اين ماسه به طور گسترده‌ای در ريخته گری به کار ميرود و عمده‌‌ترين ماسه مصرفی محسوب می شود.ترکيب اصلی آن سيليس SiO2 است.

ماسه زيرکن:
ماسه زيرکن که با فرمول شيميايی ZrSiO4 مشخص می گردد و به عنوان يک ماسه با نقطه گداز بسيار بالا مورد توجه است.
ماسه کروميتی:
کرومیت یا FeCr2O4ترکيب اصلی اين ماسه است و از آن در ريخته گری فلزات با نقطه ذوب بالا استفاده می شود.
ماسه اولوين:
ترکيب اين ماسه Fe2SiO2 یا Mg2SiO2 است و مخلوطی است از سيليکات منيزيم و به عنوان ماسه جايگزين در بسياری نقاط مورد توجه است.
ماسه شاموتی:
ماسه شاموتی نوعی کوارتز دانه ريز است که حرارت زياد ديده است و به عبارت ديگر ماسه ای است که از زينتر کردن ذرات خاک رس به دست می آيد.
نگرشی به ماسه های سيليسی مصرفی ايران
ماسه های مصرفی به دو نوع ماسه های با چسب طبيعی و ماسه های مصنوعی تقسيم ميگردند.
1)ماسه با چسب طبيعی:
ماسه با چسب طبيعی محتوی تا 20 درصد خاک ريز و مواد ناخالصی می باشد.کيفيت اين نوع ماسه برای قالبگيری ماهيچه سازی بستگی به:
· مقدار چسب
· ترکيب شيميايی ناخالصی
· نوع مذاب ريختگی دارد.
اين ماده در طبيعت بصورت پيش آماده شده وجود دارد.برای استفاده از اين نوع ماسه ها تنها مرطوب کردن آنها کافيست از اين نوع ماسه در ريخته گری فلزات غير آهنی با نقطه ذوب پايين نظير آلومينيوم،برنج ها،برنز ها و قطعات کوچک چدنی استفاده ميشود.بطور قطع اينگونه ماسه ها برای ريخته گری قطعات بزرگ چدنی مناسب نيست معايب عمده اين نوع ماسه ها عبارت از:
· پايين بودن درجه ديرگدازی
· همراه داشتن درصد تقريبا زيادی اکسيد های قليايی و آهک می باشد.
وجود اسيدهای قليايی در اين نوع ماسه باعث پايين آوردن درجه ديرگدازی آن گشته و در نهايت باعث ايجاد عيوبی نظير ماسه سوزی و چسبيدن ماسه به قطعات ريختگی می شود.از طرف ديگر مواد آهکی در اثر حرارت ديدن به صورت گاز درآمده و در صورتيکه قطعات ريختگی بزرگ و دارای ضخامت زياد باشند فرصت ورود به مذاب را داشته و در قطعات ريختگی به صورت مک و حفره های گازی باقی می مانند.
از آنجائيکه اين ماسه در نقاط مختلف ايران به وفور يافت می شود و نسبتا ارزان در دسترس ريخته گران قرار می گيرد.لذا در اکثر واحدهای کوچک و متوسط ريخته گری ايران به طور وسيعی در مواد قالبگيری و ماهيچه سازی مصرف دارد. ماسه های گرگان ،رشت،گرمسار،اردکان يزد،حسن آباد قم،عين آباد ،محلات و اطراف يزد جزء اين گروه ماسه ها هستند.
ماسه های طبيعی بر حسب ميزان خاک رس موجود در آنها به سه دسته تقسيم ميشوند:
· ماسه ضعيف که حداکثر تا 8% خاک رس دارد.
· ماسه متوسط که بين 8 تا 18 % خاک رس دارد.
· ماسه خاک يا ماسه ملات که بيش از 18% خاک رس دارد.
معمولا خاک ماسه های طبقات زيرين بيشتر از لايه های سطحی می باشد و ريختگران بايستی پس از آزمايشات دقيق،ماسه مطلوب خود را تهيه نمايند.در ريخته گری معمولا از ماسه های متوسط استفاده می شود.
