ریخته گری

تاریخچه ی ریخته گری: روش ریخته گری از سالیان دور جهت ساخت و دستیابی به ملزومات اساسی زندگی بشر اختراع  و مورد استفاده قرار گرفته است و می توان گفت پیدایش آن به بیش از 6000 سال پیش باز می گردد. در ابتدا فقط از چند فلز محدود در صنعت ریخته گری استفاده می شد ولی امروزه بیشتر فلزات با این روش، شکل دهی و ساخته می شوند.

امروزه ریخته گری در تمام صنایع از جمله تجهیزات حمل و نقل مانند راه آهن و کشتی سازی ،ماشین آلات کارخانه ها ،صنایع نظامی ، لوازم خانگی و ….به کار می رود.

فلزات ریخته گری:

چدن خاکستری پر کاربرد ترین ماده مورد استفاده در ریخته گری است. همچنین ریخته گری با چدن نشکن ،آلومینیوم و فولاد نیز کاربرد گسترده ای دارد .

انتخاب مناسب ترین ماده برای ریخته گری به عوامل گوناگونی وابسته است .مانند حجم تولید ،دمای ذوب ،نوع کاربرد،صرفه اقتصادی و خواصی مانند مقاومت در برابر فرسودگی و قابلیت جذب ارتعاش.

ریخته گری به دلیل سهولت تولید انبوه قطعات با ابعادمختلف و اشکال ساده یا پیچیده در بین تولید کنندگان محبوبیت دارد .

انواع ریخته گری :

ریخته گری به دو دسته ی کلی تقسیم می شود :

1_ریخته گری با قالب یک بار مصرف

2_ ریخته گری با قالب دائمی

ریخته گری با قالب های یک بار مصرف خود به چند دسته تقسیم می شود :

1_ریخته گری ماسه ای

2_ریخته گری گچی

3- ریخته گری پوسته ای

4- ریخته گری دقیق

در ریخته گری با قالب دائمی می توان به ریخته گری تحت فشار،نیمه جامد،گریز از مرکز ، پیوسته و ثقلی اشاره کرد .

مراحل ریخته گری :

در تمام روش های ریخته گری چند مرحله کلی وجود دارد.

در ابتدا مانند هر فرایند ساخت و تولید دیگری احتیاج به نقشه یا الگوی قطعه می باشدکه به آن مدل سازی می گویند.

سایر مراحل مورد نیاز عبارتند از :

قالب سازی :ساخت قالب که با توجه به روش ریخته گری و تعداد قطعات تولیدی، می تواند از جنس چوب، آلومینیوم، فولاد و غیره باشد.

ساخت ماهیچه :با توجه به مدل، برای ایجاد سطوح داخلی یا تو خالی باید از ماهیچه ها استفاده کرد.

ذوب فلز :تبدیل فلز مورد نظر به مذاب با اعمال دمای بالاتر از نقطه ذوب و ریختن مواد مذاب به درون قالب به کمک تجهیزات ریخته گری.

انجماد :کاهش دمای قالب پس از ریختن مواد مذاب.

باز کردن قالب :خروج قطعه از قالب پس از گذشت زمان مناسب.

پرداخت: این مرحله چندین بخش مختلف را شامل میشود. از سند بلاست قطعه خروجی تا مراحل ماشین کاری ، برشکاری ،سنگ زنی و ….مربوط به پرداخت کاری می شود.

ریخته گری پوسته گیربکس ها:

برای ساخت پوسته گیربکس های صنعتی در بسیاری از مواقع بنا به تشخیص طراح و سازنده از روش ریخته گری چدن استفاده می شود. جنس چدن تا حدود زیادی باعث جذب صدا و ارتعاش در گیربکس می شود. شود.

پس از اتمام فرآیند ریخته گری و  انجام عملیات حرارتی به منظور تنش زدایی پوسته و فرآیند سندبلاست برای تمیزشدن آن، قطعه برای مراحل بعدی آماده می شود. در این مرحله پوسته تحت ماشینکاری قرار گرفته و بورینگ کاری می شود سپس سوراخ و قلاویز طبق نقشه روی آن اجرا می گردد.

مزایای ریخته گری:

• امکان ساخت قطعات پیچیده با جزئیات دقیق و ظریف.
• امکان ساخت قطعات کامپوزیتی به روش ساده تر نسبت به سایر روش های تولید.
• خواص مکانیکی بسیار خوب در قطعه ی ریخته گری شده.
• ساختار یکنواخت و همسانگرد.
• صرفه ی اقتصادی نسبت به سایر روش های ساخت و تولید.

