ریخته گری

ریخته گری چیست؟

ریخته گری یکی از فرآیند های تولید است که طی آن یک ماده مذاب درون یک قالب که حاوی یک حفره به شکل موردنیاز است ریخته شده و منجمد می شود. قطعه پس از انجماد را که “ریختگی” می نامند از قالب خارج می سازند تا فرآیند به پایان برسد.

ماده ریخته گری معمولاً فلزات یا مخلوط هایی مانند سیمان، پلاستیک یا اپوکسی هستند. این روش اغلب برای ساخت قطعات پیچیده ای که تولید آن از طریق روش‌های دیگر مشکل یا هزینه بر است استفاده می شود. تجهیزات سنگین مانند پایه‌های ماشین های ابزار، پروانه های کشتی را می توان به جای اینکه از اتصال چندین قطعه کوچک به هم تولید تولید شوند، بصورت یک تکه در هر سایز دلخواه به روش ریخته گری تولید گردند.

تاریخچه

ریختگری یک فرآیند ۷۰۰۰ ساله است. قدیمیترین قطعه تولید شده به این روش که در حال حاضر موجود است مربوط به یک قورباغه مسی مربوط به ۳۲۰۰ سال قبل از میلاد مسیح است.

در تاریخچه متالورژی ، این فرآیند را می توان به چند دوره تقسیم بندی نمود:

دوره برنز (مس و مفرغ): ۳۰۰۰سال قبل از میلادمسیح آغاز شد. اولین اشیای برنزی کشف شده آلیاژی از مس و آرسنیک(۴%)isjkn.

دوره آهن: ۲۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح.

دوره تاریک صنعتی: ۳۰۰ سال بعد از میلاد : دوره ناقوس کلیساها.

دوره رنسانس صنعتی: ۱۵۰۰ تا ۱۷۰۰ سال میلادی: صنعت ذوب ریزی بنا نهاده شد. ابتدا از برنز و سپس از چدن ساخته شد.

دوره انقلاب صنعتی: سال ۱۷۵۰ به بعد.

فن ریخته گری

ریخته گری در حوزه‌های متفاوت علم، هنر و فناوری مطرح است. به هر میزان که ریخته‌گری از حیث علمی پیشرفت می‌کند، ولی در عمل هنوز تجربه، سلیقه و هنر قالب ساز و ریخته‌گر است که تضمین کننده تهیه قطعه‌ای سالم و بدون عیب است. این فن از اساسی‌ترین روشهای تولید می‌باشد. به دلیل اینکه بیشتر از ۵۰ درصد از قطعات انواع ماشین آلات به این طریق تهیه می‌شوند. فلزاتی که خاصیت پلاستیک کمی دارند با قطعاتی که دارای اشکال پیچیده هستند، به روش ریخته‌گری شکل داده می‌شوند.

از دیدگاه نوع قالب روش‌های ریخته‌گری به دو دسته تقسیم می‌شوند:

– ریخته‌گری در قالب‌های تکبار.

– ریخته‌گری در قالبهای دایمی.

اما ریخته‌گری با توجه به تکنولوژی و مجموعه تجهیزاتی که در قالب گیری دخیل هستند شامل موارد زیر می‌شود: ریخته گری در قالب ماسه‌ای، ریخته گری به روش ریژه (قالب‌های فلزی)، ریخته گری در قالب فلزی و با فشار کم، ریخته گری در قالب فلزی و با فشار بالا، دیزاماتیک، ریخته گری دقیق، ریخته گری در قالب‌های کوبشی و غیره. هر یک از موارد فوق دارای کاربردی است، که با توجه به میزان تولید قطعه، کیفیت مورد نظر آن، ابعاد و جنس قالب، از هر یک از این روشها استفاده می‌شود.

ریخته‌گری در قالب‌های بی بار

در این دسته روش‌های از قالب‌های موقت استفاده می‌شود. این قالبها پس از یک بار ذوب ریزی از بین می‌روند تا قطعه را بتوان از قالب جدا کرد. پرکاربردترین نوع این قالب‌ها، قالبهای ماسه‌ای است که به تبع به این نوع ریخته گری، ریخته گری در قالب ماسه‌ای (Sand casting)، گفته می‌شود. ماسه‌ها انواع گوناگونی دارند، مانند ماسه‌های سیلیسی، ماسه چراغی، ماسه زیرکونیایی و غیره… در ادامه می توان گفت برای ساخت برخی از قالب از سیلیکات سدیم (آب شیشه) به عنوان چسب استفاده می شود که از گاز co2 برای سفت کردن آن استفاده می شود. همچنین شایان ذکر است در دو روش ریخته گری در قالب گچی و روش ریخته گری دقیق نیز قالب های ریخته گری که به ترتیب از جنس گچ و سرامیک هستند نیز از این فرایند پیروی می کنند.

