14 فرآیند ریخته گری مختلف

آخرین به روزرسانی

مقدمه

فرآیند ریخته گری(به انگلیسی casting) یک روش تولید پایه است که شامل ریختن مواد مذاب به شکل دلخواه در قالب است. روش های ریخته گری متفاوتی وجود دارد، از جمله: ریخته گری ماسه ای، ریخته گری تحت فشار (دایکست) و فرآیند ریخته گری دقیق. هر روش مزایا و معایب خود را دارد و برای صنایع مختلف راه حل های متفاوتی ارائه می دهد. به عنوان مثال، ریخته گری ماسه ای شامل ایجاد قالب از ماسه است، در حالی که فرآیند ریخته گری تحت فشار شامل استفاده از قالب های فلزی برای تولید با حجم بالا است. ریخته گری دقیق به دلیل طرح های پیچیده اش مشهور است، که با ترکیب مدل های مومی و قالب های سرامیکی ایجاد می شوند.

در زیر 14 روش مختلف ریخته گری، تعاریف آنها، اهمیت آنها و بحث مختصری در مورد نحوه کار آنها آورده شده است.

1. فرآیند ریخته گری ماسه ای (Sand Casting)

روش شکل دهی فلز همه کاره فرآیند ریخته گری ماسه ای از قالب های ماسه ای غیر قابل استفاده مجدد برای تولید قطعات ریخته گری فلزی پیچیده استفاده می کند. این روش برای ایجاد قطعات فلزی در اندازه های مختلف، از چند گرم تا چندین تن، یک انتخاب ضروری است. این روش در بسیاری از صنایع مختلف بسیار کاربرد دارد، زیرا در شکل دادن به آلیاژهایی با نقطه ذوب بالا مانند: فولاد، نیکل و تیتانیوم عالی است.

مواد ارزان قیمت و قابل بازیافت ترکیب شده و ماسه قالب گیری با مقاومت حرارتی استثنایی تولید می شود. سیلیس ماسه ریخته گری ترجیحی است، اگرچه از سیستم های چسبانده شده شیمیایی و ماسه تر نیز استفاده می شود. اثربخشی قالب در حفظ شکل و ساخت قطعات با کیفیت، به ویژگی های کلیدی مانند استحکام، نفوذپذیری و قابلیت جریان بستگی دارد. برای اطلاعات بیشتر، راهنمای ما در مورد تولید ریخته گری ماسه ای را ببینید.

2. فرآیند ریخته گری تحت فشار (دایکست) (Metal Die Casting)

ریخته گری تحت فشار یک فرآیند تولید با دقت متمرکز است که شامل ذوب فلز با نقطه ذوب پایین و تزریق آن به داخل یک قالب ریخته گری تحت فشار (دایکست) با طول عمر بالا است. این قالب های فولادی که با استفاده از تکنیک های پیشرفته مانند ماشین کاری CNC ساخته می شوند، سطوح بالایی از دقت و تکرارپذیری را هنگام ساخت قطعات فلزی تضمین می کنند. این فرآیند سابقه طولانی دارد که به قرن نوزدهم باز می گردد و به دو روش مجزا توسعه یافته است: ریخته گری تحت فشار محفظه گرم و محفظه سرد.

بر اساس نقاط ذوب متفاوت، هر فرآیند می تواند طیف وسیعی از مواد را کنترل کند، از جمله: آلومینیوم در ریخته گری محفظه سرد و آلیاژهای روی، قلع، سرب و منیزیم در ریخته گری محفظه گرم. ریخته گری تحت فشار کاربرد گسترده ای در صنایعی از جمله محصولات مصرفی و خودروسازی تا قطعات هوافضا دارد که آن را به بخشی جدایی ناپذیر از تولید مدرن تبدیل می کند. برای اطلاعات بیشتر، راهنمای ما را در مورد اینکه ریخته گری تحت فشار برای چه مواردی استفاده می شود، ببینید.

3. ریخته گری دقیق (Investment Casting)

فرآیند ریخته گری دقیق، روشی دقیق، قالب های سرامیکی را در پیرامون مدل های مومی می سازد تا به عنوان محفظه ای برای فلز مذاب عمل کنند. مدل های مومی متعدد می توانند روی یک سیستم راهگاهی ذوب شوند و سپس یک پوشش لایه ای با فرو بردن مدل(ها) در دوغاب و شن و ماسه ایجاد می شود. پس از حذف موم، فلزات مذاب مانند فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم برای ایجاد کپی هایی با جزئیات دقیق ریخته می شوند.

