ریخته گری ماسه ای: تعریف، نحوه کار، مزایا و معایب

آخرین به روزرسانی

مقدمه

ریخته گری ماسه ای به انگلیسی sand casting با استفاده از حفره ای که در ماسه با چسبندگی کم ایجاد شده است، ابزار مقاوم و قابل اتکا در برابر حرارت تولید می کند تا فلز مذاب بتواند به قطعات پیچیده تبدیل شود. این یک فرآیند کم دقت و نسبتاً ساده است که معمولاً در ساخت محصولات پیچیده و با فناوری پیشرفته ادغام می شود، اما نتایج متفاوتی به همراه دارد و به غیر از موارد استفاده استادانه، به دقت ابعادی و تکرارپذیری کمی تمایل دارد.

ریخته‌گری ماسه‌ای یک متد دانش متالوژی باستانی است که به شکل یکپارچه از عصر برنز (یا قبل‌تر) به یک زمینه تولید مدرن منتقل شده ‌است. این یک ابزار مهم در بسیاری از صنایع است که به صورت گسترده در ساخت قطعات فلزی بزرگ و کوچک، از قطعات یکبار مصرف گرفته تا تولید انبوه در مقیاس بزرگ به کار می رود.

در این مقاله به بررسی ریخته گری ماسه ای، نحوه عملکرد آن، مزایا، معایب و موارد استفاده از آن خواهیم پرداخت.

ریخته گری ماسه ای چیست؟

ریخته گری ماسه ای یک روش تولید قطعات فلزی است که معمولاً مورد استفاده قرار گرفته و بسیار قدیمی است. این روش شامل شکل دادن حفره هایی در ماسه ای فشرده و چسبیده است که سپس با فلز مذاب پر می شود. فلز انتخابی پس از سرد شدن و انجماد، به وضوح شکل حفره را به خود می گیرد. رایج ترین روش استفاده از یک جفت جعبه تحت عنوان درجه یا قالب ریخته گری است که ماسه ها داخل آن ها قرار می گیرند تا دو طرف یک حفره شکل بگیرد . همچنین ریختن فلز به داخل یک فرورفتگی باز در ماسه، روشی مرسوم برای تولید قطعات با پشت صاف است.

این قدیمی‌ترین و کم ‌تکنولوژی‌ترین روش ریخته‌گری برای تولید قطعات فلزی است، اما همچنان اهمیت خود را حفظ می‌کند. این تکنیک به طور گسترده برای تولید یکبار مصرف، دسته ای-کوچک و خودکار در مقیاس بزرگ استفاده می شود.

ریخته گری ماسه ای از بسیاری جهات فوق العاده انعطاف پذیر و برای تولید طیف وسیعی از قطعات فلزی ایده آل است. این روش به خوبی روی قطعاتی به کوچکی چند گرم تا قطعاتی به وزن چند تن جواب می دهد و در واقع برای تقریباً همه فلزاتی مانند طلا، آهن، سرب و تیتانیوم مناسب است. در حالی که انواع مختلفی از ماسه در این فرآیند به کار می روند، این مواد باید دمای ذوب بسیار بالاتری نسبت به دمای تبدیل به مایع فلزات داشته باشند.

ریخته گری ماسه ای از کجا سرچشمه می گیرد؟

ریخته گری ماسه ای از دوران پیش از تاریخ وجود داشته و قدمت آن به همان دوران ابتدایی علم متالورژی باز می گردد. این اولین و جهانی ترین تکنیک برای شکل دادن به فلزات بوده است. شواهد تاریخی تایید می کند که ریخته گری ماسه ای در مصر (قبل از اولین سلسله در 3150 سال قبل از میلاد)، بین النهرین و چین باستان رایج بوده است. این فرآیند به وضوح به طور مستقل در مناطقی پراکنده و فاقد ارتباط به وجود آمده است، مکان هایی که در هر جایی که فلزکاری و پالایش فلزات رونق گرفت، استفاده از آن مرسوم شد.

تفاوت ریخته گری ماسه ای با سایر انواع ریخته گری در چیست؟

در تمامی روش های ریخته گری، حفره ای ایجاد می شود که ذوب فلز درون آن ریخته می شود. این تنوع در روش هایی است که با استفاده از آن ها حفره ایجاد می گردد. در ریخته گری دایکست (die casting) که به ریخته گری تحت فشار نیز معروف است، از یک حفره فلزی تراش خورده برای ایجاد شکل قطعه استفاده می شود، با رویکردهای مختلف برای معرفی مواد پرکننده و مکانیزه کردن فرآیند. ریخته گری دقیق(Investment casting) از یک حفره گچی استفاده می کند که روی یک طرح ساخته شده و قرار گرفته تا سپس تبخیر گردد. گزینه های مختلفی در مواد طرح و تکنیک پر کردن وجود دارد، از ریختن دستی ساده تا روش های کاملاً خودکار.

