مقاله ریخته گری (کاربرد – مزایا و…)

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله ریخته گری (کاربرد – مزایا و…) دارای ۱۸۶ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله ریخته گری (کاربرد – مزایا و…)  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله ریخته گری (کاربرد – مزایا و…)،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله ریخته گری (کاربرد – مزایا و…) :

تعریف ریخته گری:
ریخته گری یکی از روشهای ساخت و شکل دادن فلزات است.
در این روش یک فلز یا آلیاژ ابتدائاً ذوب شده و در درون یک محفظه تو خالی بنام قالب که تقریباً به شکل قطع ساخته شده ریخته می شود، بنحوی که پس از پایان انجماد شکل، ابعاد، ترکیب شیمیای و خواص مورد نظر بدست آید.

مراحل ریخته گری:
۱) طراحی مکانیکی طرح مدل سازی انتخاب روش مناسب
طراحی ریخته گری
قالبی که برای ساخت ماهیچه استفاده می شود.
۲) ساخت قالب و ماهیچه
ریخته گری عملیات تخلیه و تمیز کاری( عملیات حرارتی و ساچمه زنی و…) بازرسی و آزمایش قطعات بسته بندی و ارسال
۳) ذوب فلز

تعریف ریخته گری
ریخته گری یکی از روشهای شکل دادن قطعات فلزی است که شامل تهیه مذاب از فلز مرد نظر و ریختن آن در محفظه ای بنام قالب است، به گونه ای که پس از انجماد مذاب، شکل، اندازه و خواص مورد نظر تامین شود. بنابراین با توجه به این تعریف یک فرآیند ریخته گری را باید مجموعه ای از عملیات ذوب، تهیه قالب و ریختن مذاب دانست بطور کلی مراحل ریخته گری یک قطعه قلزی به طور ساده در ذیل نشان داده شده است.

تاریخچه ریخته گری:
براساس تحقیقات باستان شناسان، ریخته گری فلزات، یک تکنولوژی ماقبل تاریخ بوده و قدمتی شش هزار ساله دارد.
اولین اشیای ساخته شده از فلزات بصورت قطعات کوچک چکش کاری شده از مس هستند که قدمت آنها به هزار سال قبل از میلاد مسیح می رسد.
از نقطه نظر تاریخی، ریخته گری را می توان به چند دوره تقسیم نمود که در اینجا بشرح آنها به اختصار می پردازیم.

دوره برنز ( مس و مفرغ)
این دوره در خاور نزدیک و در حدود ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح آغاز شده اولین اشیای برنزی کشف شده بصورت آلیاژی از مس و آرسنیک ( حدود ۴ درصد) بوده است.
موضوع مهم در این دوره، پی بردن به تأثیر قلع بر خواص مس است که باعث افزایش استحکام و سختی آن می شود. این موضوع هنوز در پرده ای از ابهام است. زیرا نه سنگ معدن مس حاوی قلع بوده و نه اینکه معدن مس و قلع نزدیک هم قرار دارد که آلیاژ شدن آنها بطور اتفاقی امکان پذیر باشد.
در ارتباط با چگونگی پیدایش ریخته گری، میتوان اینگونه تحلیل کرد که با توجه به اینکه پتک کاری قبل از ریخته گری مورد استفاده بشر قرار گرفته است، ممکن است در هنگام تپک کاری عمل ذوب بطور اتفاقی صورت گرفته باشد که با مشاهده این امر موارد ذیل در ذهن بشر القا شده است:
-مذاب باید در محفظه ای ریخته شود تا شکل پیدا کند.

– برای تهیه مذاب باید کوره های تپک کاری بگونه ای تغییر یابد که همواره تهیه مذاب در آن امکان پذیر باشد.
– برای تهیه مذاب و نگه داری آن باید ظرفی نسوز تهیه کرد ( بوته)
با توجه با اینکه بشر قبلاً به نسوز بودن بعضی از خاکها پی برده و نیز به دلیل آشنایی با حرفه سفالگری، به نحوه شکل دادن خاک نیز دست یافته بود، لذا به نیازهای اول و سوم او پاسخ داده شد. نیاز دوم یعنی ساخت کوره های ذوب نیز احتمالاً با سنگ چین و گل اندود نمودن و قرار دادن محلی برای عبور هوا برآورده شد.
از مسائل مهم در این ارتباط موضوع و مش بود که این امر به تبدیل سیستم دم از حالت فوت کردن به استفاده از کسیه دم و سپس به موتورهای تنظیم هوا و فشار مناسب که امروزه کاربرد فراوانی دارد منتهی شد.
بطور کلی در دوران مفرغ، ساخت قطعاتی نظیر تبر، نیزه، کارد، سپر، ظروف و شیشه و نیز ساخت آلیاژ هایی از عناصری نظیر قلع ( تا ۱۸ درصد) و سرب ( تا ۱۱ درصد) و آرستیک و روی معممل بوده است.

دوره آهن:
براساس کاوش باستان شناسان در چین قطعاتی چون مربوط به ۶۰۰ سال قبل از میلاد مسیح بدست آمده است اما پیدایش آهن به عنوان یک دوره به دو هزار سال قبل از میلاد مسیح می رسد.
نام آهن در زبان پهلوی به عنوان آلیسن در زبان آلمانی آیزن و در انگلیسی آیرن نامیده می شود و احتمالاً در هنگام ذوب مس به آن پی بردند.
در هر حال در حدود ۱۲۰۰- ۱۰۰۰ سال قبل از میلاد آهن تقریباً ماده اصلی اغلب سلولها و ابزارها را تشکیل می داد.
با توجه به نقطه ذوب بالا ( ۱۵۳۹ بدیهی است که ذوب مستقیم آهن تا قرن نوزدهم میلادی امکانپذیر نبود ولی در اواسط دوره آهن بر اثر افزایش کربن و پائین آمدن نقطه ذوب ( در چدنها) قطعات ریخته گری نیز بوجود آمد.

