بهينه سازي ميزان گرافيت زايي و كاربيد زايي چدن هاي غير آلياژي در سرعت هاي سرد كردن بالا به روش طراحي آزمايش تاگوچي

Optimization of the amount of Graphitization and Carbidization of non-alloy cast irons in high cooling rates based on Taguchi design

در اين تحقيق از روش تاگوچي (با آرايه اورتوگونال (فرمول در متن اصلي مقاله)) براي بهينه سازي شرايط توليد چدن خاكستري و به عبارتي چدن غير تبريدي جهت كاهش ميزان كاربيد، افزايش ميزان گرافيت ، نزديك كردن اندازه متوسط گرافيتها به اندازه اسمي مناسب و يكنواخت كردن توزيع اندازه گرافيت ها در ريز ساختار چدن ، د رسرعت هاي سرد كردن بالاتر از حدود بحراني استفاده شد. پارامترهاي آزمايش د رمحدوده 3/45 تا 3/80% براي مقدار كربن در تركيب شميايي چدن (C) 1350 تا 1450 درجه سانتيگراد براي دماي بارريزي (T) صفر تا 0/5% براي مقدار ماده جوانه زا (N)0/2 تا 1/5W/m.K براي ميزان انتقال حرارت قالب كه وابسته به جنس قالب است(M) و 3 تا 20mm بريا ضخامت قطعه (P) بررسي شدند. شرايط بهينه جهت حداكثر گرافيت زايي 3/80%=C و T= 1350 درجه سانتيگراد و 0/5%=N و 0/2W/m.K =M و 20mm=P بوده ، كه ميزان گريفيت آن معادل 95% پيش بيني شد. به منظور كاهش كاربيدزايي، متناسب كردن اندازه متوسط گرافيت ها و يكنواخت كردن توزيع اندازه آن ها، سه سري آزمايش ديگر با شرايط معين انجام شد و شرايط بهينه كلي تحقيق 3/68%=C و درجه سانتيگراد 1350=T و 0/3%=N و 0/2W/m.K=M و 20mm=p بدست امد. سپس با تحليل اريانس (ANOVA) درجه اطمينان محاسبه شد.

The Taguchi method (with L''32(2×43×8) orthogonal array) was used as the experimental design to determine the optimum conditions for production of grey cast irons or in other words producing noncooled cast irons to increase the graphitization, normalize the size of flake graphites and decrease the carbidization and standard deviation of flake graphites size in solidification rates higher than critical limits. The experimental condition were studied in the range of 0.2-1.5 W/m.K for heat conduction of mould (M), 345-380% for carbon percent in chemical composition (C), 1350-1450°C for pouring temperature (T), 0-0.5% for nucleas percent (N), and 3-20 mm for part’s thickness (P). The obtained optimum conditions for increasing the graphitization from this study were M=0.2W/m.K, C=3.80%, T=1350°C, N=0.5%, and P=20mm. Under this conditions, the optimum graphitization percent was 95%. To normalize the size of graphites and decrease the carbidization and standard deviation of graphites size while keeping the graphitization, three series of experiments, in alternative conditions, were performed. Total optimum conditions that obtained from this study were M=0.2W/m.K, C=3.68%, T=1350°C, N=0.3%, and P=20mm.