ریخته‌گری در قالب‌های دائمی

این نوع ریخته گری در قالبهای فلزی انجام می‌گیرد. منظور از ریخته گری غیر انبساطی ریخته گری در قالبی است که قابلیت انبساط ندارد. این قالب‌ها را قالب‌های دایمی نیز می‌نامند. از ویژگیهای این قالب‌ها می‌توان به بازگرداندن فشار مذاب به خود آن اشاره کرد، که این امر باعث کاهش درصد انقباض و عیوب ناشی از آن می‌شود. همچنین در قالبهای فلزی به دلیل بالا بودن سرعت انتقال حرارت نسبت به قالب‌های ماسه‌ای ساختارهای ریخته گری ریز تر و خواص مکانیکی اغلب بالاتر است. از روشهای ویژه و پر کاربرد این نوع ریخته گری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ریخته‌گری با فشار کم:

ریخته‌گری با فشار کم مذاب در قالب فلزی. در این روش مذاب بدون تلاطم و از پایین وارد فضای قالب می‌شود. این روش یکی از پر کاربردترین روشها در تولید قطعات آلومینیومی با خواص مکانیکی بالا است.

ریخته‌گری با فشار بالا:

ریخته‌گری با فشار بالای مذاب در قالب فلزی. در این روش مذاب با فشار بالا وارد محفظه قالب می‌شود. در اینجا خواص مکانیکی اهمیت کمتری دارد ولی تعداد تولید بالا بسیار مهم است.

دیگر روشهای ریخته گری

ریخته گری با قالب ماسه ای:

اغلب تولید قطعات ریختگی در ماسه انجام می شود. ریخته گری ماسه، فرآیندی است که در آن از ماسه برای قالب گیری استفاده می شود. ماسه لازم برای یک تن ریخته گری حدود ۴ تا ۵ تن است. نسبت مصرف ماسه به فلز، بسته به نوع، اندازه قطعه ریختگی و روش قالب گیری، متغیر است. ماسه مورد استفاده در ریخته گری انواع مختلفی دارد که تحت دو دسته کلی ماسه طبیعی و ماسه ترکیبی ( ماسه دریاچه) می توان آنها را طبقه بندی نمود. این ماسه ها دارای یک ماده نسوز به نام سیلیکا (SiO2) می باشند. دانه های شن باید بقدر کافی کوچک باشند تا بتوان آن ها را متراکم کرد، و در عین حال باید آنقدر درشت باشند تا گازهای تشکیل شده در هنگام ریخته گری از بین منافذ آنها خارج شوند. در قالب های بزرگ تر، از ماسه سبز استفاده می کنند(ترکیبی از ماسه، خاک رس و مقداری آب). در شکل زیر نمایی از روند ریخته گری با قالب ماسه ای در شکل زیر آمده است.

یخته گری در ماسه تر:

ریخته گری در قالب ماسه‌ای خشک نشده.

ریخته گری در ماسه خشک:

ریخته گری در قالب ماسه‌ای خشک شده. در این روش، قالب ماسه‌ای در گرمخانه‌ای بادمای حدود ۳۰۰ درجهٔ سانتیگراد به مدت مناسبی قرار داده شده و خشک می‌گردد.

ریخته گری در قالب رو خشک:

ریخته گری در آن دسته از قالب‌های ماسه‌ای که سطوح آن ها-اغلب با یک مشعل- تا عمق معینی خشک شده است.

ریخته گری روباز در ماسه:

ریخته گری در قالب‌های ماسه‌ای بدون لنگهٔ رویی. از این روش در تولید قطعات نا دقیقی که یک سطح تخت دارند استفاده می‌شود.

ریخته گری در حالت نیمه جامد

ریخته گری در حالت خمیری.

ریخته‌گری در گچ

ریخته گری در قالب گچی:

روش ریخته گری با استفاده از قالب‌های ساخته شده از گچ فرنگی و افزودنی‌های دیگر. در تولید قطعاتی با دقت ابعادی کار می‌رود.

ریخته گری دقیق:

ریخته گری دقیق بنام “ریخته گری با مدلهای مومی” یا “ریخته گری ظریف” نیز شناخته می شود. قرون متمادی است که این نوع ریخته گری برای تهیه قطعات با کیفیت عالی بکار می رود. در این روش ریخته گری، می توان با استفاده از قالب ها ساخته شده از جنس سرامیک و مواد دیر گداز دیگر، قطعاتی پیچیده با دقت ابعادی بالا و سطوحی صافتر در مقایسه با روش های دیگر تولید کرد.

عیوب ریخته‌گری

با توجه به دو فرایند اصلی در ریخته گری شامل جریان سیال و انجماد، عیوب ریخته گری در آن شامل موارد زیر می‌شوند:

عیوب ناشی از جریان سیال: نیامد، جوش سرد، حبس هوا، ورود آخال و سرباره

عیوب ناشی از انجماد: حفرات درشت، حفرات ریز، حفرات گازی، تنش باقی‌مانده، ترک گرم و ترک سرد