Transcript Metal Casting ---------------------------------------------------

Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy
‫تكنولوجيا االنتاج‬
Production Technology
Chapter 3
‫سباكة المعادن‬
Metal Casting
Dr. Adel Fathy
‫عملية السباكة ‪ : Casting‬صب المعدن المنصهر داخل قالب‬
‫مناسب وتركة فترة زمنية حتى يتجمد ثم يتم ازالة المسبوك‬
‫من القالب ‪.‬‬
‫مزايا عملية السباكة ‪Advantage of Casting :‬‬
‫‪ .1‬يمكن بها انتاج أى شكل وبأى وزن حتى ‪ 200‬طن أو عدة‬
‫جرامات ‪.‬‬
‫‪ .2‬يمكن أن يحتوى المسبوك على تجاويف داخلية أو خارجية ‪.‬‬
‫‪ .3‬انتاج مسبوكات بأى صفات ميكانيكية أو فيزيائية مطلوبة ‪.‬‬
‫‪ .4‬عملية السباكة تعتبر أرخص طريقة للتشكيل ‪.‬‬
‫‪ .5‬تتناسب عملية السباكة باألنتاج الكمى واألنتاج بالقطعة ‪.‬‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫طرق السباكة‬
Casting Methods
‫السباكة الغير رملية‬
Non Sand Casting
‫السباكة الرملية‬
Sand Casting
Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy
‫السباكة الرملية ‪Sand Casting‬‬
‫• رمال السباكة‬
‫تتكون رمال السباكة من خليط من الرمل والطمى والماء ومواد‬
‫رابطة ‪.‬‬
‫• مزايا رمال السباكة‬
‫‪ .1‬تحمل درجات حرارة المعدن المنصهر ‪.‬‬
‫‪ .2‬لة نفاذية مناسبة ‪.‬‬
‫‪ .3‬لة قوة تماسك عالية ‪.‬‬
‫‪ .4‬سهل التشكيل ‪.‬‬
‫‪ .5‬قابل لألنسياب ليملىء فراغ القالب ‪.‬‬
‫‪ .6‬قابل لألنهيار بسهولة لسهولة أخراج المسبوك من القالب ‪.‬‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
Flask
‫القالب‬
Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy
‫خطوات اعداد القالب الرملى‬
‫عملية الصب‬
‫أرسم مخطط ألعداد قالب رملى لمسبوك صلب كالمبين بالشكل‬
‫المنتج‬
‫النموذج‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫‪ .1‬وضع القالب السفلى مقلوب على لوحة المقالبة ثم يوضع‬
‫النموذج بحيث يكون السطح الفاصل منطبق مع لوحة المقالبة‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫‪ .2‬يتم قلب الريزق السفلى ويوضع الريزق العلوى ثم يثبت‬
‫النصف الثانى من النموذج‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫‪ .3‬يرفع الريزق العلوى عن الريزق السفلى ثم يتم سحب‬
‫النموذج‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫‪ .4‬يتم تجميع نصفى الريزق على ان يوضع الدليك فى مكانة‬
‫ان وجد ثم يتم صب المعدن المنصهر‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫‪ .5‬يتم تكسير القالب الرملى ثم يتم إزالة المصب والمصعد‬
‫ويتم تشغيل المسبوك لألبعاد المطلوبة‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫الخطوات األساسية للسباكة الرملية‬
‫‪ .1‬صناعة النموذج ‪.‬‬
‫‪ .2‬صناعة الدليك ‪.‬‬
‫‪ .3‬عمل القالب ‪.‬‬
‫‪ .4‬صهر وصب المعدن ‪.‬‬
‫مقطع للقالب الرملى أثناء الصب‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫مقارنة بين المنتج والنموذج‬
‫وجه المقارنة‬
‫المنتج‬
‫النموذج‬
‫األبعاد‬
‫أقل من النموذج‬
‫أكبر من المنتج‬
‫المادة المصنع‬
‫منها‬
‫حديد زهر (صلب)‬
