مقدمه
 

واکنش پذيري شيميايي و فيزيکي فلز مذاب با محيط اطراف و قالب ، کاهش سياليت آن در اثر تبادل حرارتي با سطوح قالب و شستن جداره قالب به هنگام جريان آن در قالب، همگي بر اين واقعيت مهم و اساسي تأکيد دارند که دستيابي به يک قطعه ريختگي سالم ، مستلزم کنترل و هدايت مناسب جريان مذاب در قالب تا تکميل شدن انجماد آن مي باشد . از اين رو ، چگونگي ورود مذاب به محفظه قالب و جريان آن در مجراهاي که به محفظه قالب منتهي مي شوند ، در ريخته گري ، از اهميت زيادي بر خوردار هستند . به طور کلي مجموعه راههايي که مذاب براي ورود به محفظه قالب ، از آنها عبور مي کند به سيستم راهگاهي موسومند

وظايف سيستم راهگاهي
 

با توجه به نکات ياد شده ، وظايف يک سيستم راهگاهي صحيح را به طور کلي مي توان بدين شرح ذکر کرد :
1. تنظيم سرعت و جهت جريان مذاب به گونهاي که پُر شدن کامل قالب قبل از انجماد تضمين گردد .
2. ايجاد جرياني آرام و يکنواخت با حداقل آشفتگي و تلاطم در قالب ، به منظور جلوگييري از جذب شدن هوا ، اکسيد شدن فلز مذاب و شستن جداره قالب .
3. ايجاد شيب دمايي مناسب از قطعه به تغذيه و در مواردي که از تغذيه استفاده نمي شود ، از قطعه به طرف مجراي ورود مذاب به قالب .
4. جلوگيري از ورود آخالها ، اکسيدهاي سر باره اي ، ذرات و مواد قالب از طريق کنترل تلاطم و آشفتگي مذاب و يا با استفاده از مواد و روشهاي تکنيکي از قبيل استفاده از صافيها ، رويه گيري ، فشار گيرها و ....
5. اقتصادي بودن از نظر راندمان ريختگي و نيز هزينه هاي تميز کاري

انواع سيستم راهگاهي
 

يكي از شرايط لازم براي رسيدن به يک سيستم راهگاهي مناسب درنظر گرفتن نسبت صحيح راهگاهي است. نسبت راهگاهي در اصطلاح ريخته گري عبارتست از نسبت سطح مقطع راهگاه بارريز(As) به سطح مقطع راهگاه اصلي (Ar) به مجموع سطوح مقاطع راهگاههاي فرعي Ag)) و يا به اختصار : As:Ar:Ag اين نسبت بر حسب نوع ذوب و نوع قطعه ريختگي تعيين مي شود ولي بطور كلي تمام نسبت هاي ممكن را مي توان در دو گروه كلي جاي داد:
سيستم فشاري (Pressurized gating system)
در اين سيستم مجموع سطوح مقاطع راهگاهي فرعي كمتر از سطوح مقطع راهگاهي بارريز است. براي مثال نسبت هاي 2:1.5:1 نشان دهنده سيستم فشاري مي باشد زيرا در چنين حالتي همواره فشاري در پشت مذاب در حال جريان موجود خواهد بود.
سيستم غير فشاري(Non-Pressurized gating system)
در اين سيستم مجموع سطوح مقطع راهگاهي فرعي از سطح مقطع راهگاه بارريز بشتر بوده و درنتيجه فشار مذاب در راهگاه بارريز گرفته شده و مذاب به آرامي وارد محفظه قالب مي گردد نسبت هاي 1:3:3 مثالي از يك سيستم فشاري را بيان مي كنند.