2)ماسه های مصنوعی:
ماسه مصنوعی از شکستن ،خرد کردن و غربال کردن سنگهای سيليس به دست می آيند که با اضافه کردن چسب و مواد ديگر قابليت قالبگيری در آنها ايجاد می گردد.ماسه مصنوعی در مقايسه با ماسه طبيعی دارای مزايای زير می باشد:
v درجه ديرگدازی و خلوص بالاتر.
v سهولت در کنترل مشخصات فيزيکی و مکانيکی مخلوط.
v قابليت بازسازی و مصرف مجدد.
v در دسترس بودن.
محدوديت اصلی ماسه هاي مصنوعی در مقابل ماسه هاي طبيعی بالا بودن قيمت تمام شده آنها می باشد .با اين وجود اين ماسه ها می توانند بخوبی نيازهای صنايع ريختگری ايران را در زمينه چدن و فولادريزی(به باستثناء فولادهای خاص که به مصرف ماسه های زيرکونی-کروميتی و اولوينی نياز دارند) تامين کنند.
ماسه ها ی سيليس مصنوعی رايج ترين ماسه ها قالب گيری در واحدهای ريخته‌گری می باشد و انواع ذرات سيليسی به عنوان ماده اصلی و دير گداز ماسه ريخته گری به کار می رود .بيشتر ماسه های قالب گيری از کوارتز معدنی که مي‌تواند تا دمای 1700 درجه سانتيگراد را تحمل کند تشکيل شده است.شکلهای ديگر سيليس تريديميت و کريستوماليت مي‌باشد.
وجود اکسيد های آلومينيوم و آهن خاصيت ديرگدازی ماسه را افزايش ميدهند و حضور اکسيد های پتاسيم و سديم و ترکيبات ميکا چسبندگی و شکل پذيری ماسه را زياد و قابليت ديرگدازی آن را کاهش می دهد و لذا در ترکيبات ماسه سيليس وجود اکسيد های قليايی و قليايی خاکی مضر تشخيص داده مي‌شود. علاوه بر مسئله فوق وجود انواع اکسيد ها باعث ايجاد رنگهای قرمز و قهوه ای،اکسيد های سديم و پتاسيم رنگ ماسه را متمايل به آبی می نمايد .علاوه بر ترکيبات شيميايی که خاصيت ديرگدازی ماسه را تحت تاثير قرار ميدهد مشخصات فيزيکی ماسه مانند اندازه ،پخش و شکل ذرات نيز بايد مناسب باشد.
نگرشی به ماسه های کروميتی و اوليونی ايران
کروميت و اولوين در صنايع ريخته گری دارای مصارف متعدد و متنوع بوده و لذا ضرورت شناخت منابع آن در ايران و جايگزينی مواد بومی به جای منابع وارداتی وجود دارد.
موارد اصلی مصرف کروميت و اوليوين در صنايع ريخته گری به قرار زير است:
1.در ساخت جداره کوره ها-پاتيل ها و ابزارهای کمکی ذوب و استفاده از آنها به عنوان يک ديرگداز مناسب از منابع داخلی.
2.به عنوان يك ماسه مناسب ريخته گری در توليد.
§ انواع فولادهای ريختگی بويژه فولادهای استنيتی منگنزی.
§ قطعات بزرگ چدنی.
§ استفاده از آنها به عنوان ماسه رويه در توليد سری قطعات چدنی(قالبگيری ماشينی و استفاده از ماسه تر) بويژه در قسمتهای فوقانی قطعات که تمايل به ماسه ريزی(ناشی از انبساط غير پيوسته ماسه سيليسی) دارند.
3.پودر کروميت و اوليوين را می توان در تهيه بعضی از دوغاب های اوليه ديرگداز در ريخته گری دقيق استفاده کرد و ماسه های کروميتی و اولوينی نيز می توانند به عنوان ديرگداز در پشت بند(بويژه در مورد قالبهای سراميکی) مورد استفاده قرار گيرند.