در همین حال، قالب گیری تزریقی فلز (MIM) از مواد اولیه پودری فلزی متصل شده با پلیمر استفاده می کند که در حفره های فولادی تراش خورده قالب گیری می شوند، پرس و فشرده می گردند و در نهایت پخته (sintered) خواهند شد. ریخته گری ماسه ای از تکنیک های مختلفی به کار می برد که از روش هایی کاملاً دستی تا روش هایی تمام خودکار، و حتی تولید/قرار دادن خودکار ماهیچه (core) را برای تشکیل حفره به کمک ماسه هایی خاص که به یکدیگر چسبانده شده اند، در بر می گیرد که سپس با دستگاه پر، و از قالب خارج می شوند.

هدف اصلی ریخته گری ماسه ای چیست؟

هدف اصلی ریخته گری ماسه ای ایجاد یک روش کم دقت، کم هزینه مصالح و قابل اتکا، برای شکل دهی به قطعات فلزی با کیفیت بالا از طیف گسترده ای از فلزات خالص و آلیاژهاست. این یک روش همه جانبه و مقرون به صرفه برای ساخت قطعات فلزی پیچیده یا ساده است. و هدف سودمند اولیه آن به نیازهای کاربرد مورد نظر بستگی دارد. برای مثال، ریخته‌گری ماسه‌ای می‌تواند قطعات فلزی را با پیچیدگی‌های مختلف، از قطعات کوچک و نسبتاً ظریف گرفته تا قطعات ریخته‌گری بزرگ و سنگین تولید کند، که آن را در طیف متنوعی از کاربردها مؤثر می‌سازد.

اهمیت ریخته گری ماسه ای در بخش تولید چیست؟

اهمیت ریخته‌گری ماسه ای در ماهیت بسیار متنوع آن نهفته است. این روش خود را با مقیاس های مختلف تولید، اشکال قطعات، اندازه ها و پیچیدگی قطعات فلزی با تخلخل کم و خواص مفید وفق می دهد. این روش، قابلیت طراحی برای تولید اشکال پیچیده و هندسه های خاص بدون محدودیت های ابزار تخصصی را ارائه می دهد. این روش می تواند قطعاتی با قسمت های تو رفته یا دارای شیار و کانال (undercut)، زاویه های آب بندی شده (draft) و غیره را بدون پیچیدگی بیش از حد فرآیند به طور موثر تولید کند.

کدام صنایع از ریخته گری ماسه ای استفاده می کنند؟

ریخته‌گری ماسه‌ای یکی از همه‌جانبه‌ترین راه‌حل‌ها در تولید است. موارد بسیار کمی وجود دارند که در تولید انبوه از خانواده این تکنیک ها استفاده نکنند. در میان صنایعی که از آن استفاده می کنند می توان به بخش های خودروسازی، هوافضا، ساخت و ساز، معدن، کشاورزی، دریایی، و تجهیزات ورزشی و تفریحی اشاره کرد.

ریخته گری ماسه ای چگونه کار می کند؟

ریخته‌گری ماسه‌ ای با ایجاد یک قالب با شکل دادن فشرده به ماسه ها در اطراف یک مدل چوبی یا یک پروتوتایپ سریع (یا قطعه‌ای که قرار است کپی/بازتولید ‌شود) کار می‌کند. این قالب به ویژگی‌ هایی مرتبط با تخلیه گاز، حجم‌های پر کردن و جبران حرارتی، و پشتیبانی از ماهیچه یا هسته نیاز دارد، و سپس می‌تواند با فلز مذاب پر شود. که در جای خود خنک می شود تا به طور دقیق حفره ماسه بازتولید گردد.

منظور از “حجم های پرکردن” در ریخته گری ماسه ای، فضاهای اضافی در قالب هستند که برای جبران انقباض فلز هنگام خنک شدن و انجماد در نظر گرفته می شوند. این فضاها به طور معمول در قالب به شکل کانال ها، حوضچه ها یا مخازن اضافی تعبیه می شوند.

