ریخته گری و انواع آن

برای اینکه بتوانیم با ریخته گری و روش‌های مورد استفاده در این زمینه آشنا شویم، باید بگوییم که بیشتر از 80 درصد از لوازم موجود در اطراف شما، به صورت مستقیم یا غیرمستقیم، با استفاده از روش‌های ریخته گری ساخته شده‌اند تا بتوانید از آن‌ها بهره ببرید. بر این اساس می‌توانیم بگوییم ریخته گری جزئی مهم و اساسی در هنر و صنعت محسوب می‌شود. به طور ساده ریخته گری را می‌توانیم فرایندی بدانیم که در طی آن مایع به درون قالبی ریخته می‌شود تا نهایتا، شکل دلخواه به ‌صورت سفت‌شده و جامد به دست آید. در این روش انواع فولاد و آهن آلات از طریق ذوب، قالب گیری و سرد کردن شکل داده می‌شوند.

معرفی فرآیندهای ریخته گری

برای اینکه بتوانید اطلاعات بیشتر و گسترده‌تری درباره ریخته گری به دست آورید، لازم است تا با فرایندهای موجود در این زمینه هم آشنا شوید. به صورت کلی ریخته گری در دسته‌بندی‌های متنوع و گوناگونی قرار می‌گیرد که از میان آن‌ها می‌توانیم به فرایندهای انجام شده در این راستا اشاره کنیم. از مهم‌ترین فرایندهای قابل‌اجرا در ریخته گری، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

روش‌های سنتی ریخته گری

فرایند ریخته گری با روش‌های سنتی از متداول‌ترین مواردی است که از سال‌های قبل تا به امروز مورد  استفاده قرار می‌گیرند. چند نمونه از روش‌های موجود و کاربردی را در این قسمت معرفی می‌کنیم:

ریخته گری ماسه تر

این مدل از ریخته گری یکی از متداول‌ترین روش‌های مورد استفاده برای ریخته گری فلزات آهنی و غیر آهنی است. ماسه مورد استفاده در این ریخته گری ترکیبی از خاک رس، آب و سایر مواد افزودنی را شامل می‌شود. از آنجایی که هزینه ابزارها در این زمینه پایین است، می‌توانیم آن را به عنوان یکی از ارزان‌ترین روش‌های ریخته گری به حساب آوریم.

ریخته گری ماسه خشک

با استفاده از ریخته گری در قالب‌های ماسه خشک، تا حد زیادی می‌توان مشکلات استفاده از ماسه تر را از بین برد. این قالب‌ها دوام بسیار بالایی داشته و شما می‌توانید برای مدت‌زمان زیادی از آن‌ها استفاده کنید.

ریخته گری اتوماتیک

روش دیگر قابل استفاده در این زمینه، ریخته گری اتوماتیک است که با استفاده از ابزارآلات و دستگاه‌های کاربردی انجام می‌شود.

ریخته گری ماسه شیمیایی

به صورت کلی ریخته گری ماسه‌ای یکی از کاربردی‌ترین روش‌هایی است که در صنعت استفاده می‌شود. در ریخته گری ماسه‌ای معمولا اقدامات مختلف و متنوعی صورت می‌گیرد که برخی از آن‌ها شیمیایی بوده و می‌توانند در نتیجه نهایی اثرگذار باشند. در این بخش به چند نمونه از آن‌ها اشاره می‌کنیم.

ریخته گری سدیم سیلیکات

سدیم سیلیکات یکی از قالب‌های کاربردی در این زمینه است که با قرار گرفتن در معرض گاز کربن دی اکسید در دمای اتاق به دست آمده و خشک می‌شود. تخریب این قالب و جدا کردن قطعه در این حالت ممکن است سختی‌هایی را به دنبال داشته باشد. این ماده در برخی از مواقع آب شیشه هم نامیده می‌شود.

ریخته گری بدون پخت 

قالب ماسه‌ای بدون پخت نیز یکی دیگر از موارد کاربردی در ریخته گری است. در این قالب‌ها معمولا از ترکیب و واکنش دو یا چند جزء مختلف در دمای محیط استفاده می‌شود.

