ریخته گری چدن داکتیل به روش فرو بری:

چدن نشکن : چدن های نشکن یا چدن های با گرافیت کروی ،خانواده ای از چدن ها هستند و همانطور که از اسمشان پیداست ،شکل گرافیت در آنها به شکل کروی است.همین کروی بودن گرافیت ها ، باعث افزایش استحکام و چقرمگی در مقایسه با چدن های خاکستری می گردد. اصولا چدن نشکن با افزودن منیزیم در مذاب ، تولید می شود(چون منیزیم در دماهای بالا تبخیر می شود معمولا از آلیاژهای منیزیم استفاده می شود)برای کروی شدن قطعاتی که درقالب های ماسه ای تولید می شوند مقدار 0.04 تا% 0.07 منیزیم باقی مانده کافی می باشد و در قطعاتی که در قالب های فلزی تولید می شوند (مانند لوله ریزی)مقدار 0.02 در صد منیزیم باقی مانده کافی است . چدن نشکن در مقایسه با چدن خاکستری تمایل به تبرید بیشتری دارد و برای بدست آوردن ساختاری عاری از کاربید ، مخصوصا در مقاطع نازک ، لازم است جوانه زنی با فرو سیلیسیم انجام شود.
اندازه گرافیت ها به دو پارامتر بستگی دارد:
1-آهنگ سرد شدن یا اندازه سطح مقطع
2-جوانه زایی با فروسیلیسیم در حین ریختگری می توان چدن های نشکنی با ساختار زمینه فریتی،پرلیتی،مخلوط فریت-پرلیت،آستنیت،بینیتی،مارتن زیتی را تولید نمود
. چدن های نشکن پرلیتی دارای استحکام بالایی هستندولی چقرمگی آنها کمتر است. چدن های نشکن فریتی استحکام کمتری دارند ولی ازدیاد طول نسبی بیشتر و مقاومت به ضربه شان خوب است.عناصری همچون سدیم،کلسیم،لیتیم،تیریم نیز می توانند عمل کروی کردن را انجام بدهند.همچنین افزودن سزیم (Ce) به مقدار جزیی در آلیاژ منیزیم شکل گرافیت را بهبود می بخشند.

ریخته گری چدن داکتیل به روش راهگاه (درون قالبی) :
درون قالبی : بازیابی منیزیم در این روش در حدود 100 درصد می باشد که مدت زمان بین تلقیح مذاب و تخلیه مذاب در حداقل ممکن می باشد که هر چه این زمان کمتر باشد کروی سازی بیشتر و یکنواخت تر می شود در این روش مواد کروی کننده در داخل سیستم راهگاهی قرار گرفته و ضمن عبور مذاب از داخل سیستم راهگاهی عمل کروی سازی انجام می شود .

مزایای روش راهگاه :
1- بالا بودن میزان بازیابی منیزیم تا حدود 100 درصد
2- تولید قطعات با سطح مقطع نازک
3- برطرف شدن خطرات زیست محیطی
4- کاهش مراحل تولید
5- افزایش خواص مکانیکی قطعه
6- تسهیل در شرایط اتوماسیون
معایب روش راهگاه:
1- امکان ورود ناخالصی ها به محفظه قالب در صورت طراحی غلط سیستم راهگاهی
2- نیاز به طراحی دقیق و درست سیستم راهگاهی که منجر به افزایش روش تولید می شود .
3- نیاز به استفاده از آلیاژ مناسب
طراحی سیستم راهگاهی :
طراحی سیستم راهگاهی برای چدن نشکن شامل دو مرحله می باشد .
1- طراحی محفظه فعل و انفعالات .
2- طراحی راهگاه
1- طراحی محفظه فعل و انفعالات که شامل ویژگی هایی به شرح زیر می باشد .
الف : جریان مذاب باید به صورت یکنواخت با سطح مواد کروی کننده در تماس باشد .
ب: از حمل مواد کروی کننده به داخل محفظه قالب جلوگیری کند.