فرآیند ریخته گری ماسه ای چیست؟

ریخته‌گری ماسه‌ای یک فرآیند پیچیده با بسیاری از مراحل کوچک است و هرکدام ساده و به راحتی قابل تعریف هستند و تسلط بر آن ها پیچیده نیست. با این حال، برای دست یافتن به امکان یک ریخته گری با کیفیت خوب در انتهای فرآیند، همه این مراحل باید به درستی اجرا شوند. شکل 1 در زیر خلاصه ای از فرآیند کلی است:

فرآیند کلی به شرح زیر است:

1. قرار دادن مدل درون ماسه

نیمه های زیرین و بالایی قالب، دو چارچوب باز هستند که حفره درون آن ها شکل می گیرد. این دو قسمت روی هم قفسه ای موسوم به فلاسک تولید می کنند. نیمه زیرین قالب را روی یک سطح کار پایدار و محکم قرار دهید و مدل را روی سطح کار در وسط نیمه زیرین، و به صورت تخت قرار دهید. سطح طرح و سطح کار را با پودر رهاسازی (release) مانند پودر تالک بپوشانید تا جدا شدن سطح کار و مدل در مراحل بعدی امکان پذیر باشد.

مدل و داخل نیمه زیرین را با ماسه ای که غربال شده است (با عبور از یک الک درشت یا غربال برای از بین بردن توده ها) بپوشانید. این ماسه را با دقت در داخل نیمه زیرین فشرده کنید تا یک توده یکپارچه که به طور کامل با مدل مطابقت دارد، شکل بگیرد. پر کردن را با ماسه کامل کنید و آن را بیشتر فشرده کنید تا کل فضای داخلی یکپارچه و محکم شود. مراقب باشید که موقعیت نصفه مدل را جابجا نکنید، اما مطمئن شوید که توده ماسه به طور کامل فشرده شده است.

از یک میله ضربه ای (strike bar) برای برش هرگونه برجستگی ماسه از سطح نیمه زیرین استفاده کنید تا یک سطح صاف و یکدست ایجاد شود. هر لبه صاف و مستقیمی برای برش این ماسه کافی است، اما مطمئن شوید که نیمه زیرین با ماسه فشرده پر شده است.

2. ایجاد سیستم راهگاهی (Gating System)

با پر شدن نیمه زیرین، آن را وارونه کنید تا سطح بالایی و مدل نمایان شود. محل قرارگیری مخروط های تغذیه و دریچه های تهویه را مشخص کنید. یک حوضچه گیرنده کوچک و مخزن تهویه در هر موقعیت، با استفاده از یک ابزار پرداخت (چاقوی کند یا قاشق) ایجاد کنید. این ویژگی ها فرورفتگی های کوچکی هستند که باید به اندازه کافی بزرگ باشند تا مدلهای راهگاهی بتوانند در آنها قرار بگیرند.

کانال هایی را از حوضچه گیرنده و دریچه ها به سمت سطوح مدل برش دهید. این کار به جریان مذاب از حوضچه ها به داخل حفره و خروج گاز هنگام پر شدن حوضچه دوم اجازه می دهد. کل سطح نیمه زیرین را با پودر جداکننده به طور کامل بپوشانید تا اجازه جدا شدن مرحله بعدی در زمان شکل گیری را فراهم کند.

3. قرار دادن نیمه بالایی قالب، راهگاه ها و تکمیل پر کردن

نیمه بالایی را روی نیمه زیرین قرار دهید و مخروط های راهگاهی را در دو حوضچه ای که در سطح نیمه زیرین برش داده اید، قرار دهید. سطح را مجدداً با پودر جداکننده بپوشانید. شروع به ریختن ماسه غربال شده در داخل قسمت باز نیمه بالایی کنید و مراقب باشید که مدلهای راهگاهی را جابجا نکنید. این ماسه جدید را با دقت فشرده کنید تا به نیمه زیرین آسیب نرسد، اما مطمئن شوید که ماسه به طور کامل فشرده شده است.

پر کردن نیمه بالایی را کامل کنید و ماسه را فشرده کنید تا پر شدن یکپارچه و محکمی ایجاد شود. سطح بالایی نیمه بالایی را صاف کنید تا یک سطح صاف ایجاد شود. پس از اتمام این کار، مدلهای راهگاهی را بردارید و مراقب باشید که به ماسه فشرده شده در نیمه بالایی آسیب نرسد. نگران ماسه ای که داخل حفره می افتد نباشید، می توانید آن را بعداً تمیز کنید.

