ریختهگری یکی از قدیمیترین و در عین حال مهمترین روشهای تولید قطعات فلزی در صنایع مختلف است. این فرایند با پیشینهای هزارساله، هنوز هم بهعنوان یکی از ستونهای اصلی ساخت قطعات پیچیده و بزرگ به شمار میرود. دلیل ماندگاری و محبوبیت این روش، انعطافپذیری بالا، امکان تولید اشکال پیچیده و قابلیت اجرای آن با انواع مواد فلزی و غیر فلزی است. در این مقاله قصد داریم با نگاهی کامل و جامع، انواع روشهای ریختهگری، ویژگیها، کاربردها، مزایا و محدودیتهای هرکدام را بررسی کنیم.
ریختهگری چیست؟
ریختهگری فرآیندی است که طی آن مواد مذاب معمولاً فلزات درون قالبی با شکل قطعه موردنظر ریخته میشود. پس از سرد شدن و انجماد، قطعه شکل قالب را به خود میگیرد. این روش برای تولید قطعات بسیار بزرگ مانند بدنه موتور کشتی و همچنین قطعات کوچک نظیر اجزای دقیق صنایع پزشکی قابل استفاده است.
سه مرحله اصلی در ریختهگری شامل موارد زیر است:
-
ذوب فلز
-
ریختن مذاب در قالب
-
سرد شدن و خروج قطعه
اما تفاوت اصلی روشهای گوناگون در نوع قالب، فشار اعمالشده، تکنیک انجماد و روش بیرون کشیدن قطعه است.
۲. انواع روشهای ریختهگری
در ادامه مهمترین و رایجترین روشهای ریختهگری را مرحلهبهمرحله معرفی میکنیم.
1. ریختهگری در ماسه (Sand Casting)
تعریف
پرکاربردترین روش ریختهگری که در آن از ماسه و چسبهای مخصوص برای ساخت قالب استفاده میشود.
ویژگیها
-
مناسب برای تولید قطعات بزرگ
-
امکان ساخت اشکال پیچیده
-
هزینه ساخت قالب نسبتاً پایین
مزایا
-
اقتصادی بودن برای تولید محدود
-
تنوع بالای فلزات قابل استفاده
-
انعطافپذیری طراحی
معایب
-
دقت ابعادی کمتر نسبت به روشهای دیگر
-
سطح نهایی نسبتاً زبر
کاربردها
-
بلوک سیلندر و سرسیلندر خودرو
-
پمپها و توربینها
-
قطعات سنگین صنعتی
۲. ریختهگری دقیق (Investment Casting)
تعریف
در این روش، ابتدا مدل مومی ساخته میشود، روی آن مواد سرامیکی اعمال میشود و سپس موم خارج شده و قالب دقیق ایجاد میگردد.
مزایا
-
دقت ابعادی بسیار بالا
-
کیفیت سطح عالی
-
امکان تولید قطعات بسیار پیچیده
معایب
-
هزینه بالا
-
طولانی بودن زمان تولید
کاربردها
-
صنایع هوافضا
-
پرههای توربین
-
جواهرات و لوازم پزشکی
۳. ریختهگری تحت فشار (Die Casting)
تعریف
در این روش، مذاب با فشار زیاد به داخل قالب فولادی تزریق میشود.
مزایا
-
سرعت تولید بسیار بالا
-
دقت و کیفیت سطح عالی
-
مناسب برای تولید انبوه
معایب
-
هزینه قالب بسیار زیاد
-
محدودیت در انتخاب فلز (معمولاً آلومینیوم، روی، منیزیم)
کاربردها
-
قطعات خودرو
-
لوازم خانگی
-
قطعات الکترونیکی مثل قاب موبایل
۴. ریختهگری پوستهای (Shell Molding)
تعریف
نوعی ریختهگری ماسهای که در آن ماسه با رزین ترکیب شده و پوسته نازکی اطراف قالب تشکیل میدهد.
مزایا
-
دقت خوب
-
سطح خروجی صاف
-
سرعت تولید مناسب
معایب
-
هزینه بیشتر نسبت به ماسهریزی معمولی
-
محدودیت ابعادی
کاربردها
-
قطعات متوسط و کوچک
-
قطعات خودرو و دریچهها
۵. ریختهگری گریز از مرکز (Centrifugal Casting)
تعریف
در این روش، مذاب درون قالبی در حال دوران ریخته میشود. نیروی گریز از مرکز باعث فشرده شدن مذاب و حذف حفرات میگردد.