نکته مهم دیگر کشف عملیات حرارتی بر روی آهن بود که از اهمیت خاصی برخوردار است. در مصر شمشیری و تبری با پوشش خاک نسوز بدست آمده که لبه آن حاوی ۹ .۰ درصد کربن و قسمتهای میانی آن تقریباص فاقد کربن است.
در این اشیاء سختی در قسمت میانی معادل ۷۰ BHN و در قسمت لبه معادل ۴۴۰ BHN می باشد البه در این دوره جدیدی در آلیاژ های مس نیز بوجود آمده و آلیاژ های مختلفی از مس و قلع ساخته شد.

از آلیاژهای دیگر ساخته شده در اواخر این دوره آلیاژ برنج ( مس و روی) و نیز بنجهای قلع دار است. پیدایش روشهای جدید ریخته گری و قالبگیری را نیز باید از دیگر تحولات دوره آهن دانست در این دوره شواهدی وجود دارد که از قالبهای سرامیکی نیز استفاده بعمل آمده است.
از عجایب این دوره ساخت مجسمه رودیس است که در سال ۲۹۰ قبل از میلاد ساخته شد و جزء عجایب هفتگانه محسوب می شود.
این مجسمه ۳۲ متری که از قطعات مختلف برنز ریختگی ساخته شده و وزنی حدود ۳۹۰ تن داشت، طی زمین لرزه ای در دریای مدینترانه غرق شد.

دوره تاریک صنعتی:
در سده های سوم و چهارم بعد از میلاد تا قرن چهاردهم میلادی یک دوره رکود در صنایع و از جمله ریخته گری بوجود آمد.
البته، با توجه به حاکمیت کلیسا و تزئینات آن نظیر ناقوس و شمعدانی روشهای جدیدی در ریخته گری ابداع شد. ( قالب گری با فرمان)

دوره رنسانس صنعتی:
این دوره از سال ۱۵۰۰ میلادی تا ۱۷۰۰ میلادی بطول انجامید. در این دوره صنعت توپ ریزی بنا نهاده شد. ابتدا لوله هیا توپ از برنز و سپس از چدن ساخته شد.
در این دوره علاوه بر تکامل کوره ها و سیستمهای دمشی، از نظر مواد اولیه باید آغاز استفاده از ماسه و روش قالبگیری در ماسه محسوب کرد.
ظهور چدن و فولاد به عنوان مواد اولیه در ساخت قطعات و لوازم دفاعی و خانگی و همچنین استفاده از آلیاژ های متفاوت مس نظیر برنز و برنج و عناصر دیگر و استفاده از طلا در ساخت زینت آلات و قطعات تزئینی از مظاهر دیگر این دوره است.
در این دوره متالوژی بعنوان یک علم مستقل، پیشرفت کرد و نظریه ساختاری بطوری فلزات و سایر مواد توسط هارلکویکر ( Harsoeker) فرانسوی اعلام شد.
قرن هفدهم قرن دستیابی به ابزاری جدید بنام میکروسکوپ بود که تحولی جدی در علم متالوژی ایجاد کرد.

دوره انقلاب صنعتی:
یکی از تعاریف انقلاب صنعتی اینست که حداقل ۵۰ درصد تولید هر ماه از خانه یا کارگاههای کوچک به کارخانه منتقل شد.
انگلستان سال ۱۷۵۰ را آغاز انقلاب صنعتی می داند و علت آن را استفاد از کک بجای زغال چوب بیان می کنند.
اولین کوره همراه با سوخت کک در سال ۱۷۰۹ میلادی آغاز بکار کرد. ابراهام دارابی درسال ۱۷۷۷ اولین کوره بلند خود را برای ذوب و احیای سنگ معدن آهن بکار انداخت.
علاوه بر نوع کوره، روش و استفاده از دهنده های بهتر ( استفاده از دمنده هایی که با موتور بخار کار می کردند)، اطلاعات کافی از وجود واکنش های گرما زا میان هوا و سوخت راباید از عوامل اصلی دیگر در تحول و تکامل ریخته گری محسوب کرد.

روشهای تولید قطعات:
در تهیه قطعات صنعتی هر چند ریخته گری بدلیل ویژگی های آن از نقطه نظر تکنولوژی و جنبه‌های اقتصادی به عنوان یک روش مهم و اساسی مطرح است، با این وجود برای بدست آوردن شناختی واقعی و همه جانبه، لازمست تا ویژگیهایی این روش در کنار سایر روشهای موجود در تولید قطعات مورد بررسی و اندیابی قرار گیرد.
بطور کلی روشهای اصلی شکل دادن فلزات را علاوه بر ریخته گری به چهار گروه عملیات مکانیکی، اتصالی، ماشینکاری و متالوژی پودر تقسیم می نمایند.

