ریخته گری ماسه ای | فرآیند، کاربردها و مزایا

ریخته گری ماسه ای، یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های ریخته گری فلزات  است که به دلیل سادگی، انعطاف‌پذیری و  هزینه مناسب در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، از ماسه به عنوان ماده قالب‌گیری استفاده می‌شود و با  توجه به نوع ماسه و فرآیند ریخته گری، می‌توان قطعات فلزی با اشکال و اندازه‌های مختلف را تولید کرد. شرکت سازه گستر  مدحت نیز با استفاده از این روش، قطعات مختلف مورد نیاز در صنایع مختلف را با کیفیت و دقت بالا تولید می‌کند. در  این مقاله  قصد داریم به بررسی جزییات فرآیند ریخته گری ماسه ای، انواع ماسه مورد استفاده، مزایا و معایب و کاربردهای آن در صنایع  مختلف بپردازیم.

ریخته گری ماسه ای چیست؟

ریخته گری ماسه ای، یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های ریخته گری فلزات است که در آن از ماسه به عنوان ماده  قالب‌گیری استفاده می‌شود. این روش به دلیل سادگی، انعطاف‌پذیری و هزینه نسبتاً پایین در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای  دارد. در ریخته گری ماسه ای، ابتدا یک مدل از قطعه مورد نظر ساخته می‌شود و سپس این مدل در ماسه قرار می‌گیرد تا قالب  تشکیل شود. پس از ریختن فلز مذاب به داخل قالب ریخته گری و انجماد آن، ماسه از اطراف قطعه خارج شده و قطعه ریخته گری شده آماده  پرداخت کاری می‌شود.

فرایند ریخته گری ماسه ای

فرآیند ریخته گری ماسه ای شامل مراحل مختلفی است که به ترتیب زیر انجام می‌شوند و هر مرحله نقش مهمی در کیفیت نهایی قطعه ریخته گری شده ایفا می‌کند:

ساخت مدل

در این مرحله، یک مدل از قطعه مورد نظر با استفاده از مواد مختلف مانند چوب، فلز، پلاستیک یا فوم ساخته می‌شود.

انتخاب جنس مدل: انتخاب جنس مدل به عواملی مانند تعداد قطعات مورد نیاز، پیچیدگی شکل قطعه، دقت ابعادی مورد نیاز و هزینه بستگی دارد.

برای تولید تعداد محدود قطعه، مدل‌های چوبی به دلیل سهولت ساخت و هزینه پایین مناسب هستند.

برای تولید انبوه، مدل‌های فلزی به دلیل دوام و مقاومت بالا ترجیح داده می‌شوند.

برای قطعات با شکل پیچیده، مدل‌های پلاستیکی یا فومی به دلیل قابلیت شکل‌دهی آسان مناسب هستند.

نکات مهم در ساخت مدل

دقت ابعادی: مدل باید دقیقاً شکل و اندازه قطعه نهایی را داشته باشد. تلرانس‌های ابعادی باید با توجه به انقباض فلز در هنگام انجماد و پرداخت کاری نهایی در نظر گرفته شوند.

مقاومت مکانیکی: مدل باید مقاومت کافی در برابر سایش و فشار ماسه را داشته باشد تا در هنگام قالب‌گیری تغییر شکل ندهد.

سطح تمام شده: سطح مدل باید صاف و یکنواخت باشد تا کیفیت سطحی قطعه ریخته گری شده مناسب باشد.

شیب مدل: برای سهولت در خارج کردن مدل از قالب، باید شیب مناسبی در سطوح مدل در نظر گرفته شود.

مکان راهگاه و هواکش: در طراحی مدل باید مکان راهگاه و هواکش برای ورود فلز مذاب و خروج گازها در نظر گرفته شود.

ساخت قالب

در این مرحله، مدل ساخته شده در داخل یک جعبه قالب‌گیری قرار می‌گیرد و ماسه به دور آن ریخته می‌شود تا قالب تشکیل شود.

