[supsystic-slider id=1 position=”center”]

قبل از شروع معرفی ریخته گری بدانید قطعه های موجود در وسایل و تجهیزات اطراف ما، به وسیله فرآیند های ساخت، تولید می‌ شوند. برخی از این قطعات، در مقیاس‌ های کوچک و برخی دیگر، در مقیاس‌ های بزرگ و صنعتی ساخته می شوند. از شناخته‌ شده‌ ترین روش‌ های صنعتی ساخت و تولید می‌ توان به ریخته‌ گری اشاره کرد.

برای معرفی ریخته‌ گری، باید بدانید: به طور کلی ریخته گری به معنای شکل دادن فلزات از طریق ذوب می گویند. دراصل به ریختن مواد مذاب در قالب و سرد کردن و انجماد آن گفته می شود. ریخته گری فرآیندی است که به طور گسترده برای تولید قطعات فلزی مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این فرآیند از محبوبیت بسیار زیادی در صنایع خودرو سازی و ماشین‌ سازی برخوردار است.

در ادامه این مقاله می خواهیم، به معرفی ریخته گری و اصول و مفاهیم آن بپردازیم. اما قبل از معرفی ریخته گری، کاربردها، مواد مورد استفاده، انواع روش‌ های اجرا، روند کلی اجرا، مزایا، معایب و معایب این فرآیند را مورد بررسی قرار می دهیم. بعد از آن، تاریخچه، اصطلاحات رایج و انواع روش‌ های ریخته‌ گری را مرور می کنیم.

امروزه، مطالعه بر روی عملکرد اکثر فرآیند های ریخته گری، با استفاده از نرم افزار های تخصصی انجام می‌ شود. شبیه‌ سازی فرآیند های ریخته‌ گری، امکان یافتن مشکلات احتمالی و بهینه‌ سازی طراحی را فراهم می‌ کند. از شناخته‌ شده‌ ترین ابزار های کامپیوتری در صنعت ریخته‌ گری می‌ توان به نرم افزار «پروکست» (ProCAST) اشاره کرد. این نرم افزار، به منظور اجرای تحلیل‌ های مختلفی نظیر تحلیل‌ های حرارتی، سیالاتی، تنشی، ریز ساختار و غیره مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

ریخته‌گری، فن شکل‌ دادن فلزات و آلیاژ ها از طریق ذوب، ریختن مذاب در محفظه‌ ای به نام قالب و آن‌ گاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب است. این روش کهن‌ ترین فرایند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولین کوره‌ های ریخته‌ گری از خاک‌رس ساخته می‌ شدند و لایه‌ هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده می‌ شد.

درصد بسیار بالایی از کالا های تولید شده حاوی حداقل یک قطعه ریخته‌ گری هستند. اندازه قطعات ریخته شده می‌ تواند از چند گرم و چند میلی متر (مانند دندانه‌ های منفرد یک زیپ) تا بیش از ۱۰ متر و چندین تن باشد (مانند چرخ‌ پروانه‌ های بزرگ یا قاب‌ های عقب کشتی‌ های اقیانوس‌ پیما).

فرآیند های ریخته‌ گری اغلب زمانی استفاده می‌ شوند که تولید شامل اشکال پیچیده بوده، یا قطعات دارای مقاطع تو خالی یا حفره‌ های داخلی باشند. همچنین قطعاتی که دارای سطوح منحنی نامنظم هستند (به جز مواردی که می‌ توانند از ورق فلزی نازک ساخته شوند)، قطعات بسیار بزرگ یا قطعات ساخته شده از فلزاتی که ماشین کاری آن‌ ها دشوار است، را نیز بیشتر به روش ریخته‌ گری می‌ سازند.

روش های ساخت و تولید کدام هستند؟

ساخت و تولید، یک اصطلاح کلی است که مجموعه فعالیت‌‌ های مورد نیاز برای ایجاد یک قطعه در صنعت های مختلف را می‌ گویند. روش‌ ها و فرآیند های بسیار متنوعی برای ایجاد قطعات صنعتی و غیر صنعتی وجود دارد. برای نمونه، قطعات پلاستیکی مورد استفاده در بسیاری از تجهیزات، با استفاده از روش قالب گیری تزریقی ساخته می‌ شوند.

از انواع روش های تولید شناخته شده می توان موارد زیر را نام برد:

• پوشش‌ دهی و حکاکی: که شامل آبکاری، چاپ، انباشت بخار شیمیایی، لایه‌ نشانی کندوپاش، حکاکی با لیزر و پاشش حرارتی می شود.
• قالب گیری: که شامل قالب گیری پلاستیک، متالورژی پودر و پوشش شرینک می شود.
• شکل دهی: این فرآیند شامل فرم دهی انتهای لوله، آهنگری، نورد، اکستروژن، پرسکاری، خم‌کاری، برش‌کاری و غیره می شود.
• ماشین کاری: که شامل فرزکاری، سوراخکاری، تراشکاری، هونینگ، خانکشی، برشکاری با لیزر، واتر جت، برش پلاسما، تخلیه الکتریکی، سنگ‌زنی و غیره می شود.
• اتصال: این فرآیند شامل جوشکاری، پیچ‌کاری، تف جوشی، چسب‌کاری، لحیم‌کاری و غیره می شود.
• ساخت افزایشی: که شامل چاپ سه بعدی، تف جوشی لیزری انتخابی، رشته پیچی، رشته ذوبی، لایه‌سازی، تف جوشی با پلاسما، استریولیتوگرافی و غیره می شود.
• روش‌ های دیگر: که شامل معدن کاری، تولید شیمیایی، پتروشیمی، مونتاژ، لجستیک، بسته‌ بندی، چوب‌ کاری، عملیات حرارتی (مانند سخت کاری)، پخت و غیره می شود.
• ریخته گری: که در ادامه به معرفی ریخته گری خواهیم پرداخت.

مواردی که در بالا توضیح داده شد، به منظور تولید قطعات فلزی، پلاستیکی، پلیمری و غیره مورد استفاده قرار می‌ گیرند. روش‌ های ساخت و تولید می‌ توانند کاربری‌ های اختصاصی (به یک صنعت و یک ماده خاص) یا عمومی داشته باشند. به این مورد توجه داشته باشید که امکان تقسیم‌ بندی‌ روش‌ های ساخت و تولید به گروه‌ های کلی‌ تر هم وجود دارد. برای مثال، ریخته‌ گری، شکل‌ دهی و اتصال، به عنوان روش‌ های فلزکاری در نظر گرفته می‌ شوند.

معرفی ریخته گری

در ادامه معرفی ریخته گری (Casting)، بدانید که این روش یکی از قدیمی‌ ترین فرآیند های ساخت و تولید است که با ذوب مواد و ریختن آن‌ ها به داخل قالب انجام می شود. این فرآیند، از متداول‌ ترین روش‌ های ساخت قطعات فلزی در صنایع مختلف به شمار می‌ رود. ریخته‌ گری، امکان تولید انبوه قطعاتی با ابعاد کوچک تا بزرگ، وزن چند گرم تا چند تن، شکل ساده تا پیچیده و ساختار یکپارچه را فراهم می‌ کند. روش‌ های متعددی برای اجرای ریخته گری وجود دارند. با این حال، ریخته گری ماسه ای به عنوان قدیمی‌ ترین و رایج‌ ترین روش اجرای ریخته‌ گری شناخته می‌ شود.

معرفی ریخته گری و کاربرد آن

ریخته گری، تقریبا در همه صنعت ها کاربرد دارد. حدود 90 درصد از محصولات تولید شده در صنایع مختلف و ماشین‌ آلات صنعتی، به نحوی با فرآیند های ریخته گری در ارتباط هستند. با این وجود، بیش از 50 درصد از قطعات ریخته گری شده در صنایع ساخت ماشین‌ آلات سنگین و تجهیزات حمل و نقل مورد استفاده قرار می‌ گیرند.

معرفی ریخته گری و صنایعی که ریخته گری در آن کاربرد دارد:

• حمل و نقل: خودرو سازی، تجهیزات راه‌ آهن، تجهیزات راه‌ آهن و کشتی‌ سازی
• ماشین آلات سنگین: ماشین آلات راه سازی، کشاورزی و معدنکاری
• ماشین ابزار: تجهیزات ماشین‌ کاری، قالب‌ سازی، آهنگری، اکستروژن، شکل‌ دهی و ریخته گری
• ماشین آلات کارخانه: تجهیزات کارخانه‌ های تولید مواد شیمیایی، پتروشیمی، کاغذ سازی، تولید شکر، نساجی، ذوب و نیروگاه‌ ها
• صنایع نظامی: خودرو ها، تسلیحات، مهمات، مخازن و تجهیزات نگهدارنده
• صنایع الکتریکی: موتور، ژنراتور، پمپ و کمپرسور
• تاسیسات: لوله‌ ها، اتصالات، ولو ها و فیتینگ‌ های مورد استفاده در پایپینگ، تاسیسات بهداشتی و تاسیسات سرمایشی
• لوازم خانگی: وسایل آشپزخانه، مبلمان و تجهیزات باغبانی
• هنر: مجسمه‌ سازی، وسایل زینتی، دکوراسیون و غیره

معرفی ریخته گری و موارد استفاده از آن

چدن خاکستری، پرکاربرد ترین ماده مورد استفاده در فرآیند ریخته گری است. از دیگر فلزات متداول در این فرآیند می‌ توانیم چدن نشکن، آلومینیوم، فولاد، مس و روی را نام ببریم. البته امکان استفاده از مواد غیر فلزی مانند بتن، شیشه، پلاستیک و رزین نیز برای ساخت قطعات ریخته‌ گری وجود دارد. انتخاب ماده مناسب برای ساخت قطعات، به پارامتر هایی نظیر حجم تولید، صرفه اقتصادی، دمای ذوب، سرعت خنک‌ کاری، مقاومت در برابر فرسودگی، وزن و قابلیت جذب ارتعاش بستگی دارد. نوع ماده مورد استفاده، یکی از معیار های تقسیم‌ بندی انواع روش های ریخته گری و کاربرد های آن‌ ها است.

معرفی ریخته گری و کارخانه آن

کارخانه ریخته گری یا کارخانه ذوب (Foundry)، محل تولید قطعات فلزی به روش ریخته‌ گری است. تمامی مراحل اجرای ریخته‌ گری در این مکان انجام می‌ شود. از تجهیزات و مواد مورد استفاده در کارخانه ذوب می‌ توان به دستگاه‌ های قالب‌ گیری، میکسر، کوره، پاتیل، وسایل انتقال، فیلتر، فلزات، آلیاژ ها، افزودنی‌ ها و سیستم‌ های پیوند شیمیایی مواد اشاره کرد.

