فصل 1:
مقدمه
با کاربرد بیشتر مواد آلومینیومی و یا آلیاژهای آلومینیوم در قطعات مختلف ازجمله قعات خودرو،روشهای مورد نیاز برای تولید این قطعات نیز گسترده‌تر شده‌اند، از جمله این روشها دایکاست، ریژه،ریخته گری و... می‌باشد.
که از میان این روشها روش دایکاست یا تزریق با استفاده از فشار فرایند اجرا میشود. ولی در ریژه که ازروشهای Low presure می‌باشد از فشار استفاده نمی‌شود و با توجه به وزن مذاب تمام قالب پرمی‌شود.
در تمام این روشها ممکن است با توجه به جنس آلومینیوم و یا عوامل چدن کاپیتاسیون گاز داخل قالب،وارد شدن مواد خارجی با لایه‌های اکسید و انقباض‌های داخلی در درون قطعات و یا در سطح آنهاخوات وسکهایی بوجود می‌آید.
ایجاد این خوات در قطعه این قطعات به قطعات دورریز یا بلااستفاده تبدیل می‌کند که این امر درتولیدات قطعات در تیراژ بالا از لحاظ اقتصادی برای تولید کننده مقرون به صرفه نمی‌باشد.
بنابراین افزایش ضایعات تولدیکنندگان به سوی راههای کاهش این ضایعات هدایت می‌کند. از جمله‌روشهایی که در این راه مثمر ثمر واقع شده است روش Impregnation یا نشت‌بندی قطعات می‌باشد.در این روش که بعدها در توضیحات بطور تفصیل در مورد آن صحبت خواهیم کرد، با استفاده از خلا وموادی به نام رزین این خوات پر خواهند گشت و به این ترتیب ضایعات تولیدی به مراتب کمتر خواهدشد.
این روش یک فرایند نهایی بسیار باارزش روی فلزات می‌باشد که بنا بر پاره‌ای از دلایل ناشناخته مانده‌است. این تکنولوژی مربوط به اواخر سال 1940 میلادی می‌باشد که بصورت گسترده در اوایل 1950اجرا شد. در این روش از خلاء و فشار استفاده میشود تا حفره‌هایی که در عمل برای اکثر قطعات بوجودمی‌آید توسط یک ماده پوشاننده که بطور معمول چسب پلاستیک می‌باشد پر میشود.
فصل 2: چه نکاتی در مورد فرایند
1-2) مواد آب بندی
2-2) انواع فرایند
3-2) آببندی توسط خلاء
4-2) انواع حفره ها
(1-2) مواد آب بندی:
آببندی که بطور تاریخی استفاده می‌شد عبارتند از روغن بزرک، لاک الکل و سیلیکات سدیم وموادی که در این اواخر استفاده می‌شوند عبارتند از niL-T-17563 B از نوع thermocuring وچسبهای متااکریلیت غیرهوازی و پوشاننده‌های پلاستیکی Heat curdbile از رایج‌ترین این موادمی‌باشد و همراه با مواد mil-spec که بهترین خواص را از خود نشان داده‌اند.
(2-2) انواع فرایندها:
این روشها ممکن است بصورتهای متفاوتی بیان شود. اما چهار روش اصلی آن از قرار زیر می‌باشد:
الف) فاشر خلاء خشک یا (DVP) 8 Dry Vacium Pressure
این روش با چندین قطعات در انتهای اتوکلاو خالی شروع میشود و بعد از یک خلاء حدود +2.9 اینچرمرکوری به مخزن اعمال میشود و پس از آن ریزین روانه محفظه فرایند میشود و پس از برابرسازی،فشار هوا بکار برده میشود. این فشار حدود 100psi می‌باشد.
رسیکل با ترک کردن رزین از اتوکلاو کامل میشود. بعد از آن قطعات شسته میشود که بطور معمول ازآب استفاده میشود.
