آشنایی با فناوری قالبگیری ماسه با رزین فوران

سعید کشاورز*، امیر محرمی، رضا رزمی[1]

*E-mail addresses: Saeed.keshavaz24@gmail.com

چکیده

در این مطالعه، هدف اصلی معرفی اولیه و آشنایی با فرآیند قالبگیری ماسه با رزین فوران می­باشد که تکنولوژی رایج در کارخانجات ریختگی سراسر دنیا است. با توجه به استفاده از فرآیند ریختگی ماسه CO2 در اکثر کارخانجات ریختگی ایران، معرفی و بیان مزایای جایگزینی روش سنتی با فناوری جدید (ماسه با رزین فوران) بسیار ضروری می­باشد. لذا در این مقاله سعی شده است که ابتدا روش قالبگیری ماسه با رزین فوران به طور مختصر تشریح و سپس مزایایی از این روش نسبت به روش سنتی ماسه CO2 انجام پذیرد تا درک ساده­ای از این فناوری برای ریخته­گران و فعالان حوزه ریخته­گری ایجاد گردد.

کلمات کلیدی: رزین فوران، قالبگیری ماسه­ای، ریخته­گری، کیفیت سطحی، دقت ابعادی

1- مقدمه

امروزه نوآوری در فرآیند و محصول برای رقابت شرکت­های تولیدی مخصوصا در زمینه ریخته­گری امری اساسی است[1]. در صنعت متالورژی و ریخته­گری، دستیابی به قالبگیری مقرون به صرفه، انتخاب سیستم تولید و اتوماسیون مناسب، بسیار مهم است که هم اکنون در ایران، اکثر واحدهای صنعتی از روش سنتی گران و بسیار کند ماسه با سیلیکات سدیم و گاز CO2 برای قالبگیری قطعات خود در زمینه ریخته­گری استفاده می­کنند.

شرکت Vietnam Cast Iron، در گزارشی از روند تولید قطعات خود با استفاده از فناوری ماسه با رزین فوران، از ویژگی­ها و مزایای منحر به فرد این فرآیند نام برده و دلایل مختلفی را از لحاظ اقتصادی و فنی برای جایگزین کردن این فرآیند با روش­های سنتی بیان کرده است[2].

براساس مطالعات و گزارشات شرکت ریخته­گری چینی Liaoning Borui Machinery ، پس از ورود کشور چین به سازمان تجارت جهانی، صادرات ریخته­گری بسیار سریع در حال افزایش است. در عین حال، نیازهای ریخته­گری در بازارهای بین المللی افزایش یافته است، در نتیجه فرآیند قالبگیری ماسه­ای با رزین فوران  به طور گسترده در ریخته­گری استفاده شده و کیفیت قطعات تولید شده را به طور چشمگیری بهبود می­بخشد. بدیهی است که کیفیت بالای این روش به همراه سرعت تولید آن، اثرات اقتصادی متمایزی را به ارمغان می­آورد، که توسط کارخانه­های ریخته­گری، مورد تایید جهانی قرار گرفته است]3[. براساس گزارشات شرکت ریخته­گری Stinco Interprice، ریخته­گری با فناوری قالبگیری ماسه با رزین فوران می­تواند کیفیت سطح خوب و دقت ابعادی بالا به همراه قیمت مطلوب را ارائه دهد[4]. در ادامه تشریح رزین فوران ارائه می­گردد.

2- رزین فوران

در فناوری قالبگیری ماسه با رزین فوران، رزین فوران مهمترین نقش را به عنوان بایندر ایفا می­کند. رزین فوران یک ترکیب پلیمری با ترکیبات 75% فورفوریل الکل + 11% فرمالدئید + 9% اوره + 5% آب است. مشخصات فنی رزین فوران برای ریخته­گری قطعات فولادی به شرح زیر ارائه گردیده است (جدول 1).

جدول1. مشخصات فنی رزین فوران [2].

نسبت دو جزء فرمالدئید و اوره بر زمان شکل گیری و دوام مخلوط فوران تأثیر می­گذارد. در حالی که تاثیر فورفوریل الکل، بر خواص مقاوم در برابر حرارت مخلوط می­باشد. فرمول شیمیایی رزین فوران در شکل 1 به صورت شماتیک  نشان داده شده است.

شکل 1. فرمول رزین فوران.