خواص ماسه ریخته گری: ماسه مورد استفاده باید خواص مناسبی مانند نفوذپذیری، مقاومت در برابر حرارت و چسبندگی داشته باشد.

نفوذپذیری: ماسه باید نفوذپذیری مناسبی داشته باشد تا گازهای تولید شده در هنگام ریختن فلز مذاب بتوانند از قالب خارج شوند.

مقاومت در برابر حرارت: ماسه باید مقاومت کافی در برابر حرارت فلز مذاب را داشته باشد تا در هنگام ریخته گری تغییر شکل ندهد و یا ذوب نشود.

چسبندگی: ماسه باید چسبندگی مناسبی داشته باشد تا بتواند شکل قالب را حفظ کند و از ریزش آن جلوگیری کند.

روش‌های ساخت قالب: قالب‌های ماسه ای را می‌توان با استفاده از روش‌های مختلفی مانند قالب‌گیری دستی، قالب‌گیری ماشینی و قالب‌گیری با هسته ساخت.

ذوب فلز

در این مرحله، فلز مورد نظر در یک کوره ذوب می‌شود.

انتخاب کوره: نوع کوره و روش ذوب به نوع فلز و خواص مورد نیاز بستگی دارد. برخی از انواع کوره‌های مورد استفاده در ریخته گری عبارتند از:

کوره‌های قوس الکتریکی: برای ذوب فلزات با نقطه ذوب بالا مانند فولاد مناسب هستند.

کوره‌های القایی: برای ذوب فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم و مس مناسب هستند.

کوره‌های زمینی: برای ذوب فلزات با نقطه ذوب پایین مانند روی و سرب مناسب هستند.

کنترل کیفیت فلز مذاب: برای حصول اطمینان از کیفیت فلز مذاب، باید پارامترهایی مانند دما، ترکیب شیمیایی و عاری بودن از آخال به دقت کنترل شوند.

ریختن فلز

در این مرحله، فلز مذاب به داخل حفره قالب ماسه‌ای ریخته می‌شود.

سرعت و روش ریختن: سرعت و روش ریختن فلز باید به گونه‌ای باشد که از ایجاد عیوب ریخته گری مانند مک گرفتگی و انقباض جلوگیری شود.

سرعت ریختن باید به گونه‌ای باشد که فلز مذاب بتواند تمام حفره‌های قالب را پر کند و از ایجاد مک گرفتگی جلوگیری شود.

روش ریختن باید به گونه‌ای باشد که از ورود هوا و ایجاد اکسیداسیون در فلز مذاب جلوگیری شود.

استفاده از راهگاه و هواکش: راهگاه و هواکش برای ورود فلز مذاب و خروج گازها در قالب در نظر گرفته می‌شوند. طراحی و اندازه راهگاه و هواکش باید به گونه‌ای باشد که از ایجاد توربولانس و ورود هوا به داخل قالب جلوگیری شود.

انجماد و سرد شدن

در این مرحله، فلز مذاب در داخل قالب به تدریج سرد و منجمد می‌شود.

سرعت سرد شدن: سرعت سرد شدن فلز باید به گونه‌ای باشد که از ایجاد تنش‌های داخلی و ترک در قطعه جلوگیری شود.

سرعت سرد شدن آهسته باعث ایجاد ساختار دانه درشت و کاهش خواص مکانیکی قطعه می‌شود.

سرعت سرد شدن سریع باعث ایجاد تنش‌های داخلی و ترک در قطعه می‌شود.

کنترل دما: برای کنترل سرعت سرد شدن و جلوگیری از ایجاد عیوب ریخته گری، باید دما در نقاط مختلف قالب به دقت کنترل شود.

خارج کردن قطعه

پس از انجماد کامل فلز، ماسه‌های اطراف قطعه ریخته شده و قطعه از قالب خارج می‌شود.

روش‌های خارج کردن قطعه: قطعه را می‌توان با استفاده از روش‌های مختلفی مانند لرزش، ضربه و فشار هوا از قالب خارج کرد.

جلوگیری از آسیب دیدن قطعه: در این مرحله باید دقت کافی صورت گیرد تا از آسیب دیدن قطعه جلوگیری شود.