اجزاي سيستم راهگاهي
 

يک سيستم راهگاهي به طور کلي مي تواند داراي اجزاي زير مي باشد :
1 - حوضچه (قيف ) بالاي راهگاه بارريز
2- راهگاه بارريز ( لوله راهگاه )
3- حوضچه پاي راهگاه بارريز
4- کانالهاي اصلي (راهبار) و فرعي (راهباره)
حوضچه (قيف ) بالاي راهگاه بارريز
از نکات اساسي در ارتباط با حوضچه هاي بالاي راهگاه بارريز آن است که اين حوضچه ها بايد در طول عمل بارريزي ، همواره پُر نگه داشته شوند : زيرا اين امر موجب مي شود تا اولاً ، شلاکه و مواد ناخالصي که معمولاً سبکتر از مذاب هستند بر روي سطح مذاب موجود در حوضچه جمع شوند و در نتيجه به داخل محفظه قالب راه پيدا نکنند. ثانياً ، پر نگه داشتن حوضچه از مذاب ، ضمن ايجاد جريان مناسبي از مذاب با فشار استاتيکي معين در داخل سيستم راهگاهي ، از جذب شدن هوا و ورود آن به قالب نيز جلوگيري مي کند . در بعضي موارد ، بويژه در مورد فلزات و آلياژهاي غير آهني ، براي اينکه عمل تنظيم سرعت جريان مذاب ، جلوگيري از ورود شلاکه و مواد ناخواسته به داخل قالب و نيز ايجاد جرياني آرام و با حداقل تلاطم به منظور جلوگيري از ورود هوا به داخل قالب و حفظ نمودن قالب از آسيب ريزش مستقيم مذاب ، به طور مطلوبتري صورت پذيرد ، از حوضچه هاي موسوم به حوضچه گلابي يا لگني استفاده مي شود .
راهگاه بارريز ( لوله راهگاه )
راهگاه بارريز مجرايي عمودي است که سطح مقطع آن از بالا به طرف پايين کاهش مي يابد . اين راهگاه از طرف سطح بزرگتر به حوضچه بالاي راهگاه بارريز و از طرف سطح کوچکتر به حوضچه ديگري از طريق نام حوضچه پاي راهگاه به کانال اصلي يا راهبار متصل مي شود . مخروطي شکل بودن به منظور پُر نگه داشتن و در نتيجه جلوگيري از ورود هوا به داخل آن ، لازم است. بديهي است در صورت انتخاب اشکال استوانه اي براي راهگاه بارريز , حباب هوا مي تواند در طول راهگاه حبس شود و باعث ايجاد آشفتگي در مذاب و جذب هوا در آن گردد. حوضچه پاي راهگاه بارريز از آنجا که سرعت مذاب در قسمت پايين راهگاه بارريز به بيشترين مقدار خود مي رسد و اين امر ممکن است تلاطم و آشفتي جريان مذاب را در راهباره و درنتيجه آن , تخريب قالب و جذب هوا را به دنبال داشته باشد , از اين رو , براي جلوگيري از اين امر , حوضچه اي در انتهاي راهگاه بارريز تعبيه مي گردد که به آن حوضچه پاي راهگاه گفته مي شود. بنابر اين , با ايجاد حوضچه ي پاي راهگاه , از تلاطم مذاب جلوگيري مي شود و مذاب با سرعتي مناسب و از طريق راهباره وارد قالب مي گردد.
کانالهاي اصلي (راهبار) و فرعي (راهباره)
همان طور که قبلاً بيان گرديد , مذاب در انتهاي راهگاه بارريز داراي سرعت زيادي است که انتقال مستقيم چنين مذابي به درون قالب , تلاطم و آشفتگي جريان و درنتيجه جذب هوا و تخريب سطوح قالب را به دنبال خواهد داشت. عموماً مذاب پس از جاري شدن در راهباراز طريق کانال هايي که از آن منشعب مي شوند وارد محفظه قالب مي گردد. اين کانال هاي انشعابي به کانال هاي فرعي يا راهباره موسومند. قابل به ذکر است که معمولاً , راهبار , بعد از آخرين راهباره انشعابي از آن , کمي امتداد پيدا مي کند تا بدين وسيله مواد ناخواسته موجود در مذاب و ساير آشفتگيها , به اين قسمت انتهايي کشيده شود و از ورود آنها به داخل محفظه ي قالب جلوگيري گردد. اين قسمت انتهايي راهبار , کانال ممتد ناميده مي شود.
طرح مناسب براي اتصال اجزاي سيستم راهگاهي
بنابر مطالب گذشته , يکي از وظايف مهم يک سيستم راهگاهي , ايجاد جرياني آرام و يکنواخت و با حداقل تلاطم و آشفتگي مي باشد. با توجه به اين موضوع , بديهي است در صورتي که اجزاي مختلف سيستم راهگاهي با گوشه هايي تيز به يکديگر مرتبط گردند , به دليل ايجاد تلاطم و آشفتگي در جريان مذاب در اثر تغيير مسير ناگهاني در محل گوشه ها , جذب هوا و گازهاي ايجاد شده در قالب تسهيل مي گردد. تغيير مسير جريان در محل گوشه ها منجربه ايجاد مناطقي با فشار کمتر از فشار اتمسفر مي گردد که در نتيجه اين امر هوا و گازهاي موجود در قالب وارد مذاب مي شوند . براي رفع اين مشکل بايد محل اتصال به صورت مدور در نظر گرفته شود و همچنين محل اتصال راهبار وراهباره نيز بايد به گونه اي طراحي گردد که از تغيير ناگهاني سرعت مذاب جلوگيري شود .

