۱-۳-۹- ريخته گري در ماسه (ماسه اي)

ريخته گري در ماسه از متداول ترين روش هاي ريخته گري است، ريخته گري ماسه اي را در مرحله اول ميتوان به دو نوع ريخته گري در گود و ريخته گري در درجه تقسيم كرد.

الگوريتم مراحل ريخته گري در ماسه

ريخته گري در ماسه بصورت دستي

ريخته گري ماسه اي بصورت اتوماتيك

۱-۱-۳-۹- ريخته گري در ماسه

از نظر روش آماده كردن قالب¹

الف) ريخته گري تر

ب) ريخته گري خشك²

ج) روش CO2

چند مزيت ريخته گري تر (قالبگيري تر)

1- ازآنجاكه براي خشك كردن قالب مدت زماني منظور نميشود، لذا ريخته گري سريعتر انجام ميشود.

2ـ نسبت به ساير روش هاي قالب گيري (مثل قالب گيري خشك) ارزان تر است.

چند محدوديت ريخته گري تر

1ـ قالب گيري دقيق نميباشد، زيرا در اثر تر بودن و انقباض، ابعاد قالب تغيير ميكند.

2ـ طرح هاي ظريف را نميتوان به خوبي به وسيله ماسه تر قالبگيري نمود.

3ـ بعضي از فلزات را نميتوان با اين روش ريخت.

4ـ احتمال خراب شدن قالب در هنگام در آوردن مدل بيشتر است.

5 ـ در هنگام ريخته گري قطعات بزرگ چون زمان ريختن طولاني تر ميباشد، ماسه هاي اوليه كه با فلز تماس پيدا ميكنند خشك شده و با فلز مخلوط ميگردند.

مزايا و محدوديت هاي ريخته گري به كمك قالب گیري خشك

1- عموماً پس از خشك شدن، قالب مستحكم تر و سخت تر گشته و قابليت نفوذ ماسه بيشتر ميشود.

2ـ نسبت به قالب هاي تر ابعاد دقيق تري را ميتوان تهيه نمود.

3- احتمال خرد شــدن يا ترك برداشــتن و ايجاد حفره هاي گازي در قالب هاي اين نوع ريخته گري كمتر از قالب هاي ريخته گري تر است.

نمايش تصويري از مراحل ريخته گري يك قطعه

2-1-3-9- ریخته گری ماسه

ماسه ها بر دو نوع هستند: طبيعي و مصنوعي، ماسه هاي طبيعي به ماسه هايي گفته ميشود كه بر اثر اثرات مكانيكي و شيميايي جو بر سنگ ها بصورت توده هائي بزرگ در نواحي مختلف انباشته گشته اند. از مشخصات يك ماسه خوب براي قالب گيري ميتوان دير گذاري قالب در هنگام عبور گاز و مقاومت به هنگام كوبيدن، برگرداندن درجه و حمل و نقل را ذكر نمود.

3-1-3-9- ماهیچه ساختن

تنوع چسب هاي ماهيچه سازي بسيار زياد است كه ازجمله آنها ميتوان روغن ماهي، روغن بزرگ (تخم كتان كه روغن آن را گرفته باشند) و سيليكات سديم را نام برد.

ماهيچه ها با فشردن و شكل دادن ماسه در درون جعبه ماهيچه بطور دستي يا ماشيني تهيه ميشوند، ماهيچه هايي كه از دو قسمت تشكيل شده باشند بعد از پختن به وسيله چسب يا وسايل ديگر مونتاژ ميشوند.

ويژگي هاي ماهيچه هاي ماسه اي خوب

ماهيچه ها بايد نســوز، ديرگداز و داراي قابليت نفوذ گاز و هوا و مقاومت خوب باشــند و نيز بايد طوري باشند كه بعد از ريخته گري به آساني از هم بپاشند تا درون قطعه نمانند، همچنين نبايد خود توليد گاز كنند.