فرآیند ریخته گری دقیق به طور موثر قطعات پیچیده ای را ایجاد می کند که تولید آنها برای سایر فرآیندها دشوار است. مزایا عبارتند از: تکه‌های ظریف دارای شیار و کانال (undercuts)، جزئیات دقیق و پرداخت‌های صاف. ریخته گری دقیق از ریشه های باستانی خود به کاربردهای مدرن توسعه یافته است تا به یک تکنیک ضروری تبدیل شود که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد، صنعتگری ظریف و تولید مقیاس بزرگ موثر را حفظ می کند.

4. ریخته گری با نیروی ثقل (Gravity Die Casting)

فرآیند ریخته گری با نیروی ثقل، از نیروی جاذبه برای وارد کردن فلز مذاب به حفره قالب استفاده می کند. این روش که ریشه در دوران باستان دارد، سادگی و کارآمدی اقتصادی را ارائه می دهد. تولیدکنندگان حفره را می پوشانند، فلز را ذوب می کنند، آن را می ریزند و سپس منتظر می مانند تا فلز جامد شود. این فرآیند از دستگاه های اتوماتیک یا دستی استفاده می کند. ویژگی‌های مکانیکی مطلوب، هزینه‌های کمتر، و پرداخت بهتر، همه از جمله مزایای آن هستند.

با این حال، اشکال ریخته گری با نیروی ثقل ، مدت زمان مورد نیاز برای ساخت قطعات پیچیده است. با وجود پیشرفت‌های تکنولوژیکی، این روش به ظاهر ابتدایی هنوز برای قطعات کوچک‌تر مؤثر است و کاربردهایی در انواع موارد از جمله: ظروف آشپزخانه، روشنایی و خودرو دارد. برای تولید پیچیده و با حجم بالا، جایگزین هایی مانند ریخته گری تحت فشار (دایکست) آلومینیوم و ریخته گری ماسه ای ترجیح داده می شوند.

5. فرآیند ریخته گری پیوسته (Continuous Casting)

ریخته گری پیوسته قطعات جامد یکنواخت و ریزدانه با خواص فیزیکی برتر را با خنک کردن سریع فلز مذاب در داخل یک قالب عمودی یا افقی ایجاد می کند. این تکنیک به دلیل استفاده از نیروی جاذبه برای اطمینان از جریان ثابت، آلاینده ها را به حداقل می رساند و در عین حال بازده را به حداکثر می رساند. اگرچه شکل‌های مقطع مختلفی مانند مربع و شش ضلعی را می‌توان ایجاد کرد، لوله‌ها و مواد جامد رایج‌ترین شکل‌ها هستند.

هنگامی که فلز پس از ورود به قالب خنک شد و به طول مورد نظر رسید، به طور مداوم خارج می شود. فرآیند ریخته گری پیوسته در تولید محصولات با چگالی بالا و مقاوم در برابر فشار برای کاربردهایی که نیاز به دقت و یکپارچگی ساختاری دارند، عالی است. در حالی که ریخته گری پیوسته مزایایی مانند استفاده موثر از مواد استوک و سازگاری ابعادی را ارائه می دهد، هزینه های قالب بندی و مناسب بودن این روش برای آلیاژها و مقادیر خاص باید در نظر گرفته شود.

6. قالب گیری پوسته ای (Shell Molding)

یک قالب نازک به عنوان بخشی از فرآیند ریخته گری دقیق به نام قالب گیری پوسته ای ساخته شده است. ماسه سیلیس خشک که با یک رزین ترموست ترکیب شده است، پوسته ای به ضخامت حدود 6 میلی متر در اطراف مدل تشکیل می دهد. سپس این پوسته خشک می شود، سفت می شود، و به هم می پیوندد تا یک حفره برای ریختن فلز مذاب ایجاد کند.

برای تولید انبوه ریخته گری های با پوسته نازک، قالب گیری پوسته ای بهترین گزینه است، زیرا دقت ابعادی و پرداخت سطحی عالی را ارائه می دهد. با وجود گران‌تر بودن از قالب‌گیری با ماسه‌تر، مدل های فلزی با کیفیت بالا تولید می‌کند که نتایج قابل اتکا و با جزئیات دقیق را تضمین می‌کند.