عملیات مکانیکی با روش مکانیکی شکل دادن ، Mechanical procen
در این عملیات مواد جامد فلزی موسوم به شمش تحت روشهایی نظیر چکش کاری یا تپک کاری، نورد و اکستروژن ( فشار کاری) شکل داده می شود.
در حقیقت در این روش ها یک قطعه فلزی تحت تأثیر ضربه یا نیروی اعمالی تغییر شکل پلاستیک می دهد.
این شکل دادن با توجه به جنس فلز و شرایط کاربردی آن ممکن است به صورت سرد یا گرم انجام شود.
هر گاه کار مکانیکی در درجه حرارتهای پانیمتر از ۳/۱ نقطه ذوب بر حسب درجه کلوین انجام شود به آن کار سرد گویند، در حالیکه انجام کار مکانیکی در درجه حرارتهای بالاتر از حد ذکر شده، کارگر نامیده می شود.
همانطور که قبلاً نیز ذکر شده مهمترین روشهای مکانیکی شکل دادن شامل:
۱) آهنگری، یا تپک کاری (Forging)
۲) نورد Rolling
۳) اکستروژن Extrusion
اکستروژن
در هر حال، نقطه شروع در تولید یک قطعه از طریق هر یک از روشهای ذکر شده تهیه ماده اولیه یعنی شمش فلز مورد نظر از طریق ریخته گری است.
قابل ذکر است که این روش تها به فلزاتی اختصاص دارد که دارای قابلیت شکل پذیری باشند. بعنوان مثال بسیاری از موارد صنعتی و بخصوص چدنها که قسمت اعظم مواد اولیه و آلیاژ های صنعتی را تأمین می کنند. از طریق مکانیکی امکان شکل پذیری ندارند
( بخشی از انواع آن) محصولات نهایی تولید شده در این روشها، شکلهای اولیه یا نیمه تمام استاندارد شده از قبیل ورق، صفحه، مفتول، سیم، پروفیل و لوله و … است.

محدودیت ها و مزایا:
– روشهای نورد و اکستروژن فقط برای مقاطع یکنواخت و ساده باطری زیاد استفاده می شود.
– روش آهنگری از نظر سطوح و سوراخهای داخلی محدودیت دارد
– هزینه تجهیزات بالاست.
– خواص مکانیکی در قطعات تولیدی به روشهای مکانیکی بالاتر از قطعات ریخته گری شده است.

۲) روشهای اتصالی
در این روش قطعات بزرگ از بهم متصل کردن قطعات کوچکتر ساخته می شود. که شامل عملیات جوشکاری، لحیم کاری، پیچ و مهره و پرچ کردن می باشد.
۲-۱) عملیات جوشکاری Welding procem
این روش عبارتست از تهیه قطعات صنعتی از طریق جوش دادن اجزای کوچکتری که توسط روش های دیگر ساخته شده اند.
هر چند که جوشکاری فلزات را از نظر تکامل و وسعت عمل نمی توان با روش ریخته گری مقایسه کرد ولی با این وجود در بسیاری جهات شباهتهایی میان آنها وجود دارد.
بطور کلی اساس تولید قطعات در انواع روشهای جوشکاری، ایجاد منطقه ذوب در میان دو قعطعه ای است که باید بهم متصل شوند وشرط اصلی اتصال اتمی و مولکولی آن دو قطعه به یکدیگر است.
امروزه روشهای متنوعی از جوشکاری وجود دارد که جوشکاری قوسی، اکس استیلن، نفوذی و جوشکاری، گاز آرگون از آن جمله است.
قابل ذکر اینکه در روش جوشکاری، استحکام قطعات متصل شده، هیچگاه قابل مقایسه با قطعات یکپارچه نیست و بهمین دلیل این روش بعنوان یک روش تکمیلی ( تمام کننده) در تولید قطعات صنعتی شیار می رود.

محدودیت ها:
۱) جوشکاری همه فلزات راحت نیست مثل آلیاژ های آلومنییم، چدن داکتیل و فولادهای آلیاژی و …
۲) جوش معمولاً نقطه ضعیف قطعه محسوب می شود. بخاطر وجود تنش بالا در محل جوش و یا ورود کک و ناخالصی در اثر جوشکاری
۳) محدودیت از نظر ترکیب شیمیایی
روش ماشینکاری Machining procem
این روش عبارتست از تولید قطعات از طریق براده برداری ( جدا سازی) از روی اجزایی یا اشکال ساده یا غیر دقیق، با استفاده از ماشینکای ابزار ( تراشکاری، فرز کاری، سوراخ کاری، اسپارک و …)

هر چند در این روش اغلب اوقات شکل قطعات ساده بطور کامل از برداه برداری فلز از روی قطعات ساده بدست می آید، با این وجود ماشینکاری یک روش تمام کننه به منظور بالابردن دقت ابعادی قطعات ساخته شده به روشهای دیگر در صنعت کاربرد فراوانی دارد.
صنعت ماشینکاری علی رغم در اختیار داشتن انواع ماشین آلات و دستگاههای متعدد و پیچیده که کاربرد آن نیازمند مهارت بالایی است. صنعت جدیدی است که در هر حال بعد از ریخته گری و آهنگری قرار می گیرد. چرا که بدون ماشینکاری، صنایع دیگر همچون ریخته گری و ماشین سازی از دقت برخوردار نبوده و شاید قسمت اعظم دستگاهها قادر به کارکردن هم نباشند ولی بدون وجود صنایع ریخته گری و آهنگری امکان ساخت هیچ ماشین و یا وسیله ای وجود ندارد.

محدودیت ها:
۱) ماشینکاری قطعات با سختی بالا مشکل است. ماشینکاری چون سفید شکل است.
۲) محدودیت ابعاد و هزینه تجهیزات
۳) محدودیت از نظر پیچیدگی سطوح داخلی
۴) پرت یا اتلاف بالای مواد
روش متالوژی پودر. Powder Metallurgy
متالوژی پودر یکی از روشهای شکل دادن فلزات است که در آن شکل، اندازه و خواص مورد نظر، در اثر تراکم کردن پودر فلزی و سپس تف جوشی ( زینتر کردن) آن ( ذوب سطحی) در درجه حرارتهای بالا حاصل می شود.
هر چند که این روش از نظر قدمت از قدمت زیادی برخوردار است ولی بعنوان یک روش تولید در مقیاس تجارتی، یکی از جدیدترین روشهاست.
امروزه پیشرفت و توسعه فراوانی در زمینه متالوژی پودر حاصل شده است و این روش طیف وسیعی از صنعت جدید را تحت پوشش خود قرار داده است که برخی از این موارد بدین شرح است.