ماهيچه ها معمولاََ از نوع مرغوب ماســه هاي قالبگيري و چســب هاي ماهيچه ســاخته مي شوند، چسب هاي ماهيچه بيشتر از مواد آلي مي باشند ولي نوع معدني آن هم وجود دارد. به مواد تشكيل دهنده ماهيچه موادي مانند آرد، حبوبات، خاك اره يا پودر ذغال نيز اضافه ميكنند تا قابليت نفوذ و قابليت از هم پاشيدگي ماهيچه افزايش يابد.

خشك كردن ماهيچه (پختن ماهيچه)

با خشك كردن ماهيچه چسب هاي آلي تأثير خود را نشان ميدهند. در اين عمل ابتدا آب بخار ميشود، سپس چسب هاي آلي درنتيجه فعل و انفعالات شيميايي بصورت قشر جامدي كه دانه هاي ماسه را به هم چسبانده درمي آيند. زمان و درجه حرارت پخت در تأمين سختي ماهيچه تأثير دارد.

نمونه اي از جعبه ماهيچه

وقتي فلزات از حالت مايع به حالت جامد درمي آيند به علت جابه جا شدن و نزديك شدن و كم شدن فاصله اتم هاي آن از هم، از حجم فلز در شبكه كريستالي كاسته مي شود. در نتيجه مقداري مايع منقبض ميشود. اين انقباض در سه مرحله به وجود مي آيد:

1) در حالت مايع

2) در حالت گذشتن از فاز مايع به جامد

3) در حالت جامد

4-1-3-9- مبرد¹

براي افزايش سرعت انجماد مذاب در نقاط ضخيم قطعه و همسان سازي سرعت سرد شدن در قطعه از موادي موسوم به مبرد در قالب گيري استفاده ميشود تا حرارت مذاب را در مدت زمان كوتاهي به خارج هدايت كنند. مبردها بر دو نوع داخلي و خارجي هستند.

الف) مبرد داخلي در داخل قالب و لذا داخل قطعه ريختگي قرار گرفته و جنس آن معمولاً از جنس خود قطعه است تا اولاً يكنواختي تركيب قطعه حفظ شود ثانياً مقداري از سطح سرد، ذوب و اتصال بين مبرد و قطعه پديد آيد.

چند نوع مبرد داخلي

ب) مبرد خارجي برخلاف انواع مبردهاي داخلي نبايســـتي با فلز مذاب، ذوب شـــود و از اين رو در خارج قالب قرار ميگيرند. بطور کلي هرچه هدايت مبرد بيشتر باشــد مبرد مناســـب تر اســـت. مس، چدن، گرافيت آلومينيم و آلومين (Al2O3) از متداولترين جنس مبردها در ريخته گري فلزات آهني و غيرآهني مي باشند.

چند نوع مبرد خارجي

2-3-9- ریخته گری گچی

مراحل كار ريخته گري گچي شباهت هاي زيادي به ريخته گري در ماسه دارد. اين روش براي قطعات پيچيده با مقاطع باريك از جنس فلزات غيرآهني به كار ميرود.

ريخته گري گچي

روش آنتياك يك طريقه ديگر ريخته گري گچي اســـت كه به نحو موفقيت آميز براي ســـاخت قطعات صـــنعتي داراي اشـــكال پيچيده و مقاطع نازك و زوائد ظريف به كار گرفته شـــده اســـت. اين روش مزيت قابليت عبور گاز و رطوبت از قالب و امكان تهيه قطعات ظريف را دارا است.

۱-2-3-9- مزايا و معايب ريخته گري در گچ

ريخته گري در گچ براي توليد قطعات غير آهني مناســب اســت زيرا گچ به اندازه كافي براي قطعات آهني ديرگداز نيست و گوگرد آن با اين فلزات در درجه حرارت بالا واكنش شيميايي انجام داده و سطح كار را شديدا خراب ميكند.

3-3-9- ریخته گری پوسته ای

ماسه رزين بر اثر گرما و حرارت پوسته اي سخت تشكيل ميدهند، پوسته از نيمه مدل جدا و در كوره قرار داده ميشود، پوسته ها متخلخل و داراي قابليت عبور گاز مي باشند و از آنها در ريختن فولاد (مخصــوصــاً قطعات كوچك)، آهن و نيز آلياژهاي غير آهني استفاده ميشوند.