محاسبات سیستم راهگاهی :
A = سطح محفظه فعل و انفعالات
t = زمان ذوب ریزی
w = وزن یک قطعه + وزن سیستم راهگاهی به ازای یک قطعه + وزن تغذیه به ازای یک قطعه
= T حداقل ضخامت یک قطعه
= m وزن مذاب
= ρ دانسیته مواد کروی کننده
= v حجم مواد کروی کننده
= H ارتفاع محفظه قالب
= h ارتفاع مواد کروی کننده
= t زمان باریزی
= H ارتفاع موثر
= P ارتفاع قطعه در درجه بالا
= ZC ارتفاع کل قطعه

فاکتورهای موثر در انتخاب روش کروی کننده :
-1 اگر حجم طولی زیاد باشد از روش مخصوص برای کروی کردن استفاده می شود .
-2 درجه حرارت تولید اگر زیاد باشد از روشهایی استفاده می شود که دارای حداقل دما باشد .
3- قیمت تمام شده
4- شرایط زیست محیطی : روش هایی مانند اینمول حداقل آسیب های زیست محیطی را دارد
5-مواد شارژ : اگر مواد شارژ دارای میزان گوگرد بیشتری باشند باید از روش هایی استفاده شود که کروی سازی راحت تر انجام شود .
6- محدودیتهای فیزیکی
7- مدت زمان ریخته گری

تلقیح مذاب چدن داکتیل :
مواد تلقیحی در چدن داکتیل باعث افزایش تعداد هسته ها در واحد سطح شده و لذا توزیع گرافیت کروی را بیشتر و یکنواخت تر می کند که نسبتا خواص مکانیکی افزایش پیدا می کند .

مواد تلقیحی در چدن داکتیل :
این مواد شامل فروسلیس – گرافیت- آلومینیوم- زیرکنیم می باشد .
نکته : در روش راهگاه (درون قالبی) کمتر عملیات تلقیح انجام می شود .
به طور کلی تلقیح در چدن داکتیل مهم تر از چدن خاکستری است زیرا در چدن داکتیل گرافیت کروی بوده اما گرافیت در چدن خاکستری گرافیت ورقه ای می باشد به همین دلیل سرعت ورود مواد تلقیحی در چدن داکتیل کمتر از چدن خاکستری است به همین دلیل نیاز به هسته های بیشتری در تلقیح داکتیل است .

روش های تلقیح :
1- تلقیح در جریان ذوب ریزی
2-قرار دادن مواد تلقیحی روی سطح قالب و انجام سیستم ارتعاشی
کنترل خط تولید چدن نشکن :
1- کنترل مواد شارژ کوره
2- کنترل عملیات افزایش منیزیم و کنترل تلقیح و کروی سازی و جوانه زایی
3- کنترل تاثیر گذشت زمان
4-کنترل ساختار متالوگرافی
5- کنترل خواص متالوگرافی
6-کنترل مواد شارژ کوره :
شامل :
(1) حذف مواد غیر آهنی از مواد شارژ
(2) حذف قطعات یاتاقان که این قطعات به دلیل به همراه داشتن سرب باعث پوک شدن گرافیتها در چدن داکتیل می شود .
(3)حذف قطعات سربی و یا سرب اندود شده و یا گالوانیزه شده
(4) کنترل خشک بودن مواد شارژ و چرب نبودن این مواد ( این امر به دلیل جلوگیری از ایجاد تلاطم در مذاب و کاهش تلفات آن می باشد
(5)خشک بودن پوشش کوره
(6) جدان قطعات زنگ زده یا اکسید شده که باعث افزایش انحلال اکسیژن شده و این امر باعث
افزایش تلفات منیزیم می شود که برای رفع اکسید ها و چربی ها مواد شارژ را قبل از ذوب 300 تا 400درجه پیشگرم می کنند .