7. ریخته گری فوم تبخیری یا لاست فوم (Lost-Foam Casting)

در فرآیند ریخته گری فوم تبخیری، فلز مذاب در یک قالب فوم (که در هنگام ریختن تبخیر می شود) که در ماسه قرار دارد، ریخته می شود. قالب از فوم پلی استایرن حک شده، ماشینکاری شده یا قالب گیری شده با تزریق یا چاپ سه بعدی ساخته می شود. گاز زائد می تواند به دلیل نفوذپذیری تا حدی به داخل ماسه فرار کند.

فرآیند ریخته گری فوم تبخیری امکان ایجاد اشکال پیچیده و دیواره های نازک را با هزینه کمتر و زمان بین شروع و اتمام فرآیند تولید و نیازهای ماشینکاری کمتر از بسیاری از روش های دیگر ریخته گری فراهم می کند. با این حال، طراحی های پیچیده CAD و اندازه قطعات محدود، مشکلاتی را ایجاد می کنند. این فرآیند توسط طیف وسیعی از صنایع از جمله: هنر، دفاع و خودرو برای تولید طیف وسیعی از قطعات از جمله مدار چاپی، مجسمه و قطعات خودرو استفاده می شود.

8. فرآیند ریخته گری تحت فشار بالا (High Pressure Die Casting)

روش های مدرن پردازش فلز مانند فرآیند ریخته گری تحت فشار بالا شامل پر کردن سریع قالب با فلز مذاب برای ایجاد قطعات ریخته گری است. این روش از خواص مکانیکی قوی، ماشینکاری کم، راندمان تولید بالا و پرداخت سطح عالی برخوردار است. پارامترهای کلیدی فرآیند شامل: زمان، دما، سرعت و فشار است. ظرفیت پر کردن و فشار خاص بر فشردگی قطعه تأثیر می گذارد. دمای قالب بر سرعت خنک شدن و کیفیت سطح تاثیر می گذارد. تولید اسباب بازی، قطعات لوازم خانگی و محفظه های خودرو تنها چند نمونه از کاربردهای فرآیند ریخته گری تحت فشار بالا هستند.

9. فرآیند ریخته گری گریز از مرکز (Centrifugal Casting)

روش ریخته گری گریز از مرکز که به روتوكاستینگ (Rotocasting) نیز معروف است، برای ایجاد سیلندرهای نازک از موادی مانند فلز، شیشه و بتن استفاده می شود. با چرخاندن سریع قالب دائمی در حین ریختن مواد مذاب، ریخته گری با دانه ریز و تقارن چرخشی تولید می کند. فرآیند ریخته گری گریز از مرکز به جای تولید قطعات با شکل سفارشی، اغلب برای تولید مواد اولیه استاندارد برای ماشینکاری بیشتر استفاده می شود. این روش در سال 1852 توسط آلفرد کروپ اختراع شد و برای ساخت مواردی مانند لوله ها، چرخ فلک ها و بوش های سیلندر استفاده می شود.

10. ریخته گری قالب دائمی (Permanent Mold Casting)

فرآیند ریخته گری قالب دائمی روشی برای ریخته گری فلز است که با استفاده از قالب های قابل استفاده مجدد از موادی مانند فولاد یا چدن، ریخته گری های دقیق و با کیفیت بالا تولید می کند. این روش به طور گسترده در صنایعی مانند خودروسازی و هوافضا که نیاز به اشکال پیچیده، حجم زیاد و خواص مکانیکی برتر دارند، استفاده می شود.

مزایای آن شامل: مقرون به صرفه بودن، ساختارهای ریزدانه، پرداخت های صاف و طرح های پیچیده است. موانع شامل: هزینه های اولیه، عدم تطابق مواد و مشکلات انتقال حرارت است. نوآوری ها شامل CAD، فرآیندهای هیبریدی و چاپ سه بعدی برای ساخت قالب ها است. کاربردها از مزایای افزایش دوام، دقت و سفارشی سازی در صنایع خودروسازی، هوافضا و پزشکی بهره می برند.

11. فرآیند ریخته گری خلاء (Vacuum Casting)

ریخته گری خلاء که به عنوان ریخته گری پلی اورتان یا ریخته گری یورتان نیز شناخته می شود، از قالب های سیلیکونی برای تولید قطعات لاستیکی و پلاستیکی در خلاء استفاده می کند. این روش انعطاف پذیر با تقلید از قالب گیری تزریقی، قطعات ریخته گری بدون حباب با سطوح صاف را ایجاد می کند. نمونه سازی سریع و تولید کم حجم قطعات پیچیده بیشترین سود را از استفاده از این روش می برند.