معرفی ریخته گری و نحوه انجام آن

روش‌ های مختلفی برای اجرای ریخته گری وجود دارد،اما این فرآیند، معمولا طی چندین مرحله کلی شامل ساخت الگو، ساخت ماهیچه، ساخت قالب، ذوب کردن فلز، ریختن ماده مذاب به درون قالب، انجماد، باز کردن قالب و پرداخت قطعه انجام می‌ گیرد.

فعالیت‌ های موجود در هر یک از این مراحل عبارت اند از:

• مدل‌سازی: این فرآیند شامل طراحی قالب های صنعتی مورد استفاده در فرآیند ریخته گری توسط نرم افزار های تخصصی و ساخت مدل فیزیکی قطعه نهایی آن ها می شود.
• ساخت ماهیچه: این فرآیند شامل طراحی و ساخت ماهیچه‌ های مورد نیاز برای ایجاد سطوح داخلی قطعه می شود.
• قالب سازی: این فرآیند شامل ساخت قالب ریخته‌ گری با توجه به مستندات طراحی و با استفاده از موادی نظیر ماسه، موم، فولاد و غیره می شود.
• ذوب و ریختن: این فرآیند شامل اعمال دمای بالا به فلزات برای تبدیل به حالت مایع و ریختن مواد مذاب به درون قالب توسط بوته یا دیگر تجهیزات موجود می شود.
• انجماد: این فرآیند شامل کاهش دمای قالب و مواد مذاب درون آن پس از اتمام فرآیند ریختن می شود.
• باز کردن قالب: این فرآیند شامل جدا کردن بخش‌ های مختلف قالب و خارج کردن قطعه قالب ریخته گری شده می شود.
• پرداخت: این فرآیند شامل اجرای سنگ زنی، برشکاری، سند بلاست و غیره به منظور جدا کردن بخش‌ های اضافی قطعه، ایجاد بافت مناسب و یا آماده‌ سازی سطح آن برای پوشش‌ دهی می شود.

معرفی ریخته گری و انواع روش های آن

طبق یک دسته بندی کلی، انواع روش های ریخته گری در دو گروه ریخته‌ گری با قالب یک‌ بار مصرف و ریخته‌ گری با قالب دائمی تقسیم می‌ شوند.

روش‌ های قابل اجرا با استفاده از قالب‌ های موقتی و دائمی ریخته‌ گری عبارت اند از:

قالب‌ های یک‌ بار مصرف: به معنی ریخته گری در قالب‌ های موقتی و بدون امکان استفاده مجدد از آن ها

• ریخته‌ گری ماسه ای
• ریخته‌ گری گچی
• ریخته‌ گری پوسته ای
• ریخته‌ گری دقیق
• ریخته‌ گری الگوی تبخیری

قالب‌ های دائمی: به معنی ریخته گری در قالب‌ های چند بار مصرف و بدون نیاز به اعمال تغییر بر روی قالب پس از هر چرخه تولید و وجود امکان استفاده مجدد از آن

• ریخته‌ گری ثقلی
• ریخته‌ گری تحت فشار (دایکاست)
• ریخته‌ گری نیمه جامد
• ریخته‌ گری گریز از مرکز
• ریخته‌ گری پیوسته

در ادامه مقاله به معرفی تمامی روش های نام برده شده در بالا خواهیم پرداخت.

معرفی ریخته گری و مزایا و معایب آن

از مهم‌ ترین مزیت‌ های ریخته‌ گری نسبت به دیگر روش‌ های ساخت و تولید می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• امکان ساخت قطعات پیچیده با هزینه نسبتا کم وجود دارد.
• عدم تاثیر گذاری ابعاد قطعه مورد نظر بر روی فرآیند ساخت.
• قطعه نهایی خواص مکانیکی بسیار خوب دارد.
• امکان ساخت قطعات با جزئیات ریز و دقیق وجود دارد.
• عدم وجود محدودیت در مواد قابل استفاده.
• ساختار داخلی قطعه یک نواخت و همسانگرد است.
• صرفه اقتصادی نسبت به دیگر روش‌ های ساخت دارد.
• امکان ساخت قطعات کامپوزیتی (متشکل از چندین ماده) دارد.

برخی از محدودیت‌ ها و معایب ریخته‌ گری عبارت اند از:

• پرداخت نسبتا ضعیف سطح و نیاز به انجام پرداخت ثانویه در اغلب موارد دارد.
• امکان رخ دادن عیب و نقص در قطعه وجود دارد.
• کنترل نسبتا دشوار به دلیل وجود مراحل زیاد است.
• مقاومت پایین در برابر خستگی نسبت به آهنگری دارد.

معرفی ریخته گری و عیوب ریخته گری

به مشکلاتی که در ساختار قطعه طی فرآیند ریخته‌ گری ایجاد می شوند، عیوب ریخته گری می‌ گویند. هر یک از روش های ریخته گری، مستعد رخ دادن عیب و نقص‌ های مختص به خود هستند. بعضی از این عیب و نقص‌ ها، کیفیت و عملکرد قطعه را تحت تاثیر قرار می‌ دهند. به همین دلیل، این عیوب، معمولا طی فرآیند های کنترل کیفیت شناسایی می‌ شوند.

از رایج‌ ترین نقص های احتمالی در قطعات ساخته شده به روش ریخته‌ گری می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• عدم انطباق: به عدم جانمایی مناسب نیمه‌ های قالب و ماهیچه می گویند.
• تورم: به افزایش ابعاد حفره قالب به دلیل فشار زیاد مواد فشار می گویند.
• جوشیدن (سوسه و مک): به محبوس شدن گاز در سطح قطعه به دلیل فرآیند انجماد می گویند.
• ماسه ریزی: به وجود ترک بر روی سطح بالایی ماسه و اضافه شدن ذرات ماسه به درون فلز مذاب می گویند.
• نفوذ فلز: به سطوح ناهموار و زبر قطعه به دلیل دانه‌ بندی بزرگ ماسه و نفوذ مواد مذاب به درون قالب می گویند.
• حفره‌ های کوچک: به حفره‌ های بسیار ریز (حدود 2 میلی‌متر) بر روی سطح قطعه به دلیل آزاد شدن گاز هیدروژن از مواد مذاب می گویند.
• حفره‌ های انقباضی: به ایجاد حفره‌ های داخلی ناشی از کاهش حجم قطعه در حین انجماد می گویند.
• اتصال سرد: به به جا ماندن اثر خط برخورد مواد مذاب در قالب‌ های دارای دو مجرای ورودی می گویند.
• نیامد: به انجماد مواد مذاب قبل از پر کردن کامل تمام حفره می گویند.
• آخال سرباره‌ ای: به وجود ذرات سرباره درون مواد مذاب می گویند.
• ترک گرم: به شکست کششی ناشی از تنش‌ های پسماند در مواد مذاب می گویند.
• سخت ریزه: به انجماد سریع‌ تر برخی از نقاط نسبت به مواد اطراف می گویند.
• ماهیچه ماسه‌ ای: به حفره‌ های داخلی یا خارجی ناشی از ورود ذرات سست ماسه به درون حفره قالب یا ریختن سریع مواد مذاب به درون قالب می گویند.
• لکه: به ناهمواری سطح قطعه به دلیل وجود ذرات اضافی بر روی سطح داخلی قالب می گویند.
• حفره‌ های شبکه‌ ای: به ایجاد چندین حفره کوچک و نزدیک به هم در سطح خارجی قطعه می گویند.
• تابیدگی: به تغییر شکل قطعه در حین انجماد یا پس از انجماد به دلیل یکنواخت نبودن نرخ کاهش دمای مواد می گویند.
• پلیسه: به ایجاد لایه نازک می گویند.

همان طور که تا الان متوجه شدید، احتمال رخ دادن عیب و نقص‌‌ های زیادی در فرآیند ریخته‌ گری وجود دارد. به همین دلیل، اهمیت طراحی مناسب، اجرای اصولی و نظارت مداوم بر روی ساخت قطعات توسط این روش را دو چندان می‌ کند.

معرفی ریخته گری و تاریخچه آن

در ادامه معرفی ریخته گری تاریخچه آن را بررسی می کنیم. شروع فرآیند ریخته‌ گری، به بیشتر از 6500 سال پیش بر می‌ گردد. اولین آثار یافت شده از فرآیند ساخت و تولید ریخته گری به دوران تمدن بین‌ النهرین بر می گردد. در آن دوران، ریخته گری طلا، به منظور ساخت قطعات تزئینی و بازیافت فلزات گران بها مورد استفاده قرار می‌ گرفت. پایین بودن دمای ذوب طلا، این فلز گران بها را به گزینه‌ ای مناسب برای ریخته‌ گری تبدیل می‌ کرد.

با گذشت زمان، فلزات دیگر نیز مسیر خود را به این فرآیند پیدا کردند. برنز و آلیاژ قلع از جمله فلزاتی بودند که به منظور ساخت ابزار آلات و تسلیحات به کار گرفته می‌ شدند. البته قدیمی‌ ترین قطعه ریخته‌ گری شده باقی مانده از تمدن بین‌ النهرین، یک مجسمه مسی با قدمت بیشتر از 5200 سال است.

در طی چندین هزار سال، سراسر کره زمین را عصر برنز فرا گرفت. مردمان مصری، دمنده ای مخصوص اختراع کردند که با استفاده از آن امکان انتقال حرارت به فلزات و رساندن دمای آن‌ ها به مقادیر بالا تر از روش‌ های قدیمی مرسوم را فراهم می‌ کرد. این ابزار های ریخته‌ گری، می توانستند هوای گرم را به درون کوره پمپاژ کنند. در عصر برنز، ریخته گری فلزات پیشرفت قابل توجهی داشت.

در این دوران، ساخت قطعات فلزی با ریختن مواد مذاب به درون قالب‌ های سنگی باز صورت می‌ گرفت. به همین دلیل، یکی از سطوح قطعه، همیشه به شکل صاف ساخته می‌ شد. در حدود 4000 سال پیش، روشی برای ساخت حفره‌ های پیچیده در قالب ریخته گری با استفاده از مواد مومی ارائه شد. این روش، مشکل قالب‌ های سنگی باز را بر طرف کرد. مسجمه‌ های برنزی جالب توجهی از این دوران باقی مانده است.

در راستای معرفی ریخته گری کمی در مورد تاریچخه استفاده از آن در ریخته گری صحبت می کنیم. آهن، یک عنصر از جنس فلز است که به طور معمول به صورت اکسید در طبیعت یافت و استخراج می‌ شود. اولین تلاش‌ های بشر برای استفاده از آهن در فرآیند ریخته‌ گری به حدود 3700 پیشتر باز می‌ گردد. بر اساس شواهد به دست آمده، هیتیتی‌ ها، از کوره‌ های مخصوص برای استخراج آهن و ریخته‌ گری آن استفاده می کردند. با این وجود، گسترش ریخته گری آهن به قرن 14 میلادی (قرن 8 شمسی) بر می‌ گردد.

