ریخته گری Casting
ریخته گری اساساً به فرایندی گفته می شود که طی آن ماده مذاب ( معمولاً یک فلز مذاب ) در فضای خالی قالبی که قبلاً تهیه شده است ریخته می شود . تا پس از انجماد شکل نهایی قالب را به خود بگیرد . امتیاز مهم ریخته گری در امکان تهیه اشکال پیچیده ، قطعات با سطوح منحنی نامنظم ، قطعات خیلی بزرگ و قطعاتی که امکان ماشینکاری آن ها دشوار است می باشد .
صنعت ریخته گری قطعه ( شکل ریزی ) عبارتند از :
ریختگری شمش ( شمش ریزی ) : مواد اولیه بصورت شمش گرد و با مقاطع چند ضلعی و پروفیلهای مختلف ریخته شده که به عنوان ماده اولیه روش براده برداری استفاده می شود .
ریختگری قطعات ( شکل ریزی ) : مواد اولیه به صورت ریخته شده که خود به دو گونه کلی انجام می گردد :
ریختگری در قالب های موقت : پس از ریختن فلز مذاب درون قالب و انجماد آن ، قالب را خراب می کنند و قطعه را از آن بیرون می کشند و بنابراین برای تولید مشابه به مدل نیاز دارد .
ریختگری در قالب های دائمی : جنس قالب در این دسته از فلزات و آلیاژهای مقاوم انتخاب می شود و یک قالب به دفعات متوالی قابل بهره گیری است .
خواص مواد قالب
شکل پذیری
دیرگدازی و نسوز بودن
استحکام مکانیکی
مقاومت حرارتی
انتقال حرارت فلز مذاب که درون قالب ریخته می شود
ارزش اقتصادی
مزایا امتیازهای ریخته گری :
هزینه ساخت به علت استفاده از ضایعات مواد اولیه و صرفه جوئی از لحاظ مصرف مواد کم است .
زمان عملیات نسبتاً کوتاه است .
قالب های موقت ( مواد معدنی ماسه )
روشهای ریخته گری در ماسه و سایر مواد معدنی متنوع و متعدد می باشند . برخی از این روشها قدمت بسیار دارند و برخی دیگر مانند قالب های فلزی و قالب های گرافیتی و روشهای ریخته گری در قالب های دائمی محصول تکنولوژی جدیدتری هستند .
روشهای ریخته گری که براساس استفاده از مواد قالب موقت قرار دارند متعدد بوده و در زیر به انواع متداول آنها اشاره می گردد :
ریخته گری در قالب ماسه ای
ریخته گری در قالب گچی ( Plasler Molding )
ریخته گری پوسته ای
ریخته گری در قالب دائمی فلزی ( کوکیل = kokill ) ( ریژه )
ریخته گری گریز از مرکز
ریخته گری در قالب دائمی تحت فشار ( دایکاست )
ریخته گری در قالب ماسه ای :
بیشترین سهم در سالانه قطعات ریختگری را قطعات ریخته شده در قالب ماسه ای به خود اختصاص داده اند .
از ریخته گری در قالب ماسه ای می توان برای تولید محصولات نیمه تمام یا محصولات نهایی استفاده کرد .
طبق تعریف ماسه عبارت است از ذرات ریز مواد معدنی که قطر آنها از 05/0 تا 2 میلیمتر تغییر می کند .
مخلوط ماسه قالب گیری مجموعهای است از ماسه ، چسب ، مواد افزودنی و آب .
مدلی که از گچ ، چوب یا فلز ساخته می شود درون یک قالب یا چهارچوب ( درجه ) قرار گرفته و مخلوط ماسه روی آن ریخته و کوبیده می شود . کوبش باعث شکل گیری ماسه شده که پس از خارج کردن مدل ، محفظه قالب مطابق با شکل مدل و با ماهیچه گذاری های لازم ایجاد می گردد .
درجه : محفظه یا چارچوبی برای قالب است . درجه معمولاً از یک لنگه زیر و یک لنگه رو تشکیل می شود . ممکن است از لنگه میانی که میان لنگه زیری و رویی قرار می گیرد نیز استفاده شود .
ماهیچه : ماهیچه ، ماسه شکل داده شده پخته یا توده ماسه تر است که به منظور شکل داخلی یک قطعه ریختگی که نمی توان آنرا با مدل ایجاد کرد داخل قالب قرار داده می شود .