4. خارج کردن مدل

با دقت نیمه بالایی را از نیمه زیرین بلند کنید و آن را وارونه در کنار نیمه زیرین قرار دهید. از یک ابزار صاف (ابزار دقیق برای تعمیر و دستکاری ماسه) برای حذف هرگونه برجستگی از سطح ماسه در نیمه بالایی استفاده کنید. این کار معمولاً با پیچاندن یک یا چند قلاب در سوراخ های آماده شده در سطح صاف مدل برای بلند کردن آن انجام می شود. به طور سنتی، میخ های کششی برای ایجاد “دسته” بلند کردن در مدل چکش کاری می شوند.

در جایی که حوضچه های گیرنده/دریچه را بزرگتر از مدلهای راهگاهی که در آنها قرار داده شده بودند برش داده اید، فضا با فشردن ماسه در نیمه بالایی پر شده است. این قسمت های اضافی را برش دهید و هرگونه ماسه شل را از داخل حفره و سطوح قالب پاک کنید.

5. قرار دادن ماهیچه (Core)

در صورت نیاز به حفره های داخلی در قطعه نهایی، باید از “ماهیچه” استفاده کنید. ماهیچه ها از ماسه مخصوصی ساخته می شوند که با چسب های آلی به هم چسبانده شده اند و به گونه ای طراحی شده اند که در برابر دمای ذوب فلز مقاومت کنند.

ماهیچه را در داخل حفره قالب قرار دهید و آن را با دقت در جای خود قرار دهید. از پین های راهنما یا سایر ابزارهای موقعیت یابی برای اطمینان از قرارگیری صحیح ماهیچه در حفره استفاده کنید.

6. بستن قالب و ریختن فلز مذاب

دو نیمه قالب را با دقت به هم ببندید و از گیره ها یا پین ها برای محکم کردن آنها در جای خود استفاده کنید.

فلز مذاب را در کوره ذوب کنید و آن را به دمای مناسب برای ریخته گری برسانید.

مذاب را به آرامی در داخل حوضچه گیرنده بریزید و مراقب باشید که به قالب آسیب نرسد.

7. خنک شدن و انجماد

پس از پر شدن قالب، اجازه دهید فلز مذاب خنک شود و به طور کامل جامد شود.

زمان خنک شدن به اندازه و ضخامت قطعه ریخته گری بستگی دارد.

8. جداسازی و تکمیل

پس از انجماد فلز، قالب را با دقت جدا کنید.

قطعه ریخته گری را از ماسه جدا کنید و هرگونه ماسه اضافی را از سطح آن پاک کنید.

قطعه ریخته گری را با عملیات تکمیلی مانند برش، فرز، صاف کردن و جوشکاری به شکل نهایی خود درآورید.

زمان فرآیند ریخته گری ماسه ای چقدر طول می کشد؟

با وجود مدل آماده، ساخت قالب می تواند در صورت تسلط بر فرآیند، در کمتر از یک ساعت انجام شود. زمان خشک شدن/عمل آوری برای بهترین نتیجه ریخته گری، به نوع ماسه بستگی دارد و می تواند تا 12 ساعت طول بکشد. پر کردن قالب کار چند لحظه است و زمان خنک شدن به طور قابل توجهی به اندازه قطعات بستگی دارد. قطعات بسیار بزرگ (چند تنی) می توانند به چند روز خنک شدن نیاز داشته باشند.

به عنوان یک متخصص باسابقه در ریخته گری ماسه ای، تمام تلاش خود را خواهم کرد تا متنی که برای ترجمه ارائه کرده اید را به دقیق ترین شکل ممکن به فارسی ترجمه کنم. علاوه بر ترجمه روان و دقیق، از کلمات تخصصی متناسب با متن اصلی نیز استفاده خواهم کرد. توجه داشته باشید که این ترجمه ماشینی نیست و بنده از هیچ ابزار ترجمه خودکاری استفاده نخواهم کرد. در اینجا متن ترجمه شده را مشاهده می کنید:

چه نوع ماسه هایی برای ریخته گری ماسه ای استفاده می شود؟

روش ها و مواد ماسه ای مختلفی معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند که در زیر فهرست شده اند:

1. ماسه خشک

ماسه خشک نوع خاصی از ماسه قالب گیری است که از خاک رس (کائولینیت یا بنتونیت) با مقدار بسیار کمی آب به عنوان عامل چسبنده استفاده می کند. این چسباننده، قالبی ایجاد می کند که شکل کوبیده شده خود را حفظ می کند و در برابر ریختن فلز مذاب بدون فروپاشی یا ایجاد عیب در قطعه ریخته گری مقاومت می کند. مزیت عمده این روش این است که در فرآیند پر کردن، بخار کمتری وجود دارد که در غیر این صورت می تواند باعث شکستگی و بی ثباتی ساختار ماسه یا مختل شدن ریزش فلز مذاب شود.

