ریخته گری و انواع و روش های آن
ریخته گری یا کستینگ (casting) چیست؟
ریخته گری فن شکل دادن فلزات و آلیاژها از طریق ذوب، ریختن مذاب در محفظه ای به نام قالب و آنگاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب است. این روش قدیمی ترین فرایند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است.
انواع روش های ریخته گری از نظر قالب:
1- ریخته گری در قالب های یکبار مصرف یا موقت:
در این دسته روش های از قالب های موقت استفاده می شود. این قالب ها پس از یک بار ذوب ریزی برای بیرون کشیدن قطعه از بین می روند. پرکاربردترین نوع این قالب ها، قالب های ماسه ای است که به تبع به این نوع ریخته گری، ریخته گری در قالب ماسه ای، گفته می شود. ماسه ها انواع گوناگونی دارند، مانند ماسه های 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.
2- ریخته گری در قالب های دائمی:
این نوع ریخته گری در قالب های فلزی انجام می گیرد. منظور از ریخته گری غیر انبساطی ریخته گری در قالبی است که قابلیت انبساط ندارد. این قالب ها را قالب های دایمی نیز می نامند. از ویژگی های این قالب ها می توان به بازگرداندن فشار مذاب به خود آن اشاره کرد، که این امر باعث کاهش درصد انقباض و عیوب ناشی از آن می شود. همچنین در قالب های فلزی به دلیل بالا بودن سرعت انتقال حرارت نسبت به قالب های ماسه ای ساختارهای ریخته گری ریزتر و خواص مکانیکی اغلب بالاتر است.
انواع ریخته گری دائمی:
1- ریخته گری با فشار کم:
ریخته گری با فشار کم مذاب در قالب فلزی. در این روش مذاب بدون تلاطم و از پایین وارد فضای قالب می شود. این روش یکی از پر کاربردترین روش ها در تولید قطعات آلومینیومی با خواص مکانیکی بالا است.
2- ریخته گری با فشار بالا:
ریخته گری با فشار بالای مذاب در قالب فلزی. در این روش مذاب با فشار بالا وارد محفظه قالب می شود. در اینجا خواص مکانیکی اهمیت کمتری دارد ولی تعداد تولید بالا بسیار مهم است.
سایر انواع ریخته گری دائمی:
ریخته گری دقیق :
ریخته گری دقیق به نام «ریخته گری با مدل های 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.
سایر انواع ریخته گری دائمی:
ریخته گری پیوسته :
ریخته گری پیوسته، فلز مذاب را بر اساس یک فرایند پیوسته، به جامد تبدیل می کند.
مانند فناوری ساخت تیرآهن و میلگرد
فلزات مناسب برای ریخته گری:
تقریبا می توان از همه فلزات که قابلیت ذوب دارند برای ریخته گری استفاده کرد اما با توجه به نوع فلز که آهن باشد یا برنز و یا چدن تفاوت هایی در ریخته گری به وجود می آید.
مزایای ریخته گری:
1) صنعت ریخته گری قادر به ساخت اشکال پیچیده است 2) قطعاتی که از طریق ریخته گری ساخته می شوند می توانند از ابعاد کوچک تا ابعاد خیلی بزرگ را شامل شوند 3) می توان از صنعت ریخته گری برای تولید انبوه و خودکار سود جست
معایب ریخته گری:
1) میزان دقت و ریزبینی در برخی از روش های ریخته گری پایین است 2) خطرات ایمنی را به همراه دارد ( کار با مواد مذاب) 3) مشکلات زیست محیطی ایجاد می کند 4) نیاز به مصرف انرژی بالایی دارد
سایر معایب ریخته گری:
ترک وابسته به محدود شدن:
این نوع عیوب به واسطه خنک کاری غیر یکنواخت که باعث افزایش تنش های محلی می شوند به وجود می آیند. ترک های سرد:
این عیوب زمانی که مذاب از قالب جدا شده و تا دمای محیط خنک می شود رخ می دهند.
جدایش:
جدایش عبارت است از یک تفاوت محلی در ترکیب شیمیایی ماده. به هنگام انجماد فلز مذاب، عناصر متعددی در یک ناحیهٔ محدود متمرکز شده و باعث توزیع نامتقارن عناصر آلیاژی در آهن می شود.
حبس هوا:
این عیب زمانی رخ می دهد که هوا در داخل مذاب به دام افتاده و نمی تواند فرار کند؛ بنابراین مذاب نیز نمی تواند حفرهٔ ایجاد شده را پر کند. لبه های مجاور به این قسمت ها معمولاً گرد بوده و براق هستند.
ناپیوستگی در ریخته گری:
زمانی که فلز پروسهٔ تولید را طی می کند، مذاب به تدریج به شکل شمش در می آید. در حین فرایند انجماد، مواد خارجی و حباب ها ممکن است در داخل شمش به دام افتاده و آنچه که تحت عنوان ناپیوستگی ذاتی است را تشکیل دهند. چنین ناپیوستگی هایی را در نهایت می توان نورد، آهنگری و به قطعات مختلف به همراه سایر مواد در ادامه مراحل ساخت انجام داد. تعداد متعددی از ناپیوستگی ها معمولاً در فلزات رخ می دهند.