آهن خام، یکی از آلیاژ های آهن با درصد کربن بالا تر است. این آلیاژ آهن، نقطه ذوب پایین‌ تری نسبت به خود آهن دارد. در قرن 7 میلادی (قرن 1 شمسی)، آهن خام به عنوان یکی از مواد معمول برای ساخت قطعات به روش ریخته‌ گری استفاده می‌ شد. چینی‌ ها نیز مانند مردمان مصر باستان، از تکنولوژی اعمال حرارت توسط دمنده به منظور دستیابی به دمای بالا (حدود 1150 درجه سانتی‌ گراد) برای ذوب آهن خام استفاده می‌ کردند.

قطعاتی که به روش ریخته گری آهن خام ساخته می شدند، از شکنندگی بالایی برخوردار بودند. احتمالا این مشکل، یکی دیگر از دلایل فاصله زمانی زیاد بین معرفی ریخته‌ گری آهن در تمدن‌ های دیگر و شروع به کارگیری آن در اروپا است.

تا قبل از انقلاب صنعتی در قرن 18 میلادی (قرن 12 شمسی)، از آهن خام به عنوان اصلی‌ ترین ماده مورد استفاده برای ریخته‌ گری نام برده می‌ شد. دروازه‌ های برخی از کلیسا های قرون وسطی توسط ریخته‌ گری آهن خام ساخته شده‌ اند. البته کیفیت ساخت این دروازه‌ ها پایین می باشد و تعداد زیادی از آن‌ ها نیازمند ترمیم و تقویت هستند. در قرن 15 میلادی (قرن 9 شمسی)، اولین لوله‌ های چدنی با استفاده از روش ریخته‌ گری ساخته شد.

بعد از انقلاب صنعتی، تعداد کارخانه‌ های ذوب فلزات به میزان زیادی شروع به افزایش در سراسر اروپا و آمریکا کرد. این توسعه، باعث گسترش کاربرد های فرآیند ریخته‌ گری شد. اقبال صنایع مختلف به ریخته‌ گری، باعث پیشرفت روش‌ های اجرا، تجهیزات و مواد مورد استفاده در این فرآیند ساخت و تولید شد. از ابداعات این دوران می‌ توان به استفاده از کک متالورژی در کوره‌ های آهن‌ گدازی برای استخراج آهن و اختراع اولین چدن چکش‌ خوار اشاره کرد.

ما بین انقلاب صنعتی و شروع قرن 20 میلادی (قرن 14 شمسی)، این بازه زمانی را می‌ توان به عنوان مهم‌ ترین دوره پیشرفت و ترقی صنعت ریخته گری در نظر گرفت. اولین ریخته گری فولاد با استفاده از بوته های ریخته‌ گری در این زمان اجرا شد، همچنین افتتاح اولین کارخانه تجاری فولاد و توسعه متالوگرافی، از پیشرفت‌ هایی بودند که زمینه تولید انبوه قطعات آهنی و فولادی با کیفیت در سراسر دنیا را فراهم کردند.

اواسط قرن 20 میلادی، الکتریسیته پا به صنعت ریخته‌ گری گذاشت؛ امکان ساخت قطعات فولاد ضد زنگ فراهم شد و به دنبال آن صنعت خودرو سازی نیز در اروپا، آمریکا و ژاپن توسعه یافت. جنگ جهانی دوم، صنعت فلزات را به شکل دیگری تغییر داد. در آن دوران، بسیاری از کشور های درگیر جنگ، مشغول بازسازی سازه‌ های خود بودند. بهره‌ گیری از منابع انرژی جدید به همراه اصول مدیریتی قوی ژاپنی‌ ها نظیر شش سیگما، کانبان و تولید به هنگام، مسیر دستیابی به تولید ناب را هموار کرد.

در ادامه معرفی ریخته گری و تاریخچه آن بدانید که در دهه‌ های اخیر، صنایع بسیاری در تلاش بوده‌ اند که سازگاری فرآیند های ریخته‌ گری با مسائل محیط زیستی را افزایش دهند. همین مسئله باعث توسعه یافتن ریخته‌ گری الکترومغناطیس در سال 1997 میلادی (1376 شمسی) شد. این روش، هزینه و ردپای کربن در فرآیند ریخته‌ گری را به شدت کاهش داد. امروزه، تمرکز اصلی صنعت‌ گران بر روی اختراع روش‌ های جدید، ارزان و پاک در ساخت قطعات فلزی توسط ریخته‌ گری است.

معرفی ریخته گری و اصطلاحات آن

ریخته گری، یکی از متداول‌ ترین روش‌ های ساخت و تولید است. این روش طی چندین مرحله و با استفاده از ابزار های متنوعی اجرا می‌ شود. یادگیری اصطلاحات رایج ریخته گری، امکان درک بهتر مکانیزم اجرای این فرآیند را فراهم می‌ کند.

برخی از اصطلاحات رایج ریخته گری عبارت اند از:

اصطلاحات مربوط به ابزار های ریخته‌ گری

• قالب
• حفره
• سیستم راهگاهی
• قطعه
• ماسه ریخته گری
• ماسه رویه
• ماسه رزینی
• فلاسک
• کوپ و درگ
• چیک
• مدل
• ماهیچه
• چپلت
• چیل
• بوته
• پاتیل

اصطلاحات مربوط به سیستم راهگاهی درون قالب

• حوضچه
• بارریز
• اسپرو
• چشمه
• رانر
• گیت
• رایزر
• غلاف
• هواکش

در ادامه معرفی ریخته گری تمام اصطلاحات نام برده شده را توضیح خواهیم داد.

معرفی ریخته گری و قالب ریخته گری

قالب (Mold یا Mould)، ابزاری است که به منظور شکل‌ دهی به فلز مذاب استفاده می شود. قالب ریخته گری تحت فشار با اصطلاح «دای» (Die) شناخته می‌ شود. طراحی قالب های صنعتی مورد استفاده یکی از مهم ترین فعالیت‌ های فرآیند ریخته‌ گری به شمار می‌ رود؛ به این دلیل که تمامی بخش‌ های موجود در قالب، مستقیما بر روی کیفیت قطعه ریخته گری شده تاثیر می‌ گذارند.

حفره قالب

«حفره» (Cavity)، فضای خالی درون قالب و مقصد نهایی مواد مذاب است. ساختار کلی قطعه به وسیله پر کردن مواد مذاب با حفره قالب، ساخته می شود.

سیستم راهگاهی قالب

«سیستم راهگاهی» (Gating system)، را مجموعه‌ ای از مجرا های درون قالب می گویند که امکان هدایت مواد مذاب از بیرون قالب به درون حفره را فراهم می‌ کند. حوضچه، اسپرو، چشمه، راهبار، تغذیه، راهباره و دریچه، از بخش‌ های اصلی سیستم راهگاهی به شمار می‌ آیند.

قطعه ریخته گری شده

قطعه ریخته گری شده، شی ای است که بعد از فرآیند انجماد از درون حفره قالب خارج می‌‌ شود. به قطعه ریخته گری شده، اصطلاحا «کستینگ» (Casting) می‌ گویند.

معرفی ریخته گری و ماسه ریخته گری

ریخته گری ماسه ای به عنوان رایج ترین روش اجرای ریخته‌ گری شناخته می‌ شود. همان طور که از اسم آن معلوم است ماده اصلی در ساخت قالب‌ های این فرآیند، ماسه است. فراوانی و هزینه پایین ماسه سیلیسی، این ماده را به گزینه اول ساخت قالب‌ های ماسه‌ ای تبدیل می‌ کند. توجه کنید که انبساط حرارتی بالای ماسه سیلیسی، احتمال رخ دادن عیوب ریخته گری را افزایش می‌ دهد. ماسه تر یا ماسه سبز، سیلیکات سدیم یا شیشه مایع و ماسه رزینی از رایج‌ ترین مواد مورد استفاده برای ساخت قالب‌ های ریخته‌ گری هستند.

ماسه رزینی

ماسه رزینی، ماده‌ ای است که معمولا از ترکیب ماسه سیلیسی ریزدانه با رزین فنولی ترموست تشکیل می‌ شود. با مخلوط کردن این مواد با یکدیگر، می توان قالب‌ های سخت با استحکام بالا را ساخت.

ماسه رویه

«ماسه رویه» (Facing Sand)، ماسه‌ ای است که برای ساخت بخش‌ های قالب که در مجاورت مدل قرار دارد استفاده می‌ شود. پس همان طور که متوجه شدید ماسه رویه در ارتباط مستقیم با مواد مذاب قرار می‌ گیرد. از این‌ رو، لازم است این ماسه از مقاومت بسیار بالایی در برابر تنش‌ های حرارتی اعمال شده از طرف مواد مذاب بهره مند باشد.

دُرجه یا فلاسک

دُرجه یا «فلاسک» (Flask)، ابزاری است که برای نگهداری قالب ریخته گری مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این وسیله، فقط دارای دیواره‌ های جانبی است و هیچ بخش بالایی یا پایینی ندارد. مقطع فلاسک، معمولا به شکل مقاطع ساده‌ ای نظیر مربع، مستطیل و دایره است.

نیمه های فلاسک

در اغلب روش های ریخته گری، از قالب‌ های دو تکه برای ساخت قطعات استفاده می شود. از این رو، فلاسک نیز به صورت دو تکه ساخته می‌ شود. به بخش بالایی فلاسک، «کوپ» (Cope) و به بخش پایینی آن، «درگ» (Drag) می‌ گویند.

چیک

در ریخته‌ گری‌ های پیچیده، فلاسک مورد استفاده، از چندین تکه یعنی بیش از دو تکه تشکیل می‌ شود. به بخش‌ های میانی فلاسک در این حالت، «چیک» (Cheek) می‌ گویند.

مدل یا الگو

مدل یا الگو (Pattern)، شی ای کاملا مشابه با قطعه نهایی ریخته گری است. این جسم به منظور ایجاد حفره قالب (فضایی که مواد مذاب در آن جریان پیدا می کند) مورد استفاده قرار می‌ گیرد. از مواد قابل استفاده برای ساخت مدل ریخته گری می‌توان به چوب، فلز و پلاستیک اشاره کرد.

مغز یا ماهیچه

ماهیچه یا «مغزه» (Core)، قطعه‌ ای جداگانه در قالب ریخته گری است که به منظور ایجاد فضا های تو خالی در قطعه مورد نظر، مورد استفاده قرار می‌ گیرد. زمانی که ساختار داخلی قطعه دارای پیچیدگی باشد و امکان دستیابی به شکل مورد نظر توسط مدل وجود نداشته باشد، از ماهیچه درون حفره قالب استفاده می‌ شود. به این ترتیب، مواد مذاب، محل قرار گیری ماهیچه ها را پر نمی‌ کنند. ماهیچه‌ ها از ابزار های پر کاربرد در فرآیند های ریخته‌ گری به شمار می‌ روند.