بررسی ماسه های قالبگیری و ماسه ماهیچه در فرآیند ریخته گری قالب موقت

ماسه ی قالبگیری: 

سيليس (sio2 )، مهمترين جزء ماسه هاي مصرفي در قالبگيري مي باشد، اين ماده داراي دير گدازي بالاميباشد و مي توان از ماسه هاي طبيعي كه معمولا داراي اندازه اي يكنواخت و كروي هستند اين ماده را بدست آورد و يا با عمل شكست در ماسه سنگ هاي بزرگ ، ماسه اي با ذرات زاويه دار و اندازه غير متناسب تهيه نمود. در ماسه ها ي قالبگيري خواص فيزيكي بسيار مهم است . معمولا ماسه ها بصورت كروي و دانه بندي يكنواخت تهيه مي شود . امروزه براي افزايش مقاومت سايش و جلوگيري از نفوذ مذاب درون قالب ، از دانه هايي با اندازه كوچكتر استفاده مي شود. مقدار سيليس در ماسه بيش از 90%است كه مابقي آن را چسب هاي رسي (ايليت ،كائو لينيت،بنتونيت و منت مريلينيت) با حداقل 2% رطوبت تشكيل مي دهد . براي مرطوب تر كردن خواص ماسه يا ايجاد ماسه اي ويژه از موادي بعنوان افزودني تا حدود 2% به ماسه افزوده مي شود.

ماسه هاي ماهيچه :
ماسه ماهيچه ها عموما ازنوع سيليسي هستند ولي در مواقعي از ماسه هاي زيركني ، اوليوني ،كربني و شاموتي نيز استفاده بعمل مي آيد . ازويژگي هاي بارز ماسه هاي مصرفي براي ساخت ماهيچه ، شكل و اندازه ي ذرات آنها است ، بدينگونه كه استفاده از ذرات درشت و كروي شكل براي ساخت ماهيچه ،بدليل داشتن قابليت نفوذ گاز بيشتر ، ترجيح داده مي شود . معمولا ماسه اي كه داراي بيش از 5 % خاك (ذراتريز) باشد ، بدليل كاهش يافتن قا بليت از هم پاشيدگي آن ، براي ساخت ماهيچه مناسب نيست ، علاوه بر اين، خواص ديگري از قبيل دير گدازي ، پايداري ابعادي و شيميايي ، قابليت انتقال حرارت نيز از اهميت زيادي برخودار هستند . نكات مهم در ماسه هاي ماهيچه اي بشرح زيراست : وجود خاك رس باعث تقليل در كيفيت ماسه ماهيچه و نيز باعث اختلال در واكنش ساير چسب ها با هم مي گردد و بنا براين بايد مقدار آن تا حد امكان در ماسه هاي ماهيچه پائين باشد. امروزه نيز به دليل دير گدازي ، بالا بودن دانسيته حجمي و ظرفيت حرارتي بيشتر ماسه هاي زير كني و اوليوني از دلائل اصلي كاربرد آنها به جاي ماسه سيليسي به شمار مي روند . در هر حال ، علي رغم وجود محدوديت هاي از قيبل واكنش پذيري سيليس با مذاب آهني از اين ماده به طور وسيعي به عنوان ماده اصلي در ساخت ماهيچه ها استفاده مي گردد

مواد قالبگیری-قسمت دوم "چسب"