پرداخت کاری

در نهایت، قطعه ریخته گری شده برای حذف ناهمواری‌ها و رسیدن به ابعاد و شکل نهایی مورد نظر پرداخت کاری می‌شود.

روش‌های پرداخت کاری: پرداخت کاری می‌تواند شامل عملیاتی مانند سنگ زنی، ماشین کاری و پولیش کاری باشد.

سنگ زنی: برای حذف لایه‌های سطحی و ناهمواری‌های بزرگ استفاده می‌شود.

ماشین کاری: برای رسیدن به ابعاد دقیق و شکل نهایی مورد نظر استفاده می‌شود.

پولیش کاری: برای ایجاد سطح صاف و براق استفاده می‌شود.

کنترل کیفیت: پس از پرداخت کاری، قطعه ریخته گری شده برای حصول اطمینان از کیفیت و انطباق با مشخصات مورد نظر بازرسی می‌شود.

انواع ماسه ریخته گری

در ریخته گری ماسه ای، انتخاب نوع ماسه نقش مهمی در کیفیت قطعه ریخته گری شده و هزینه‌های تولید دارد. ماسه مورد استفاده باید خواص مناسبی مانند نفوذپذیری، مقاومت در برابر حرارت، چسبندگی و پایداری ابعادی داشته باشد. در زیر به معرفی انواع ماسه ریخته گری و کاربرد هر نوع می‌پردازیم:

ماسه سیلیسی

ماسه سیلیسی متداول‌ترین و ارزان‌ترین نوع ماسه ریخته گری است که از ذرات سیلیس (SiO2) تشکیل شده است. این ماسه به دلیل فراوانی، قیمت مناسب و خواص مکانیکی قابل قبول در بسیاری از کاربردهای ریخته گری مورد استفاده قرار می‌گیرد. ماسه سیلیسی برای ریخته گری فلزات با نقطه ذوب پایین تا متوسط مانند چدن، برنج و آلومینیوم مناسب است.

مزایا:

قیمت ارزان و فراوانی

خواص مکانیکی قابل قبول

مناسب برای ریخته گری فلزات با نقطه ذوب پایین تا متوسط

معایب:

مقاومت نسبتاً پایین در برابر حرارت

امکان ایجاد سیلیکوزیس در صورت استنشاق گرد و غبار سیلیس

ماسه زیرکونیومی

ماسه زیرکونیومی از ذرات زیرکونیوم سیلیکات (ZrSiO4) تشکیل شده است و به دلیل مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت برای ریخته گری فلزات با نقطه ذوب بالا مانند فولاد و نیکل مناسب است. این ماسه همچنین هدایت حرارتی خوبی دارد و باعث انجماد سریع‌تر فلز مذاب می‌شود که به بهبود ساختار و خواص مکانیکی قطعه ریخته گری شده کمک می‌کند.

مزایا:

مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت

هدایت حرارتی خوب

مناسب برای ریخته گری فلزات با نقطه ذوب بالا

معایب:

قیمت نسبتاً بالا

وزن نسبتاً سنگین

ماسه کرومیتی

ماسه کرومیتی از ذرات اکسید کروم (Cr2O3) تشکیل شده است و به دلیل هدایت حرارتی بسیار خوب و انبساط حرارتی پایین برای ریخته گری قطعات با شکل پیچیده و جداره‌های نازک مناسب است. این ماسه همچنین مقاومت خوبی در برابر شوک حرارتی دارد و باعث کاهش ترک و عیوب ریخته گری می‌شود.

مزایا:

هدایت حرارتی بسیار خوب

انبساط حرارتی پایین

مقاومت خوب در برابر شوک حرارتی

مناسب برای ریخته گری قطعات با شکل پیچیده

معایب:

قیمت نسبتاً بالا

امکان ایجاد مشکلات زیست محیطی در صورت عدم مدیریت صحیح ضایعات

علاوه بر انواع ماسه ذکر شده، انواع دیگری از ماسه مانند ماسه اولیوین، ماسه شاموتی و ماسه رزینی نیز در ریخته گری ماسه ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب نوع ماسه باید با توجه به نوع فلز مذاب، شکل و اندازه قطعه، دقت ابعادی مورد نیاز و هزینه صورت گیرد.