ریخته گری پوسته‌ای

این نوع از ریخته گری در واقع با قالب مصرفی انجام می‌گیرد که برای ایجاد حفره مورد نیاز قالب، از ماسه پوشش‌داده‌شده با رزین استفاده می‌شود. این فرایند معمولا دقت ابعادی و سرعت عمل بالاتری دارد.

روش‌های خاص ریخته گری

علاوه بر موارد ذکرشده در این بخش، روش‌ها و راهکارهای دیگری هم مورد استفاده قرار می‌گیرند که از میان آن‌ها می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

ریخته گری دقیق

ریخته گری دقیق این روزها با عنوان ریخته گری با موم هم شناخته شده که در روند آن از یک قالب مومی یک بار مصرف استفاده می‌شود. در این روش، موم به صورت مستقیم به داخل قالب تزریق می‌شود و در مرحله بعدی با استفاده از مواد نسوز، در چند مرحله پوشانده شده تا یک پوسته ضخیم ایجاد شود. سپس چند قالب سرامیکی به‌ صورت خوشه در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و بعد از اینکه پوسته به ‌صورت کامل سفت شد، قالب‌ها را برعکس در معرض حرارت قرار می‌دهند.

در این حالت موم داخل قالب خارج شده و می‌توان از آن بارها استفاده کرد. از این روش برای ساخت انواع قطعات در صنعت خودروسازی، هوافضا، برق و ... استفاده می‌شود. دقت این روش در سطح بالایی است که یکی از مزایای آن به حساب می‌آید.

ریخته گری پیوسته

این نوع ریخته گری معمولا برای تولید انبوه مداوم پروفیل فولادی که سطح مقطعی گرد دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این حالت فلز مذاب در قالبی که انتهای باز داشته و با آب، سرد شده است، ریخته می‌شود. بعد از انجماد، این رشته به ‌صورت مداوم از قالب خارج می‌شود. شما می‌توانید طول‌های از پیش تعیین‌شده را با استفاده از قیچی‌های مکانیکی قطع کرده و مورد استفاده قرار دهید.

ریخته گری در خلأ

یکی دیگر از روش‌هایی که برای ریخته گری مناسب است، ریخته گری در خلأ بوده که برای کشیدن مواد به داخل قالب مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرایند معمولا در شرایطی کاربرد دارد که گیر افتادن هوا در فرایند مشکل‌ساز شود. نکته‌ای که در این حالت وجود دارد، قیمت بالای تجهیزات مورد نیاز برای ریخته گری در خلا است.

ریخته گری گریز از مرکز

این روش از ریخته گری عموما برای ساخت قطعات استوانه‌ای و بلند مانند لوله‌های چدن و ... استفاده می‌شود. در این حالت مواد مذاب به درون یک قالب در حال دوران ریخته شده که به کمک نیروی گریز از مرکز منجمد می‌شوند. این نوع ریخته گری معمولا برای ساخت قطعات متقارن نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد و نتایج مطلوبی هم به همراه دارد.

ریخته گری در گچ

این روش را می‌توان یک راهکار دقیق و کاربردی برای ریخته گری آلیاژهای آلومینیوم، مس، روی، سرب و ... دانست. یکی از نکاتی که باید در نظر داشت، عدم تحمل دمای بالای این قالب‌ها است. از این رو نمی‌توان برای آلیاژهای آهنی از آن‌ها استفاده کرد. این قالب‌ها بیشتر از کلسیم سولفات یا گچ و آب ساخته می‌شوند.

ریخته گری الگوی تبخیر شونده

از دیگر روش‌های موجود می‌توانیم به ریخته گری تبخیری اشاره کنیم. در این حالت، از مدل‌های قابل تبخیر برای ساخت حفره قالب مورد نیاز استفاده می‌شود که از جنس فوم‌های پلی استایرن هستند. با ریخته شدن ماده مذاب به درون قالب، مدل تبخیر شده و ماده مذاب می‌تواند فضای خالی را کامل پر کند.