‫خشب‬
‫الشكل‬
‫يحتوى على فراغات ال يحتوى على فراغات‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫تصميم النموذج‬
‫‪ .1‬أختيار السطح الفاصل ‪ :‬يراعى عند أختبار السطح الفاصل‬
‫االتى‬
‫• وضع االجزاء الهامة من المسبوك فى القالب السفلى ‪.‬‬
‫• يفضل الحصول على سطح فاصل مستوى ‪.‬‬
‫• يقلل عدد الدالليك بقدر األمكان ‪.‬‬
‫• االخذ فى االعتبار أتجاه سحب النموذك من الرمل ‪.‬‬
‫‪ .2‬أضافة سماحات التشغيل ‪.‬‬
‫‪ .3‬أضافة سماحات األنكماش ‪.‬‬
‫‪ .4‬أضافة سماحات الميالن ‪.‬‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫كيفية أختيار السطح الفاصل‬
Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy
Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy
Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy
Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy
Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy
‫كيفية عمل سماحات التشغيل‬
‫مثال ‪ :‬احسب سماحات التشغيل لمسبوك صلب‬
‫كالمبين بالشكل علما بأن سماح التشغيل ‪ 5‬مم‬
‫‪400‬‬
‫للسطح العلوى و ‪ 3‬مم لباقى األسطح‬
‫البعد األسمى ‪ :‬هو البعد العمودى على‬
‫السطح المشغل‬
‫البعد االسمى (مم)‬
‫‪400‬‬
‫‪300‬‬
‫‪hole 140‬‬
‫سماحات‬
‫التشغيل (مم)‬
‫نوع السطح‬
‫‪140‬‬
‫‪300‬‬
‫‪3+5‬‬
‫‪3+3‬‬
‫علوى ‪ -‬سفلى‬
‫جانبى ‪ -‬جانبى‬
‫‪-3-3‬‬
‫جانبى ‪ -‬جانبى‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫كيفية عمل سماحات األنكماش‬
‫مثال ‪ :‬احسب سماحات التشغيل واألنكماش‬
‫لمسبوك صلب كالمبين بالشكل علما بأن سماح‬
‫‪400‬‬
‫التشغيل ‪ 5‬مم للسطح العلوى و ‪ 3‬مم لباقى‬
‫األسطح وأن سماح األنكماش ‪% 2‬‬
‫البعد االسمى‬
‫(مم)‬
‫‪400‬‬
‫‪300‬‬
‫‪hole 140‬‬
‫سماحات التشغيل‬
‫(مم)‬
‫‪3+5‬‬
‫‪3+3‬‬
‫‪-3-3‬‬
‫سماحات األنكماش‬
‫(مم)‬
‫‪0.02x408=8.16‬‬
‫‪140‬‬
‫‪300‬‬
‫‪0.02x306=6.12‬‬
‫‪0.02x134=2.68‬‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫‪y‬‬
‫‪y‬‬
‫كيفية عمل سماحات الميالن‬
‫مثال ‪ :‬احسب سماحات الالزمة لمسبوك صلب‬
‫كالمبين بالشكل علما بأن سماح التشغيل ‪ 5‬مم‬
‫‪400‬‬
‫للسطح العلوى و ‪ 3‬مم لباقى األسطح وأن‬
‫سماح األنكماش ‪% 2‬‬
‫‪Y = 416 tan 2 = 14.5‬‬
‫‪140‬‬
‫سماحات األنكماش‬
‫(مم)‬
‫سماحات الميالن‬
‫(مم)‬
‫‪400‬‬
‫‪3+5‬‬
‫‪0.02x408=8.16‬‬
‫‪0‬‬
‫‪300‬‬
‫‪3 +3‬‬
‫‪2y=2*14.5=29 0.02x306=6.12‬‬
‫البعد االسمى‬
‫(مم)‬
‫‪hole 140‬‬
‫سماحات التشغيل‬
‫(مم)‬
‫‪-3-3‬‬
‫‪0.02x134=2.68‬‬
‫‪300‬‬
‫‪y‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫˚‪2‬‬
‫تمرين ‪ :‬صمم النموذج الالزم ألنتاج‬
‫الجزء المبين بالشكل والمصنوع من‬
‫الصلب علما بأن سماح التشغيل ‪ 5‬مم‬
‫لجميع األسطح وأن سماح األنكماش‬
‫‪ % 2‬ثم أحسب أبعاد الدليك علما بأن‬
‫طول ركيزة الدليك ‪ 50‬مم‬
‫البعد االسمى‬
‫(مم)‬
‫سماحات‬
‫التشغيل (مم)‬
‫‪400‬‬
‫‪300‬‬
‫‪320‬‬
‫‪220‬‬
‫‪hole 140‬‬
‫‪5+5‬‬
‫‪5+5‬‬
‫‪-5-5‬‬
‫‪5+5‬‬
‫‪-5-5‬‬
‫‪y‬‬
‫‪320‬‬
‫˚‪2‬‬
‫‪φ 300‬‬
‫‪φ140 φ220‬‬
‫‪400‬‬