کاربردهای ریخته گری ماسه ای در صنایع مختلف

ریخته گری ماسه ای به دلیل سادگی، انعطاف‌پذیری و هزینه نسبتاً پایین در طیف گسترده‌ای از صنایع کاربرد دارد. در زیر به برخی از مهم‌ترین کاربردهای این روش در صنایع مختلف اشاره می‌کنیم:

صنعت خودروسازی

ریخته گری ماسه ای در صنعت خودروسازی برای تولید قطعات مختلف موتور، گیربکس، بدنه، سیستم تعلیق و … استفاده می‌شود. قطعات ریخته گری شده با این روش باید استحکام و دوام بالایی داشته باشند تا در برابر تنش‌ها و بارهای مختلف مقاومت کنند.

صنعت ساختمان

ریخته گری ماسه ای در صنعت ساختمان برای تولید قطعات فلزی ساختمانی مانند ستون‌ها، تیرها، اتصالات و … استفاده می‌شود. همچنین در شرکت سازه گستر مدحت از این روش برای تولید متعلقات قالب بندی بتن مانند پین و گوه، براکت و … و همچنین مفصل‌های نیوجرسی استفاده می‌شود. قطعات ریخته گری شده در صنعت ساختمان باید مقاومت خوبی در برابر خوردگی و زنگ زدگی داشته باشند.

صنعت کشاورزی

ریخته گری ماسه ای در صنعت کشاورزی برای تولید قطعات ماشین آلات کشاورزی مانند گاوآهن، دیسک و … استفاده می‌شود. قطعات ریخته گری شده در این صنعت باید مقاومت خوبی در برابر سایش و ضربه داشته باشند.

صنعت معدنکاری

ریخته گری ماسه ای در صنعت معدنکاری برای تولید قطعات ماشین آلات معدنی مانند سنگ شکن، بیل مکانیکی و … استفاده می‌شود. قطعات ریخته گری شده در این صنعت باید مقاومت بسیار بالایی در برابر سایش و ضربه داشته باشند. همچنین در شرکت سازه گستر مدحت، مخالب الآليات الثقيلة والإنشائية با استفاده از روش ریخته گری ماسه ای تولید می‌شود.

صنعت ریخته گری هنری

ریخته گری ماسه ای در صنعت ریخته گری هنری برای تولید مجسمه، قطعات تزئینی و … استفاده می‌شود. در این صنعت، دقت و ظرافت در تولید قطعات بسیار مهم است.

صنعت فولاد و سیمان

ریخته گری ماسه ای در صنایع فولاد و سیمان برای تولید قطعات مختلف ماشین آلات و تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. شرکت سازه گستر مدحت نیز در زمینه تولید قطعات مورد نیاز صنایع فولاد و سیمان فعالیت دارد. قطعات ریخته گری شده در این صنایع باید مقاومت بالایی در برابر حرارت، سایش و خوردگی داشته باشند.

ریخته گری سازه گستر مدحت

ریخته گری ماسه ای یکی از روش‌های قدیمی و پرکاربرد ریخته گری فلزات است که به دلیل سادگی، انعطاف‌پذیری و هزینه مناسب در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله به بررسی جزییات فرآیند ریخته گری ماسه ای، انواع ماسه مورد استفاده، مزایا و معایب و کاربردهای آن در صنایع مختلف پرداختیم. شركة سازه گستر مدحت با استفاده از این روش و با تکیه بر تخصص و تجربه کارشناسان خود، قطعات مختلف مورد نیاز در صنایع مختلف از جمله تجهیزات قالب بندی را با کیفیت و دقت بالا تولید می‌کند.

برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره در زمینه ریخته گری ماسه ای و محصولات سازه گستر مدحت، با ما تماس بگیرید