– ساخت ابزارهای برش و تراش برای کارهایی که میزان سایش در آنها بالاست.
– ساخت قطعات با نقطه ذوب بسیار بالا میتوان شامل فیلامان تنگستی لامپهای روشنایی
– ساخت قطعات اتومبیل و ماشینهای کشاورزی
– ساخت قطعات مربوط به لوازم خانگی،‌ بعنوان مثال ماشین لباسشویی، کمپرسور یخچال و کولر
– بکارگیری عناصر آلیاژ نشدنی و مخلوطهای فلزی و غیر فلزی مثل Sic ,c, fe, pb, CM, Fe, pb+ cu-G
– صرفه جوئی در مصرف مواد و کاهش دور ریز
هر چند می توان قطعات زیادی را با استفاده از روش متالوژی پودر ساخت ولی ساخت قطعات از فلزات دیرگداز( با نقطه ذوب بالا) از ویژگیهای منحصر بفرد این روش است.

این روش بیشتر برای قطعاتی که سایش زیاد داردند استفاده می شود.
روغنکاری قطعات تولید شده به این روش راحت است چرا که روغن در بین پودرها قرار گرفته و بمرور زمان این روغن جهت روغنکاری قطعه همچون یاتاقان استفاده می شود.

پودر فلزات معمولاً توسط روش ریخته گری تولید می شود.
از مطالب بالا استنباط می شود قطعات تولیدی به این روش دارای دوام بالایی بوده، دقت ابعادی بالائی دارند، صافی سطح بالایی دارند. ضریب اصطحکاک استاتیکی و دینامیکی پائینی دارند.

محدودیت ها:
۱) از نظر هزینه تجهیزات
۲) از نظر ابعد قطعات و وزن قطعات تولیدی محدودیت داریم حداکثر تا ۱۲ kg
۳) قطعات شکل پذیری کمی دارند.
۴) تهیه مواد اولیه گران ( معمولاً بروش ریخته گری)
۵) محدودیت ترکیب شیمیایی
۶) محدودیت شکل سطوح داخلی
مزایا و محدودیتهای روش ریخته گری نسبت به سایر روشهای تولید
در جهان امروز صنعت ریخته گری قسمت بزرگی از اقتصاد یک کشور را تحت پوشش خود قرار می دهد.
با مراجعه به آمارهای جهانی تولید قطعات صنعتی، افزایش روز افزون میزان این محصولات ریخته گری در مقایسه با محصولات ساخته شده از طریق سایر روشها، بخوبی مشهور است. با توجه به گسترش روزافزون این روش تولیدی. در اینجا لازم است مروری مختصری بر مزایا و محدودیتهای تولید قطعات به روش ریخته گری صورت گیرد.

مهمترین مزایای روش ریخته گری:
پاره ای از مزایا بعنوان یک ویژگی ذاتی، در فرآیند ریخته گری مطرح هستند. این ویژگیها در مواردی خاص، عامل اصلی در انتخاب روش ریخته گری بعنوان یک روش برتر، نسبت به سایر روشهای شکل دادن بشمار می روند، در هر حال برخی از مزایای این روش: ۱- امکان ساخت ( عدم محدودیت شکل ( داخلی و خارجی))
اجسامی که دارای شکلهای پیچیده داخلی و خارجی هستند، فقط از طریق ریخته گری تولید می شوند. در نتیجه بسیاری از عملیات دیگر از قبیل ماشینکاری، آهنگری و جوشکاری، که در ساخت قطعاتی نظیر سیلندرها، توربینها، پمپها و نظایر آنها از محدودیت های فراوانی برخوردارند، کاهش یافته و یا از بین می روند.

۲- طبیعت فلز،
برخی از فلزات بنا بر طبیعت متالوژیکی، تنها به روش ریخته گری شکل می گیرند و عملیات مکانیکی از قبیل نورد و آهنگری را نمی پذیرند. چدنها نمونه بارز این قبیل مواد هستند.
۳- سهولت و سرعت تولید ( کاهش اتلاف و همچنین کاهش زمان ساخت)
۴- امکان تولید قطعات بسیار بزرگ و بسیار کوچک ( عدم محدودیت ابعاد و وزن قطعات)
۵- امکان ایجاد خواص مکانیکی لازم، از طریق کنترل ترکیب شیمیای آلیاژ و یا سرعت سرد کردن آنها. ( امکان آلیاژ سازی وجود دارد)
۶- با توجه به سرعت تولید و هزینه های تمام شده از نظر اقتصادی، قطعات ساخته شده به روش ریخته گری نسبت به سایر روشها مقرون به صرفه تر هستند.
۷- از نظر تعداد قطعه محدودیت وجود ندارد.
۸- یکپارچه ساخته شدن قطعات

مهمترین محدودیت های روش ریخته گری:
علی رغم مزایایی زیادی که به آنها اشاره شده تولید قطعات به این روش از محدودیت هایی نیز برخوردارد است که برخی از آنها عبارتند از:
۱- کافی نبودن دقت:
هر چند میزان دقت ابعاد و سطوح در روشهای مختلف ریخته گری متفاوت است و با پیشرفت روز افزون این صنعت روشهایی ابداع شده است که محصول تولیدی آنها از دقت ابعاد و سطوح بسیار بالایی برخوردار است ( روش ریخته گری دقیق). با این وجود در یک نگرش کلی به طبیت این فرآیند کافی نبودن دقت ابعادی در این روش در مقایسه با روش همچون ماشینکاری بخوبی استنباط می شود.

