ریخته گری صنعتی قطعات فلزی

ریخته‌گری

ریخته‌گری، مهارت شکل‌دادن و تولید قطعات فلزی با آلیاژهای مختلف از طریق ذوب، ریختن مذاب در محفظه‌ای به نام قالب و سپس سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب است.میزان بسیار بالایی از کالاهای صنعتی تولید شده دارای حداقل یک یا چند قطعه ریخته‌گری هستند. اندازه و ابعاد قطعات تولیدی به روش ریخته گری می‌تواند از چند گرم و کوچکترین اندازه(مانند دندانه‌های یک زیپ) تا بیش از ۱۰ متر و چندین تن باشد.

تاریخچه و روندهای ریخته‌گری

ریخته‌گری یک فناوری ماقبل تاریخی است. زمان دقیق شروع ریخته‌گری قطعات صنعتی مشخص نیست، اما در آثار باستان‌شناسی نسبتاً دیر ظاهر شده‌است. باستان‌شناسان به دوره‌ای که در آن استفاده از فلزات برای تولید قطعات صنعتی اولین بار به مرحله استادی رسید نام کالکولیتیک داده‌اند و این دوره را که بلافاصله قبل از عصر برنز شروع شد، تقریباً بین ۵۰۰۰ تا ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح می‌دانند.

در طول دهه ۱۸۰۰، پیشرفت‌های قابل توجهی در فناوری ریخته‌گری به وجود آمد. در سال ۱۸۸۹ با شناخت کاربرد نیکل در افزایش استحکام فولاد، علم متالورژی نیز شروع به کسب شهرت کرد. ریخته‌گری گریز از مرکز در سال ۱۸۰۹ توسط A.G. Eckhardt از انگلستان، توسعه یافت. ریخته‌گری گریز از مرکز خیلی زود توسط کارخانه‌های ریخته‌گری لوله پذیرفته شد و اولین بار در بالتیمور، مریلند، در سال ۱۸۴۸ مورد استفاده قرار گرفت. سر هنری بسمر، از ریخته‌گری گریز از مرکز برای حذف گازها استفاده کرد و اولین کسی بود که دو یا چند فلز را در یک قالب چرخان واحد ریخت. ریخته‌گری گریز از مرکز فولاد برای اولین بار در سال ۱۸۹۸ در کارخانه ریخته‌گری فولاد آمریکا در سنت لوئیس، میسوری انجام شد. چرخ‌های واگن قطار در سال ۱۹۰۱ با سرعت چرخش ۶۲۰ دور در دقیقه چرخانده و تولید شدند.

پس از توسعه اولیه روش گریز از مرکز، یک روش ریخته‌گری با قالب دائمی به نام ریخته‌گری توخالی (slush casting) معرفی شد. دستگاه‌های دایکست دستی در سال‌های 1849 (Sturgiss) و 1852 (Barr) ثبت اختراع شدند.

یکی از قدیمی‌ترین تکنیک‌های ریخته‌گری، ریخته‌گری دقیق (موم فداشونده)، نیز در سال ۱۸۹۷ توسط B.F. Philbrook از آیووا دوباره کشف شد. صنعت توجه چندانی به این فرایند پیچیده نمی‌کرد تا اینکه تقاضاهای نظامی فوری جنگ جهانی اول فشار زیادی به صنعت ماشین‌ابزار وارد کرد. سپس میانبرهایی برای تهیه قطعات تمام شده و دقیق مورد نیاز بود و از ماشینکاری، جوشکاری و مونتاژ وقت‌گیر اجتناب می‌شد. از دیگر تلاش‌ها در این زمان ساخت اولین کارخانه کاملاً خودکار در ایالات متحده (یکی از اولین‌ها در جهان) بود که یک کارخانه ریخته‌گری در راکفورد، ایلینوی بود که در سال ۱۹۱۸ برای ارتش ایالات متحده نارنجک‌های دستی تولید می‌کرد.

اولین جداسازی آلومینیوم در سال ۱۸۲۵ انجام شد، اما کاربردهای مهندسی مهمی برای آن رخ نداد تا اینکه هزینه آلومینیوم به‌طور پیوسته در نتیجه بهبود فرایند ذوب و بهبود مقیاس عملیات تا پایان قرن ۱۹ کاهش یافت.

پیشرفت‌های قرن بیستم

فناوری ریخته‌گری در طول قرن بیستم از بسیاری جهات پیشرفت کرد، که میزان این پیشرفت‌ها از جنگ جهانی دوم به بعد بیش از تمام پیشرفت‌های اتفاق افتاده در این صنعت از ۳۰۰۰ سال قبل بود. برای بیش از ۴۰۰ سال، فرآیندهای ریخته‌گری و مواد اغلب به روش‌های توسعه یافته توسط ونوچو برینگوچو، «پدر صنعت ریخته‌گری» قرن شانزدهم، که استفاده از رسوبات خمره آبجو و ادرار انسان را به عنوان چسب برای ماسه قالب‌گیری توصیه می‌کرد، متکی بودند. این روش‌ها و توصیه‌ها تا قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفتند. تا دهه ۱۹۲۰، آزمایش ماسه فقط شامل فشردن یک مشت شن برای قضاوت در مورد توانایی آن برای فشرده شدن و چسبیدن به هم بود. در اوایل همان دوره، یک کمیته تحقیقاتی از انجمن ریخته‌گرهای آمریکا شروع به توسعه روش‌هایی برای آزمایش ماسه کرد. در سال ۱۹۲۴ استانداردهایی ایجاد شد که خواص مختلف ماسه‌های قالب‌گیری را پوشش می‌داد.

از زمان جنگ جهانی دوم، انجام آزمایش‌ها در مورد چسب‌های ماسه‌ای آلی و شیمیایی برای گرماسختی (thermosetting) قالب‌ها و ماهیچه‌ها نیز شدت گرفت. با شروع فرایند کرونینگ (فرایند قالب‌گیری پوسته‌ای)، ابتدا از فنول‌ها و سپس اوره و فرایند دی‌الکتریک به عنوان چسب استفاده شدند و سپس فوران‌ها و رزین‌های بدون اوره جایگزین آنها گردیدند. توسعه مستمر چسب‌ها برای تولید ماهیچه‌ها و قالب‌های با پیوند شیمیایی در حال هدایت به سمت افزایش بهره‌وری و همچنین دستیابی به تکرارپذیری ابعادی لازم، برای پاسخگویی به چالش‌های جدید شکل نهایی (net shape) و الزامات ریخته‌گری شکل نزدیک به نهایی (near-net shape) هستند.

انواع روش‌های ریخته‌گری قطعات صنعتی

ماخذ:ویکی پدیا