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 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، ناخن ماشین آلات راهسازی و معدنی 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. شرکت 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