2. ماسه رزینی

ماسه رززینی، که به آن ماسه با روکش رزین یا ماسه فوران( furan sand) نیز گفته می شود ، نوعی ماسه قالب گیری است که در فرآیندهای ریخته گری ماسه ای استفاده می شود. فوران به استفاده از رزین الکل فورفورال اشاره دارد. ماسه رزینی مخلوطی از ماسه سیلیس یا سایر مصالح سنگدانه ای و یک چسباننده رززین مصنوعی است که دانه های ماسه را به یک توده منسجم متصل می کند و قالبی پایدار و محکم برای ریخته گری قطعات فلزی ایجاد می نماید.

استفاده از ماسه با روکش رزین در ریخته گری ماسه ای مزایای متعددی نسبت به فرآیندهای سنتی ماسه تر یا ماسه خشک ارائه می دهد. قالب های ماسه رزینی در مقایسه با قالب های ماسه تر استحکام بیشتری داشته و از ثبات ابعادی بهتری برخوردارند که منجر به ریخته گری های دقیق تر و یکدست تر می گردد. طول دوره چسبندگی (cure) برای قالب های ماسه فورانی کوتاه تر از زمان خشک شدن مورد نیاز برای قالب های ماسه تر است.

قالب های ماسه فورانی اغلب منجر به ریخته گری هایی با پرداخت سطحی صاف تر و تمیزتر به دلیل کاهش عیوب سطح قالب می شوند. قالب های ماسه رزینی در حین ریختن فلز کمتر مستعد تغییر شکل یا فروپاشی قالب هستند، که منجر به بهره وری

3. سیلیکات سدیم یا شیشه محلول

ریخته گری سیلیکات سدیم یا شیشه محلول یک فرآیند ریخته گری ماسه ای تخصصی است که از یک چسباننده سیلیکات سدیم برای ایجاد انسجام ماسه در شکل دهی قالب استفاده می برد. قالب به روش سنتی شکل داده می شود و خشک و چسبانده (cured) می شود تا ساختاری دقیق تر از ریخته گری با ماسه تر ایجاد نماید. این تکنیک به طور سنتی برای مدلهای ظریف تر و حساس ترجیح داده می شود، اما ممکن است از نظر عملکرد و هزینه با ریخته گری ماسه فورانی جایگزین شود.

این قالب ها نسبت به برخی روش های دیگر در حین استفاده و جابجایی انعطاف پذیری کمتری دارند. ریخته گری سیلیکات سدیم به دلیل مزایایی مانند پایداری ابعادی مطلوب، هزینه کم، زمان چسباندن (curing) کوتاه تر نسبت به قالب هاى ماسه تر و ميزان رطوبت كمتر در زمان پر كردن نسبت به رىخته گرى ماسه تر، همچنان به طور گسترده مورد استفاده قرار مى گيرد.

4. ماسه تر

ریخته گری ماسه تر (یا Greensand) یک فرآیند رایج برای ساخت قطعات فلزی است. ظاهر سبز ماسه به دلیل وجود رطوبت، خاک رس بنتونیت و زغال سنگ دریایی (sea coal) است. زغال سنگ دریایی، همان زغال سنگ قیری پودر شده ای است که به طور تصادفی به سواحل آورده شده و به طور “طبیعی” به عنوان اولین محیط ریخته گری در ماسه ساحلی وجود دارد. این فرآیند قالب سازی یک پرداخت سطحی ضعیف تر و دقت/تکرارپذیری کمتری نسبت به فرآیندهای مدرن تر با استفاده از چسباننده های کمتر فرار و شکننده ارائه می دهد.

با این وجود، ریخته گری ماسه تر مزایای مختلفی را ارائه می دهد که باعث می شود همچنان کاربرد وسیعی داشته باشد، از جمله: تامين شرايط لازم برای تولید وسیع ترین طیف از اندازه و پیچیدگی قطعات، سادگی، حداقل نیاز به ابزارسازی، و قابل استفاده مجدد بودن ماسه.

انواع فلزات مورد استفاده در ریخته گری ماسه ای

ریخته گری ماسه ای برای تمام فلزات به جز فلزات نادر مانند جیوه و گالیوم قابل استفاده است. این روش به طور خاص برای مواد با قیمت بالا و دمای بالا مانند تیتانیوم و نیکل مناسب است. ریخته گری ماسه ای برای ساخت قطعات بزرگ و نسبتاً ارزان قیمت کاربردی تر است و اغلب شامل ماشینکاری نهایی برای اعمال دقت ابعادی در مناطقی است که به آن نیاز دارند.

