یک تحقیق کامل و تخصصی در مورد ریخته گری چدن

آهن در ترکیب بسیاری از آلیاژهای فلزی مختلف یافت می شود. بدون آهن، فولاد ضد زنگ، سوپرآلیاژها و چندین گروه دیگر از آلیاژهای فلزی را نمی‌توان تولید کرد. چدن نیز آلیاژی از آهن است که در آن مقادیری کربن، سیلیسیم و منگنز و ردپایی از ناخالصی‌هایی مانند گوگرد و فسفر نیز دیده می شود. همراه ما باشید تا با سفری به دنیای فلزات و آلیاژ ها به تحقیق در مورد ریخته گری چدن بپردازیم و شگفتی های این آلیاژ کاربردی را کشف کنیم.

چدن چیست؟

گام اول برای تحقیق در مورد ریخته گری چدن، آشنایی اولیه با این آلیاژ است. چدن اصطلاحی برای توصیف خانواده ای از آلیاژهای فلزی است که عنصر اصلی آن آهن است. برای این که یک آلیاژ عمدتاً آهن به عنوان چدن در نظر گرفته شود، باید بیش از 2٪ کربن داشته باشد. چدن ها همچنین دارای مقادیر کمتری از آلیاژهای دیگر هستند که منگنز و سیلیسیم دو مورد از محبوب ترین آن ها هستند.

این عناصر اضافی برای اصلاح بیشتر خواص چدن استفاده می شوند و منجر به نام گذاری های خاص آلیاژ چدن می گردند. جالب است بدانید که چهار زیرگروه اصلی از آلیاژهای چدن وجود دارد.

• چدن داکتیل: حاوی دانه های گرافیت است که انعطاف پذیری بیشتری نسبت به سایر چدن ها دارد و در عین حال دارای خواص مقاومتی عالی است.
• چدن خاکستری: دارای ورقه های گرافیت است که ماشین کاری آن را نسبت به سایر چدن ها بهبود می بخشد.
• چدن سفید: دارای مقادیر زیادی کاربید آهن است که آن را بسیار شکننده می کند؛ اما مقاومت در برابر سایش را در آن بالا می برد.
• چدن چکش خوار: به طور کلی همان چدن سفید است که برای تبدیل کاربیدهای آهن به گره های گرافیت به طور ویژه عملیات حرارتی دیده است و خواصی مشابه چدن داکتیل دارد.

بیشتر بخوانید: قیمت چدن ریخته گری

تاریخچه استفاده از چدن

شاید برای شما هم لذت بخش باشد که قبل از ادامه دادن تحقیق در مورد ریخته گری چدن، کمی تاریخ بخوانیم و با داستان جالب سرگذشت این آلیاژ مهم و کاربردی همراه شویم. چینی ها در قرن ششم قبل از میلاد چدن تولید می کردند. بعد از آن تا قرن چهاردهم  چدن به طور پراکنده در اروپا تولید می شد و در حدود سال 1500 به انگلستان معرفی شد. سری به قاره آمریکا بزنیم! اولین کارخانه چدن در آمریکا در سال 1619 در حوالی رودخانه جیمز، ویرجینیا تأسیس شد.

در طول قرن 18 و 19، چدن یک ماده مهندسی ارزان‌تر از آهن فرفورژه بود، زیرا نیازی به پالایش شدید و کار با چکش نداشت، اما از نظر استحکام کششی پایین تر و شکننده تر بود. با این وجود، قدرت تحمل چدن، آن را به اولین فلز مهم ساختاری تبدیل کرد و در برخی از اولین آسمان‌خراش‌ها مورد استفاده قرار گرفت. در قرن بیستم، فولاد جایگزین چدن در ساخت و ساز شد، اما چدن همچنان کاربردهای صنعتی زیادی دارد.

فرایند ریخته گری چدن

با کمی تحقیق در مورد ریخته گری چدن در می یابیم که چدن از آهن خام ساخته می‌شود و نتیجه ذوب آهن در کوره های بلند است. در این فرایند اغلب مقادیر قابل توجهی از  فولاد، سیلیسیم و کربن (کک) به آهن اضافه می‌شود. سپس مراحل مختلفی برای حذف آلاینده‌های ناخواسته احتمالی انجام می‌شود. مواد آلاینده مانند گوگرد و فسفر می‌توانند طی مراحلی از آهن ذوب شده خارج شوند؛ اما مشکل اینجاست که این کار ممکن است، کربن مورد نیاز آلیاژ را از بین ببرد. در این صورت کربن باید مجدداً جایگزین شود.

 محتوای کربن و سیلیسیم بسته به کاربرد محصول نهایی، به سطوح مطلوب تنظیم می‌شوند. این سطوح ممکن است به میزان 2 تا 3.5 درصد برای کربن و 1 تا 3 درصد برای سیلیسیم باشد. عناصر دیگر مورد نیاز نیز باید قبل از تولید محصول نهایی به ذوب اضافه شوند. در این مرحله و بعد از ذوب همه مواد، قالب‌های شنی یا فلزی که شکل نهایی قطعه چدنی را دارند، آماده می‌شوند. سپس مایع چدن در داخل قالب ریخته می‌شود تا خنک شود.

بیشتر بخوانید: سفارش ریخته گری چدن

 چدن در کجا استفاده می شود؟

لازم است در تحقیق در مورد ریخته گری چدن راجع به کاربرد آن هم صحبت کنیم. چدن در کاربردهایی که به سختی و مقاومت سایشی بالا نیاز دارند به وفور استفاده می شود. همچنین در دنیای مهندسی برای کاربردهایی مانند مهندسی مکانیک، سایت های ساختمانی، کارگاه های چوب و غیره رایج است. هر کدام از چهار نوع چدنی که در بالا ذکر شد، کاربرد هایی دارد که از میان آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دیسک های ترمز
• چرخ دنده ها و صفحات دنده
• زنجیر
• لوله های گاز
• ظروف آشپزی
• قطعات معماری تزیینی
• تولید لوله های آب و اتصالات بهداشتی
• انواع مختلف شفت و میله

خلاصة تحقیق در مورد ریخته گری چدن

ریخته گری نتیجه نهایی فرایندی است که در آن یک ماده در حالت مذاب در قالب ریخته می شود و سپس اجازه می دهند تا جامد شود. این مواد ریخته گری عمدتاً فلزاتی هستند که پس از مخلوط شدن دو یا چند جزء با یکدیگر به وجود می آیند. با ریخته گری چدن خواص زیادی به آلیاژ آهن اضافه می شود که آن را برای استفاده در صنایع مختلف مناسب می سازد.