آشنایی با صنعت ریخته گری

آشنایی با صنعت ریخته گری

فرمت: PDF   تعداد صفحات: 49

فهرست:

• محصولات و روش های ریخته گری
  • دامنه محصولات ریخته گری
  • دامنه روش های ریخته گری
• قطعه ریزی (شکل ریزی)
  • کارخانه ریخته گری قطعه
  • قالب موقت (مصرفی)، قالب دائمی و مدل ریخته گری
  • بارریزی، انجماد و سرد شدن قطعه
  • تمیزکاری، ریخته پیرایی و تمام کاری
  • بازرسی قطعه و عیوب ریختگی
• کوره، ذوب و بارریزی
  • انبار قراضه و مواد بار کوره
  • باردهی (شارژ) کوره و ذوب
  • کوره های ذوب
  • عملیات کیفی ذوب
  • نسوز کاری کوره
• شمش ریزی
  • شمش ها
  • ریخته گری پیوسته فولاد
  • ریخته گری نیمه پیوسته (DC) آلیاژهای آلومینیوم و مس
  • ریخته گری پیوسته افقی آلیاژهای مس
  • ریخته گری پیوسته میله، تسمه و ورق

انسان از آغاز عصر برنز (مفرغ)، از حدود ۶۰۰۰ سال پیش، با فن و هنر ریخته گری سروکار داشته است. تا آنجا که از باستان شناسی میدانیم، کهن ترین شیء فلزی ریخته شده، یک مجسمه ی قورباغه ی مسی است که ۵۲۰۰ سال پیش در میان رودان (بین النهرین – عراق کنونی) ساخته شد. انسان آن دوران موم عسل را به فرم مجسمه شکل می داد (مدل سازی)، در توده ی گل میگرفت (قالب گیری)، در آتش می سوزاند (پخت قالب و تخلیه ی موم)، زیر کوره ای از سنگ مس و زغال جای میداد و در آتش کوره می دمید (ذوب). با آن آتش احیاکننده، سنگدازی انجام می شد و گدازه ای از مس و قلع – مفرغ یا برنز – به زیر کوره جاری میگشت (بارریزی). ذوب، حفره ی درون قالب گلی را پر می کرد، شکل آن را به خود می گرفت و به صورت مجسمه ای از مفرغ منجمد میشد. هنوز پس از گذشت عصرها و هزاره ها، انسان این فن را به کار می برد تا آنجاکه برخی از حساس ترین قطعات موتور جت امروزی (مانند پردهای توربین) تا ظریف ترین جواهرات از فلزات گرانبها با الهام از همین روش ساخته می شوند؛ با این تفاوت که مدل مومی با چاپگر سه بعدی شکل می گیرد، بازوی ربات آن را در دوغاب سرامیک غوطه ور می کند، و کوره های پیشرفته با برنامه ریزی هوشمند و اتمسفر کنترل شده، کار پخت قالب و بارریزی را به طور خودکار انجام میدهند.

محصولات و روش های ریخته گری

دامنه محصولات ریخته گری

برای تولید قطعات فلزی روش های گوناگون مانند ماشین کاری، آهنگری (پتکاری)، ماشین کنترل عددی، ریخته گری، ورق کاری، چاپ سه بعدی، متالورژی پودر، جوشکاری و ساخت افزایشی به کار می روند. از این بین، ریخته گری یکی از روشهای ارزان، سریع و انعطاف پذیر برای تولید انبوه است. افزون بر آن، ریخته گری دو برتری منحصر به فرد دارد: .. برای قطعاتی با هر اندازه و ابعادی پاسخگو است؛ ٢. محدودیتی برای شکل هندسی پیچیده و توخالی ندارد.

اندازه و وزن محصولات ریخته گری ممکن است از چند میلی متر و چند گرم (پروتز دندان با جواهرات) تا چند ده متر و چند صد تن (سازه های غول پیکر صنعتی) تنوع ابعاد و وزن داشته باشد. در مقایسه با دیگر روش های ساخت، ریخته گری کاستی هایی نیز دارد؛ محدودیت کار در دمای بالا، مصرف انرژی زیاد، محدودیت در قطعات دارای دیواره نازک، خواص مکانیکی ضعیف تر (به نسبت شکل دهی مکانیکی) و کندی در تغییر قطعه مواردی هستند که ممکن است روش ریخته گری را با چالش مواجه کنند. با این وجود ریخته گری در ٪۹۰ تولیدات صنعتی نقش دارد؛ به طوری که فقط در بخش قطعه ریزی در سال ۲۰۰۵ م. تولید سالانه جهانی به روش ریخته گری ۸۵/۷ میلیون تن بوده و این عدد در سال ۲۰۱۹ م. به ۱۰۹ میلیون تن رسیده است. لازم است توجه شود که این عدد شامل شمش ریزی نمی شود.

شکل ۱. محصولات ریخته گری؛ شمش ها: شبیه به شکل نهایی قطعه نیستند (کارهای دیگری بر روی آنها انجام می گیرد تا شکل بگیرند).