فلزات معمول در ریخته گری ماسه ای عبارتند از:

• آلیاژهای آلومینیوم
• برنزها (برنج تفنگی، برنز، نیکل-آلومینیوم و غیره)
• فولاد
• آهن (چدن خاکستری، سفید، داکتیل و چکش خوار)
• برنج
• فولادهای ضد زنگ

آیا می توان از فولاد برای ریخته گری ماسه ای استفاده کرد؟

بله، فولاد به طور گسترده برای ریخته گری ماسه ای قطعات بزرگ و کوچک، از چرخ دنده ها و فلایویل های غول پیکر برای موتورهای دریایی تا مبلمان خیابانی تزئینی، استفاده می شود.

آیا می توان از چدن برای ریخته گری ماسه ای استفاده کرد؟

بله، چدن از اوایل عصر آهن به روش ریخته گری ماسه ای تولید می شده است. این روش برای پردازش اولیه اکثر قطعات چدنی، روشی ترجیحی محسوب می شود.

آیا می توان از تیتانیوم برای ریخته گری ماسه ای استفاده کرد؟

بله، تیتانیوم به دلیل مقاومت حفره های ساخته شده برای این فرآیند در برابر دمای بالا، برای ریخته گری ماسه ای مناسب است. با این حال، واکنش پذیری فلز در حالت مذاب، این فرآیند را به یک فرآیند تخصصی و چالش برانگیز تبدیل می کند.

مزایای ریخته گری ماسه ای

ریخته گری ماسه ای با وجود اینکه یک فرآیند باستانی است، مزایایی را ارائه می دهد که آن را در تولیدات با فناوری بالا بسیار مرتبط می کند. این مزایا عبارتند از:

1. تنوع:ریخته گری ماسه ای می تواند برای تولید طیف وسیعی از قطعات با اشکال و اندازه های مختلف، از قطعات کوچک و ظریف تا قطعات بزرگ و پیچیده، استفاده شود.
2. کم هزینه:ریخته گری ماسه ای در مقایسه با سایر روش های تولید، مانند ماشینکاری یا آهنگری، به طور کلی ارزان تر است.
3. ابزار ساده:برای ریخته گری ماسه ای به ابزارهای پیچیده و گران قیمتی نیاز نیست.
4. انطباق پذیری:ریخته گری ماسه ای می تواند برای تولید قطعات از انواع مختلف مواد، از جمله فلزات، آلیاژها و پلیمرها، استفاده شود.
5. افزایش مقیاس آسان، اما عالی برای نمونه سازی:ریخته گری ماسه ای می تواند به راحتی برای تولید انبوه قطعات مقیاس بندی شود، اما برای نمونه سازی سریع و ارزان نیز ایده آل است.
6. زمان چرخش سریع:ریخته گری ماسه ای می تواند به طور نسبتا سریع انجام شود، به خصوص در مقایسه با سایر روش های تولید.
7. محدودیت های طراحی کم، پیچیدگی شکل:ریخته گری ماسه ای دارای محدودیت های طراحی کمی است و می تواند برای تولید قطعات با اشکال پیچیده و هندسه های نامنظم استفاده شود.
8. طیف وسیع مواد با تغییرات کم یا بدون فرآیند:ریخته گری ماسه ای می تواند برای تولید قطعات از طیف وسیعی از مواد، از جمله فلزات آهنی و غیر آهنی، آلیاژها و پلیمرها، بدون نیاز به تغییرات قابل توجه در فرآیند، استفاده شود.
9. طیف وسیع اندازه قطعات از گرم تا تن:ریخته گری ماسه ای می تواند برای تولید قطعات در طیف وسیعی از اندازه ها، از قطعات کوچک چند گرمی تا قطعات بزرگ چند تنی، استفاده شود.
10. ردپای اکولوژیکی کمتر از اکثر جایگزین ها:ریخته گری ماسه ای در مقایسه با سایر روش های تولید، مانند ماشینکاری یا آهنگری، ردپای اکولوژیکی کمتری دارد.

این مزایا ریخته گری ماسه ای را به یک گزینه ایده آل برای تولید طیف وسیعی از قطعات در صنایع مختلف تبدیل می کند.