۲- غیر یکنواختی در خواص مکانیکی
عدم یکنواختی در سرعت سرد شدن قطعات ریختگی که از طبیعت این فرآیند ناشی می شود بغیر یکنواختی ساختار درونی و خواص مکانیکی قطعه منتهی می شود.
۳- آلودگی محیط روش ریخته گری، بیش از سایر روشهای تولید می باشد.
۴- برای فلزات فعال روش های ویژه نیاز دارد.

محصولات ریخته گری
صنعت ریخته گری از نظر تولیدی به دو دسته اصلی تقسیم می شود که عبارتند از:
۱- ریخته گری شمش ( شمش ریزی ) Ingot Casting
۲- ریخته گری قطعه ( شکل ریزی) Shope Casting
همانطور که قبلاً اشاره شد، شمشها محصولات نیمه تعامی هستند که یا به منظور استفاده در ریخته گری ( ذوب مجدد) تولید می شوند و یا اینکه برای تهیه قطعات صنعتی از طریق یکی از روشهای متداول شکل دادن مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرند.
دارا بودن ابعادی مناسب از نقطه نظر وزن، انبار کردن و سهولت برش و جدا کردن از ویژگیهای مهم در ارتباط با شمشهای ریخته گری هستند.
در حالیکه شمشهای مناسب برای انجام کار مکانیکی، شکل هندسی معینی داشته و بیشتر در انواع مکعب مستطیل و یا استوانه ای تولید می شوند.
صنعت ریخته گری از نظر فلز مصرفی به دو دسته تقسی بندی می شود:

– ریخته گری فلزات آهن
– ریخته گری فلزات غیر آهنی
همچنین از نظر نوع قالب می توان اینچنین تقسیبم بندی نمود.
– ریخته گری در قالبهای موقت
– ریخته گری در قالبهای دائمی
تقسیم بندی کارگاه ریخته گری Cast home (Foundry)
از نظر نوع آلیاژ مصرفی
– آلیاژ های آهنی، چدن ریزی، فولاد ریزی
– آلیاژ های غیر آهنی/ رنگی، آلومنیم ریزی، برنج ریزی و …
از نظر روش ریخته گری / قالبگیری
الف- ریخته گری در قالب های موقت
– ریخته گری در ماسه
– ریخته گری دقیق
ب- ریخته گری در قالب های دائمی
– ریخته گری تحت فشار
– ریخته گری گریز از مرکز
از نظر وزن:
– کارگاههایی که قطعات کوچک ریخته گری می کنند ( برای آلیاژهای آهنی کمتر از ۱۰۰kg)
– کارگاههایی که قطعات متوسط ریخته گری می کنند( ۱۰۰-۵۰۰kg)
– کارگاههایی که قطعات بزرگ ریخته گری می کنند( ۵۰۰- ۳۰۰۰ kg)
– کارگاههایی که قطعات خیلی بزرگ ریخته گری می کنند ( > 3000kg)
قبلا اشاره کردیم که تولیدات ریخته گری دو نوع هستند:
۱- شکل ریزی، یا قطعه ریزی shape Casting
۲- شمش ریزی Ingot Casting

شمشها محصولات نیمه تمامی هستند که یا در ریخته گری و یا در روشهای دیگر تولید
( شکل دادن مکانیکی) مورد استفاده قرار می گیرند و دارای شکلهای هندسی ساده ( مکعب مستطیل، استوانه و…) می باشند.
انواع شمش
الف- شمشهای ریختگی یا ذوب مجدد ( شوشه یا Pig)
از نظر عیوب مشکلی ندارند و جهت کوره هیا ذوب تهیه می شوند.
معمولاً قابل شکستن می باشند.
ب) شمشهای کارپذیر wrought Ingets
شمشهای که توسط روشهای مکانیکی و یا اتصال فلزات و ماشینکاری، شکل نهایی داده می شود مثل شمش نورد- اکستروژن – فورجینگ
عیوب این شمش ها کمتر، ترکیب شیمیایی و متغیر و قیمت بالاتری نیز دارند.
۱- شمشه یا Bloom:
محصول فلزی نیم تمام با مقطع تقریباً مربع و طول زیاد و گوشه ها یی گرد که معمولاً در نورد و فورجینگ ( آهنگری ) از آن استفاده می شود.
از این شمش در تهیه میلگرد استفاده می شود cm 15 ×۱۵ s=w#l
۲- شمشالی یا Billet
محصول فلزی نیم ساخته با مقطع دایره، شش گوش، مربع و … با طولهای مختلف که عمدتاً در روش اکستروژن و نورد از آن استفاده می شود. مثال شمشال آلومینیم برای ساخت پروفیل یا میله آلومینیمی استفاده می شود.
۳- تختال یا Slab
محصول نیم ساخته با مقطع پهن که در نورد گرم یا عملیات حرارتی ساخته می شود
( محصول فولاد مبارکه)
از تختالها عموماً برای تولید ورق استفاه می شود.
محصولاتی که از ششهای کارپذیر بدست می آیند:
الف – میله Bar
قطعه ای با مقطع ساده، مربع، دایره، شش گوش با طول زیاد که از شمشها بدست می آیند.
mm150- S: قطر دایره
S-150 mm : عرض (مربع)
ب – میلگرد Round
میله هایی با مقطع گرد ( دایره) به قطر ۶- ۲۰۰ mm را اصطلاحاً میلگرد میگویند.
که از شمشهالها یا شمشه ها بدست می آید

