بوش سیلندر از جمله قطعات چدنی است که نسبت به ساختار زمینه بسیار حساس است و ویژگی های ساختاری قطعه تعیین کننده عمر و دوام و سلامت موتور اتومبیل می باشد . برای تولید این قطعه در صنعت از دو روش استفاده می شود . روش نخست ، ریخته گری در ماسه به روش سیلیکات سدیم است . بوشی که از این روش تولید می شود دارای استحکام پایینی بوده و بعلت رطوبت موجود در سیستم ، عیوب انقباضی و گازی فراوانی در قطعه مشاهده می شود .
روش صنعتی و جدید برای تولید بوش سیلندر ریخته گری در قالب فلزی به روش گریز از مرکز است . در این روش مذاب به سرعت در قالبی که در حال گردش است ، ریخته شده ، شکل می گیرد . استفاده از روشهای گریز از مرکز برای تولید بوش چدنی به جای روش ریخته گری در ماسه دارای مزایای زیر است :
1 حداقل عیوب گازی و انقباضی به همراه ضریب تراکم جرمی بالا
2 حذف سیستم راه گاهی و تغذیه و مشکلات موجود در این سیستمها
3 حذف سیستم ماهیچه گذاری و مشکلات موجود در این سیستم
4 تولید بوش با حداقل ضخامت ممکن برای انجام مراحل ماشین کاری
5 استحکام و خواص مکانیکی بالاتر نسبت به سیستم ریخته گری در ماسه
6 افزایش سرعت تولید
گرچه استفاده از روشهای گریز از مرکز در تولید بوش از مزایای زیادی برخوردار است ،ولی باید توجه داشت که به دلیل شرایط خاصی که به لحاظ استفاده از قالب فلزی بر نحوه انجماد حاکم است ، باعث می شود تا کنترل ساختار متالورژیکی قطعه با مشکلات عدیده ای روبرو باشد که از آنجمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :
1 جدایش فازها در اثر نیروی گریز از مرکز
2 تغییر ساختار متالورژیکی و تشکیل مناطق کاربیدی
در فرآیندهای متداول ریخته گری سیلندر ، دستیابی به ساختاری مناسب در قسمت سیلندر با پیستون که سایش و حرارت بالایی ایجاد می کند عملاً غیر ممکن است . به منظور بالابردن مقاومت به سایش و ضریب هدایت حرارتی از به کار بردن قطعه ای استوانه ای شکل (بوش سیلندر) که بطور جداگانه با ساختار مطلوب ریخته گری می شود ،در آن محل استفاده می کنند . بوش سیلندر را معمولاً از جنس چدنهای خاکستری بدللی دارا بودن قابلیت ریخته گری خوب و خواص فیزیکی و مکانیکی ویژه تهیه می کنند . نوع و اندازه گرافیتها و فازهای تشکیل دهنده زمینه ریز ساختار پارامترهای اصلی تعیین کننده خواص چدنهای خاکستری هستند .
گرافیت نوع A (گرافیت لایه ای نازک با توزیع یکنواخت) با اندازه متوسط از نظر مقاومت به سایش عالی هستند . در چدنهای خاکستری با گرافیتی نوع A ، ورقه های گرافیت شبیه مخزن روغن کاری کننده عمل می کنند . همچنین این نوع گرافیتها باعث هدایت حرارتی و کنترل دمای سطوح مرتبط با منبع گرما می شوند . گرافیتهای ورقه ای ضمن داشتن قابلیت ماشین کاری خوب ، شرایط عالی در برابر سایش نیز دارند . برای افزایش مقاومت به سایش چدنهای خاکستری می توان از ایجاد فازهای مختلف و مناسب در ریز ساختار بهره گرفت . بطور کلی سختی چدن خاکستری با زمینه کاملاً پرلیتی حدود HB 180 است . با افزودن مقداری فسفر حدود 5/0 % به چدن فاز استریت با سختی حدود HB 400 در اطراف سلولهای یوتکتیک تشکیل می گردد . این فاز در برابر سایش بسیار مقاوم می باشد .
با توجه به مصرف گسترده بوشها و کاربرد حساس آنها در سیلندر تولید آنها با مشخصات مناسب ضروری می باشد لیکن با توجه به طبیعت انجماد جهت دار در ریخته گری گریز از مرکز ، تولید چنین محصولاتی با مشکلاتی روبرو خواهد بود . لذا هدف اصلی تولید چدن خاکستری با داشتن گرافیتهای نوع A ضمن داشتن ریز ساختاری شامل حدود 95% پرلیت و حدود 5% فسفید آهن می باشد .
قالب های مورد استفاده در روش ریخته گری گریز از مرکز افقی :
بسته به شرایط کاری ، سرعت تولید ، جنس آلیاژ ریخته گری به دو دسته مصرف شدنی و دائمی تقسیم بندی شده است ، که قالب های مورد استفاده در ریخته گری گریز از مرکز لوله های چدنی مورد نظر فولاد دائمی است .
جنس فولاد های قالب گریز از مرکز :
فولادهای قالب از نوع فولادهای گرم کار بوده که جهت تهیه لوله های چدنی و همچنین قالب های تزریقی پلاستیک در صنعت مورد توجه می باشند . در حین کار سطح داخلی آنها تحت درجه حرارت های بالا و بارهای مکانیکی نسبتاً بالا قرار دارد . فولادهای قالب درحین کار تحت تاثیر عواملی قرار می گیرند که بر طول عمر آنها تاثیر دارد . این عوامل عبارتند از :
1-سیکل تغییرات دما با دامنه تا در سطح داخلی قالب ( زمان یک دوره تغییرات دما تقریباً 210 ثانیه است .)
2-نیروی گریز از مرکز بالا در اثر چرخش قالب با سرعت حدود حاصل می شود .
3-تنشهای بالا در نزدیکی سطح داخلی (حدود فشار کششی )
4-خوردگی حاصل از گازها و هوا که از انجام واکنشها حاصل می شود .
5-ترک های خراش که در هنگام بیرون کشیدن لوله ها از قالب در جهت محور قالب ایجاد می شوند.