مزایا
-
ساخت لولهها و قطعات استوانهای بدون درز
-
کیفیت مکانیکی بالا
-
کاهش تخلخل
معایب
-
محدودیت در شکل قطعه
-
نیاز به تجهیزات خاص
کاربردها
-
لولههای صنعتی
-
بوشها و رینگها
-
یاتاقانها
۶. ریختهگری مداوم (Continuous Casting)
تعریف
مذاب بهصورت مداوم وارد قالب شده و بهصورت پیوسته انجماد مییابد و به شکل شمش یا بیلت خارج میشود.
مزایا
-
تلفات کم
-
تولید پیوسته
-
کیفیت بالا
معایب
-
فقط برای تولید نیمهساختهها
-
هزینه اولیه بالا
کاربردها
-
صنایع فولادسازی
-
تولید بیلت، اسلب، بلوم
۷. ریختهگری تحت خلأ (Vacuum Casting)
تعریف
در این روش، فلز مذاب در محیط خلأ ریخته میشود تا تخلخل کاهش یافته و کیفیت نهایی بهتر شود.
مزایا
-
کیفیت بسیار بالا
-
مناسب برای فلزات واکنشپذیر مثل تیتانیوم
معایب
-
هزینه بالا
-
تجهیزات پیچیده
کاربردها
-
هوافضا
-
سیستمهای پزشکی
-
قطعات حساس با دقت زیاد
۸. ریختهگری کمفشار (Low Pressure Casting)
تعریف
مذاب از پایین و تحت فشار کم وارد قالب میشود و این موجب کیفیت بهتر و کاهش تلاطم میگردد.
مزایا
-
دقت خوب
-
کیفیت بهتر نسبت به ماسهریزی
-
مناسب برای آلومینیوم
معایب
-
تجهیزات گرانتر از ماسهریزی معمولی
کاربردها
-
رینگ خودرو
-
قطعات آلومینیومی دقیق
۹. ریختهگری انجماد جهتدار (Directional Solidification)
تعریف
انجماد بهصورت کنترلشده از یک سمت آغاز میشود تا ساختار کریستالی بهینه ایجاد شود.
مزایا
-
استحکام مکانیکی بالا
-
مناسب برای قطعات با بارگذاری سنگین
کاربردها
-
پرههای توربین گازی
-
قطعات با نیاز حرارتی بالا
۴. چگونه بهترین روش ریختهگری را انتخاب کنیم؟
انتخاب روش مناسب بستگی به عوامل زیر دارد:
۱. جنس قطعه
برخی روشها فقط برای آلیاژهای سبک مناسباند.
۲. تیراژ تولید
-
تولید انبوه → تحت فشار
-
تولید محدود و نمونهسازی → ماسهریزی
۳. پیچیدگی هندسی
قطعات بسیار پیچیده → ریختهگری دقیق
۴. دقت و کیفیت سطح
اگر پرداخت سطح مهم است → تحت فشار یا دقیق
۵. هزینه ساخت قالب
روشهایی مثل دیکست هزینه قالب بسیار بالا دارند.
جمعبندی
ریختهگری یکی از بنیادیترین روشهای تولید قطعات صنعتی است که با تنوع گستردهای از تکنیکها پاسخگوی نیازهای مختلف صنعت میباشد. از ماسهریزی سنتی تا تکنولوژیهای پیشرفته مانند ریختهگری تحت خلأ، هر روش مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارد. شناخت دقیق هر روش و مزایا و معایب آن باعث میشود بتوان مناسبترین گزینه را برای تولید یک قطعه انتخاب کرد.
در صورتی که در حال طراحی یک قطعه جدید هستید یا قصد دارید بهترین روش ریختهگری را برای پروژه خود انتخاب کنید، آگاهی از جزئیات این روشها کمک میکند هزینهها کاهش یابد، کیفیت افزایش پیدا کند و نتیجه نهایی با استانداردهای مورد انتظار هماهنگ باشد.