ج- مفتول Rod
میله گردی به قطر کمتر از ۵mm که از میله یا میلگرد بدست می آید. بعنوان مثال مفتول ۴، مفتولی است که قطرش ۴mm می باشد.
د- سیم wire:
از مفتول بدست می آید با روش کشش سرد، مثل سیم های فولادی، مسی، با ضخامتهای بسیار کم
ر- نوار ورق Strip:
محصول دستگاههای نورد گرم از تختال است و به صورت کلاف ( پیچیده روی هم ) با عرض ۶۰- ۱۷۰ cm و بیشتر می سازند.
ز- صفحه plate:
محصول نورد شمشه یا تختال است که ضخامت آن بیش از ۳mm و عرض آن بیشتر از ضخامت است.
ژ- ورق Sheet :
محصول تختی که ضخامت آن از صفحه کمتر است و با نورد تختال بدست می آید
س- ورق نازک foil
ورقهای بسیار نازک که ضخامت آنها از چند میکرون تا چند هم میلیمتر است و از نورد ورق بدست می آیند مثل زرورق آلومینیم و مس
ش- نوار لوله Skelp :
نوار صفحه ای که برای ساختن لوله با نورد کاری و جوشکاری بکار می رود و از تختال بدست می آید.
ص – پروفیل های ساختمانی structurad Shapen :
بعنوان مثال تیرآهن – ناودانی – سپری – نبشی – پروفیل های در و پنجره که محصول شمشه و کمتر از شمشال می باشند.
ض – ریل Rail :
از فولاد مخصوص است و از شمشه بدست می آید، از طریق نورد گرم
هـ – تسمه Flat یا Bands :
محصول نورم گرمبا مقعطع مستطیل شکل به ضخامت mm چند ۲ و عرض بیشتر و طول زیاد
ع- بلوک یا تکه Block :
شمشهای کارپذیر یا ریخته گری با ابعاد نامشخص که از سپاژهای شمشها بدست می آید و استاندارد نیست.
خصوصیات کلی قالبهای ریخته گری :
الف) شکل پذیری Formability : موادی مانند گچ، ماسه، دوغابهای سرامیکی و بعضی از فلزات و آلیاژ ها
ب) ریرگدازی کافی نسبت به مذاب Refractoriness
فلزات و آلیاژ ها در ریخته گری در یک محدوده و رنج ۲۰۰۰- ۱۰۰ ریخته گری می شوند.
ج) استحکام مکانیکی ( خواص مکانیکی کانی)
اعم از اینکه وزن خود و مذاب و … را بتوانند تحمل کنند.

د) پایداری حرارتی Thermad Stability
در برابر تغییرات سریع حرارت در قالب مقاومت داشته باشد و ترک نخورد، از هم نپاشد در حقیقت ضریب انبساط حرارتی کمی داشته باشد.
هـ ) انتقال حرارت مناسب بسیاری از خواص فیزیکی و مکانیکی قطعه تولیدی ( زیر ساختار فازها و حتی پر شدن کامل قالب به این پارامتر بستگی دارد.
و) قابلیت استفاده مجدد
ی) ارزش اقتصادی مواد قالب بایستی فراوان و قیمت مناسب داشته باشد.
قالب های ریخته گری :
طبق تعریف یک قالب ریخته گری، محفظه ای است که درون موادی شکل پذیر از قبیل ماسه، خاک، گچ و فلز و … تعبیه می شود، به گونه ای که مذاب پس از پر کردن این محفظه و انجماد در آن، شکل محفظ را بخود بگیرد.
قالب در ریخته گری از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

ساخت و تهیه یک قطعه ریختگی سالم با مشخصات مطلوب تنها در صورت استفاده از قالبی مناسب امکانپذیر است.
خصوصیات کلی قالبهای ریخته گری :
الف) شکل پذیری Formability
موادی مثل گچ، ماسه، دوغابهای سرامیکی و بعضی از فلزات و آلیاژ ها
ب) دیر گرانی کافی نسبت به مذاب Refractorinen
فلزات و آلیاژها در ریخته گری در یک محدود ۲۰۰۰- ۱۰۰ریخته گری می شوند
ج) استحکام مکانیکی ( خواص مکانیکی کانی)
اعم از اینکه وزن خود و مذاب را بتوانند تحمل کنند.
د) پایداری حرارتی Thermal Stability
در برابر تغییرات سریع حرارت در قالب مقاومت داشته باشند و ترک نخورند، از هم نپاشند. در حقیقت ضریب انبساط حرارتی کمی داشته باشند.
هـ ) انتقال حرارت مناسب

بسیاری از خواص فیزیکی و مکانیکی قطع تولیدی ( زیر ساختارها فازها) و حتی پر شدن کامل قالب به این پارامتر بستگی دارد.
بعنوان مثال : اگر سرعت سرد کردن بالا باشد، خواص مکانیکی بالا می رود ولی ظرافت کم می شود.
و) قابلیت استفاده مجدد
ی) ارزش اقتصادی مواد قالب، بایستی فراوان و قیمت مناسب داشته باشد.
بطور کلی از نظر متالوژیکی و جنبه های اقتصادی، قالبها به دو دسته دائمی و موقت تقسیم می شوند:
قالب های دائمی:
قالبهایی که در ساخت قطعات ریختگی، بطور مکررر استفاده می شوند، قالبهای دائمی نامیده می شوند. جنس این قالبها، فلزی بوده و معمولاً از چدن خاکستری، فولاد و گاهی اوقات از برنز ساخته می شوند.
انتخاب جنس براساس مواردی مثل:
– بالا بودن نقطه ذوب در مقایسه با فلز یا آلیاژ ریختگی
– داشتن کمترین تغییرات ابعادی
– دارا بودن مقاومت به سایش و فرسایش مطلوب

در یک قالب دائمی، محفظه قالب Dre Carity ممکن است ابتدا از طریق ریخته گری ایجاد وشد و سپس به منظور دستیابی به ابعاد نهایی، تحت عملیات ماشینکاری قرار گیرد. اخیراً به منظور بالا بردن عمر مفید این قالبها یکسری عملیات سطحی بر روی آنها صورت می گیرد تا کیفیت سطحی قالب افزایش یافته، مقاومت به سایش و فرسایش خوبی پیدا می کند. مثلاً ایجاد پوششهای سختی مثل کاربید و انادیم vc و یا بوردهی
این قالبها معمولاً برای ساخت قطعاتی از جنس فلزات و آلیاژ های غیر آهنی مثل آلومینیم، منیزیم، سرب، مس و آلیاژ های آنها و نیز قطعاتی از جنس چدن خاکستری مورد استفاده قرار می گیرند.