روشهاي راهگاه گزاري:
 

بر اساس نوع فلز يا آلياژ شکل ابعاد و وزن قطعه ريختگي سيستم راهگاهي به 3 طريقه کلي تعبيه مي شود . روش راهگاه گزاري از بالا : هنگام استفاده از چنين روشي بايد به 2 نکته زير توجه شود
الف- به دليل ريزش مستقيم مذاب و امکان تخريب قالب ، قالب بايد از استحکام بالايي برخوردار باشد .
ب- به دليل ايجاد جريان آشفته عيوبي همچون جذب هوا و گاز و اکسيده شدن فلز تشديد مي گردد.
روشهاي راهگاه گزاري ازپايين: با توجه به عيوبي که از آشفتگي و تلاطم ناشي از سقوط مذاب ايجاد مي گردد ورود مذاب از پايين محفظه قالب توصيه مي شود و با توجه به قرار گيري اولين مذاب در سطح فوقاني قطعه ( محل استقرار تغذيه ) انجماد مذاب در شيب دمايي مناسب صورت نمي گيرد حال آنکه عيب حفره هاي انقباضي در قطعا تي با اين نوع سيستم راهگاهي اجتناب ناپذير است براي رفع اين مشکل از راهگاه هاي پله اي استفاده مي شود . در راهگاه پله اي اتصال بيشتري از راهگاه به قطعه صورت مي گيرد به طوري که گرم ترين مذاب وارد تغذيه مي گردد تا شيب دمايي مناسب حاصل مي شود . استفاده از تغذيه جانبي در سيستم هاي راهگاهي تعبيه شده در زير قالب و افزايش راندمان تغذيه کمک به سزايي مي کند. روش راهگاه گزاري در سطح جدايش در اين روش مذاب از ارتفاع کمتري از سطح جدايش وارد محفظه قالب مي شود و بنابراين عيوب مربوط به راهگاه گزاري از بالا کاهش مي يابد روش هاي آخال گيري در سيستم هاي راهگاهي با توجه به يکي از وظايف سيستم راهگاهي که آخال گيري مي باشد توصيه مي شود يکي از سه راه زير در سيستم راهگاهي لحاظ گردد
1- روش جدا سازي مواد ناخواسته بر اساس اختلاف در وزن مخصوص
2- استفاده از کانال ممتد: در اين روش راهبار بعد از محل آخرين راهباره کمي امتداد داده مي شود با توجه به تمايل مذاب براي حرکت در مسير مستقيم اولين مذاب که حاوي بيشترين نا خالصي است به محل جديد تعبيه شده هدايت مي شود و در صورت طراحي صحيح سيستم اين مذاب به داخل محفظه قالب راه پيدا نمي کند و بدين وسيله از ورود نا خالصي هاي ناخواسته به قالب جلوگيري مي شود.
3-استفاده از موانع و گلويي در سيستم راهگاهي : با اعمال روش هايي مانند ايجاد محفظه هايي به نام تله در راهبار تعبيه راهبار در قسمت بالاي قالب و راهباره ها در قسمت پايين آن و قرار دادن مانع يا صد و توپي حوضچه مي توان مواد نا خواسته را در قسمت هاي مختلف سيستم راهگاهي جمع آوري و از ورود آنها به محفظه قالب جلوگيري کرد استفاده از راهگاههاي گردابي : در اين روش مواد نا خواسته در اثر ايجاد نيروي جانب به مرکز در سطح مذاب جمع شده و به داخل کانالي که در بالاي محفظه گردابي تعبيه شده است رانده مي شود. استفاده از صافي: در آلياژهايي که وزن مخصوص پايين تري نسبت به نا خالصي ها دارند استفاده از روشهاي قبلي نا کارآمد مي باشد . و براي جلو گيري از ورود نا خالصي در ريخته گري اين نوع آلياژها از صافي و فيلتر ها در سيستم راهگاهي استفاده مي شود