تصويري از قالب هاي ريخته گري پوسته ای

۱-۳۳-۹- محاسن و معايب روش قالب گيري پوسته اي (نسبت به قالب گيري ماسه اي از نوع تر)

1) در اين روش مقدار ماسه كمتري مصرف شده و از لحاظ كميت و كيفيت در سطح بهتري قرار دارد. سطح كارگاه لازم براي ريخته گري نيز كمتر است.

2) قطعات نازك با شكل پيچيده را ميتوان بدست آورد.

3) قطعه ريخته شــده تميز و داراي ســطح خوب و دقت ابعادي كافي بوده و نياز به عمليات ماشــينكاري كمتري دارد و در بعضــي موارد اصــلاً به تميزكاري بعدي احتياج ندارد.

4) قالب ها را به علت نم گير نبودن رزين پس از آماده شـدن ميتوان مدت ها آن را در انبار نگه داشت.

5) به علت بالا بودن هزينه مدل و رزين و اينكه ماسه قابل استفاده مجدد نمي باشد، هزينه اين نوع ريخته گري زيادتر بوده و براي تعداد تولید كم مقرون به صـــرفه نيست.

۴-۳-۹- ريخته گري ظريف (دقيق)

اين ريخته گري كه با نام هاي ديگري مثل ريخته گري دقيق و ريخته گري مومي نيز خوانده مي شود. چون بيش از هر يك از انواع روش هاي فرم دادن فلزات به طراح آزادي عمل مي دهد، مورد توجه مهندســين طراح قرار گرفته اســت. با اين روش قطعات داراي شــكل پيچيده را ميتوان بجاي اينكه اجزاي آنها بعدا با پرچ و لحيم به هم متصــل شــوند، بصــورت يكپارچه ريخت بطوريكه قطعه به دســت آمده اصــلاً احتياج به ماشينكاري نداشته باشند.

تصويري از ريخته گري دقيق

1-4-3-9- مزایای ریخته گری ظریف

1ـ آزادي عمل طراح در طرح قطعات پيچيده

2ـ توليد قطعات با دقت ابعادي فوق العاده، ظرفيت زياد و سطح عالی

3- ريختن آلياژهايي كه نميتوان روي آنها كار انجام داد در مواردي مثل تيغه هاي توربين هاي گازي و بعضي از اجزاي اسلحه.

4ـ عدم وجود خط جدايش كه در روش هاي درجه اي ديده ميشود.

عيب عمده اين روش هزينه زياد و هنگام استفاده از مدل هاي جيوه اي سمي بودن جيوه است.

5-3-9- ريخته گري در قالب هاي دائمي

قالب هاي ريخته گري (به ويژه قالب دائمي) كه تحت تأثير نيروي وزن مذاب پر شـــده و مخصوصاً در مورد آلياژهاي با نقطه ذوب پايين مورد استفاده قرار ميگيرند تا عمر زياد داشته و قطعات حاصل از آنها معمولاََ نياز چنداني به عمليات تراشكاري بعدي نداشته باشــند. قالب ها معمولاً از چدن مرغوب به كمك ريخته گري در ماســه و در دو قســمت لوله دار و يا ثابت و متحرك ساخته ميشوند.

قالب دائمي (ريژه) در دو قسمت لولادار

ريخته گري در ريژه

1-5-3-9- مراحل ريخته گري در قالب هاي دائمي

1- تميز كردن قالب به وســيله برس با هواي فشــرده گرم و نيز گرم نگهداشــتن آن در درجه حرارت مناســب به كمك وســيله اي مثل مشــعل گازي، درجه حرارت مناســب بستگي به قطعه داشته و بصورت تجربي است.