چپلت

«چپلت» (Chaplet)، قطعه کوچک فلزی ای است که برای نگهداری ماهیچه در حین فرآیند ریخته گری مورد استفاده قرار می‌ گیرد. چپلت‌ ها، از جابجایی ماهیچه بر اثر نیرو های اعمال شده از طرف جریان مواد مذاب جلوگیری می‌ کنند.

چیل

چیل (Chill)، قطعه‌ ای است که برای بهبود فرآیند انجماد (افزایش نرخ خنک شدن)، در داخل حفره قالب یا در اطراف آن قرار می‌ گیرد. در ریخته‌ گری‌ های پیچیده، عدم تقارن شکل و ضخامت قطعات، باعث عدم انجماد یکنواخت بخش‌ های مختلف می‌ شود. چیل‌ ها، با تنظیم انتقال حرارتی در نقاط بحرانی، باعث تعدیل فرآیند انجماد می‌ شوند. جنس این قطعات از مواد دارای هدایت الکتریکی بسیار بالا است.

بوته

در ادامه معرفی ریخته گری به معرفی بوته ریخته گری می پردازیم. بوته (Crucible)، ظرفی است که به منظور نگهداری فلزات در حین عملیات ذوب مورد استفاده قرار می‌ گیرد. بوته معمولا از جنس مواد سرامیکی یا فلزی با نقطه ذوب بسیار زیاد ساخته می‌ شود. این وسیله در داخل کوره قرار می‌ گیرد و حرارت کوره را به فلزی که درون خودش است انتقال می‌ دهد. پس از ذوب شدن فلز، بوته برای شروع فرآیند ریخته‌ گری به محل قرار گیری قالب انتقال داده می‌ شود.

پاتیل

پاتیل (Ladle)، به وسیله‌ ای می گویند که به منظور انتقال و ریختن ماده مذاب در فرآیند ریخته گری مورد استفاده قرار می‌ گیرد. پاتیل‌ ها معمولا در کارخانه‌ های ذوب استفاده می شوند. این وسایل در ابعاد کوچک (با ظرفیت حدود 20 کیلو گرم) و بزرگ (با ظرفیت حدود 330 تن) ساخته می‌ شوند. برخلاف بوته، پاتیل‌ های معمولی درون کوره قرار نمی‌ گیرند. برخی از کوره‌ های پایتلی، از قابلیت اعمال حرارت به فلز و ذوب آن بهره می‌ برند.

حوضچه بارریز

حوضچه بارریز (Pouring Basin)، یک حفره کوچک قیفی شکل در قسمت بالایی قالب است که به منظور ریختن مواد مذاب به داخل حفره داخلی استفاده می‌ شود. حوضچه بارریز، نرخ جریان مواد مذاب را تنظیم می‌ کند و اغتشاشات مواد در ورودی راهگاه را کاهش می‌ دهد. تصویر زیر، بیانگر بخش‌ های مختلف قالب ریخته‌ گری ماسه‌ ای و سیستم راهگاهی درون آن است. اصطلاحات مورد استفاده در اغلب روش‌ های ریخته‌ گری، به یکدیگر شباهت دارند.

اسپرو یا راهگاه بارریز

راهگاه بارریز یا اسپرو (Sprue)، به مجرای هدایت مواد مذاب از حوضچه بارریز به حفره قالب می گویند. این مجرا، معمولا به شکل مخروطی طراحی و ساخته می‌ شود. در بیشتر مواقع، کنترل کردن جریان مواد مذاب توسط راهگاه بارریز انجام می شود.

چشمه راهگاه

در انتهای راهگاه بارریز و در محل اتصال آن با راهبار، فضایی وجود دارد که با تجمع مواد مذاب، از سقوط آزاد مواد مذاب جلوگیری می‌ کند. به این فضا، چشمه راهگاه می‌ گویند. چشمه راهگاه، اغتشاشات جریان و گیر کردن هوا درون مواد مذاب را کاهش می‌ دهد. مقطع این چشمه معمولا به شکل دایره، قطر آن حدود دو برابر قطر انتهای راهگاه و عمق آن حدود دو برابر عمق راهبار است.

رانر یا راهبار

راهبار یا رانر (Runner)، به مجرایی می گویند که مواد مذاب را از راهگاه به دریچه یا تغذیه ‌های اطراف حفره قالب هدایت می‌ کند. رانر ها با کاهش سرعت مواد مذاب، باعث یک نواخت شدن جریان آن‌ ها به بخش‌ های مختلف حفره می‌ شوند. این مجرا ها، معمولا در بخش پایینی قالب قرار دارند.

دریچه یا راهباره

راهباره یا دریچه (Gate یا Ingate)، مجرایی است که مواد مذاب را از راهبار به حفره اصلی قالب هدایت می‌ کند. طراحی راهباره، باعث تغذیه یک نواخت حفره با نرخ ثابت و مطابق با نرخ انجماد می‌ شود. در اغلب موارد، مقداری از مواد مذاب درون دریچه یا حتی دیگر مجرا های سیستم راهگاهی باقی می‌ مانند. این مواد به همراه مواد درون حفره، طی فرآیند انجماد، سخت می‌ شوند. از این‌ رو، پس از باز کردن قالب و خارج کردن قطعه، نیاز به عملیات ماشین‌ کاری برای تهیه قطعه یا قطعات نهایی خواهد بود.

رایزر یا تغذیه

منبع تغذیه یا رایزر (Riser)، به فضا هایی درون سیستم راهگاهی قالب می گویند که در هنگام توقف ریختن مواد مذاب، به عنوان مخازن ذخیره و تامین مواد استفاده می‌ شوند. با توقف فرآیند ریختن، مواد مذاب درون حفره‌ ها، بر اثر فرآیند انجماد، شروع به جمع شدن می‌ کنند. کاهش حجم ناشی از جمع‌ شدگی، باعث کاهش ابعاد و تغییر شکل قطعه ریخته‌ گری شده نسبت به قطعه طراحی شده می‌ شود.

رایزر ها، با تامین مواد مذاب اضافی، تاثیر جمع‌ شدگی بر مشخصات ابعادی قطعه را کاهش می‌ دهند. بر اساس دسترسی یا عدم دسترسی مجرا به بیرون قالب، رایزر ها به انواع بالاسری (دسترسی از بالای قالب)، کناری (دسترسی از کناره‌ های قالب) و کور (بدون دسترسی) تقسیم می‌ شوند.

غلاف رایزر

غلاف رایزر (Riser Sleeve)، قطعه‌‌ ای استوانه‌ ای شکل است که به منظور کاهش افت حرارتی رایزر توسط ایجاد عایق حرارتی و یا تولید حرارت برای جلوگیری از افت دما مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این قطعه، با کاهش میزان جمع‌ شدگی، باعث پیوستگی فرآیند ریخته‌ گری و افزایش کیفیت قطعه نهایی می‌ شود.

هواکش

هواکش (Vent)، مجرای کوچکی است که امکان خروج هوا و گاز های ایجاد شده در قالب را فراهم می‌ کند. طراحی مناسب هواکش‌ ها، از اهمیت بالایی برای جلوگیری از عیوب ریخته‌ گری مرتبط با حضور گاز ها برخوردار است. هر چه سطح هواکش‌ ها از مقاومت کمتری در برابر جریان هوا برخوردار باشد، خروج گاز ها با سهولت بیشتری انجام می‌ شود.

معرفی ریخته گری و انواع روش های آن بر اساس مکانیزم اجرا

ریخته گری ماسه ای، تحت فشار، ثقلی، دقیق و گریز از مرکز به عنوان متداول‌ ترین روش‌ های ریخته‌ گری شناخته می‌ شوند. در ادامه معرفی ریخته گری، به معرفی اصول اجرایی، کاربرد ها، تجهیزات، مزایا و معایب این روش‌ ها و دیگر روش های ریخته‌ گری فلزات می‌ پردازیم.

معرفی ریخته گری ماسه ای

برای معرفی ریخته گری ماسه ای (Sand Casting)، می گوییم که قدیمی‌ ترین و متداول‌ ترین روش ریخته‌ گری است که در آن از قالب ماسه‌ ای یک بار مصرف برای ساخت قطعات فلزی استفاده می‌ شود. ریخته گری با قالب ماسه ای در ساخت قطعات پیچیده کوچک تا بزرگ و سبک تا سنگین (چند گرم تا چند تن) کاربرد دارد. این روش به طور گسترده در کارخانه‌ های ذوب مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

معرفی ریخته گری ماسه ای و نحوه اجرای آن

عملیات ریخته‌ گری ماسه ای طی شش مرحله کلی اعم از قالب سازی، بستن قالب، ریختن مواد مذاب، خنک کاری، خارج کردن قطعه و برشکاری انجام می‌ شود. طی این عملیات، قالب ماسه ای به طور کامل از بین می‌ رود و به منظور ساخت قطعه بعدی، یک قالب جدید ساخته می‌ شود.

معرفی ریخته گری ماسه ای و کاربرد آن

ریخته‌ گری ماسه‌ ای، متداول‌ ترین روش ساخت قطعات در کارخانه‌ های ذوب است. این روش ساخت و تولید، در بسیاری از صنایع نظیر هوافضا، خودرو سازی، ساخت ماشین آلات سنگین و غیره کاربرد دارد. به عنوان مثال، ساخت بلوک سیلندر، منیفلد، پایه ماشین‌ آلات، دنده‌ ها و پولی‌ ها توسط ریخته‌ گری ماسه‌ ای انجام می‌ شود. انعطاف‌ پذیری بالا، باعث تنوع کاربری این روش شده است.

مواد قابل استفاده برای قطعات ریخته گری ماسه ای چه هستند؟

تقریبا تمام فلزات و آلیاژ های فلزی در ریخته‌ گری ماسه ای قابل استفاده هستند. آلیاژ های فولادی، فولاد کربنی، چدن، برنج، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، مس، منیزیوم و نیکل از مواد اولیه رایج برای ساخت قطعات در قالب ماسه ای به شمار می‌ روند. البته امکان ساخت قطعاتی از جنس سرب، قلع، تیتانیوم و روی نیز توسط این روش وجود دارد.

معرفی ریخته گری ماسه ای و انواع آن

فرآیند ریخته‌ گری ماسه ای، معمولا با توجه به الگوی قالب و نوع ماسه مورد استفاده برای قالب گیری تقسیم‌ بندی می‌ شوند.