مواد قالبگیری- چسب

انواع چسب ها:
تقسیم بندی چسب ها از دو دیدگاه صورت می گیرد: یکی از نقطه نظر ماهیت و طبیعت چسب ها و دیگری از نظر نحوه انجماد و چگونگی خود گیری و سفت شدن چسب ها .
از نقطه نظر ماهیت چسب ها به دو گروه چسب های آلی و غیر آلی و یا دو دسته قابل حل در آب یا غیر قابل حل در آب تقسیم می شوند.
از نقطه نظر نحوه انجماد و چگونگی سفت شدن و خود گیری ،چسب ها به سه نوع برگشت ناپذیر، میانه و برگشت پذیر تقسیم می شوند.
چسب های آب دار و چسب های غیر آب دار نباید با هم دیگر مخلوط شوند زیرا هر زمان که این عمل صورت پذیرد ، استحکام مخلوط ماسه در حالت تر و در حالت خشک کاهش می یابد. و به خصوص اگر چسب آب دار ، خاک رس باشد ، کاهش استحکام شدید تر است.
یک چسب مناسب باید ذرات ماسه را به یکدیگر اتصال دهد و استحکام قالب و ماسه ماهیچه را در حالت تر و خشک افزایش دهد.
همچنین باید شرایط زیر را فراهم سازد:
1- در خلال تهیه مخلوط های قالب گیری یا ماهیچه به طور یکنواخت بر روی سطوح ماسه پایه گسترده شود.
2- در هر دو حالت تر و خشک ، استحکام کافی مخلوط را فراهم سازد.
3- شکل پذیری مناسب در مخلوط ایجاد نماید ،به طوری که مخلوط قادر باشد همه بخش های قالب را پر کند.
4- کمترین چسبندگی را به سطح مدل و جعبه ماهیچه داشته باشد تا انجام فرایند قالب گیری و ماهیچه سازی امکان پذیر شود.
5- امکان خشک کردن سریع قالب و ماهیچه را فراهم سازد و در خلال مونتاژ قالب و نگه داری ماهیچه رطوبت جذب نکند.
6- در خلال مرحله خشک کردن و به هنگام ریخته گری فلز به داخل قالب ، حد اقل گاز را تولید و آزاد سازد.
7- به دیرگدازی ماسه لطمه نزند و سوختن زودرس ماسه را پدید نیاورد.
8- امکان آسان خارج سازی ماهیچه را فراهم سازد.
9- برای افرادی که عملیات تهیه مخلوط ،قالب و ماهیچه را انجام می دهند ، مضر نباشد و گازهای سمی تولید نکند.
10- ارزان و قابل دسترسی باشد.
معمولا چسب های مورد استفاده در ریخته گری را به دو گروه عمده چسب های قالب گیری و چسب های ماهیچه تقسیم بندی می کنند.
از خاک های رسی می توان به عنوان چسب های قالب گیری نام برد و چسب های سیلیکات سدیم ،اتیل و نیز انواع رزین های مورد مصرف در قالب گیری پوسته و....از جمله چسب های ماهیچه هستند.
خاک رس ها معمولا دارای سه مشخصه هستند:
1- همراه با مقدار معینی آب ، خودگیر شده و خاصیت پلاستیکی پیدا می کنند.
2- این مخلوط پس از خشک شدن و دوباره مخلوط کردن با آب ، خود گیر شده و خاصیت پلاستیکی خود را حفظ می کند(درجه حرارت خشک شدن بسیار بالا نیست).
3- اگر درجه حرارت از مقدار معینی افزایش یابد، خاک رس کلسینه شده(مرده شده) و خاصیت خود گیری و پلاستیکی خود را از دست می دهد.درجه حرارت کلسینه شدن با توجه به نوع خاک رسی متغیر می باشد.
در ریخته گری ،خاک رس ها به سه صورت هستند:
1- کائولین: کائولین سیلیکات خالص آلومینیوم با فرمول شیمیایی Al2O3SiO2.H2O می باشد که به خاک چینی معروف است و به خاطر داشتن آلومین زیاد ، خاک نسوز هم نامیده می شود. ناخالصی هایی مانند سدیم، پتاسیم،آهن و کلسیم که به صورت سیلیکات در این خاک ها پدید می آید ، رنگ آن را از صورتی روشن به قهوه ای تیره مبدل می سازد.کائولین خاصیت خودگیری و چسبندگی کمتری نسبت به خاک های رس دیگر دارد. در صورت استفاده در ماسه قالب گیری مقدار زیادی بین 10 تا 20 درصد کائولین لازم است.
2- بنتونیت : مونت موریونیت نوعی سیلیکات آلومینیوم به فرمول شیمیایی Al2O3.4SiO2.nH2O.می باشد که در بعضی موارد یون های منیزیم نیز به جای یون های آلومینیوم حضور دارند.بنتونیت معروف ترین چسب خاک رسی مورد استفاده در ریخته گری است، از خانواده مونت موریونیت می باشد.در صنعت ریخته گری دو نوع بنتونیت مشخص و معروف وجود دارد. یکی بنتونیت غربی یا سدیمی است که از یون های سدیم اشباع شده و می تواند مقدار زیادی آب جذب نماید و افزایش حجم بسیاری دارد. نوع دوم ، بنتونیت جنوبی یا کلسیمی است که نسبت به بنتونیت سدیمی کمتر فعال می باشد. بنتونیت کلسیمی قالب هایی با استحکام تر بیشتر تولید می کند ، در صورتی که استحکام خشک در درجه حرارت های بالای سدیمی بیشتر است. به طور کلی مقدار افزایش بنتونیت به ماسه 2 الی 5 درصد است.

3- خاک رس ایلیت:در اثر تغییرات میکا و تجزیه پوسته های معینی به دست می آید.این خاک ، مواد چسبی اصلی ماسه با چسب طبیعی می باشد.

