Effect of copper and solidification conditions on the microstructure and mechanical properties of Al-Si-Mg alloys, Journal of Materials Processing Technology, 2004, 153, 193-198.
[17]    Library. MRS Bulletin, 2003, 28(9) 674-675.
[18]    Wang T., Yao S., Research of feeding effect of ductile cast iron under different riser conditions, Metals, 2022, 12, 412.
[19]    Sertucha J., Lacaze J., Casting defects in sand-mold cast irons—an illustrated review with emphasis on spheroidal graphite cast irons, Metals, 2022, 12(3) 504, DOI: 10.3390/met12030504.
[20]    Chatrad B., et al., A Study on minimization of critical defects in casting process considering various parameters, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 2016, 5(5) 9.
[21]    Jadhav B.R., Jadhav S.J., Investigation and analysis of cold shut casting defect and defect reduction by using 7 quality control tools, International Journal of Advanced Engineering Research and, 2013, 28-30.
[22]    Feng, Y.-s., D.-M. Liao, and T. Chen, Confluence and cold shut computation based on time field in casting simulation, China Foundry, 2021, 18(2) 101-109.
دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 27
پاییز و زمستان
پاییز 1404
صفحه 121-129

  • تاریخ دریافت 03 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 19 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 08 آذر 1404