در جدول ذیل درجه حرارت های ریختن مذاب، عمر تقریبی قالب و نیز درجه حرارتهای پیشگرم قالب در ریخته گری چند آلیاژ مهم صنعتی درج شده است:
فلز یا آلیاژ درجه حرارت باریزش
عمر قالب ( تعداد قطعات درجه حرارت پیشگرم
چدن خاکستری ۱۴۸۰- ۱۲۶۰ ۲۰۰۰۰- ۵ ۴۲۵- ۳۱۵
آلیاژ های آلومینیم ۷۶۰- ۷۰۰ تا ۰۰۰/۱۰۰ ۴۲۵- ۳۴۰
آلیاژ های مس ۱۱۵۰-۱۰۴۰ ۰۰۰/۲۰-۵ ۲۶۰- ۱۲۰
آلیاژ های منیزیم ۷۰۰- ۶۵۰ ۰۰۰۰/۱۰۰- ۰۰۰/۲۰ ۳۱۵- ۱۵۰
آلیاژهای روی ۴۲۵- ۳۸۵ بیشتر از ۰۰۰/۱۰۰ ۲۶۰- ۲۰۰۰

بالا بودن سرعت تولید، دقت ابعادی و نیز ایجاد مشخصات متالوژیکی مطلوب از مهمترین مزایایی استفاده از قالبهای دائمی هستند.
محدودیت های عمده در استفاده از قالبهای دائمی عبارتند از:

– هزینه بالای ساخت قالب
– مناسب نبودن برای ساخت فلزاتی با نقطه ذوب بالا ( بعنوان مثال فولادها)
– اقتصادی نبودن در تولید قطعات بزرگ و به تعداد کم و نیز قطعاتی با اشکال پیچیده قالبهای دائمی از نقطه نظر نحوه پر شدن توسط مذاب به سه دسته قالبهای
– قالبهای ویژه ( ثقلی یا وزنی)
– قالبهای تحت فشار
– قالبهای گریز از مرکز
تقسیم بندی میشوند که ادامه بحث دررابطه با آنها صحبت کامل صورت می گیرد.
قالب های موقت:
قالبهایی که پس از هر بار ریخته گری به هنگام خروج قطعه از هم پاشیده می شوند قالبهای موقت نامیده می شوند.
این قالبها که مواد سازنده آنها عمرماً به صورت مخلوطی از ذرات یک ماده دیر گداز (ماسه)، چسب و مواد دیگر هستند به سه طریق ممکن ساخته می شوند.
– توسط کوبیدن و متراکم کردن مخلوطی به صورت تر در اطراف مدل
– با اعمال جریان آزاد مخلوطی به صورت خشک در اطراف مدل (قالبگیری پوسته ای)
( ماسه و زین گرما سخت ( فنل فرمالدئید) مخلوط روی مدل گرم ریخته می شود، زرین حالت پلیمری گرفته و باعث چسبندگی می شود.
– بوسیله جاری کردن آزاد مخلوطی به صورت دوغاب یا مایع در اطراف مدل ( قالبگیری دقیق)
بطور کلی روش ساخت قالب و تجهیزاتی که برای این کار مورد نیاز است با توجه به ماهیت و طبعیت مواد قالبگیری تعیین می شود. بعنوان مثال در قالبگیری ماسه ای به روش تر که از قدیمی ترین روشهای قالبگیری است از مخلوطی موسوم به ماسه قالبگیری شامل ماسه، چسب، آب و مواد افزودنی برای تهیه و ساخت قالب استفاده می شود.

با توجه به طبیعیت این مخلوط، بدیهی است که برای شکل دادن به مواد قالب باید مخلوط ورد نظر در اطراف مدل کوبیده و متراکم گردد.
بعنوان مثال در روش دستی عمل کوبیدن دستی ابزاری بنام کوبه صورت می گیرد در صورتیکه در روشهای ماشینی این عمل توسط سیستمهای ضربه ای، فشاری و یا ارتعاشی و یا ترکیبی از این روشها استفاده می شود.
مشخصات عمومی قالبهای موقت:
برای تهیه و ساخت قیطعات ریختگی سالم و بدون عیب یک مخلوط قالبگیری باید دارای خواص عمومی ذیل باشد:

قابلیت شکل پذیری:
هر چند در ساخت قالب، نحوه شکل دادن به یک مخلوط قالبگیری با توجه به ماهیت این مواد متفاوت است، با این وجود دارا بودن قابلیت شکل پذیری و حفظ نمودن آن، بعنوان مهمترین ویژگی مواد قالب گیری در تمام روشها مطرح می باشد.
در میان مواد قالبگیری مورد استفاده در ساخت قالبهای موقت ماسه قالبگیری بدلیل برخورداری از سهولت شکل پذیری در اثر کوبیدن بعنوان قدیمی ترین روش قالبگیری بخش مهمی از فرآیند ریخته گری را به خود اختصاص داده است.