چسب های مورد استفاده در ماهیچه سازی:
چسب های ماهیچه بسیار متنوع بوده و انواع مختلفی دارند و هر کدام از این چسب ها به منظور معین و ارائه خواص به خصوصی به ماسه ماهیچه اضافه می شوند.
بیشتر چسب های ماهیچه (که در بسیاری از موارد در ساخت قالب نیز به کار میروند)بعد از یک بار استفاده به دلیل تغییرات ساختمانی قابلیت استفاده مجدد را ندارند.
در هر صورت چسب های مورد استفاده در ماهیچه سازی را می توان به چهار گروه تقسیم کرد:
1- چسب هایی که در حالت یخ زدن سخت و محکم می شوند.آب تنها ماده چسبنده است که در دسته فوق در عملیات ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرد.در قطعاتی که در کشور روسیه به کمک این نوع ماهیچه ساخته شده ،ادعا شده که مک های داخلی در پوسته های موتور با استفاده از ماهیچه های یخ زده حذف شده است.
2- چسب هایی که در درجه حرارت اتاق سخت و محکم می شوند:
از این دسته می توان سیلیکات سدیم و سیلیکات های مضاعف آلومینیوم و کلسیم یا سیمان را نام برد که در مورد چسب سیلیکات سدیم در بخش جداگانه ای به طور کامل تشریح شده است.
از چسب های سیمان مورد استفاده می توان سیمان پرتلند ، سیمان کائوچوئی و سیمان شیمیایی را نام برد که مهم ترین این نوع سیمان ها ( به عنوان چسب)، سیمان پرتلند است.
عیب ماهیچه های ساخته شده از این چسب های سیمانی این است که قابلیت از هم پاشیدگی آن قالب ساخته شده کم است.
3- چسب هایی که پس از پختن سخت و محکم می شوند:
این چسب ها به سه گروه فرعی زیر تقسیم می شوند:
1-3 - چسب هایی که در حرارت خشک می شوند(روغن ماهیچه) :
در روغن ها سخت کردن از طریق پلاریزاسیون و ایجاد ملکول های بزرگ تر به کمک جذب اکسیژن هوا در درجه حرارت های 200 تا 240 درجه سانتی گراد انجام می گیرد. این چسب ها مرکب از سه نوع چسب های روغنی به نام های روغن های گیاهی ،روغن های معدنی و روغن های جانوران دریایی می باشد.
2-3 – چسب هایی که بعد از حرارت دیدن و در موقع سرد شدن سخت می شوند:
انواع رزین ها یا به عبارتی صمغ ها در این گروه قرار دارند.صمغ به دو نوع طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند.که از صمغ های طبیعی می توان از شیره درختان نام برد. صمغ های مصنوعی نیز با ترکیبی از اوره و فنل فرمالدئید به وسیله پلیمریزاسیون و از دست دادن آب سخت می شوند.چنین چسب هایی بیشتر در ماهیچه سازی گرم و قالب های پوسته ای به کار می روند.
رزین ها از نوع اوره فرمالدئید بهترین مشخصات و بیشترین کاربرد را در تهیه ماهیچه های کوچک و نازک و آن هایی که پس از ریختن مذاب قابلیت از هم پاشیدگی زیادی لازم دارند ،را ارائه می دهند. فنل فرمالدئید قابلیت از هم پاشیدگی کمتری داشته و در تهیه قطعات بزرگ و فولادی به کار می رود. این صمغ به صورت جامد ومایع در بازار وجود دارند و برای مدت زیادی نباید انبار شوند.
3-3 - چسب هایی که خاصیت چسبندگی را در حرارت به دست می آورند:
این گروه از چسب ها شامل چسب های سولفیدی ، چسب های نشاسته ای (دکسترین )، ملاس چغندر قند و چسب های پروتئینی هستند. چسب های نشاسته ای یا دکسترین ها جزو چسب های ماهیچه ای می باشند و معمولا جهت افزایش استحکام تر در مخلوط ماسه ماهیچه مصرف می شوند.مقدار 5/. تا 2 درصد وزنی آن ها استحکام فشاری تر ماسه را به اندازه 1 تا 5/2 پوند بر اینچ مربع افزایش می دهد.
ملاس چغندر قند نیز محصول فرعی کارخانه های تولید قند