علی رغم مزیت های ذکر شده، ریخته گری محدودیت هایی نیز دارا است. همانند:

• پرداخت ضعیف سطوح و ضرورت انجام پرداخت ثانویه.
• امکان رخ دادن عیوب ساختاری مختلف در ریخته گری.

عیوب در ریخته گری به چندین دلیل ایجاد شده و به سه دسته ی کلی تقسیم می شوند:

1.عیوب ظاهری که با بازرسی چشمی در سطح قطعه قابل تشخیص هستند.

     2.عیوبی که در زیر لایه های رویی وجود دارند و پس از تراشکاری یا مقطع زدن دیده می شوند. این عیوب با تست متالوگرافی قابل تشخیص هستند.

3.عیوبی که تحت شرایط مکانیکی و کاربردی ایجاد می شوند.

ایجاد عیوب مختلف در ریخته گری نیز به عوامل و شرایط مختلفی وابسته است.

1. عیوبی که به دلیل شرایط نا مناسب ذوب و نامرغوب بودن مذاب به وجود می آیند.
2. عیوب مربوط به قالب و طراحی مدل ریخته گری.
3. عیوب حاصل از ماهیچه و نحوه ی ماهیچه گذاری.
4. عیوب مربوط به ساختار و ترکیب شیمیایی فلز.
5. عیوب مربوط به مذاب ریزی.
6. عیوب مربوط به تخلیه ی قالب.

در ریخته گری چه عیوبی ایجاد می شود؟

عدم انطباق: جانمایی غیر صحیح نیمه های قالب یا ماهیچه ها.

تابیدگی: تغییر شکل و به اصطلاح تابیدن قطعه که معمولا حین انجماد و به دلیل غیریکنواخت بودن نرخ کاهش دما ایجاد می شود.

تورم: افزایش ابعاد حفره ی قالب به دلیل فشار زیاد.

مک و سوسه(جوشیدن) : این مشکل یا به دلیل جوشیدن و تبخیر مواد در قالب به هنگام مذاب ریزی ایجاد می شود و یا به دلیل انبساط هوا و گازهای موجود در قالب.

به منظور جلوگیری از تشکیل این عیب در حین ریخته گری، باید در قالب به تعداد کافی هواکش تعبیه کرد.

تخلخل یا حفره: حفره های بسیار ریزی هستند که روی سطح قطعه به دلیل آزاد شدن گاز هیدروژن ایجاد می شوند.

حفره ی انقباضی: ایجاد حفره های داخلی که علت آن کاهش حجم مواد حین انجماد می باشد.

سردجوشی(نیامد): هنگامی که به هر دلیلی جریان مذاب در قالب کاهش یابد، این عیب ایجاد می شود. کاهش جریان مذاب در قالب باعث می شود قالب به طور کامل پر نشده و مواد مذاب به خوبی به هم آمیخته نشوند در نتیجه پیوند داخلی کامل شکل نمی گیرد.

ساچمه ای شدن: در  مواقعی که قالب و سیستم راهگاهی آن طراحی صحیح و مناسبی نداشته باشند، حین مذاب ریزی مقداری از فلز پراکنده شده و به صورت گلوله یا ساچمه در می آید. در صورتی که شرایط ذوب مجدد این گلوله ها محیا نباشد این عیب به وجود می آید.

ترک گرم: بلافاصله پس از انقباض ناشی از انجماد تنش حرارتی های آزاد شده باعث ایجاد ترک در قطعه می شوند. ترک گرم دارای ظاهری خطی نامنظم و اکسیده شده می باشد. این ترک ها هم در داخل و هم خارج از قطعه قابل تشکیل هستند.

ترک سرد: ترک سرد معمولا در درجه حرارت های پایین تر از نقطه ی ذوب و بر اثر ضربه یا نیروهای خارجی ایجاد می شوند. توجه به ضخامت قطعه و ماهیچه ها و تخلیه ی به موقع قالب تا حدود زیادی از این عیب جلوگیری می کند.

پلیسه: زائده ی نازکی است که در محل خط جدایش قالب، ماهیچه و تکیه گاه به دلیل خوب جفت نشدن اجزا قالب به وجود می آید.

با وجود تمام عیوب موجود در فرآیند ریخته گری، همانطور که پیش تر نیز اشاره شد، این روش از روش های پر طرفدار میان تولیدکنندگان می باشد. چرا که علاوه بر مزایای ذکر شده و صرفه ی اقتصادی در بسیاری از صنایع و به خصوص در تولید انبوه، در صورت اجرای دقیق و اصولی این فرآیند، احتمال وجود عیوب ریخته گری نزدیک به صفر یا جزئی خواهد بود.