فيلمهاي سطحي مذاب
 

فيلم هاي روي سطح مذاب به دو صورت شكل مي گيرد.
1- فيلم هاي اكسيدي ناشي از تجزيه رطوبت و واكنش با هوا
2- فيلم هاي گرافيتي ناشي از تجزيه هيدرو كربن ها فيلم هاي سطحي
در حالت عادي به عنوان يك محافظ از سطح مذاب شناخته مي شوند ، ولي در صورت آشفتگي و تلاطم جريان ، بر روي هم تا مي خورند .و وارد مذاب مي شوند. ذرات فيلم تا خورده در مذاب دفع شده و به عنوان منشاء برخي از عيوب مانند ترك در قطعه عمل مي كند. پس هر گونه عميلياتي كه فيلم سطحي مذاب را پاره و داخل مذاب كند نا مناسب است و بايد تصحيح گردد. عواملي مانند ارتفاع زياد بارريزي ، طغيان سطحي ، مذاب تلاطم سطحي ، جوش متلاقي و رد حباب باعث ايجاد عيوب ناشي از فيلم هاي سطحي مذاب مي شود عيوبي مانند : شلاكه

تخلخل در قطعه
 

حفره هاي گازي
 

بارريزي:
 

به هنگام ريختن مذاب بعضي از آلياژ ها ، يك فيلم سطحي اكسيدي در حال سقوط مذاب را احاطه مي كند. هر چقدر لبه پاتيل به داهانه قالب نزديك تر باشد اين فيلم قدرت حفاظتي خود را از مذاب حفظ مي كند. و از اكسيداسيون مذاب جلوگيري مي كند. Turmer گزارش كرده است كه اگر ارتفاع بارريزي بيشتر از90 mm باشد هوا وارد مذاب مي شود و به صورت حباب هايي در سطح ظاهر مي گردد. در نتيجه تشكيل و ورود اكسيدهاي سطحي به مذاب در اثر بارريزي از ويژگي هاي روش ريخته گري وزني است. بنابراين براي جلوگيري ازاين حالت مي توان ريخته گري از كف و بارريزي رو به بالا را مورد استفاده قرار داد.

طغيان سطحي مذاب :
 

پديده طغيان سطح مذاب در هنگام ريخنه گري وجود دارد. حتي در ورودي از ته نيز هنگامي که مذاب به طرف بالا حرکت مي کند فيلم سطحي به طور مداوم پاره شده و به اطراف حرکت کرده و به پوسته جامد قطعه بر خورد مي کند. قسمت هايي از مذاب در حال پرکردن محفظه قالب با سرعت بيشتري بالا مي برن و خود را از سطحي که داراي جريان آرامي است جدا مي کند و بدين صورت جبهه سطحي مذاب ناپيدار مي شود در اين حالت مذاب بر روي جبهه ايستا طغيان مي کند بنابراين پيشروي مذاب ناشي از توقف ها و طغيان هاي متوالي است به صورتي که هر طغيان جديد باعث دفع يک فيلم سطحي چند لايه مي شود . براي جلو گيري از اين نحوه نامناسب پر شدن قالب کاهش آهنگ بارريزي ، اصلاح سيستم راهگاهي و يا در صورت لزوم کاهش شرايط تشکيل فيلم موثر مي باشد ( براي آلياژهاي فيلم ساز ريخته گري در سيستم خلاء توصيه مي گردد ) .

تلاطم سطحي :
 

تلاطم سطحي متداول ترين حالتي از حرکت مذاب است که توسط آن فيلم سطحي وارد مذاب مي شود معيار آغاز تلاطم سطحي افزايش سرعت مذاب از يک حد مشخص است . که در نتيجه آن فيلمهاي خشک سطحي مذاب بر روي هم آمده و گاز يا هوا در بين آنها حبس مي شود و با تشديد تلاطم فيلم پاره شده و مذاب از محل پارگي به بيرون نفوذ مي کند و در نتيجه اقتشاش ايجاد شده فيلم درون مذاب دفع مي گردد.

جوش متلاقي :
 

در بعضي مواقع لازم است جريان ورودي مذاب به قطعه به دو يا چند جريان تبديل شود که بعدا" در نقطه ديگري به يکديگر بپيوندد . در اين حال جدا شدن و اتصال مجدد جريان مذاب منجربه تشکيل فيلم ها يي بر روي جبهه پيش رونده مي شود که مي تواند به دليل مشکل بودن اتصال کامل باعث عيوب مختلف مي گردد اين حالت را جوش متلاقي مي گويند .
ارسال مقاله توسط کاربر محترم سايت : sabamm
ae