بر این اساس، از روش‌ های ساخت قطعات توسط قالب‌ های ماسه‌ ای می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• معرفی ریخته گری در ماسه تر
• معرفی ریخته گری در ماسه خشک
• معرفی ریخته گری گل و ماسه
• معرفی ریخته گری در قالب ماسه ای ماهیچه دار

تجهیزات مورد استفاده در ریخته گری ماسه ای چه هستند؟

قالب، ماهیچه، ماسه و ابزار های تراکم ماسه از معیار های اصلی مورد نیاز برای ساخت قطعات فلزی به روش ریخته‌ گری ماسه‌ ای هستند. ماهیچه، قطعه‌ ای است به شکل قطعه نهایی درست می شود که به منظور ایجاد حفره درون قالب مورد استفاده قرار می‌ گیرد. با ریختن خاک ریخته گری یا ماسه ریخته‌ گری (معمولا ماسه سیلیسی) درون قالب، جانمایی ماهیچه درون ماسه و تراکم ماسه، حفره‌ های قالب و مجرا های ریختن مواد مذاب به درون آن تشکیل می‌ شوند. فرآیند آماده‌ سازی تجهیزات این روش به دو صورت دستی و خودکار (توسط ماشین‌ آلات مخصوص) قابل انجام هستند.

معرفی ریخته گری ماسه ای و مزایا و معایب آن

مزیت‌ های اصلی ساخت قطعات فلزی با قالب‌ های ماسه‌ ای عبارت هستند از:

• امکان تولید قطعات بسیار بزرگ
• امکان ساخت قطعات دارای ساختار پیچیده
• تنوع زیاد در مواد قابل استفاده
• هزینه پایین تجهیزات و ابزار های برش
• کوتاه بودن فاصله زمانی بین دریافت سفارش تا تحویل کامل قطعات

از محدودیت‌ ها و معایب ریخته‌ گری ماسه ای می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مقاومت نسبتا پایین قطعات
• احتمال بالای ایجاد تخلخل در قطعه
• کیفیت پایین پرداخت سطح و تلرانس آن
• نیاز به ماشین‌ کاری ثانویه در اغلب موارد
• نرخ پایین تولید
• هزینه های بالای نیروی کار

معرفی ریخته گری تحت فشار یا دایکاست

ریخته گری تحت فشار یا دایکاست، یکی از معمول ترین روش‌ های تولید انبوه قطعات فلزی غیر آهنی کوچک تا متوسط با استفاده از قالب‌ های دائمی است. این روش، کاربرد بسیار گسترده‌ ای در ساخت قطعات مورد استفاده در صنعت اتومبیل‌ سازی دارد. اغلب قطعات دایکاست از جنس آلومینیوم هستند. ریخته‌ گری تحت فشار، امکان ساخت قطعات فلزی ساده تا پیچیده با ساختار یکپارچه را فراهم می‌ کند.

موارد استفاده از دایکاست چیست؟

حدود 60 درصد از قطعات ساخته شده به روش ریخته‌ گری تحت فشار در صنعت خودرو سازی مورد استفاده قرار می‌ گیرند. البته این روش ساخت و تولید در صنایع هوافضا، تجهیزات الکترونیکی، لوازم خانگی و جواهر سازی نیز به کار برده می‌ شود.

دایکاست چگونه اجرا می شود؟

دایکاست در طول پنج مرحله شامل آماده‌ سازی قالب، تزریق مواد مذاب، خنک‌ کاری، باز کردن قالب و برش‌ کاری انجام می‌ شود. فرآیند اجرای ریخته‌ گری تحت فشار، شباهت بسیار زیادی به قالب گیری تزریقی (ساخت قطعات یکپارچه پلاستیکی) دارد.

مواد قابل استفاده در دایکاست چه هستند؟

بیش از 80 درصد از قطعات دایکاست با استفاده از آلومینیوم و آلیاژ های مختلف آن نظیر زاماک ساخته می‌ شوند. مس، منیزیوم، روی و قلع نیز کاربرد زیادی در فرآیند ریخته‌ گری تحت فشار دارند.

انواع دایکاست کدام هستند؟

به طور کلی، ریخته‌ گری تحت فشار بالا، به عنوان روش اصلی و استاندارد دایکاست شناخته می‌ شود. با این وجود، محدودیت به کارگیری مواد در این روش، باعث توسعه فرآیند های متنوعی از دایکاست شده است. هر یک از این فرآیند ها، امکان ساخت قطعات با کیفیت، از جنس فلزات مختلف را فراهم می‌ کنند.

از انواع روش‌ های دایکاست بر اساس مکانیزم اجرا می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• معرفی ریخته گری تحت فشار بالا: به ساخت قطعاتی از جنس آلومینیوم، برنج و منیزیوم (مواد دارای نقطه ذوب نسبتا بالا) توسط دستگاه دایکاست محفظه سرد می گویند.
• معرفی ریخته گری تحت فشار پایین: به ساخت قطعاتی از جنس روی، قلع و سرب (آلیاژ های دارای نقطه ذوب پایین) توسط دستگاه دایکاست محفظه گرم می گویند.
• معرفی ریخته گری تحت فشار در خلا یا ریخته گری تحت خلا: به ساخت قطعات نیازمند عملیات حرارتی می گویند.
• معرفی ریخته گری تحت فشار کوبشی یا ریخته گری کوبشی: به تقویت مواد الیافی و آلومینیوم مذاب می گویند.
• معرفی ریخته گری تحت فشار نیمه جامد: به ساخت قطعات منیزیمی و آلیاژ های آلومینیومی برای دستیابی به چگالی حداکثری و تخلخل حداقلی می گویند.

معرفی ریخته گری دایکاست و تجهیزات مورد استفاده در آن

به طور کلی، دو نوع دستگاه شامل دستگاه دایکاست با سیستم تزریق محفظه گرم و دستگاه دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد در ریخته‌ گری تحت فشار مورد استفاده قرار می‌ گیرند. دستگاه‌ های محفظه گرم در ساخت قطعه هایی از جنس روی، قلع و سرب (آلیاژ های دارای نقطه ذوب پایین) و دستگاه‌ های محفظه سرد در ساخت قطعه هایی از جنس آلومینیوم، برنج و منیزیوم (مواد دارای نقطه ذوب نسبتا بالا) کاربرد دارند. فشار عملیاتی دستگاه‌ های محفظه گرم (69 تا 345 بار)، معمولا پایین‌ تر از فشار عملیاتی دستگاه‌ های محفظه سرد (138 تا 1380 بار) است.

قالب دایکاست، از دیگر تجهیزات اصلی در اجرای ریخته‌ گری تحت فشار است. این قالب، از اجزای متعددی تشکیل می‌ شود که بر روی روند ساخت و کیفیت قطعه نهایی تاثیر می‌ گذارند. طراحی قالب دایکاست، از مهم‌ ترین مراحل آماده‌ سازی در تولید قطعات دایکاست به شمار می‌ رود.

معرفی ریخته گری دایکاست و مزایا و معایب آن

ریخته‌ گری به روش دایکاست دارای مزایای متعددی است که مهم‌ ترین آن‌ ها عبارت اند از:

• راندمان تولید بالا
• دقت ساخت خوب در ابعاد قطعات
• پرداخت خوب سطح و حجم پایین ماشین‌ کاری مورد نیاز
• هزینه عملیاتی پایین در تولید انبوه
• هزینه پایین نیروی کار
• یکپارچگی بالای قطعه
• مقاومت بسیار مناسب در برابر خوردگی

از محدودیت‌ ها و معایب اصلی دایکاست می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مناسب نبودن برای فلزات و آلیاژ های دارای نقطه ذوب بالا مانند فولاد
• محدودیت ساخت قطعات بزرگ یا دارای طول بلند
• هزینه بالای سرمایه‌ گذاری و تهیه قالب
• طولانی بودن فاصله زمانی بین دریافت سفارش تا تحویل کامل قطعات
• عدم صرفه اقتصادی برای تولید قطعات در تعداد کم
• امکان تشکیل حباب و تخلخل داخل قطعه

معرفی ریخته گری دقیق

ریخته گری دقیق (Investment Casting)، یکی از قدیمی‌ ترین روش‌ های ساخت و تولید قطعات فلزی پیچیده با دقت بالا است. در این روش، از قالب‌ های سرامیکی یک بار مصرف برای شکل‌ دهی به مواد مذاب استفاده می‌ شود.

موارد استفاده از ریخته گری دقیق چیست؟

ریخته‌ گری دقیق در ساخت بسیاری از قطعات صنعتی و تجاری کاربرد دارد. به عنوان مثال، قطعات مهندسی نظیر رتور و پره توربین در موتور و ژنراتور ها، اجزای مختلف ولو ها ، قطعات سلاح‌ های گرم و تجهیزات مورد استفاده در کارخانه‌ های تولید مواد غذایی معمولا با استفاده از روش ریخته‌ گری دقیق ساخته می‌ شوند.

ریخته گری دقیق چگونه اجرا می شود؟

ریخته‌ گری دقیق در طول شش مرحله شامل مدل‌ سازی، قالب‌ سازی، ریختن مواد مذاب، خنک‌ کاری، خارج کردن قطعه از درون قالب و پرداخت سطح انجام می‌ شود. الگوی قطعه (قطعه‌ ای از جنس موم)، درون دوغاب سرامیکی فرو برده شده و خارج می‌ شود. پس از گیرش دوغاب، الگو به همراه سرامیک خشک شده داخل کوره قرار می‌ گیرد. حرارت کوره، موم را آب می‌ کند. به این ترتیب، قالب تو خالی برای انجام مراحل بعدی آماده می‌ شود.

انواع روش های ریخته گری دقیق کدام هستند؟

از روش‌ های اجرای ریخته گری دقیق می‌ توان به «ریخته گری ضد جاذبه» (Counter Gravity Casting) و «ریخته گری لاست فوم» (Lost-Foam Casting) اشاره کرد.

مواد قابل استفاده برای قطعات ریخته گری دقیق چه هستند؟

از متداول‌ ترین مواد قابل استفاده در ریخته‌ گری دقیق می‌ توان به فولاد، فولاد ابزاری، فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، آلیاژ های آلومینیوم، آلیاژرهای برنز، مس و نیکل اشاره کرد. علاوه بر این موارد، امکان ساخت قطعاتی از جنس چدن، سرب، منیزیوم، قلع، تیتانیوم و روی با استفاده از این روش وجود دارد. در صورت بالا بودن نقطه ذوب مواد و عدم امکان استفاده از قالب‌ های پلاستیکی یا فلزی، ریخته‌ گری دقیق گزینه مناسبی خواهد بود.

تجهیزات مورد استفاده در ریخته گری دقیق چه هستند؟

موم، سرامیک و قالب فلزی مورد استفاده برای ساخت الگوی مومی، از معیار های مخصوص ریخته‌ گری دقیق به شمار می‌ روند. شکل حفره درون قالب سرامیکی (شکل قطعه مورد نظر)، با استفاده از یک الگوی مومی ایجاد می‌ شود. این الگو درون دوغاب سرامیکی قرار می‌ گیرد. پس از سخت شدن دوغاب، الگوی مومی از درون حفر خارج می‌ شود. از این‌ رو، به روش ریخته‌ گری دقیق، ریخته گری موم زائد یا اصطلاحا «ریخته گری لاست واکس» (Lost-Wax Casting) نیز می‌ گویند.