2- اسـپري كردن سـطح قالب با يك لايه نازك از يك پوشـش ديرگداز و يا دوده اندود كردن آن بوسيله يك شعله احيايي

3ـ ماهيچه گذاري و جفت كردن قالب با دست يا بطور اتوماتيك

4ـ ريختن مذاب

5ـ گذشت زمان كافي براي انجماد قطع

6ـ جدا نكردن قطعه از قالب بطور اتوماتيك يا با دست.

2-5-3-9 مزايا و معايب ريخته گري در ريژه

1ـ به وسيله يك قالب، تعداد زيادي قطعه را ميتوان ريخته گري نمود.

2- سطح قطعات ريخته شده كاملاً صاف بوده و به عمليات ترا شكاري احتياج چنداني نخواهند داشت.

3ـ استحكام قطعات ريخته شده بيشتر است.

4- سرعت توليد و دقت عمل در اين روش بيشتر از ريخته گري در ماسه (ولي كمتر از ريخته گري تحت فشار) است.

6-3-9- ريخته گري تزريقي تحت فشار

در ريخته گري تحت فشار، مذاب به كمك ماشين هاي مخصوص وارد قالب هايي كه دوام زيادي دارند ميشوند و در آنجا منجمد مي گردند.

طرحواره اي از ريخته گري تحت فشار

1-6-3-9- انواع كلي ماشين هاي ريخته گري تزريقي تحت فشار

انواع كلي ماشــين هاي ريخته گري دو دســته اصــلي ماشــين هاي بدون محفظه گرم (با محفظة سرد) و ماشين هاي با محفظه گرم را دارد.

الف) ماشين هاي با محفظه سرد

معمولاً براي فلزات ســـبك نظير، Al ،Mg ،Ca ،Ni و آلياژهاي آنها كه داراي نقطه ذوب نسـبتاً بالا مي باشـند، اسـتفاده ميشـود. قطعات ريخته شـده در اين روش عموماً داراي مقاطع باريك مي باشند و از این رو انجماد خيلي سريع صورت مي گيرد. فشار در اين روش به كمك يك پيستون اتوماتيك تأمين مي شود، در برخي موارد اعمال فشار با پيستون دستي نيز انجام ميشود.

ب) ماشين هاي با محفظه گرم

بطور وسيع براي فلزات نسبتاً سنگين نظير قلع و سرب و روي كه داراي نقطه ذوب نسبتاً پايين اند، استفاده مي شود. فشار در اين روش بوسيله پيستون فلزي و توسط هواي فشرده اعمال ميشود.

2-6-3-9- مزايا و معايب ريخته گري تحت فشار

1ـ سرعت، كه گاه به چند صد قطعه در ساعت مي رسد.

2ـ ابعاد دقيق و عدم نياز به عمليات ماشين كاري بعد از ريخته گري

3ـ خواص مكانيكي خوب

4ـ حداقل تعداد قطعات خراب و برگشتي

5- هزينه خيلي زياد ماشين آلات

6- تمايل اختلاط هوا و گازهاي ديگر با فلزات كه اين مورد ميتواند باعث كم شـــدن استحكام قطعه و آسيب ديدن آن در عمليات حرارتي بعدي شود.

7-3-9- ريخته گري گريز از مركز (سانتريفيوژ)

در ريخته گري گريز از مركز، از نيروي گريز از مركز براي تهيه محصول استفاده ميشود. اين نوع ريخته گري به گريز از مركز حقيقي، نيمه ســـانتريفيوژ و گريز از مركز ظاهري تقسيم ميشود.

نكات زير قابل بررسي مي باشند:

1ـ بدون نياز به ماهيچه و سيستم راهگاهي ميتوان قطعاتي توخالي را توليد كرد.

2- از مناســب ترين روش ها براي توليد اشــياي لوله اي شــكل، ريخته گري گريز از مركز است.

3- شــرايط انجماد در لوله هاي ريخته شــده با اين ريخته گري مخصــوصــاً آنها كه در قالب هاي فلزي كه با آب خنك ميشوند، توليد ميگردند ايجاد خواص مطلوبي ميكند.

[۱]Greensand Casting

[۲] Dry Sand Casting

[۱]Chill