شکل ها، به فرم نهایی قطعه ریخته می شوند. به محصول فرآیند ریخته گری قطعه ی ریختگی گفته می شود. محصولات ریختگی با توجه به هندسه، در دو دسته از هم جدا می شوند؛ شمش ها و شکل ها. شمش ها محصول اولیه به حساب می آیند و شبیه به محصول نهایی نیستند. مانند تختال (اسلب) فولادی که تشابهی با بدنه خودرو ندارد، یا شوشه نقره (شمش قالبی) که فرم انگشتر نگرفته، یا شمشال (بيلت) یا گرده ی آلومینیمی که هنوز به شکل ظرف آشپزخانه درنیامده است. اما شکل ها مشابه محصول نهایی ریخته می شوند. مانند انواع شیرآلات برنجی و آلومینیومی مجسمه ی برنزی یا دیسک ترمز چدنی. از این رو فرآیندهای ریخته گری نیز به دو گروه بزرگ شمش ریزی و شکل ریزی جدا می شوند. هر کدام از این دو دسته محصول ریختگی بسته به نیاز بازار ممکن است در شمار اندک یا شمار انبوه تولید شوند. با توجه به تعداد قطعه و حجم تولید، نوع قالب ریخته گری (دائمی یا موقت) انتخاب می شود.

دامنه روش های ریخته گری

جدول ۱ دسته بندی فرآیندهای ریخته گری را بر اساس شکل محصول (شمش یا شکل) و حجم تولید آن (نوع قالب) نشان میدهد.

جدول ۱. دسته بندی فرآیندهای ریخته گری بر اساس شکل محصول و شمار تولید

فرآیندهای ریخته گری گوناگون برای انواع آلیاژها و ظرفیت های مختلف استفاده می شوند. در فرآیندهای ریخته گری قالب موقت (مصرفی) در مرحله قالب گیری، به وسیله ی یک مدل یا الگو با شکل مشابه قطعه، مواد قالب شکل می گیرند. مدل از جنس چوب، پلاستیک، فلز یا فوم ممکن است ساخته شده باشد. در این دسته ریخته گری، مواد قالب از جنس ماسه یا سرامیک هستند. قالب گیری یک مرحله زمان بر در ریخته گری است. برای افزایش سرعت تولید ممکن است امکان استفاده از قالب فلزی وجود نداشته باشد (مانند فولاد و چدن و آلیاژهای با نقطه ذوب بالا). در این موارد برای قالب گیری از ماشین های خودکار قالب گیری (ماشین دیزاماتیک، و یا قالب گیری تحت خلا) استفاده می شود. از طرف دیگر برای قطعات بسیار بزرگ (مثل شیر آلات صنعتی بزرگ) یا قطعات بسیار پیچیده (بدنه موتور خودرو) که ساخت مدل پرهزینه و مشکل می شود، از مدلهای فومی فداشونده استفاده می کنند. لذا با توجه به نیاز تولید، شکل قطعه و نوع آلیاژ، روش های گوناگونی برای ریخته گری با قالب های مصرفی وجود دارد.

در فرآیندهای ریخته گری قالب دائمی از قالب های فلزی استفاده می شود تا سرعت فرآیند ریخته گری افزایش یابد. در ساخت قالب های دائمی از دو روش آلیاژهای مقاوم به گرما یا مجرای گردش آب و یا هر دو استفاده می شود تا در معرض گرمای مذاب، شکل و اندازه قالب و کارکرد آن دچار مشکل نشود. قالب های دائمی در سه دسته جای می گیرند؛

• قالب ریژه (ثقلی)
• قالب ریژه کم فشار
• دریژه پرفشاریا دایکست (قالب افزار)

قالب های دائمی معمولا چند تکه ساخته میشود تا به سادگی باز و بسته شوند و خروج قطعه منجمد شده به سرعت انجام گیرد. برای افزایش بیشتر ظرفیت تولید قطعات، قالبهای فلزی به ابزار خودکار باز و بسته شدن مجهز شده و روی ماشین های هیدرولیک سوار میشوند. به این ها قالب ابزار می گویند که به دلیل محدودیت کارکرد در دماهای بالا، فقط برای آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم، روی، سرب و برخی برنج ها، که نقطه ذوب پایین دارند، به کار میرود. برای قطعات استوانه یا کروی شکل از قالب های چرخان و ریخته گری گریز از مرکز استفاده می شود. این روش برای تولید لوله های قطر متوسط خطوط انتقال رایج است. روش های ترکیبی ریخته گری و شکل دهی نیز برای کنترل ساختار و خواص قطعه ریختگی به کار میروند مانند ریخته گری کوبشی و ریخته گری نیمه جامد.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ ارزیابی و ارتقا فرهنگ HSE در صنعت ریخته گری

⇐ ارزیابی ریسک به روش ETBA در یکی از واحدهای ریخته گری

⇐ ایمنی در ذوب و ریخته گری