‫سماحات االنكماش سماحات الميالن أبعاد النموذج‬
‫(مم)‬
‫(مم)‬
‫(مم)‬
‫‪0.02x410=8.2‬‬
‫‪2y=2*5.5=11‬‬
‫‪429.2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪316.2‬‬
‫‪0.02x310=6.2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪316.2‬‬
‫‪0.02x230=4.6‬‬
‫‪0‬‬
‫‪234.6‬‬
‫‪0.02x130=2.6‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0.02x310=6.2‬‬
‫‪Metal Casting -----------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫‪132.6‬‬
‫‪Y = 158.1 tan 2 = 5.5‬‬
‫‪ .2‬تصميم الدليك‬
‫‪132.6‬‬
‫‪50‬‬
‫النموذج‬
‫‪429.2‬‬
‫‪0.6 h‬‬
‫ألحظ ‪ :‬اذا كان الدليك رأسى‬
‫‪h‬‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫‪50‬‬
‫فرن الكيوبال ‪Cupola Furnace‬‬
‫و تحتوي شحنه الفرن على المعدن المراد‬
‫صهره باإلضافة إلى فحم الكوك والحجر‬
‫الجيري‪ .‬في شكل طبقات حيث تستقر طبقه‬
‫الكوك في األسفل ثم طبقه المعدن ثم الحجر‬
‫الجيري من أعلى و يستخدم الهواء الذي‬
‫يضخ من أسفل الفرن في اشعال الكوك و‬
‫تستخدم الحرارة المتولدة عن احتراق فحم‬
‫الكوك في صهر المعدن‪ .‬بينما يستخدم الحجر‬
‫الجيري ليتفاعل مع الشوائب الموجودة في‬
‫المعدن مكونا خبث يطفو على سطح المعدن‬
‫بعد اتمام عمليه الصهر ويمكن ازالته‪ .‬كما‬
‫تساعد تلك الطبقة من الخبث على حمايه‬
‫المعدن من االكسدة‬
‫فتحة دخول‬
‫الشحنة‬
‫جسم الفرن‬
‫طبقات من‬
‫الكوك والحديد‬
‫والحجرالجيرى‬
‫هواء ساخن‬
‫المعدن‬
‫المنصهر‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫الخبث‬
‫تمرين ‪ :‬احسب التركيب النهائى لحديد الزهر الناتج من فرن الكيوبال‬
‫الموضح شحنتة فى الجدول التالى علما بأن الكربون يكتسب ‪0.15‬‬
‫والسيليكون يفقد ‪ %15‬من وزنه والكبريت يكتسب ‪ %4‬من وزنة‪.‬‬
‫مكونات الشحنة‬
‫كتلة الشحنة‬
‫الكربون ‪%‬‬
‫الكبريت ‪ %‬السيليكون ‪%‬‬
‫حديد زهر خام‬
‫‪350‬‬
‫‪4‬‬
‫‪0.05‬‬
‫‪12‬‬
‫حديد زهر خردة‬
‫‪400‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0.03‬‬
‫‪8‬‬
‫حديد زهر معاد‬
‫صهرة‬
‫‪250‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪0.04‬‬
‫‪10‬‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫الشحنة‬
‫كتلة‬
‫الشحنة‬
‫الكربون ‪%‬‬
‫الكبريت ‪%‬‬
‫السيليكون‪%‬‬
‫كجم‬
‫‪%‬‬
‫كجم‬
‫‪%‬‬
‫كجم‬
‫زهر خام‬
‫‪350‬‬
‫‪4‬‬
‫‪0.04x350‬‬
‫‪= 14‬‬
‫‪0.05‬‬
‫‪0.175‬‬
‫زهر خردة‬
‫‪400‬‬
‫‪3‬‬
‫‪12‬‬
‫‪0.03‬‬
‫‪0.12‬‬
‫‪8‬‬
‫زهر معاد‬
‫صهرة‬
‫‪250‬‬
‫‪6.25‬‬
‫‪0.04‬‬
‫‪0.1‬‬
‫‪10‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪%‬‬
‫كجم‬
‫‪0.12x350‬‬
‫‪12‬‬
‫‪= 42‬‬
‫‪32‬‬
‫‪25‬‬
‫إجمالى الكتلة‬
‫‪1000‬‬
‫‪32.25‬‬
‫‪0.395‬‬
‫‪99‬‬
‫النسبة المئوية‬
‫‪100 %‬‬
‫‪3.225‬‬
‫‪0.0395‬‬
‫‪9.9‬‬
‫الفقد أو الكسب‬
‫‪+ 0.15‬‬
‫التركيب‬
‫النهائى‬
‫‪3.375‬‬
‫‪+ 0.04x0.0395‬‬
‫‪=+0.00158‬‬
‫‪0.04108‬‬
‫=‪- 0.15x9.9‬‬
‫‪- 1.485‬‬
‫‪8.415‬‬
‫‪Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
Metal Casting ----------------------------------------------------Dr.Adel Fathy