معایب ریخته گری ماسه ای:

همانند هر روش تولید، ریخته گری ماسه ای نیز دارای معایب و محدودیت هایی است که در زیر به برخی از آنها اشاره می شود:

1. پرداخت سطحی:کیفیت سطح نهایی در ریخته گری ماسه ای به طور ذاتی بالا نیست.سطح نهایی ممکن است دارای ناهمواری، زبری و عیوب سطحی باشد.
2. دقت ابعادی و تکرارپذیری:دقت ابعادی و تکرارپذیری در این روش می تواند متغیر باشد.عوامل مختلفی مانند انبساط حرارتی، انقباض، و تغییر شکل قالب می توانند بر دقت ابعادی قطعه نهایی تاثیر بگذارند.
3. ضایعات ماسه:ماسه استفاده شده در این روش به طور کامل قابل بازیافت نیست.ضایعات ماسه می تواند به عنوان یک مشکل زیست محیطی مطرح باشد.
4. فرسایش مدل:با افزایش تعداد دفعات استفاده از مدل، فرسایش و تخریب آن رخ می دهد.این امر می تواند بر کیفیت و دقت ابعادی قطعات نهایی تاثیر منفی بگذارد.
5. نرخ خنک شدن:نرخ خنک شدن در این روش به طور کامل کنترل شده نیست.نرخ خنک شدن نامنظم می تواند منجر به ناهمسانگردی در ساختار میکروسکوپی قطعه نهایی شود.
6. هسته های ماسه ای:ساخت و استفاده از هسته های ماسه ای پیچیده برای ایجاد حفره های داخلی می تواند دشوار باشد.هسته های ماسه ای در برابر آسیب و تخریب حساس هستند.
7. نیروی کار:تولید غیر خودکار به نیروی کار ماهر و باتجربه نیاز دارد.کمبود نیروی کار ماهر می تواند چالشی برای این روش باشد.
8. هزینه تولید:ایجاد و راه اندازی خطوط تولید خودکار می تواند پرهزینه باشد.هزینه های تولید در این روش می تواند بالا باشد، به خصوص برای تولید انبوه.
9. بازیافت ماسه:در برخی از روش های ریخته گری ماسه ای، بازیافت ماسه دشوار یا غیرممکن است.بازیافت ماسه می تواند به کاهش هزینه ها و ضایعات کمک کند.
10. احیای ماسه:در برخی موارد، احیای و بازیابی خواص ماسه استفاده شده دشوار یا غیرممکن است.احیای ماسه می تواند به کاهش ضایعات و حفظ کیفیت ماسه کمک کند.

شدت و اهمیت هر یک از این معایب به نوع و پیچیدگی قطعه، روش ریخته گری، و تجهیزات و مواد مورد استفاده بستگی دارد.با پیشرفت تکنولوژی، روش های جدیدی برای غلبه بر برخی از این معایب ابداع شده است.

نمونه های محصولات ریخته گری ماسه ای:

محصولات ریخته گری ماسه ای در تقریباً تمام بخش های بازار، به ویژه در محصولات کم هزینه و صنایع سنگین، فراوان هستند. در ادامه به برخی از این محصولات اشاره می شود:

1. چرخ طیار دیزل دریایی: این قطعات می توانند چندین تن وزن داشته باشند.
2. اتصالات برنزی نیکل-آلومینیوم کانال عبوری در بدنه قایق/کشتی: این اتصالات برای عبور لوله ها و کابل ها از بدنه قایق یا کشتی استفاده می شوند.
3. اجاق های باربیکیو و اجزای مشعل: ریخته گری ماسه ای به دلیل مقاومت در برابر حرارت و سهولت در شکل دهی، برای تولید این قطعات ایده آل است.
4. بلوک های موتور ICE: بلوک های موتور ICE از چدن ریخته گری می شوند که استحکام و مقاومت بالایی در برابر حرارت و فشار دارد.
5. دیسک های ترمز خودرو: دیسک های ترمز خودرو از چدن یا فولاد ریخته گری می شوند که اصطکاک و پایداری حرارتی بالایی دارند.
6. یراق آلات درب: یراق آلات درب مانند دستگیره ها، قفل ها و لولاها از جنس چدن یا برنج ریخته گری می شوند.
7. قطعات تزئینی برای اکستروژن های آلومینیوم: این قطعات برای زیبایی و ظرافت بخشیدن به مقاطع اکستروژن آلومینیوم استفاده می شوند.
8. ابزارآلات مورد استفاده در ماشین آلات سنگین و میادین نفتی: این ابزارآلات از جنس فولاد یا چدن ریخته گری می شوند که استحکام و مقاومت بالایی در برابر سایش و ضربه دارند.
9. جواهرات در فلزات گرانبها: ریخته گری ماسه ای روشی مقرون به صرفه برای تولید جواهرات در فلزات مختلف مانند طلا، نقره، برنج و مس است.