معرفی ریخته گری دقیق و مزایا و معایب آن

مهم‌ ترین مزیت‌ های ریخته‌ گری دقیق عبارت اند از:

• امکان ساخت قطعات ساده تا پیچیده با جزئیات دقیق
• تنوع مواد اولیه برای ساخت قطعات
• مقاومت بالای قطعات نهایی
• پرداخت بسیار خوب سطح با دقت بسیار بالا
• نیاز بسیار کم به ماشین‌ کاری ثانویه

از محدودیت‌ ها و معایب ریخته‌ گری دقیق می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• زمان‌ بر بودن روند اجرا
• هزینه های بالای تهیه تجهیزات و نیروی کار
• طولانی بودن بازه دریافت تا تحویل سفارش

معرفی ریخته گری گریز از مرکز

ریخته گری گریز از مرکز (Centrifugal Casting) یا ریخته گری دورانی (Rotocasting)، یکی از انواع روش های ریخته‌ گری است که به منظور ساخت قطعات استوانه‌ ای با دیواره‌ های نازک مورد استفاده قرار می‌ گیرد. روند اجرای این روش ساخت، باعث تراکم بیشتر ذرات در نزدیکی محیط خارجی قطعه و بهبود مشخصات مکانیکی آن نسبت به روش‌های دیگر می‌ شود.

موارد استفاده از ریخته گری گریز از مرکز چیست؟

کاربرد اصلی ریخته‌ گری گریز از مرکز، ساخت قطعات استوانه‌ ای مورد استفاده در صنایع مختلف است. این فرآیند در تولید لوله، چرخ، فلنج، غلاف، شفت، رینگ پیستون، بوش، نازل پمپ، نازل ولو، فیتینگ، پوسته یاتاقان، مخزن فشار و بسیاری از دیگر قطعات استوانه‌ ای کاربرد دارد.

ریخته گری گریز از مرکز چگونه انجام می شود؟

ریخته‌ گری گریز از مرکز طی 5 مرحله اصلی شامل آماده‌ سازی قالب، ریختن مواد مذاب، خنک‌ کاری، خارج کردن قطعه از قالب و پرداخت سطح قطعه انجام می‌ گیرد. روند اجرای این روش با اغلب روش‌ های ریخته‌ گری تفاوت دارد. در ریخته گری دورانی، نیروی گریز از مرکز، باعث حرکت مواد مذاب به سمت دیواره‌ های قالب و تشکیل قطعه استوانه‌ ای می‌ شود. محور دوران قالب، معمولا افقی است.

مواد قابل استفاده برای قطعات ریخته گری گریز از مرکز چه هستند؟

در ساخت قطعات به روش ریخته‌ گری گریز از مرکز، از آلیاژ های آهنی نظیر فولاد کم آلیاژ، فولاد ضد زنگ، آهن و آلیاژ های غیر آهنی مانند آلومینیوم، برنز، مس، منیزیوم و نیکل استفاده می‌ شود. البته این روش در تولید قطعات غیر فلزی نظیر شیشه و بتن نیز کاربرد دارد.

انواع ریخته گری گریز از مرکز کدام هستند؟

ریخته‌ گری گریز از مرکز، با توجه به فرآیند اجرا، به سه نوع زیر تقسیم می‌ شود:

• ریخته گری گریز از مرکز حقیقی یا کامل
• ریخته گری نیمه گریز از مرکز
• ریخته گری سانتریفیوژ

تجهیزات مورد استفاده در ریخته گری گریز از مرکز چه هستند؟

ریخته‌ گری گریز از مرکز با استفاده از دستگاه‌ های مخصوص انجام می‌ گیرد. این دستگاه‌ ها از اجزایی نظیر غلتک، قالب استوانه‌ ای، ابزار انتقال مواد مذاب (قیف) و منبع تامین انرژی (موتور) تشکیل می‌ شوند. پیکربندی دستگاه ریخته‌ گری گریز از مرکز می‌ تواند به صورت افقی یا عمودی باشد.

معرفی ریخته گری گریز از مرکز و مزایا و معایب آن

برخی از مهم‌ ترین مزیت‌ های ریخته‌ گری گریز از مرکز عبارت اند از:

• امکان ساخت قطعات بسیار بزرگ
• مشخصات مکانیکی خوب قطعات ساخته شده
• دقت بالای قطعات و پرداخت مناسب سطح خارجی
• هزینه پایین تجهیزات و نیروی کار مورد نیاز
• کم بودن میزان ضایعات تولید شده

از محدودیت‌ ها و معایب ریخته‌ گری گریز از مرکز می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• محدودیت شکل قطعات (استوانه‌ ای)
• نیاز به ماشین‌ کاری ثانویه برای سطح داخلی در اغلب موارد
• زیاد بودن بازه تولید از دریافت تا تحویل سفارش

معرفی ریخته گری ثقلی

ریخته گری ثقلی (Gravity Casting) یا ریخته گری در قالب دائمی (Permanent Mold Casting)، از دیگر روش‌ های قدیمی ساخت قطعات فلزی با حجم متوسط تا بالا است. این روش شباهت‌ های زیادی به ریخته‌ گری ماسه‌ ای و دایکاست دارد. البته برخلاف ریخته‌ گری ماسه‌ ای و مشابه با دایکاست، قالب مورد استفاده در روش ثقلی از جنس فلز و از نوع دائمی (دارای قابلیت استفاده مجدد) است. این روش، اغلب به منظور تولید انبوه قطعات کوچک و ساده فلزی با ضخامت یکنواخت مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

موارد استفاده از ریخته گری ثقلی چیست؟

ریخته‌ گری ثقلی، یکی از گزینه‌ های بسیار مناسب برای ساخت قطعات پیچیده آلومینیومی در صنایع خودرو سازی نظیر سر سیلندر، پیستون غیر فولادی، میل لنگ، دیسک ترمز و قطعات هیدرولیکی است. البته این روش ساخت در تولید قطعات تجهیزات روشنایی، آشپزخانه، نظامی/دفاعی، نیروگاهی و پزشکی نیز کاربرد دارد.

ریخته گری ثقلی چگونه اجرا می‌ شود؟

ریخته‌ گری ثقلی در طول شش مرحله اصلی شامل آماده‌ سازی قالب (اعمال ماده جداکننده به سطح داخلی قالب)، سر هم کردن بخش‌ های مختلف قالب، ریختن فلز مذاب، خنک‌ کاری، باز کردن قالب و برش‌ کاری بخش‌ های اضافی انجام می‌ شود. ماده مذاب بر اثر نیروی جاذبه، وارد مجرا های قالب می‌ شود و حفره‌ های درون آن را پر می‌ کند.

مواد قابل استفاده برای قطعات ریخته گری ثقلی چه هستند؟

قطعات در ریخته‌ گری ثقلی معمولا از جنس آلیاژ های آلومینیومی و آلیاژ های غیر آهنی نظیر آلیاژ های مس، منیزیوم و روی هستند. البته در صورت استفاده از قالب‌ های گرافیتی، امکان تولید قطعات آهنی و فولادی نیز وجود خواهد داشت. از دیگر مواد قابل استفاده برای قطعات ریخته گری در قالب دائمی می‌ توان به فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، چدن، سرب، نیکل، قلع و تیتانیوم اشاره کرد.

انواع ریخته گری ثقلی کدام هستند؟

علاوه بر روند کلی اجرای ریخته‌ گری ثقلی، فرآیند های دیگری برای ساخت قطعات فلزی به این روش وجود دارند.

از متداول‌ ترین این فرآیند ها می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ریخته گری تو خالی
• ریخته گری کم فشار در قالب دائمی
• ریخته گری تحت خلا در قالب دائمی

تجهیزات مورد استفاده در ریخته گری ثقلی چه هستند؟

ابزار ها و تجهیزات اصلی مورد استفاده در ریخته‌ گری ثقلی، مشابه با ابزار ها و تجهیزات ریخته‌ گری ماسه‌ ای هستند. با این وجود، مکانیزم قالب‌‌ گیری در این فرآیند، شباهت زیادی به دایکاست دارد. با این تفاوت که در ریخته‌ گری ثقلی از دستگاه‌ های قالب ریخته‌ گری ثقلی، معمولا با عنوان قالب ریژه شناخته می‌ شود. این قالب مانند قالب دایکاست از دو بخش ثابت و متحرک تشکیل می‌ شود. جابجایی قالب متحرک توسط یک سیلندر هیدرولیکی انجام می‌ شود.

اجزای نمایش داده شده در تصویر بالا عبارت اند از:

1. پاتیل
2. ماده مذاب
3. پین یا چپلت ماهیچه
4. نیمه ثابت قالب
5. ماهیچه
6. حفره
7. پین یا چپلت ماهیچه
8. نیمه متحرک قالب
9. اسپرو
10. رانر
11. قطعه نهایی

معرفی ریخته گری ثقلی و مزایا و معایب آن

مزیت‌ های ریخته‌ گری در قالب ریژه عبارت اند از:

• دقت ابعادی بالا با تلرانس خوب
• تخلخل پایین
• هزینه پایین نیروی کار
• امکان بازیافت و استفاده مجدد از ضایعات
• پرداخت صاف‌ تر سطح قطعه نسبت به قالب ماسه‌ ای
• بهبود مشخصات مکانیکی قطعه نسبت به قالب ماسه‌ ای
• امکان ساخت قطعاتی با دیواره‌ های نازک‌ تر نسبت به قالب ماسه‌ ای
• امکان ساخت قطعه با المان‌ های داخلی و پین‌ های فولادی

از محدودیت‌ ها و معایب ریخته‌ گری ثقلی می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نرخ تولید پایین برای برخی از آلیاژ ها
• هزینه های بالای طراحی و ساخت قالب نسبت به قالب ماسه‌ ای
• وجود محدودیت برای ساخت قطعات نازک (حداقل ضخامت 3 تا 5 میلی‌ متر)
• احتمال افزایش زمان بین دریافت تا تحویل سفارش

روش‌ هایی که تا به الان معرفی کرده ایم، بخش وسیعی از فرآیند های مورد استفاده در صنعت ریخته‌ گری را پوشش می‌ دهند. بیش از 60 درصد از فرآیند های ریخته‌ گری با استفاده از قالب‌ های ماسه ای انجام می‌ شوند. ساخت درصد بالایی از قطعات آلومینیومی، با استفاده از ریخته گری دایکاست انجام می‌ گیرد. با وجود گسترش این روش‌ ها و سلطه آن‌ ها بر روی صنعت ریخته‌ گری، روش‌ های دیگری نیز وجود دارند که هر یک از مزایای بیشتری در کاربری‌ های مختص به خود بهره می‌ برند. در ادامه معرفی ریخته گری به معرفی این روش‌ ها نیز می‌ پردازیم.