مراحل کار قالب گیری : مدل روی صفحه گذاشته می شود و لنگه زیر به طور معکوس روی آن قرار می گیرد . ماسه تر را درون درجه می ریزند و می کوبند . سطح ماسه را صاف می کنند و با صفحه زیر درجه می پوشانند . سپس مجموعه درجه و صفحه ها را برمی گردانند و مدل را برمی دارند . اکنون سطح بالایی مدل در صفحه جدایش درجه قرار دارد . حال لنگه رویی درجه را به دقت روی این مجموعه قرار می دهند سپس با استفاده از پودر جداکننده پوشش نازکی روی سطح ماسه لنگه روی ایجاد می کنند تا از چسبیدن دو نیمه قالب به یکدیگر جلوگیری کنند . یک میله راهگاه در لنگه رویی درجه در محل مناسب قرار می دهند و اطراف آنرا ماسه می ریزند . ماسه را می کوبند تا به اندازه کافی فشرده شود . سپس اطراف ماسه را صاف و میله راهگاه را خارج می کنند . لنگه رو را برمی دارند و مدل نیز از لنگه زیری خارج می شود و برای انتقال فلز مذاب به داخل قالب ، یک راهگاه فرعی از محل راهگاه بارریز تا حفره تراشیده می شود . قالب را با دمیدن هوا تمیز می کنند . پس لنگه رویی را در جای خود می گذارند . اکنون قالب آماده ذوب ریزی است . به منظور جلوگیری از جا به جاشدن لنگه رویی درجه هنگام ذوب ریزی ( و بیرون زدن مذاب ) . روی آن وزنه قرار می دهند . بعد از ذوب ریزی به مذاب فرصت انجماد می دهند ، قالب را تخریب می کنند و قطعه و راهگاه را از آن بیرون می آورند .
ریخته گری در قالب گچی
ریخته گری در قالب گچی کاربردهای زیادی دارد که معمولاً برای قطعات دقیق و زینتی به کار می رود که از آلیاژهایی که نقطه ذوب پائینی ( کمتر از 1000 درجه سانتیگراد ) دارند ، ساخته می شوند . در این روش به جای ماسه از مخلوط 80 درصد گچ و 20 درصد پودر تالک استفاده می شود در این روش از دوغاب گچ برای شکل دادن به قالب استفاده می شود . مخلوط بر روی صفحه مدل در درون جعبه قالب ( درجه ) و پس از مدت زمان معینی سخت می گردد . سپس آن را در درون اجاق حرارت با دمای 1800 درجه قرار می دهند تا رطوبت آزاد و رطوبت ترکیبی زدوده شده و گچ خشک شود با استفاده از این روش می توان قالب ها و ماهیچه هایی با سطوح بسیار صاف و دقت ابعادی بسیار عالی تهیه نمود . این خصوصیات مستقیماً کیفیت قطعه ریخته گری تأثیر می گذارد .
قالب های گچی دارای ظرفیت حرارتی پائینی هستند و بنابراین سرعت سرد شدن آن ها پائین است .
در ریخته گری می توان از یک مدل فومی استفاده کرد وقتی مذاب وارد قالب شود ، حرارت سبب تبخیر فوم می شود .
این روش به دلیل سادگی برای تولید قطعات ریختگی بزرگ و قطور ایده آل است ولی حجم زیاد دود سمی در این روش تولید می شود ، این روش را در مقیاس کوچک نیز می توان به کار گرفت . برای ساخت هر قطعه ریختگی . یک مدل لازم است .
مزایا :
بدلیل نوع قالبگیری می توان مدلهای پیچیده با دیواره نازک را توسط آن بدست آورد .
برای بدست آوردن قالبهای ریژه که برای تولید انبوه است به عنوان قالب کمکی کاربرد دارد .
آماده سازی آن آسان است .
صافی سطوح مناسب تر .
عدم نیاز به ماشین کاری در همه موارد .
برای تولید تکی نیز مقرون به صرفه است .
معایب :
استفاده از قالب گچی بدلیل بالا بودن قیمت گچ از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست بجز در موارد خاص ( صنعت طلاسازی ) یا پیچیده بودن مدل و غیره .
قالب گچی تقریباً یکبار مصرف است و پس از یکبار قالبگیری از بین می رود .
مدت زمان لازم برای هر بار قالبگیری ( گچ خشک شود ) زیاد است .
استحکام ضربه محدودیت دارد .
ریخته گری فلزات آهنی به علت واکنش شیمیایی آهن با گچ امکان ندارد .
ریخته گری پوسته ای
در این روش قالب از مخلوط ماسه و یک چسب رزینی ( گرما سخت ) به روی مدل فلزی گرم شده شکل می گیرد .
ریخته گری در قالبهای فلزی ( کوکیل = Kokill )(ریژه )
در این روش مذاب غیرآهنی به کمک نیروی وزن یا با فشار کم در قالبهای دائم چند پارچه ریخته می شود .
