بهینه‌سازی شاخص حلالیت منیزیم در تولید چدن نشکن به روش افزودن در راهگاه

نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد ،شناسایی مواد دانشگاه رازی ،کرمانشاه، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مواد، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران ‏

10.22034/frj.2019.154450.1057

چکیده

 طراحی سیستم راهگاهی یکی از متغیرهای  مهم در ریخته‌گری قطعات چدن نشکن به روش افزودن منیزیم در راهگاه است. در این پژوهش از یک سیستم راهگاهی جدید (بر اساس نظریه سرعت بحرانی) برای ریخته‌گری قطعات نمونه استفاده شد. اثر سه شاخص حلالیت منیزیم (مقادیر 03/0 و 04/0 و 05/0) متفاوت و سه ارتفاع محفظه واکنش (مقادیر 30، 35 و 40 میلی‌متر) و همچنین اثر استفاده از مبرد بر ریزساختار و نحوه تشکیل گرافیت در موقعیت‌های مختلف قطعه نسبت به سیستم راهگاهی مورد بررسی قرار گرفت. مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که نتایج مطلوب هم از نظر تعداد گرافیت‌ها در واحد سطح (ندول کانت) بالاتر و هم از نظر توزیع یکنواخت‌تر آن در سرتاسر قطعه، مربوط به شاخص حلالیت 03/0 و ارتفاع 30 میلی‌متر است. با افزایش ارتفاع محفظه واکنش، میزان کروی‌شدن و تعداد گرافیت‌ها در یک میلی‌متر مربع کاهش یافت. همچنین هر چه  قدر سرعت سرد شدن قطعه بالاتر باشد، تعداد گرافیت‌ها در یک میلی‌متر مربع بیشتر می‌شود.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimization of Magnesium Solubility Factor in Production of Ductile Iron ‎using Gating System Addition Method

نویسندگان [English]

  • Mehdi Divandari 1
  • Hamed Nikukar 2
  • Reza Bakhtiari 3
1 Associate Professor ,School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science & Technology, ‎Tehran, Iran
2 M.Sc. Student, Department of Materials Engineering, Faculty of Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran.‎
3 Assistant Professor, Department of Materials Engineering, Faculty of Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran‎
چکیده [English]

 Running system design is one of the most important variables in the casting of ductile iron components by the In-mold process. In this research, a new gating system (based on the critical gate velocity) was used to cast the sample parts. The effect of three magnesium solubility factors (0.03 and 0.04 and 0.05) and three different reaction chamber heights and also the effect of chill on the microstructure and nodule counts in various position of the gate to the casting were investigated. Optical microscopy showed that the optimum nodule count and uniform distribution through the pieces achieved in the 0.03 solubility factor and 30 mm reaction chamber height. By increasing the reaction chamber height, the amount of spheroidization and the number of graphite in a square millimeter (nodule counts) decreased. Also, the higher cooling rate of the pieces results in higher nodule counts.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ductile iron
  • Gating System
  • Casting
  • Solution Factor

[1] Olawale J.O., Ibitoye S.A., Oluwasegun K.M., Processing techniques and productions of ductile iron, International Journal of Scientific and Engineering Research, 2016, 7(9) 397–423.

[2] Stawarz M., Janerka K., Dojka M., Selected phenomena of the in-mold nodularization process of cast iron that influence the quality of cast machine parts, Processes, 2017, 5(4) 68-70.

[3] Wesse S., Mohla P.P., In the mold process, AFS Transactions, 1995, 93, 68-82.

[4] Kaczorowski R., Just P., Pacyniak T., Ductile cast iron obtain by lost foam process and in-mold method, Archives of Metallurgy and Materials, 2013, 58(3) 823-826.

[5] Bunsa W., Shivani A., A model study of treatment inside the mold, AFS Transactions, 1992, 90, 155-172.

[6] Juretzko F.R., Stefanescu D.M., A new modified in-mold treatment of ductile iron production using direct-pour container technique, AFS Transactions, 2007, 115, 07-046.

[7] Peny X., Yang Y.M., Ding N.X., Influence of in the mold casting, AFS Transactions, 1987, 90, 227- 233.

[8] Remonein M., Inoculation and spherodization treatment directly inside the mold, AFS Transactions, 1974, 82, 34-41.

[9]  بوترابی س.م.ع.، و همکاران، نگرشی نوین بر طراحی سیستم‌های راهگاهی، دانشگاه علم و صنعت، تهران، 1376.

[10] مهدی‌فر م.، دیواندری م.، بررسی مورفولوژی گرافیت در مقاطع تولید شده با فرآیند منیزیم در راهگاه توپر، ششمین کنفرانس بین‌المللی مهندسی مواد و متالورژی و یازدهمین کنفرانس مشترک انجمن مهندسی متالورژی و مواد ایران و انجمن علمی ریخته‌گری ایران. تهران – ایران، 6 و 7 آبان ماه، 1396.

[11] فرشیدی ن.، عرب ف.، سراج ا.، قمری م.، مشکلات تولید قطعات چدن نشکن به روش ریخته‌گری دقیق، ریخته‌گری، 1392، 32، 31-36.

[12] ذوالفقاری‌اصل ع.، عابدی ا.، بوترابی س.م.ع.، تأثیر جوانه‌زایی بر خواص مکانیکی و ریزساختار چدن نشکن ریختگی جداره نازک دارای آلومینیم، ششمین کنفرانس و نمایشگاه بین‌المللی مهندسی مواد و متالورژی، 1396.

[13] عجمی ب، دیواندری م، عربی ح.، بررسی تأثیر مدل فومی بر روی مورفولوژی گرافیت در صفحه‌های ریخته شده به روش منیزیم در راهگاه توپر، پنجمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالوژی و جامعه علمی ریخته‌گری ایران، 1390.

[14] پورآرین ا...، دیواندری م.، بررسی تأثیر مقدار ماده کروی‌کننده بر مورفولوژی گرافیت در فرایند ریخته‌گری منیزیم در راهگاه توپر، ریخته‌گری، 1390، سال 30 (97) 40-50.

[15] varahraam N., Ohide T., Variation of residual magnesium and preheating phenomena associated with nodularising alloys employed in the in-mold process, Cast Metals, 1989, 2(1) 39-45

[16] Iafari H., Idris MH., Ourdjini A., Karirnian M., Payaneh G., Influence of gating system, sand grain size, and mould coating on microstructure and mechanical properties of thin- wall ductile iron, Journal of Iron and Steel Research, International, 2010, 17(12) 38-45.

[17] Chakherlou T.N., Mahdinia Y.V., Akbari A., Influence of lustrous carbon defects on the fatigue life of ductile iron casting using lost foam process, Materials and Design, 2011, 32(1) 162-169.

[18] Emami S.M., Divandari M., Hajjari E., Arabi H., Comparison between conventional and lost foam compound casting of A1/Mg light metals, International Journal of Cast Metals Research, 2013, 26(1) 43-50.

[19] Xiao B., Fan Z., Microstructure and mechanical properties of ductile cast iron in lost foam casting with vibration, Journal of Iron and Steel Research, International, 2014, 21(11) 1049-1054.