قیمت تمام شده رزین فوران بر اساس میزان نیتروژن و درصد آب موجود در رزین طبقه بندی می­شود. بهترین محتوای آب کمتر از 3 درصد است. هرچه مقدار آب بیشتر باشد، مخلوط قالب ضعیف­تر خواهد بود. محتوای نیتروژن استاندارد کمتر از 5/2 درصد برای چدن، و کمتر از 8/0 درصد برای ریخته گری فولاد می­باشد. علاوه بر این، محتوای نیتروژن بالا باعث می­شود در قطعات ریختگی عیوب سطحی متخلخل ظاهر شود. بنابراین برای ارزیابی کیفیت رزین فوران، کنترل میزان آب و نیتروژن موجود در رزین ضروری است[5 و6].

3- فرآیند قالبگیری ماسه با رزین فوران

قالبگیری ماسه با رزین فوران یک فرآیند قالبگیری بدون پخت است که در آن رزین فوران به عنوان یک عامل پیوند دهنده نقش اصلی را دارد و به نسبت مناسب با کاتالیست (سولفونیک اسید) مخلوط می­شود تا قالب ماسه­ای تولید شود. نسبت اختلاط رزین فوران و کاتالیست با توجه به نرخ وزنی قطعات متفاوت می­باشد. این نسبت در جدول 2 ارائه گردیده است. البته قابل ذکر است که براساس مطالعات و منابع مختلف مقدار 85/0 درصد رزین و 45 درصد وزنی آن هاردنر در ریخته­ گری ایده­آل و استاندارد می­باشد که محاسبات طرح توجیهی برای روش ماسه با رزین فوران نیز بر این مبنا تدوین می­گردد. این روش قالبگیری در ریخته­ گری منجر به کیفیت و سطح صاف بسیار خوب قطعات تولیدی    می­گردد(اشکال 2و3).

جدول2. نسبت اختلاط رزین و کاتالیست فوران با توجه به نرخ وزنی قطعات ریخته­ گری[2و3].

 

شکل 2. تصویر فرآیند قالبگیری ماسه با رزین فوران

شکل 3. نمونه­ ای از قالب ماسه ­ای فوران

4- مزایای استفاده از روش قالبگیری ماسه با رزین فوران

به طور خلاصه می­توان مزایای روش قالبگیری ماسه با رزین فوران را در مقایسه با روش­های سنتی (CO2) به شرح زیر ارائه کرد:

  • دقت ابعادی عالی
  • کیفیت سطحی بالای قطعات تولیدی
  • افزایش استحکام قالب
  • سازگاری گسترده با مواد
  • تولید مقرون به صرفه
  • تسریع در چرخه تولید
  • سازگار با محیط زیست
  • سازگاری با اتوماسیون

 

5- نتیجه ­گیری

ریخته‌گری با فرآیند قالبگیری ماسه با رزین فوران نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری در حوزه ریخته‌گری به ویژه برای ساخت قطعات پیچیده و با کیفیت بالا است. ترکیبی از دقت، تطبیق پذیری، و سازگاری با محیط زیست، همراه با سازگاری آن با فرآیندهای تولید اتوماتیک، آن را به انتخابی ارجح در بسیاری از کاربردهای صنعتی مدرن تبدیل می­کند. این فرآیند به ویژه در صنایعی که استانداردهایی با کیفیت بالا و بهره وری تولید در آنها اهمیت دارد، مهم است. محبوبیت روزافزون آن بر پیگیری مداوم این صنعت برای روش‌های ریخته‌گری کارآمدتر، دقیق‌تر و پایدارتر تاکید می‌کند.

 

6- مراجع

[1] Wang, R. M., Zheng, S. R., & Zheng, Y. G. (2011). Polymer matrix composites and technology. Elsevier.

[2]  Vietnam Cast Iron Co, ” What is furan resin sand casting?” https://vietnamcastiron.com/furan-resin-sand-casting.

[3] Liaoning Borui Machinery CO, ” The advantages and disadvantages of furan resin self-hardening sand of iron castings” https://www.iron-foundry.com/furan-resin-sand-advantages-disadvantages.

[4] Stinco Enterprise CO, “Furan Casting Products”  https://www.sltco.com.tw/Furan-Casting.

[5] Ghosh, D. K. (2019). Comparison of molding sand technology between Alphaset (APNB) and Furan (FNB). Archives of Foundry Engineering.

[6] Sawa, M. (2012). U.S. Patent No. 8,124,719. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.