کنترل عملیات افزایش منیزیم و عملیات جوانه زایی:
(1) کنترل ترکیب شیمیایی گوگرد و عناصر مضر (در این مرحله باید حداقل باشد معمولا برای کنترل ترکیب شیمیایی از دستگاه هایی نظیر کوانتومتر – اکسترومتری – اکستروفوتومتری و اتمیک ابزوروشین و اشترلاین استفاده می شود که امروزه عموما از کوانتومتر در صنعت استفاده می شود
(2) کنترل درجه حرارت : درجه حرارت افزایش منیزیم 1380 تا 1450 درجه است برای کنترل درجه حرارت نیز می توان از انواع ترموکوپل ها و پیرومتر ها استفاده کرد .
پیرومتر :
دستگاهی است که با استفاده از آن اشعه می تواند بدون تماس با مذاب اعلام دما کند . که از طریق رنگ آلیاژ درجه حرارت را تعیین می کند
(3) بازیابی مواد منیزیم دار :
منیزیمی که به مذاب اضافه می شود عموما به چهار طریق استفاده می شود
3-1 اکسید می شود
3-2 بخار می شود
3-3 سولفید می شود
3-4 و باقی مانده منیزیم (ریوان شده ) باعث کروی شدن گرافیت ها می شود که مقدار منیزیمی که توسط مذاب مصرف شده را منیزیم ریوان شده یا سولفید شده می نامند
Mg rc : درصد منیزیم ریوان شده
S a :میزان گوگرد بعد از اضافه کردن منیزیم
S r : مقدار گوگرد قبل از اضافه کردن منیزیم
معمولا در چدن های نشکن چون میزان گوگرد زیر 0.2% میباشد Mg s در صورت انجام گوگرد زدایی صفر منظور می شود
(4)انتخاب روش افزایش مواد منیزیم دار
(5) کنترل شکل هندسی پاتیل که ارتفاع پاتیل باید 3 برابر قطر آن باشد تا از تلفات منیزیم جلوگیری شود .
(6) کنترل ساختار متالوگرافی :
که در انتهای خط تولید نمونه ای جهت عملیات پولیش و متالوگرافی ریخته می شود و تحت میکروسکوپ نوری عملیات ریز ساختار انجام می شود
(7)کنترل خواص مکانیکی :
به این جهت از آزمایشگاهی نظیر سختی سنجی تست کرنش . ... استفاده می شود که تست کشش برای واحد های کوچک استفاده می شود ولی در آزمایشگاههای بزرگ تست سختی سنج تست براده برداری و زنگ دار بودن قطعه نیز استفاده می شود
نکته : تست براده برداری : در چدن های نشکن هر چه طول براده بیشتر باشد خاصیت نشکن شدن قطعه بیشتر می شود .
تست زنگدار بودن : که هر چه صدا خفه تر باشد چدن نشکن تر است

وظایف سیستم راهگاهی :
1-انتقال مذاب از بوته به داخل محفظه قالب با حداکثرسرعت ممکن
2- حرکت مذاب در داخل سیستم راهگاهی با حداقل اختشاش و تلاطم
3- ورود مذاب به داخل محفظه قالب باید به گونه ای باشد که سرد ترین قسمت مذاب در دورترین منطقه قالب از نظر ورود مذاب قرار بگیرد و نیز گرم ترین قسمت مذاب در داخل سیستم راهگاهی باشد
4-ابعاد سیستم راهگاهی باید به گونه ای طراحی شود که ضمن این که مذاب محفظه قالب را به صورت کامل پر می کند حداقل میزان برگشتی را در سیستم راهگاهی داشته باشد
عیوب ایجاد شده در طراحی غلط سیستم راهگاهی
1-وارد شدن ماسه شلاکه و ناخالصی ها به داخل محفظه قالب
2-کاهش کیفیت سطحی قطعه تولیدی
3-جذب گاز در مذاب و ایجاد مک های گازی
4- اکسید شدن بیش از حد مذاب
5- ایجاد حفرات انقباضی در قطعات تولیدی
6-پرنشدن کامل قالب
7-وارد شدن ذرات از پیش جامد شده به داخل محفظه قالب
تعیین نسبت سیستم راهگاهی :
که شامل الف : سیستم راهگاهی فشاری ب: سیستم راهگاهی غیر فشاری ج: سیستم راهگاهی ترکیبی می باشد .
الف : سیستم راهگاهی فشاری : در این سیستم باید سطح مقطع از طرف راهگاه بارریز به سمت قطعه کاهش می یابد و مذاب با فشار وارد محفظه قالب می گردد .
مزایا :
1-راهگاه بلافاصله از مذاب پر می شود
2-حجم مذاب جامد شده در سیستم راهگاهی حداقل است و باعث بالارفتن راندمان سیستم راهگاهی می شود
3- جریان مذاب به داخل محفظه قالب یکنواخت تر وارد می شود
معایب :
1-این سیستم باعث ایجاد تلاطم و اختشاش در داخل سیستم راهگاهی می شود که این امر موجب ایجاد مک و حفرات گازی و نیز ماسه شویی در داخل سیستم می شود
ب:سیستم راهگاهی غیر فشاری : مزیت این نوع سیستم ایجاد حداقل تلاطم و اختشاش در مذاب است و معایب آن عبارت است از 1- غیر یکنواخت بودن ورود مذاب از راهگاه های فرعی 2- افزایش وزن سیستم راهگاهی که در این نوع سیستم باید همیشه داخل راهگاه پر از مذاب باشد
نکته : در آلیاژ های آهنی از فشاری و غیر آهنی از غیر فشاری استفاده می شود

اجزای سیستم راهگاهی :
1-حوضچه بار ریز
2-راهگاه بارریز
3-حوضچه پای راهگاه
4-کانال های اصلی و فرعی