زمان کلی فرایند تقریباً 45 دقیقه که شامل شستشو با آب گرم در دمای F0195 می‌باشد (اگر رزین متااکریلیک heat-curable باشد)
ب) آب بندی داخل Internal Imprehnation:
این روش زمانی مورد استفاده قرار میگیرد که مواد ریخته‌گری شده خیلی بزرگ باشند در این روشها تمان‌دربهای دسترسی بسته می‌ماند رزین تحت فشار (بدون ایجاد خلاء) داخل منافذ قطعه میشود. بعد ازیک دوره زمانی مشخص: عمل اشباع کردن از سیکلب برداشته میشود و قطعه رزین میشود.
سیکل زمان کلی می‌تواند حدود 30 دقیقه یا بیشتر بسته به نوع و پیچیدگی تثبیت قطعات می‌باشد..
ج) خلاء مرطوب:
در این روش از رزینهای غیرهوازی استفاده میشود اما این بدان معنی نیست که از دیگر رزینها استفاده‌نمی‌شود. در این روش قطعات داخل مخزن خلاء قرار می‌گیرند و مخزن از مواد آببندی پر می‌شوند وسپس یک خلاء ایجاد میشود خلاء که حداقل 5/28 اینچ مرکوری می‌باشد هوا را از قطعات می‌گیرند ورزین روی قطعات را می‌پوشاند و در آنجا هیچ فشار هوا اضافی به جز فشار اتمسفر وجود ندادر.
بعد از اینکه سیکل خلاء کامل شد، قطعات رزین شده می‌گردند. زمان کل فرایند طی شده بین 30 تا 45دقیقه می‌باشد بعد از آن اگر رزین غیرهوازی باشد قطعه 3 ساعت در دمای اتاِ و یا 30 دقیقه در دمایOF120 بطور مرطوب حرارت داده می شود.
د) فشار خلاء مرطوب:
این روش مشابه روشهای قبل می‌باشد با این تفاوت که تا قبل از اینکه سیکل به پایان برسد فشار هوا تاpsi100 می‌رسد زمان کل بسته به سلیقه شخصی حدود 10 دقیقه بیشتر می‌باشد.
لوازم و اسبابی که برای این کار استفاده میشود مخصوص صنعت می‌باشند در خلاء مرطوب یک فرایندخلاء، بالغ بر 4 مخزن شستشو و یک مخزن آب گرم با قابلیت تحمل 0F195 مورد نیاز می‌باشد.
رزینهای غیرهوازی نیاز دارند که تا دامای 0F 55 سرد شوند و یک در معرض هوا قرار گرفتن ثابت نیزانجام میشود. ولی وقتی از حرارت استفاده میشود فقط توسط نور تا F700 سرد می‌شوند بذون اینکه‌در معرض هوا قرار گیرند.
(3-2) آب بندی توسط خلاء Vacum Impregentation:
این روش یک فرایند نهائی بسیار بارزش روی فلزات می‌باشد که بنا بر پاره‌ای از دلایل ناشناخته مانده‌است. این تکنولوژی مربوط به اواخر سال 1940 می‌باشد که بصورت گسترده در اوایل 1950 اجرا شد.در این روش از خلاء فشار استفاده میشود تا حفره‌هایی که در عمل برای اکثر قطعات بوجود می‌آیدتوسط یک ماده پوشاننده که بطور معمول چسب پلاستیک می‌باشد پر شود.
(4-2) انواع حفره‌ها:
حفره‌هایی که در قطعه ایجاد میشود همیشه مشکل‌ساز می‌باشند. این حفره‌ها بیشتر بوسیله کاوسیتاسیون گاز، وارد شدن مواد خارجی با لایه‌های اکسید و انقباض‌های داخلی بوجود می‌آید. این‌منافذ بیشتر در قطعات ریخته‌گری از جنس آلومینیوم، روی، برنز و آهن بوجود می‌آید.
بطور کلی منافذ بصورت میکرو و ماکرو طبقه‌بندی می‌شوند. حفره‌های ریز یا micro porisity بدون‌میکروسکوپ به سختی قابل مشاهده و دستیابی می‌باشند.