ریخته گری پوسته سرامیکی

این روش را تا حد زیادی می‌توان مشابه با روش گچی در نظر گرفت؛ اما اصلی‌ترین تفاوتی که در این زمینه وجود دارد، مربوط به تحمل حرارت‌های بالا است. قالب‌های سرامیکی تحمل بالایی در دماهای بالا دارند و به راحتی می‌توان در این حالت از آن‌ها استفاده کرد.

ریخته گری دوغابی

ریخته گری دوغابی اولین بار توسط چینی‌ها ابداع شد، اما امروزه گسترش داده شده است و به روش‌های متنوعی می‌توان از آن استفاده کرد. این روش یکی از قدیمی‌ترین راهکارهایی است که برای ساختن تجهیزات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولا برای ساخت سرامیک و سفال از این روش ریخته گری بهره می‌گیرند.

انواع ریخته گیری بر اساس نوع قالب

یکی دیگر از مواردی که معمولا برای دسته‌بندی ریخته گری کاربرد دارد، مربوط به نوع قالب استفاده شده است. امروزه قالب‌های متنوع و گوناگونی وجود دارند که در این بخش قصد داریم به بررسی و معرفی چند نمونه از انواع قالب‌های کاربردی بپردازیم.

ریخته گری در قالب یک بار مصرف

همان‌طور که از عنوان این نوع قالب‌ها مشخص است، تنها یک بار قابلیت استفاده دارند. بعد از اینکه مواد مذاب به داخل این قالب‌ها ریخته شوند، باید از طریق شکستن قالب و از بین بردن آن‌ها، شکل نهایی را خارج کرد. از این رو امکان استفاده مجدد از این محصولات وجود ندارد. چند نمونه از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین انواع قالب یک بار مصرف به شرح زیر هستند:

• ریخته گری با قالب ماسه‌ای
• ریخته گری در قالب گچی
• ریخته گری دقیق
• ریخته گری فوم تبخیری

الگوها در فرایند ریخته گری در قالب یک بار مصرف چه چیزی هستند؟

در اغلب مواقع، ریخته گری در قالب یک بار مصرف با یک الگو شروع می‌شود. الگو در واقع یک نمونه یا مدل فیزیکی از قطعه‌ای است که باید ریخته گری شود. ابعاد الگو بر اساس فرایند ریخته گری و ماده قابل استفاده تعیین می‌شوند. جنس الگوها متنوع بوده و می‌توانند از یونولیت، موم، چوب نرم، چوب سخت، اپوکسی، و ... باشند.

ریخته گری در قالب دائمی

دسته‌بندی دیگری که باید به معرفی آن بپردازیم، قالب‌های دائمی است. این نوع را می‌توانیم دقیقا در نقطه مقابل قالب‌های یک بار مصرف بدانیم. در این حالت می‌توان بارها این قالب را مورد استفاده قرار داد و محصولات متعددی را تولید کرد. چند نمونه از زیرمجموعه‌های این مدل قالب‌ها به شرح زیر هستند:

ریخته گری در قالب‌های دائمی بدون الگو

در این حالت به جای استفاده از الگو، شکل قطعه نهایی مورد نظر در یک قالب دائمی ساخته شده و عموما از جنس فلز یا گرافیت است. در این روش، هزینه ساخت قالب بالا بوده که باید درباره آن اطلاع کافی داشته باشید.

ریخته گری در قالب دائم

این فرایند تا حد زیادی مشابه با ریخته گری دقیق است و خنک شدن سریع یکی از ویژگی‌های اصلی آن محسوب می‌شود. همین موضوع باعث شده تا خواص مکانیکی بهتری در قطعه ایجاد شود. با این روش می‌توان قطعات یکنواخت با تلرانس‌های دقیق و سطوح کاملا صاف و یکنواخت ایجاد کرد. قالب‌های استفاده‌شده در این زمینه عموما از جنس چدن خاکستری، فولاد کربنی، گرافیت و ... هستند.