دیر گدازی:
با توجه به اینکه مذاب فلزات مختلف از درجه حرارت ریختن تا انجماد کامل در داخل محفظه قالب و در تماس مستقیم با مواد قالب قرار دارند لذا دیرگدازی یا نسوز بودن این مواد جهت تولید قطعه ای سالم امری لازم و ضروری است قابل ذکر اینکه این دیر گدازی هم ذرات ماسه و هم مواد چسب را شامل می شود.
داشتن استحکام مکانیکی
یک مخلوط مواد قالبگیری پس از شکل گیری باید از استحکام کافی برخوردار باشد بگونه ای که هنگام جابجایی و انتقال به مجل بارریزی شکل ایجاد شده را حفظ نماید.
همچنین در موقع بارزیزی، در اثر تماس با مذاب داغ مقاومت خوبی را در مقابل سایش و فرسایش از خود نشان داده و در اثر فشار فلز دستیابی ( فشار مذاب) Metalostatic pressure دچجار تغییر شکل و ابعاد نگردد.
معانی گوناگون استحکام در طی مراحل مختلف قالبگیری و ذوب ریزی
• طبق تعریف دیر گدازی عبارتست از توانایی ماسه برای تحمل دمای بالا بدون سوختن یا تجزیه شدن
حداقل تغییرات ابعادی در درجه حرارتهای بالا:
با توجه به اینکه جداره های محفظ قالب در اثر مجاورت با مذاب داغ، بسرعت گرم می شوند از اینرو در صورتی که مواد قالب از ضریب انبساطی مطلوب برخوردار نباشند، سطح قالب در اثر انبساط سریع، دچار بادگردگی، ترک و یا شکست می شوند.
• قابلیت نفوذ گاز
علاوه بر هوای موجود در محفظه قالب،‌ مخلوط مواد قالبگیری نیز اغلب حاوی اجزایی است که در مجاورت مذاب تبخیر شده به صورت گاز بخشی از محفظه قالب را اشغال می کند.
با توجه به این امر، جهت خروج گازهای موجود، وجود منافذ کافی در بدنه قالب لازم و ضروری است.

داشتن انتقال حرارت مطلوب
بطور کلی انجاما فلز مذاب در داخل قالب مستلزم خروج حرارت مذاب از طریق مواد قالب می باشد. با توجه به اینکه سرعت این انتقال حرارت نقش بسیار موثری را در مشخاصت و خواص متالوژیکی و مکانیکی قطعه ریختگی بر عهده دارد، از این رو، در انتخاب مواد قالب گیری به این نکته مهم باید توجه شود.
• توانایی ماده تشکیل دهنده قالب در عبور دادن بخار از طریق دیواره ها.‌نفوذ پذیری یا قابلیت نفوذ گاز نامیده می شود.

قابلیت متلاشی شدن:
با توجه به اینکه قالبها باید پس از ریختن مذاب و جامد شدن آن تخریب گردند، بنابراین مخلوط مواد قالبگیری بایستی به هنگام خروج قطعه از قالب به خوبی از هم پاشیده شود

اقتصادی بودن:
ارزش اقتصادی همواره به عنوان عاملی مهم در کنار یک تولید مهندسی بشمار می رود. به همین جهت قابل دسترس بودن مواد قالب در طبیعت و نیز قابلیت استفاده مجدد از این مواد از مشخصات مهم قالبهای موقت می باشد.
واژه استحکام در مورد قالبهای موقت در طی مراحل مختلف قالبگیری و ذوب ریزی از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و از این دید معانی گوناگونی نیز دارد:
استحکام تر: استحکام قبل از خودگیری نهایی ( یا قبل از خشک کردن قالب)
استحکام خشک: استحکام بعد از خشک کردن قالب یا خودگیری چسب
استحکام گرم: استحکام در هنگام ریخته گری و در حین انجماد قطعه
استحکام باقیمانده : استحکام پس از پایان انجماد قطعه، در حین سرد شدن تا دمای اطاق
معمولاً هر چه استحکام تر بالاتر، استحکام خشک بالاتر، استحکام گرم بالاتر و استحکام باقیمانده کم باشد بهتر است.

استحکام باقیمانده کم
از نظر تخریب قالب
از نظر جلوگیری از بروز ترک در قطعه
ماسه:
همانگونه که اشاره شد یکی از اجزای اصلی در مخلوط ماسه قالبگیری، ذرات دیرگداز موسوم به ماسه است. بطور کلی ماسه ذرات ریزی از مواد معدنی می باشد که قطر آن در محدوده mm ( 2-5%) تغییر می کند.
ذراتی که قطر آنها کمتر از ۲% میلیمتر است، طبق تعریف خاک نامیده می شوند. مخلوط ماسه قالبگیری که در ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرد براساس ماهیت آن به دو دسته تقسیم بندی می شوند.
۱- ماسه طبیعی ۲- ماسه مصنوعی

ماسه طبیعی:
این ماسه ها که جزء دیرگداز آن سیلس Sioz می باشد درطبیعت به صورت مخلوطی با خاک رس ( چسب طبیعی) یافت می شود.
میزان خاک رس در ماسه هایی که در ریخته گری مورد استفاده قرار می گیرند بین ۲۰-۸ درصد تغییرات است علاوه بر خاک رس ترکیبات دیگری نیز معمولاص در این ماسه ها وجود دارند که عبارتند از: اکسید آلومینیم Al2o3 ، اکسید آهن Fe203، اکسید تیتانیم Tioz، اکسید کلسیم cao اکسید منیزیم Mgo، اکسید پتاسیم k20 و اکسید سدیم Na¬۲o
خواص و مشخصات این ماسه ها بشدت به میزان خاک و سایر ترکیبات موجود در آنها بستگی دارد.