معرفی ریخته گری قالب پوسته ای

ریخته گری قالب پوسته ای (Shell Mold Casting)، یکی دیگر از روش‌ های ساخت قطعات فلزی پیچیده با ابعاد کوچک تا متوسط، توسط قالب یک بار مصرف نازک است. این روش، شباهت زیادی به ریخته‌ گری ماسه‌ ای دارد. با این تفاوت که قالب مورد استفاده در این فرآیند، از ماسه رزینی با ضخامت کم ساخته می‌ شود.

موارد استفاده از ریخته گری قالب پوسته ای چیست؟

ریخته‌ گری قالب پوسته ای در صنایعی به کار می‌ رود که نیاز به ساخت قطعات کوچک تا متوسط با دقت بالا باشد. به عنوان مثال، این روش در تولید بدنه جعبه دنده، سر سیلندر، میله‌ های اتصال و اهرم‌ های اتومبیل کاربرد دارد.

ریخته گری قالب پوسته ای چگونه اجرا می‌ شود؟

ریخته‌ گری با قالب پوسته ای، در طول شش مرحله اصلی شامل مدل‌ سازی، ساخت قالب، سر هم کردن قالب، ریختن مواد مذاب به درون قالب، خنک‌ کاری و خارج کردن قطعه انجام می‌ شود. به منظور خروج قطعه در انتهای ریخته‌ گری پوسته‌ ای، قالب شکسته می‌ شود. با وجود یکبار مصرف بودن قالب، مدل قطعه، برای ساخت قالب در چرخه‌ های بعدی قابل استفاده است.

مواد قابل استفاده برای قطعات ریخته گری قالب پوسته ای چه هستند؟

از ریخته‌ گری در قالب پوسته ای می‌ توان برای ساخت قطعاتی از جنس مواد آهنی و غیر آهنی استفاده کرد. چدن، فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد ضد زنگ، آلیاژ های آلومینیوم، آلیاژ های مس و آلیاژ های نیکل از متداول‌ ترین مواد قابل استفاده در این فرآیند هستند.

تجهیزات مورد استفاده در ریخته گری قالب پوسته ای چه هستند؟

در فرآیند ریخته‌ گری پوسته ای، از یک دستگاه مخصوص برای ساخت قالب استفاده می‌ شود. از دیگر ابزار ها و تجهیزات مورد استفاده در این فرآیند می‌ توان به مدل‌ های چدنی چند بار مصرف، ماسه رزینی و آون اشاره کرد.

مزایا و معایب ریخته گری قالب پوسته ای چیست؟

برخی از مهم‌ ترین مزیت‌ های ریخته‌ گری قالب پوسته ای عبارت اند از:

• امکان ساخت قطعات پیچیده با جزئیات ریز و دیوار های نازک به دلیل استفاده از قالب‌ های یک بار مصرف را دارد.
• نرخ تولید بالا به دلیل استفاده از مدل‌ های چند بار مصرف را دارد.
• پرداخت بسیار خوب سطح
• هزینه پایین نیروی کار به دلیل عدم نیاز به نیروی کار ماهر
• هزینه پایین ساخت قالب
• ضایعات کم

از محدودیت‌ ها و معایب ریخته‌ گری با قالب پوسته ای می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• هزینه های بالای تجهیزات و تولید (صرفه اقتصادی در تولید انبوه)
• هزینه های بالای الگو ها
• محدودیت در ابعاد و وزن قطعات قابل ساخت

معرفی ریخته گری پیوسته

ریخته گری مداوم یا ریخته گری پیوسته (Continuous Casting)، یکی از روش‌ های سریع ریخته‌ گری است که به منظور تولید قطعات ساده فولادی نظیر میلگرد و قطعات نیمه ساخته مورد استفاده قرار می‌ گیرد. ریخته‌ گری مداوم به عنوان یکی از روش‌ های متفرقه ریخته‌ گری به شمار می‌ رود؛ چرا که علاوه بر فرآیند اجرایی متفاوت، از هیچ قالب مرسومی در آن استفاده نمی‌ شود.

موارد استفاده از ریخته گری پیوسته چیست؟

ریخته گری مداوم، از روش‌ های پرکاربرد و در حال توسعه در صنعت فولاد، مخصوصا کارخانه ‌های تولید میلگرد به شمار می‌ رود. در سال 2003 میلادی (1382 شمسی)، حدود 21 درصد از میلگرد های دنیا با استفاده از این روش ساخته شدند. به طور کلی، ریخته‌ گری پیوسته در ساخت محصولات نیمه ساخته نظیر شمش، شمشال، شمشه و تختال کاربرد دارد. این محصولات، طی فرآیند های ثانویه به محصولات قابل استفاده در صنایع دیگر تبدیل می‌ شوند.

ریخته گری پیوسته چگونه اجرا می‌ شود؟

ریخته گری پیوسته در طول چهار مرحله اصلی شامل ریختن ماده مذاب به درون پاتیل، انتقال ماده مذاب به پاتیل میانی، عبور ماده مذاب از قالب بسیار خنک و برش قطعات انجام می‌ شود. تصویر زیر، ترتیب اجرای این چهار مرحله را به خوبی نمایش می‌ دهد. در هنگام عبور ماده مذاب از درون قالب خنک کننده، یک پوسته سخت در اطراف مواد به وجود می‌ آید. این مسئله باعث حفظ دمای بالا در مرکز رشته به وجود آمده می‌ شود.

تجهیزات مورد استفاده در ریخته گری پیوسته کدام هستند؟

ریخته گری پیوسته با استفاده از تجهیزات مخصوص و بزرگ اجرا می‌ شود. پاتیل میانی، قالب خنک‌ کننده و ابزار برش از المان‌ های شاخص در این فرآیند هستند. پاتیل میانی یا اصطلاحا تاندیش (Tandish)، به منظور اطمینان از کافی بودن فلز مذاب برای اجرای فرآیند ریخته‌ گری مورد استفاده قرار می‌ گیرد. قالب خنک کننده نیز وظیفه اعمال مایع جدا کننده و کاهش دمای مواد مذاب را بر عهده دارد. اطراف این قالب، کاملا بسته است. در انتهای فرآیند، دستگاه برشکاری اکسیژنی، رشته‌ های فولاد را به قطعات کوچک‌ تر برش می‌ دهند.

مواد قابل استفاده برای قطعات ریخته گری پیوسته چه هستند؟

ریخته گری پیوسته، فرآیندی است که به طور گسترده در ساخت قطعات فولادی مورد استفاده قرار می‌ گیرد. با این وجود، امکان استفاده از این روش برای تولید قطعات آلومینیومی و مسی نیز وجود دارد.

معرفی ریخته گری پیوسته و مزایا و معایب آن

اصلی‌ ترین مزیت‌ های ریخته‌ گری مداوم عبارت اند از:

• امکان تولید انبوه دال‌ ها و میلگرد های فولادی در مدت زمان کوتاه
• عدم استفاده از اسپرو، رانر، رایزر و استفاده 100 درصدی از مواد مذاب (بدون ضایعات و هدر رفت)
• بالا بودن مشخصات مکانیکی قطعات
• پرداخت عالی سطح
• کاهش قابل توجه تخلخل داخلی و جمع شدگی مرکز قطعه

از محدودیت‌ ها و معایب ریخته‌ گری پیوسته می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نیاز به تجهیزات مخصوص برای قالب‌ گیری و خنک‌ کاری مداوم به منظور جلوگیری از جمع شدگی
• امکان تولید قطعات با شکل ساده و مقطع یک نواخت
• هزینه سرمایه‌ گذاری بالا برای راه‌ اندازی خط تولید و اقتصادی نبودن برای حجم تولید کم
• نیاز به فضای زیاد برای اجرای عملیات

معرفی ریخته گری با مدل تبخیری

ریخته گری با مدل تبخیری (Evaporative-Pattern Casting)، یکی از روش‌ های ریخته‌ گری ماسه‌ ای است که در آن، از مدل‌ های قابل تبخیر برای ساخت حفره قالب استفاده می‌ شود. مدل‌ های مورد استفاده در این فرآیند، معمولا از جنس فوم‌ های پلی استایرن هستند. با ریختن ماده مذاب به درون قالب، مدل تبخیر می‌ شود و ماده مذاب فضای خالی را پر می‌ کند.

موارد استفاده از ریخته‌ گری با مدل تبخیری چیست؟

ریخته‌ گری با مدل تبخیری معمولا به منظور ساخت قطعات آلومینیومی مورد استفاده قرار می‌ گیرد. البته این فرآیند در تولید قطعات فولادی و آهنی نظیر لوله‌ های آب و قطعات پمپ نیز کاربرد دارد.

انواع ریخته‌ گری با مدل تبخیری کدام هستند؟

ریخته‌ گری با مدل تبخیری، به دو روش «ریخته گری لاست فوم» (Lost-Foam Casting) و «ریخته گری کامل قالب» (Full-Mold Casting) اجرا می‌ شود:

• معرفی ریخته‌ گری به روش لاست فوم: روشی مشابه با ریخته‌ گری دقیق که به جای موم از فوم پلی استایرن استفاده می‌ کند.
• معرفی ریخته‌ گری کامل قالب: روشی مشابه ریخته‌ گری ماسه‌ ای و لاست فوم که به جای مدل دائمی (چند بار مصرف) از مدل فوم تبخیری استفاده می‌ کند.

معرفی ریخته گری با مدل تبخیری و مزایا و معایب آن

مزیت‌ های ریخته‌ گری با مدل تبخیری عبارت اند از:

• قابلیت ساخت قطعات سبک را دارد.
• اجرای آسان نسبت به دیگر روش های ریخته‌ گری
• دقت ابعادی بالا
• امکان ساخت قطعات پیچیده بدون نیاز به ماهیچه
• پرداخت با کیفیت و صاف قطعه
• هزینه پایین نسبت به ریخته‌ گری دقیق به دلیل استفاده از فوم به جای موم
• عدم نیاز به طراحی رایزر به دلیل خنک‌ کاری سریع مواد مذاب (تبخیر فوم)

از محدودیت‌ ها و معایب ریخته‌ گری با مدل تبخیری می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نیاز به دمای بالا برای تبخیر مدل
• محدودیت در ساخت قطعات دارای ضخامت‌ های پایین دارد.
• آسیب‌ پذیری بالای مدل‌ ها
• زمان‌ بر بودن فرآیند اجرا به دلیل مراحل نسبتا زیاد
• اقتصادی نبودن برای حجم تولید پایین
• هزینه اولیه بالا در صورت استفاده از قالب‌ های مخصوص مدل‌ سازی

دیگر انواع روش های ریخته گری

در بخش‌ های قبلی، به معرفی برخی از مهم‌ ترین و پرکاربرد ترین روش‌ های ریخته‌ گری پرداختیم. ریخته‌ گری، از تنوع بسیار زیادی در فرآیند اجرا و تجهیزات مورد استفاده بهره می‌ برند.

