بررسي تجربي تاثير جنس، اندازه ، زاويه و فشار پاشش ماسه بر روي رفتار سايشي فولاد AISI H13 در فرآيند قالب‌گيري ماهيچه

Experimental study of the influence of material, size, angle and spraying pressure of sand on the erosive behavior of AISI H13 steel in core molding process

با توجه به اين كه در فرآيند قالب گيري ماهيچه، سايش فرسايشي(Erosion) جعبه ماهيچه در اثر برخورد ذرات ماسه به بدنه فلزي قالب از چالش هاي مهم صنايع ريخته گري است، هدف اين مقاله بررسي تاثير جنس، اندازه، زاويه برخورد و فشار پاشش ذرات ماسه و همچنين نوع عمليات حرارتي بر روي ميزان سايش فرسايشي فولاد ابزارگرم كار AISI H13 كه به طور عمده در ساخت قالب ماهيچه مورد استفاده قرار مي-گيرد، است. جنس نمونه ها همانند جنس قالب از فولاد AISI H13 انتخاب شد. جهت انجام تست هاي سايش نمونه ها از دستگاه پرتاب كننده ماسه كه فرآيند قالب‌گيري ماشيني جعبه ماهيچه را شبيه سازي تجربي مي نمود، استفاده شد. نتايج اين تحقيق نشان مي دهد ميزان سايش فرسايشي نمونه ها تابعي از نوع عمليات حرارتي، زاويه برخورد و ميزان فشار پاشش ذرات ماسه است، به طوري كه نمونه هاي كوينچ تمپر شده بيش‌ترين و نمونه هاي نيتراسيون شده كمترين ميزان سايش فرسايشي را دارند. همچنين تصاوير ميكروسكوپ الكترون روبشي (SEM) سطح نمونه ها نشان مي دهند با تغيير زاويه برخورد از 20 درجه به 90 درجه، به صورت تدريجي نوع برداشت ماده از مكانيزم برش به شكست تبديل مي شود و با افزايش فشار از يك مقدار مشخص، ذرات ماسه پس از برخورد با سطح قطعه كار، در روي آن گير كرده و با ايجاد لايه مخلوط شده مكانيكي(Mechanically Mixed layer) موجب كاهش ميزان سايش فرسايشي سطح آن مي گردند. همچنين نتايج نشان مي دهد كه ميزان سايش هنگام استفاده از ماسه سيليسي بيشتر از ماسه كروميتي بوده و با افزايش اندازه ذرات ماسه ميزان آن افزايش مي يابد.

The erosion of core boxes caused due to sand shooting in core molding process is one of major concerns of foundry industry. This paper study the effect of impact angle, blasting pressure of sand particles and the type of heat treatment on erosion of AISI H13 tool steel that is widely used in producing core dies. The workpiece material used in this study was AISI H13 tool steel. The tests were performed on a sand shooting machine which simulated the core molding process experimentally. The results show that the erosion of samples is a function of impact angle, shooting pressure and heat treatment as the erosion increases with the increase in shooting pressure. Among the heat treated samples the highest level of erosion has been observed for quench tempered, martempered, carburized and nitrated samples respectively. The Scanning Electron Microscopy (SEM) of surface of templates show that by changing the impact angle from 20 to 90 degrees, the material removal type changes from cutting mechanism to fracture. Further analyses revealed that with increase in shooting pressure from a threshold value abrasive particles trap on the surface of the samples that makes the Mechanically Mixed Layer (MML) and so that decreases the erosion rate. Results express that silica sand causes more erosion than chromite sand; also the erosion increases with increase in size of sand particles.