دایکستینگ

این روش به عنوان ریخته گری تحت فشار هم شناخته می‌شود و روشی مناسب برای تولید انبوه قطعات ساده و پیچیده است. اندازه قطعات ساخته‌شده در این حالت، کوچک و یا نهایتا متوسط بوده که باید قبل از انجام فرایند در این باره اطلاع داشته باشید.

ریخته گری گریز از مرکز

همان‌طور که در بخش‌های قبلی هم اشاره کردیم، انجماد ماده مذاب در این حالت تحت یک نیروی گریز از مرکز انجام می‌گیرد. در ریخته گری گریز از مرکز محصول چال‌تری نسبت به قالب‌های ثابت تولید می‌شود که از اهمیت بالایی برخوردار است.

ریخته گری چه مزایا و معایبی دارد؟

از دیگر موضوعاتی که در این زمینه اهمیت بسیار زیادی دارد و باید حتما به آن توجه داشته باشیم، مزایا و معایب ریخته گری است. در این بخش، مهم‌ترین مزایا و معایب ریخته گری را بیان می‌کنیم:

مزایای ریخته گری

• امکان ساخت قطعات در اندازه‌های مختلف
• امکان ایجاد هر ساختار پیچیده با کمترین هزینه
• تولید اجسام با مقاومت فشاری بالا
• قیمت بسیار مناسب
• امکان ایجاد ساختار ایزوتروپیک
• ظرافت بسیار بالا در فرایند تولید قطعات

معایب ریخته گری

• کاهش دقت در ابعاد اجسام تولیدشده
• استحکام کم و تخلخل در قطعات تولیدی
• نیاز به پرداخت در اتمام فرایند ساخت قطعات
• قابل‌استفاده برای فلزات با نقطه ذوب پایین

کاربرد ریخته گری چیست؟

در راستای کسب اطلاعات گسترده در این زمینه، باید حتما به کاربرد ریخته گری در موقعیت‌های مختلف نیز بپردازیم. امروزه ریخته گری در صنایع مختلف و متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این بخش به معرفی چند نمونه از مهم‌ترین کاربردهای ریخته گری می‌پردازیم:

• صنعت حمل و نقل از قبیل هوافضا، راه  آهن، کشتیرانی و ...
• ماشین‌آلات مختلف
• تجهیزات سنگین از جمله ساخت و ساز، کشاورزی، معدن و ...
• اشیاء هنری مانند مجسمه‌ها، مبلمان، پایه چراغ‌ها و ....
• ماشین‌های الکتریکی مانند موتور، ژنراتور، پمپ و ...
• صنایع دفاعی از قبیل توپخانه، مهمات، ذخیره‌سازی

چه موادی در فرایند ریخته گری استفاده می‌شود؟

یکی از پرکاربردترین مواد در ریخته گری چدن خاکستری است. چدن نشکن، فولاد، آلومینیوم و مس نیز از دیگر فلزات کاربردی در این زمینه هستند. به غیر از آهن آلات، متریال دیگری از قبیل بتن، شیشه، پلاستیک و رزین نیز در ریخته گری مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای اینکه بتوانید در زمان انجام کار انتخاب مناسبی داشته باشید، لازم است به پارامترهای متنوعی از جمله حجم تولید، صرفه اقتصادی، دمای ذوب، مقاومت در برابر فرسودگی، وزن و ... توجه داشته باشید.

سخن پایانی

یکی از مهم‌ترین و چالش‌برانگیزترین اقدامات در پروژه‌های صنعتی مختلف که باید با دقت زیادی انجام شود، ریخته گری یا ذوب ریزی است. برای اینکه بتوانیم بهترین و مطلوب‌ترین نتیجه را در این زمینه به دست آوریم، نیاز است که از افراد مجرب در این راستا کمک بگیریم. در بخش‌های قبلی به ‌صورت کامل به معرفی این بخش از صنایع مختلف پرداختیم. دسته‌بندی‌های گوناگون ریخته گری و همچنین مزایا و معایب آن‌ها را بیان کردیم تا شما بتوانید اطلاعات کامل و جامعی را در این رابطه به دست آورید.