گزینه های رزین متعددی برای فرآیند ریخته گری خلاء وجود دارد که کاربردهایی در صنایع خودروسازی، هوافضا و تأیید طراحی محصول نیز دارد. ریخته گری خلاء مزایای انعطاف پذیری و مقرون به صرفه بودن را ارائه می دهد، اما توجه به سایش قالب و نرخ انقباض مهم است. قابلیت تولید ویژگی های پیچیده و ساخت افزایشی نمونه هایی از نوآوری ها هستند.

12.فرآیند ریخته گری کم فشار (Low-Pressure Casting)

ریخته گری دایکست کم فشار (LPDC) یک فرآیند ریخته گری فلز است که در آن فلز مذاب با فشار کم، به طور معمول بین 20 تا 100 کیلو پاسکال، به داخل قالب دایکست ریخته می شود. این روش به طور مداوم حفره قالب را پر می کند تا انقباض حجمی در طول انجماد را جبران کند و دقت بالایی را حفظ کند. قطعات ریخته گری به دلیل تولید سرباره کم و اکسیداسیون کمتر در LPDC خالص هستند.

LPDC به طور ویژه در ایجاد هندسه های پیچیده با خطوط تیز و سطوح صاف مهارت دارد. با وجود مزایایی که در دقت و قابلیت شکل دهی دارد، در تولید قطعات با دیواره نازک و زمان چرخه کندتر محدودیت دارد.قطعات خودرو مانند سرسیلندر، بلوک و چرخ ها و همچنین لوازم آشپزخانه روزمره مانند زودپز، تنها چند نمونه از کاربردهای متعدد LPDC هستند.

13.فرآیند ریخته گری فشاری یا اسکوئیز(Squeeze Die Casting)

ریخته گری فشاری که ترکیبی از فرآیندهای ریخته گری و آهنگری است، از فشار بالا برای انجماد فلزات مذاب بین صفحات پرس هیدرولیک استفاده می کند. این روش قطعات ریخته گری تقریباً خالص، بدون تخلخل و با چگالی بالا تولید می کند. دو نوع اصلی این روش، مستقیم و غیر مستقیم، هر کدام مزایای منحصر به فردی دارند.

ریخته گری غیر مستقیم شبیه به ریخته گری دایکاست با فشار بالا است، در حالی که ریخته گری مستقیم شامل ریختن فلز در قالب و پرس کردن آن تحت فشار است. این فرآیند به بهبود خواص مکانیکی، کوتاه شدن چرخه تولید و ارتقای خواص فلزی منجر می شود. انتخاب مواد متنوع است، اما آلومینیوم، منیزیم و مس از جمله انتخاب های رایج هستند. فرآیند ریخته گری فشاری در ساخت قطعات خودرو، اجزای هواپیما و موارد دیگر کاربرد دارد.

14.ریخته گری گچی(Plaster Casting)

ریخته گری گچی، که به عنوان ریخته گری قالب گچی نیز شناخته می شود، از مخلوط گچ و مواد افزودنی برای ساخت قالب استفاده می کند. این روش برای تولید قطعات پیچیده با اشکال دقیق و ضایعات کم مناسب است. ابتدا، یک مدل فلزی یا لاستیکی با روکش ضد چسب به عنوان پایه قالب عمل می کند. سپس، مخلوط گچ ریخته شده و در اطراف مدل سفت می شود. پس از سفت شدن گچ، مدل از قالب جدا می شود.

پس از آن، فلز مذاب در داخل قالب ریخته می شود و پس از خنک شدن فلز، گچ از روی قطعه ریخته گری جدا می شود.مزایای ریخته گری گچی شامل تولید قطعات با اشکال پیچیده و دقیق، ضایعات کم، سطح صاف، قالب های یکبار مصرف و مناسب بودن برای فلزات غیر آهنی است. از جمله کاربردهای این روش می توان به نمونه سازی، تولید انبوه کوتاه مدت آلومینیوم و روی، چرخ دنده ها، شیرها، تزئینات و اجزای قفل اشاره کرد.

سوالات متداول

خلاصه

این مقاله انواع روشهای ریخته گری را معرفی کرد، هریک را توضیح داد و نحوه عملکرد هر یک را مورد بحث قرار داد. این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه ساخت و تولید ایران Digimfg.ir منتشر شده است.

منابع

xometry.com/resources/casting/types-of-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.