اما حفره‌های بزرگتر یا macro porosity اغلب در سطح قطعه پدید می‌آید و با چشم غیرمسلح قابل‌مشاهده است. در ایجا سه نوع از حفره‌های را معرفی می‌نمائیم:
الف) حفره‌های عیان
ب) حفره‌های ناپیدا
ج) حفره‌های سرتاسری یا راه به در
حفره‌های میانی:
این حفره‌ها یک منطقه خالی می‌باشند که بطور کامل داخل قطعه می‌باشند و بعنوان شکل مشخص‌نمی‌شوند مگر اینکه در حین ماشینکاری مشخص شود.
حفره‌های سرتاسری:
این حفره‌ها همانطور که از نامشان پیداست بطور سراسری در قطعه بوجود می‌آیند بطوریکه حتی کازهاو مایعات می‌توانند در درون این حفره‌ها به راحتی حرکت کنند.
حال در اینجا به بحث در مورد آببندی قطعات توسط خلاء یا Vacum Impregnation می‌پردازیم.
آببندی توسط خلاء:
مهندسان به دلایل مختلف این فرایند را ایجاد کرده‌اند که برخی از دلایل یا مزایای این فرایند می‌تواند ازقرار زیر باشد.
1) میزان تحمل فشار قطعات خراب را ترمیم می‌کند یک قطعه آببندی شده همان مقدار فشار ار تحمل‌می‌کند که یک قطعه سالم قادر به تحمل آن می‌باشد.
2) خوردگی‌های داخلی را قبل از رخ دادن متوقف می‌کند
3) حفره‌های ریز (micro porosity) را آببندی می‌کند.
4) از خوردگی بین سطوح دو فلز غیرهمسان که روی هم سوار شده‌اند جلوگیری می‌کند.
5) نحوه قرارگیری دو فلز که روی هم سوار شده‌اند را بهبود می‌بخشد.
فصل 3
(1-3) طرح شماتیک دستگاه
(2-3) شرح مختصر دستگاه
(2-3) تشریح مختصر دستگاه:IMPREGNATION
اساس عملیات پرکردن حفره‌ها و آببندی قطعات ریختگی، تزریق جسب (ماده شیمیائی خاصی بنام )در داخل حفره‌ها و مکهای انقباضی میکرو قطعات ریختگی آلومینیومی و درنتیجه آببندی نهائی‌حفره‌های میکروسکوپی این قطعات می‌باشد.
بطور خلاصه عملیات زیر بر روی قطعات انجام میشود:
1- ابتدا قطعات بوسیله جریان آب گرم تمیز کننده چربی‌زدایی شده و سپس داخل سبد چیده میشود.سپس سبد داخل محفظه خلاء قرار گرفته و خلاء خشک انجام میشود و ماده شیمیائی بنام از داخل‌محفظه چسب بداخل محفظه خلاء پمپ یم شود و در ادامه خلاء تر انجام می‌گردد. بواسطه کاهش‌فشار چسب بداخل حفرات میکروسکوپی قطعات نفوذ می‌کند. خلاء اعمالی حدوداً
2- bar 2/0 مطلق یا Bar 8/0- نسبی است و کل زمان که قطعات داخل محفظه خلاء قرار می‌گیرند وعملیات فوِ انجام میشود حدود 12 دقیقه است و دمای چسب حدود 0C20 ثایبت نگه داشته‌می‌شود.
3- پس از آن سبد قطعات از داخل محفظه خلاء برروی محفظه چسب قرار میگیرد تا چسب‌های‌موجود برروی قطعات بداخل آن برگشت داده شود. همانگونه که قبلاً ذکر شد محفظه چسب مجهز به‌خنک کننده‌ای است که ماموریت آن حفظ درجه حرارت محلول چسب در زیر 0C20 می‌باشد.
4- در ادامه سبد قطعات داخل وان آب سرد قرار میگیرد آب موجود داخل این تانک بواسطه جریان هوامتلاطم می‌گردد. بعد از شستشوی قطعات در آب سرد، سبد قطعات وارد تانک آب گرم با دمای 0C90میشود. قطعات داخل این تانک بمدت 15 دقیقه نگهداری میشود تا چسب نفوذ کرده بداخل قطعات‌بصورت پلیمر درآید. این تانک مجهز به پمپ مکنده بخارات می‌باشد.