قالبهای فلزی ریخته گری از فولاد یا چدن ریختگی ویژه هستند . متناسب با اندازه قطعه ریختگی ، تعداد قطعه کار می توان ریخته گری در قالب تمام فلز و یا نیمه فلزی با ماهیچه ماسهای باشد .
قطعات تولیدی با قالبهای فلزی ریخته گری دقت ابعادی ، کیفیت سطحی خوب و ساختار دانه ریز دارند .
با قالبهای فلزی ریخته گری نیز می توان قطعات پیچیده صنایع موتورسازی ، خودرو سازی و ماشین سازی مانند پوسته های جعبه دنده و سر سیلندر را در تیراژ بالا به طور اقتصادی تهیه کرد .
ریخته گری گریز از مرکز :
در این روش قالب کوکیل ( فلزی ) به چرخش در می آید و در اثر نیروی گریز از مرکز ، فلز مذاب را پیرامون خود پخش می کند قطعاتی که بدین روش ریخته گری می شوند سطحی صاف و ظریف دارند . از این روش برای ریخته گری لوله ها ، بوش ها ، حلقه ها و سایر قطعاتی که دارای مرکز تقارن هستند استفاده می شود در این روش ضخامت و سوراخ داخلی قطعه بدون ماهیچه شکل می گیرد . یعنی فرم داخلی قطعه و ضخامت آن در اثر چر خانیدن قالب و با استفاده از نیروی گریز از مرکزبدستمی اید .
ریخته گری گریز از مرکز به 2 روش صورت می گیرد :
ریخته گری گریز از مرکز به روش افقی جنش قالب کوکیل آن آلیاژ فولاد است ( ریخته گری لوله های بلند ).
ریخته گری گریز از مرکز به روش عمودی جنس قالب فولادی ، سرامیکی ، ماسه ای و نظائر آن است فلز مذاب به صورت عمودی وارد قالب می شود .
ریخته گری تحت فشار ( دایکاست ) :
عبارت است از یک روش ریخته گری که در آن فلز مایع تحت تأثیر یک فشار نسبتاً بالایی به داخل قالب های دائمی فلزی چند تکه پرس می شود . در این روش فلز مذاب با سرعت حدود 300-50 متر بر ثانیه و فشار زیاد به داخل قالب رانده می شوند .
قالب از یک نیمه ثابت ( طرف تزریق ) و یک نیمه متحرک ( طرف بیرون انداز ) تشکیل شده است نیمه ثابت قالب به کفشک ثابت ماشین ریخته گری تحت فشار مونتاژ می شود ، در حالی که نیمه متحرک قالب ( نیمه بیرون انداز قالب ) به کفشک متحرک محکم می شود فلز مذاب در محدوده قالب دایکاست از طریق کانالهای جریان به درون حفره قالب هدایت می شود سیستم هدایت به سه بخش اهگاه ، کانال تغذیه و گلویی تزریق تقسیم می شود اتصال به تجهیزات تزریق از طریق راهگاه صورت می گیرد که فلز مذاب به حرکت درامده توسط پیستون مذاب را دریافت کرده و به کانال تغذیه انتقال می دهد دمای کار قالب بسته به فلز ریخته گری بین 350-200 درجه سانتیگراد است . بعد از عمل ریختگی برای آنکه بتوان قطعه را از قالب بیرون آورد باید ان را خنک کرد یعنی دمای ان را تا 200c پایین آورد . که این کار معمولاً توسط آب انجام می گیرد .
الیاژهای مورد استفاده : از الیاژهای غیرآهنی و سبک مثل آلیاژهای آلومینیوم ، منیزیم و روی در این روش استفاده می شود که اکثراً برای ساخت قطعات خودرو بکار می روند .
مزایا:
قابلیت تولید قطعات نازک و با ضخامت کم وطویل ، حاشیه های ظریف ، سوراخ ها و بریدگی کوچک
سرعت عمل بالا در تولید انبوه
کوتاه ترین راه تولید یک محصول از فلز
دقت ابعادی بالاتر نسبت به روش های دیگر
بالا بودن راندمان تولید
قابلیت تکرار تولید قطعات یکنواخت
کاهش قیمت تمام شده قطعه
بهبود خواص مکانیکی قطعه های ریختگی نسبت به روش های دیگر
محدودیت ها :
وابستگی شدید به طراحی قطعات ریخته گری
گران بودن تجهیزات ( ماشین ، قالب ها و … ) بنابراین فقط در تعداد زیاد مقرون به صرفه می باشد .