برخی دیگر از روش‌ های شناخته‌ شده برای اجرای این فرآیند عبارت اند از:

• معرفی ریخته گری دیزاماتیک (DISAMATIC Casting): روشی با خط تولید اتوماتیک برای ساخت قالب ماسه‌ ای و تولید انبوه قطعات مورد استفاده در صنایع خودرو سازی و ماشین‌ سازی
• معرفی ریخته گری در قالب گچی (Plaster Mold Casting): روشی مشابه ریخته‌ گری ماسه‌ ای اما با قالب‌ های یکبار مصرف گچی
• معرفی ریخته گری سریع (Rapid Casting): ادغام روش‌ های مرسوم ریخته‌ گری با روش‌ های نمونه‌ سازی سریع نظیر پرینت سه‌ بعدی
• معرفی ریخته گری فرسابی (Ablation Casting): روشی مشابه ریخته‌ گری ماسه‌ ای اما با قالب قابل حل
• معرفی ریخته گری سرمایش مستقیم (Direct Chill Casting): روشی مشابه ریخته‌ گری پیوسته با قالب باز و کوتاه
• معرفی ریخته گری انجمادی (Freeze-Casting): روشی برای ساخت قطعات متخلخل در دما های پایین
• معرفی ریخته گری ژلی (Gelcasting): روشی برای ساخت داربست سرامیکی و پلیمری
• معرفی ریخته گری شیشه (Gelcasting): روشی برای ساخت قطعات شیشه‌ ای بر مبنای اصول ریخته‌ گری
• معرفی ریخته گری چرخشی (Spin Casting): روشی مشابه ریخته‌ گری گریز از مرکز برای ساخت قطعات لاستیکی
• معرفی ریخته گری نواری (Tape Casting): فرآیند ساخت نوار ها و ورقه‌ های سرامیکی

انواع روش های ریخته گری بر اساس ماده مورد استفاده و کاربرد آن‌ ها

همان طور که در بخش‌ های قبلی اشاره کردیم، فلزاتی نظیر چدن خاکستری، چدن نشکن، آلومینیوم، فولاد، مس و روی از متداول‌ ترین مواد مورد استفاده در ریخته‌ گری به شمار می‌ روند. خواص مکانیکی این مواد، هر یک از آن‌ ها را به گزینه‌ ای مناسب برای ساخت قطعات مورد نیاز در صنایع مختلف تبدیل می‌ کند. به علاوه، سازگاری برخی از مواد فلزی با برخی از روش‌ های ریخته‌ گری بیشتر است. از این‌ رو، در صنایع مختلف، فرآیند های ریخته‌ گری معمولا با عنوان ماده مورد استفاده مشخص می‌ شوند. در ادامه، به ویژگی‌ های هر یک از این فرآیند ها می پردازیم.

معرفی ریخته گری چدن خاکستری

چدن (Cast Iron)، پرکاربرد ترین فلز مورد استفاده در حوزه ساخت و تولید است. این ماده از استحکام بالایی بهره می‌ برد. پرداخت آسان سطح قطعه بدون نیاز به روش‌ های مخرب، امکان ساخت قطعاتی با مشخصات سفارشی و هزینه پایین در تولید انبوه در ویژگی‌ های ریخته گری چدن خاکستری است.

به طور کلی، این فرآیند در بسیاری از صنایع برای ساخت قطعاتی با مشخصات زیر به کار می‌ رود:

• مقاوم در برابر لرزش
• نسبت مقاومت به وزن بالا
• ابعاد پایدار

معرفی ریخته گری چدن نشکن

چدن چکش خوار، چدن نشکن یا چدن مالیبل (Malleable Cast Iron)، ماده‌ ای با خصوصیات مشابه با چدن خاکستری است که امکان دستیابی به خواص مکانیکی بهتر را فراهم می‌ کند.

ریخته‌ گری چدن نشکن برای ساخت قطعاتی با ویژگی‌ های زیر مورد استفاده قرار می‌ گیرد:

• استحکام زیاد
• مقاومت در برابر خوردگی
• چقرمگی بالا
• شکل‌ پذیری بالا
• وزن کمتر
• جمع‌ شدگی کمتر
• هزینه پایین‌ تر

معرفی ریخته گری آلومینیوم

آلومینیوم، از معدود مواد قابل استفاده در اغلب روش های ریخته‌ گری است. این فلز از مقاومت عالی در برابر خوردگی، هدایت الکتریکی/حرارتی بالا، خواص مکانیکی خوب و استحکام مناسب در دما های بالا بهره می‌ برد. تمام این ویژگی‌ ها، ریخته گری آلومینیوم را به یکی از فرآیند های پرکاربرد در اکثر صنایع تبدیل می‌ کنند.

از متداول‌ ترین روش های ریخته‌ گری آلومینیوم می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دایکاست
• ریخته‌ گری در قالب دائمی یا ریخته گری ثقلی
• ریخته‌ گری دقیق
• ریخته‌ گری ماسه ای
• ریخته‌ گری لاست فوم
• ریخته‌ گری کوبشی

معرفی ریخته گری فولاد

فولاد، به خصوص فولاد ضد زنگ، از مواد بسیار سختی است که برای ساخت قطعات تحت بار های سنگین، لرزش زیاد و فرسودگی قابل توجه مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این ماده از عملکرد بسیار خوبی در محیط‌ های مرطوب و دما های بالا بهره می‌ برد. ترکیب فولاد با کروم، آهن و نیکل، مقاومت آن در برابر خوردگی را بهبود می‌ بخشد. از این‌ رو، ریخته گری فولاد در صنایع نیازمند این ویژگی‌ ها کاربرد دارد.

معرفی ریخته گری مس

مس، به عنوان یک ماده‌ ای با قابلیت هدایت الکتریکی عالی شناخته می‌ شود. به همین دلیل، قطعات الکتریکی ساخته شده توسط ریخته گری مس، کاربرد گسترده‌ ای در صنعت ساختمان‌ سازی دارند.

برخی دیگر از مزایای قطعات مسی عبارت اند از:

• چکش‌ خواری خوب
• شکل‌ پذیری عالی
• انتقال حرارتی مناسب

با وجود مزیت‌ های مس، ریخته‌ گری این فلز می‌ تواند باعث ایجاد ترک، تخلخل و حفره‌ های داخلی در قطعه شود. از این‌ رو، برای رفع این مشکلات، ریخته‌ گری مس با ترکیب مواد دیگری نظیر سیلیکون، نیکل، روی، کروم، قلع و نقره انجام می‌ گیرد.

معرفی ریخته گری روی

روی، فلزی با دمای ذوب پایین (425 درجه سانتی‌ گراد) است. دمای ذوب پایین، روی را به یکی از مواد مناسب برای ریخته‌ گری تبدیل می‌ کند. ریخته گری روی با سرعت بالا (پر شدن راحت حفره‌ ها و خنک‌ کاری سریع) انجام می‌ شود. از نظر اقتصادی، ریخته‌ گری روی برای تولید انبوه قطعات کوچک مناسب است.

مقایسه مواد قابل استفاده در ریخته گری

ریخته گری روی، به عنوان روشی کارآمد برای اجرای دایکاست شناخته می‌ شود. البته دوام پایین و مقاومت کم روی در برابر فرسودگی، کاربرد آن در محیط‌ های مستعد خوردگی یا کرنش زیاد را محدود می‌ کند. برای دایکاست قطعاتی با عملکرد خوب و انعطاف‌ پذیری بالا، آلومینیوم گزینه مناسبی خواهد بود. برای ریخته‌ گری قطعات مورد استفاده برای کاربری‌ های سازه‌ ای (نیاز به دوام و مقاومت بالا)، چدن خاکستری یا چدن نشکن در اولویت قرار می‌ گیرد.

کارایی چدن خاکستری در پروژه‌ های نیازمند قطعاتی با شکل پیچیده و بدون جمع‌ شدگی (مانند بلوک سیلندر) بیشتر است. چدن نشکن، عملکرد بهتری در ریخته‌ گری قطعات نیازمند استحکام تنشی و چقرمگی بالا (نظیر اجزای حساس موتور) دارد.

عوامل موثر بر کیفیت ریخته گری چه هستند؟

هدف اصلی از اجرای فرآیند ریخته گری، تولید قطعات با کیفیت و بهره‌ مندی از مزایای این روش نسبت به دیگر روش‌ های ساخت است.

عوامل متعددی بر کیفیت قطعه ریخته‌ گری شده تاثیر می‌ گذارند که از مهم‌ ترین آن‌ ها می‌ توان به موارد زیر اشاره کرد:

• طراحی قطعه و قالب
• روش اجرا
• کیفیت مواد اولیه
• تجهیزات

طراحی بخش‌ های مختلف قطعه و قالب

طی طراحی قالب های صنعتی، علاوه بر تعیین شکل و ابعاد بخش‌ های مختلف قالب بر اساس شرایط عملیاتی، منطقی بودن طراحی‌ های صورت گرفته بر اساس خواص مقاومتی نیز باید مورد بررسی قرار گیرد. به عنوان مثال، طراحی یکپارچه بخش‌ های مختلف قالب، استحکام را بهبود می‌ بخشد. در طرف مقابل، یکپارچگی قالب در ریخته گری های قطعات پیچیده، دقت اجرای فرآیند و سهولت خروج قطعه را با مشکل مواجه می‌ کند. از این‌ رو، دستیابی به خروجی با کیفیت، نیازمند طراحی بهینه با قابلیت ساخت بالا خواهد بود.

انتخاب روش اجرای منطقی و مناسب

روش ریخته گری، باید مطابق با ساختار، وزن و ابعاد قطعه، مشخصات فلز یا آلیاژ مصرفی و شرایط عملیاتی انتخاب شود. سیستم راهگاهی، هواکش و دیگر اجزای قالب، تاثیر قابل‌ توجهی بر روی کیفیت قطعه نهایی دارند.

استفاده از مواد اولیه با کیفیت

هرچه کیفیت مواد اولیه و سازگاری آن‌ ها با روش انتخابی بیشتر باشد،‌ کیفیت قطعه نهایی، مطابقت بیشتری با مشخصات طراحی خواهد داشت. در صورت استفاده از مواد بی کیفیت، احتمال رخ دادن عیب و نقص‌ های متعدد افزایش می‌ یابد. این مسئله بر روی ساختار سطحی و داخلی قطعه تاثیر می‌ گذارد. به علاوه، استفاده از مواد بی کیفیت، میزان ضایعات فرآیند را افزایش می‌ دهد.

تجهیزات مورد استفاده

از دیگر عوامل موثر بر کیفیت ریخته‌ گری می‌ توان به تجهیزات مورد استفاده در این فرآیند اشاره کرد. هر چه سطح تکنولوژی تجهیزات بالاتر باشد، توان فنی کارکنان و امکان اجرای صحیح فرآیند ها افزایش می‌ یابد.