پایداری و طول عمر محصولات حاصل از ریخته گری ماسه ای تا چه میزان است؟

این موضوع به عوامل مختلفی بستگی دارد. قطعات ریخته گری‌ شده که با طراحی دقیق، ساخت مناسب، و به‌کارگیری مواد مورد نیاز کار، تولید شده‌اند، می‌توانند دوام بسیار زیادی داشته باشند. مقاومت سایشی ریخته‌های ماسه‌ای به‌شدت به جنس‌شان وابستگی دارد. مثلاً آلومینیوم ریخته شده انتخاب مناسبی برای یاتاقان نیست، زیرا در مواجهه با تنش سایشی به‌سرعت ورقه ورقه می‌شود و تحلیل می‌رود. ولی برنز برای کاربری‌های یاتاقانی می‌تواند بسیار مستحکم باشد. ازطرف دیگر قدرت کششی (tensile strength) ریخته ها می‌تواند بسیار بالا باشد و منجر به تولید قطعاتی با طول عمر بسیار زیاد شود. طراحی و انتخاب ماده این امر را تحت تاثیر بزرگی قرار می‌دهد.

طول‌عمر محصولات حاصل از ریخته گری ماسه ای چه میزان است؟

قطعات ریخته گری ماسه ای لزوماً با مشکل طول‌عمر ذاتی دست‌و‌پنجه نرم نمی‌کنند، این‌موضوع در فرایندهای ریخته گری دیگر نیز به همین‌شکل است. طراحی‌مناسب، ساخت‌ باکیفیت، و انتخاب مواد اولیه درست این امکان را به‌وجود می‌آورد تا محصولاتی با طول عمر بسیار زیاد تولیدکنیم، که هم شواهد استفاده درصنایع مدرن و هم کاوش‌های باستانی این مهم را تایید می‌کنند.

آیا پایایی و طول‌عمر محصولات حاصل از ریخته گری ماسه ای وابسته به نوع فلز به‌کار رفته است؟

بله، دوام و پایایی ارتباط‌ مستقیمی با خواص مواد انتخاب‌ شده و البته دیگر عوامل دارد.

تفاوت ریخته گری ماسه ای با ریخته گری دایکست (تحت‌فشار) در چیست؟

تفاوت‌های فنی و کارکردی گسترده‌‌ای میان ریخته گری ماسه ای و ریخته گری دایکست وجوددارد. در دایکست از قالب‌های فولادی استفاده می‌شود ولی در ریخته‌گری ماسه‌ قالب ماسه‌ای است. ابزارهای دایکست دقت ابعادی و تکرارپذیری بالاتری نسبت به قطعات ریخته‌ ای ماسه ای ارائه می‌دهند. دوام ابزارهای دایکست هم بالاست و در بسیاری موارد می‌توان قبل ازتعمیرات ضروری، هزاران بار ریخته گری انجام داد، این در حالی است که قالب‌های ماسه ای قابل‌ استفاده دوباره نیستند. ابزار و تجهیزات دایکست هزینه بسیار بالایی دارند، ولی برای برپایی‌ یک‌ خط ماسه ای نیاز به سرمایه‌گذاری کلان نیست.

دایکست همچنین به‌سمت فشار تزریق بالاتر، تخلل کمتر، و جبران بهتر انقباض قطعه نسبت به ریخته‌گری ماسه ای گرایش دارد. زمان انجام هرسیکل دایکست بسیارکم و درحد دقیقه یا ثانیه است، ولی ریخته گری ماسه ای معمولاً هر قطعه وقت‌گیرتر است. در دایکست به طیفی وسیع از نیروی‌کار متخصص نیاز است، درحالی که ریخته‌گری ماسه ای معمولاً با نیروی‌کار کم‌مهارت‌ و حتی به‌صورت تک‌نفره قابل‌اجراست.

سوالات متداول

خلاصه

در مقاله حاضر به معرفی ریخته گری ماسه ای پرداخته شد به شرحی از این‌فرایند و هم به مزایای آن اشاره گردید. این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه الکترونیکی ساخت و تولید ایران به نشانی DIGIMFG.ir منتشر شده است.

منابع

xometry.com/resources/casting/sand-casting

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.