حرارت، چهار عدد هیتر الکتریکی در درون تانک تعبیه گردیده است، آب درون این تانک با استفاده ازترمومتر در دمای 0C90 ثابت نگه داشته میشود. تانک مذکور دارای درب ویژه‌ای است که در هنگام‌انجام عملیات توسط جک بادی بسته میشود. درب فوِالذکر دو جداره بوده و بگونه‌ای طراحی شده‌که بخارات حاصله را با استفاده از سیستمهای مکنده (هوا) از محیط خارج کرده و از انتشار بیش از حدبخارات در فضا جلوگیری مینماید.
5- مجموعه سبدهای نگهداری و حمل قطعات
برای حمل و جابجایی قطعات در مراحل مختلف فرآیند می‌باشد. جهت اطمینان از انجام کامل مراحل‌رزین‌دهی، شستشو و پخت، قطعات در سبدهای ویژه‌ای قرار می‌گیرند. درب سبدهای مزبور در طی‌عملیات قفل شده و از بیرون افتادن قطعات جلوگیری می‌کند. پنج (5) سبد با ابعاد تقریبی زیر در این‌مجموعه قرار دارند.
6- مجموعه جابجا کننده قطعات
متشکل از جرثقیل الکتریکی با قدرت حمل بار و سایر تجهیزات مربوطه و پایه و سازه‌های فلزی موردنیاز برای حمل قطعات در طول سیستم می‌باشد.
7- سکو کاری
به عرض تقریبی 800 mm و طول مورد نیاز برای کل سیستم همراه با سازه‌ها و اجزاء مورد نیاز است.
8- مجموعه کنترل الکتریکی و اتوماتیک سیستم
متشکل از باکس الکتریکی است که حاوی ورودی و خروجی‌ها الکتریکی و سویچهای اصلی و کلیه‌اجزاء الکتریکی لازم می‌باشد. کنترل اتوماتیک و عملکرد تنظیم شده اتوکلاو و تانک ذخیره رزین،همچون کنترل درجه حرارت رزین و آب و وان پخت و تنظیم خلاء و غیره توسط این مجموعه صورت‌میگیرد.
فصل 4: طراحی کلی پروسه
(1-4) طراحی مخزن وکیوم
(2-4) طراحی مخزن رزین
(3-4) طراحی مخزن شستشو
(4-4) طراحی مخزن پخت
(5-4) طراحی سبد
طراحی کلی پروسه:
نکته‌ای که در اینجا می‌بایست مد نظر قرار گیرد شرح جزئیات بخشهای مختلف دستگاه می‌باشد که این‌شرح جزئیات در این قسمت به تفصیل گفته میشود.
1-4) محزن خلاء: Vacum Tank
به دلیل اهمیت این قسمت از دستگاه در بخش بعد راجع به آن مفصلاً توضیح خواهیم داد.
2-4) محزن رزین: Resin Tank
این قسمت که وظیفه ذخیره رزین را بر عهده دارد یکی از مهمترین بخشهای این دستگاه می‌باشد. تدوین‌وظیفه این بخش علاوه بر ذخیره رزین ثابت نگهداشتن دمای رزین در یک محدوده دمای مشخص‌می‌باشد. که این امر باعث بوجود آمدن پیچیدگی خاصی در طراحی این بخش میشود.
این محدوده دمائی 18-200C می‌باشد حال برای اینکه به این هدف دست پیدا کنیم می‌بایست یک‌سیکل تبرید در کنار دستگاه تعبیه گردد. این سیکل و بطور دقیق‌تر چیلر تبرید شامل قسمت‌های اصلی‌زیر می‌باشد:
a چیلر هوا خنک با کندانسور آبی با قدرت kw 12.6 به شخصه IRLC15
b پمپ سیرکولاسیون بادبی lit/min 50 از نوع NA-2A
c مبدل حرارتی (کندانسور) که جزئیات آن در درون نقشه‌های پایانی بطور کامل آمده است با قدرتkw 12.6حال به توضیح در مورد هر یک از این قسمتها می‌پردازیم: