ریخته گری ثقلی

با سلام خدمت دوستان و همراهان همیشگی پارس بوته. امروز هم با یک مطلب آموزشی دیگر در خدمت شما هستیم. امروزه ذوب فلزات و شکل دهی دلخواه به آن ها به‌عنوان یکی از مهم‌ترین فرایندهای تولید قطعات فلزی، همواره موردتوجه صنایع مختلف بوده است. در میان انواع روش‌ها، ریخته گری ثقلی(ریژه) Gravity casting به‌عنوان یکی از شیوه‌های کارآمد و پرکاربرد شناخته می‌شود.

این نوع ریخته‌ گری، به روشی اطلاق می‌شود که در آن از نیروی جاذبه و ویسکوزیته مذاب برای پر کردن قالب‌های دائمی استفاده می‌شود.

به همین دلیل، از این روش با عنوان ریخته گری ثقلی نیز یاد می‌شود. این ویژگی‌های فرایند باعث شده است تا این فرآیند، مقرون‌به‌صرفه و کارآمد در تولید قطعات فلزی مطرح باشد. با این‌ حال، باید توجه داشت که محدودیت‌هایی نیز دارد. به‌طوری‌که تنها برای تعدادی از فلزات و آلیاژها، از جمله آلومینیوم و برنج، کاربرد دارد.

این محدودیت‌ها ناشی از ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی برخی مواد فلزی است که امکان استفاده از ریخته‌ گری ریژه را برای آن‌ها فراهم نمی‌کند. در ادامه، به بررسی دقیق‌تر این روش و کاربردهای آن در صنایع مختلف خواهیم پرداخت پس با ما همراه باشید.

ریخته گری ثقلی (ریژه) چیست

در ریخته گری ثقلی (ریژه)، فلزات و آلیاژها توسط کوره های و به کمک حرارت به حالت مذاب در آمده و به‌واسطهٔ وزن خود و نیروی جاذبهٔ زمین، بدون نیاز به استفاده از گازهای تحت‌فشار، خلأ یا نیروی گریز از مرکز، به درون قالب هدایت می‌شود.

این ویژگی، این روش را از سایر شیوه‌ها متمایز می‌کند و آن را به‌عنوان یک راهکار مقرون‌به‌صرفه و کارآمد در صنعت مطرح ساخته است. قالب‌های مورداستفاده در ریخته گری ثقلی، از جنس فلز و به‌صورت دائمی (قابل‌استفاده مجدد) هستند.

که باعث می‌شود بر اثر دمای بالا خراب نشوند، به‌راحتی تغییر شکل ندهند و همواره در دسترس باشند. این مزیت‌ها، ریخته گری ثقلی را به‌عنوان یک روش کاربردی و مؤثر در تولید انواع قطعات فلزی معرفی می‌کند. در ادامه، به تشریح بیشتر این فرایند و کاربردهای آن در صنایع مختلف خواهیم پرداخت.

روش‌های ریخته گری ثقلی ( ریژه)

پس از اعمال حرارت توسط کوره ها بر فلزات مختلف، مذاب را درون قالب می ریزند. این فرآیند با روش ریژه‌ریزی بر اساس نوع تجهیزات مورد استفاده، به سه فرآیند اصلی انجام می‌شوند:

روش دستی

در این روش، تمام مراحل بدون استفاده از دستگاه انجام می‌شود و برای تولید قطعات ساده با ضخامت کم یا زیاد کاربرد دارد. مزیت آن، امکان تولید قطعات ضخیم با برآمدگی‌های زیاد است. اکثر قطعات ریژه امروزه به صورت دستی تولید می‌شوند.

روش نیمه اتوماتیک

برای تولید انبوه قطعات فلزی، از روش نیمه اتوماتیک استفاده می‌شود که در آن به‌ منظور افزایش سرعت تولید و باز و بسته کردن قالب، از سیستم‌های هیدرولیکی به‌جای نیروی انسانی بهره گرفته می‌شود. اما پر کردن و خارج ‌کردن قطعات از آن ها همچنان توسط نیروی انسانی انجام می‌گیرد.

روش اتوماتیک

در تکنولوژی تمام‌اتوماتیک، تمامی مراحل ریختن مواد به درون قالب، بستن، انجماد و خروج قطعه به‌صورت خودکار و توسط دستگاه انجام می‌گیرد. این روش دارای دقت و سرعت عمل بیشتری است و توانایی تولید قطعات با ابعاد متنوع را دارد. علاوه بر این، احتمال بروز خطا به دلیل جایگزینی ربات به‌جای انسان، به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.

کاربرد‌های ریخته گری ثقلی

ریخته گری ثقلی، یا همان ریژه، به‌عنوان یک فرایند مؤثر و کارآمد در تولید قطعات فلزی، کاربردهای فراگیری در صنایع مختلف دارد. این تنوع کاربردها، نشان‌دهندهٔ توانمندی‌های بالای این روش و مزایای آن در مقایسه با سایر شیوه‌های تولید است.

در صنعت خودروسازی، ریخته گری ثقلی به طور گسترده در تولید قطعات مهمی همچون پیستون، سرسیلندر و کالیپر ترمز به کار گرفته می‌شود.

ویژگی‌هایی همچون استحکام بالا، دقت ساخت و مقرون‌به‌صرفه بودن این فرایند، موجب شده تا صنعت خودرو از آن استفاده کند. فراتر از صنعت خودرو، ریخته‌ گری ریژه در تولید موتورهای دیزلی با اسب بخار بالا نیز کاربرد فراوان دارد. همچنین، این روش در ساخت توربین‌های گازی، کمپرسورها، پمپ‌ها و حتی تجهیزات پزشکی به کار گرفته می‌شود.

جالب است بدانید که دامنهٔ کاربردهای ریخته گری ثقلی فراتر از صنایع تولیدی است و در صنایعی همچون چاپ عکس، تصویربرداری و تجهیزات روشنایی نیز به کار گرفته می‌شود. این گسترهٔ وسیع از کاربردها، نشان‌دهندهٔ قابلیت‌های برجستهٔ این فرایند در پاسخگویی به نیازهای متنوع صنایع مختلف است.

مزایا و معایب ریخته گری ثقلی (ریژه)

اما با توجه به کابرد گسترده در ادامه مزایا و معایب آن را باهم بررسی می کنیم.

مزایای ریخته گری ثقلی (ریژه)

ریخته گری ثقلی، یا همان ریژه، به‌عنوان یک روش کارآمد در تولید قطعات فلزی، دارای مزایای چشمگیری است که آن را به انتخابی مطلوب برای بسیاری از صنایع تبدیل کرده است:

1. سرعت بالای تولید: این فرایند، توانایی تولید قطعات با سرعت بالایی را دارد.
2. هزینهٔ کم‌تر: در مقایسه با فرآیند دیگر همچون تحت خلأ و تحت‌فشار، از هزینهٔ کم‌تری برخوردار است.
3. تولید انبوه: این فرایند امکان تولید قطعات با تعداد بالا و به‌صورت مکرر را فراهم می‌کند.
4. کیفیت بالای قطعات: قطعات ساخته شده، از خواص فیزیکی، مکانیکی و پرداخت سطحی مطلوبی برخوردارند.
5. دقت ابعادی: قطعات تولید شده، از دقت ابعادی خوبی برخوردار هستند.
6. شرایط مناسب زیست‌محیطی: این فرایند، در مقایسه با برخی روش‌ها، شرایط زیست‌محیطی مناسب‌تری دارد.
7. ساختار مطلوب‌تر: قطعات تولید شده، از تخلخل کم‌تر و ساختار دانه‌ای بهتری نسبت به نوع ماسه‌ای برخوردارند.
8. تولید قطعات ریز و نازک: امکان تولید قطعات با ابعاد کوچک و نازک را به‌راحتی فراهم می‌کند.

معایب ریخته گری ثقلی (ریژه)

در کنار مزایای چشمگیر ریخته گری ثقلی، این فرایند نیز با برخی محدودیت‌ها و چالش‌هایی مواجه است که باید در نظر گرفته شوند:

1. محدودیت در تعداد قطعات: برای تعداد قطعات کم، توجیه اقتصادی مناسبی ندارد.
2. محدودیت در انتخاب مواد: این روش بیشتر برای فلزاتی مانند آلومینیوم، روی، برنج و چدن خاکستری کاربرد دارد و امکان استفاده برای تمامی فلزات وجود ندارد.
3. افزایش هزینه‌های قالب: برای افزایش عمر قالب‌ها، باید از پوشش‌هایی مانند سیلیکات سدیم، اکسید فلزی و گل نسوز استفاده کرد که این امر هزینه‌های تولید را افزایش می‌دهد.
4. محدودیت در پیچیدگی هندسی: به دلیل اتکای این فرایند به نیروی ثقل و ویسکوزیته مذاب، امکان تولید قطعات با اشکال پیچیده وجود ندارد.
5. محدودیت در ابعاد قطعات: به دلیل هزینه‌های بالای تولید، امکان تولید قطعات با ابعاد بزرگ وجود ندارد.

مراحل ریخته‌ گری در قالب ریژه

ریخته‌ گری در قالب ریژه، نیز به‌عنوان ریخته گری ثقلی یا وزنی شناخته می‌شود. قالب معمولاً از ۲ یا چند قطعه فلزی ساخته شده و به‌ وسیله گیره، پیچ و… به هم متصل است. آن ها قبل از انجام فرآیند، گرم می‌شود تا بر ویسکوزیته مذاب تأثیر نامطلوب نداشته باشد.

در این روش، فشار حاصل از اختلاف ارتفاع دهانه بارریزی و محفظه قالب، عامل اصلی پر شدن است و به همین دلیل، این فرایند را ریخته گری ثقلی یا وزنی نیز می‌نامند.

در قطعات ماهیچه‌دار، ماهیچه فلزی باید سریعاً از قالب خارج شود، در غیر این صورت، نیروی انقباض ناشی از انجماد مذاب، امکان خروج ماهیچه را غیرممکن می‌سازد. به همین دلیل، اغلب از ماهیچه‌های ماسه‌ای یا گچی استفاده می‌شود.

از وسایل کمپرسی و هیدرولیکی برای افزایش سرعت تولید و راحتی باز و بسته کردن استفاده می‌شود. برای افزایش تولید، از دستگاه گردان برای انواع دائمی استفاده می‌شود، به‌ویژه در صنایع خودروسازی.

طراحی و ساخت قالب ریژه

قالب‌ ریژه به این منظور ساخته می‌شود که بتوان با استفاده از آن اشکال مختلفی را به وجود آورد و تعداد قطعات بیشتری را تولید کرد. اما ساخت این آن ها هزینه‌بر و زمان‌بر است، چراکه ممکن است روزها و حتی ماه‌ها صرف طراحی شود؛ بنابراین، طراحی قالب باید توسط افراد متخصص و با تجربه در این زمینه انجام شود.

جنس این قالب‌ها معمولاً چدن خاکستری، آلیاژهای چدن و فولاد ۱۰۲۰ است. آنچه سبب پیچیدگی این ها می‌شود، طراحی سیستم راهگاهی در آن‌هاست.

همچنین، هزینه پرداختی برای طراحی، دانش و تکنولوژی موردنیاز سازنده، این قالب‌ها را گران‌قیمت می‌کند. پس از طراحی، مرحله بعدی، پیاده‌سازی طرح و ساخت است.

عوامل مؤثر در ریخته‌ گری ریژه

در این فرایند با استفاده از قالب‌های ریژه، عوامل مختلفی بر کیفیت محصول نهایی تأثیرگذار هستند:

• دمای قالب: یکی از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار است. اگر دمای قالب مناسب نباشد، می‌تواند بر خواص مکانیکی و ظاهری قطعه تولیدی اثر بگذارد.
• دمای مذاب: دمای مذاب فلزی که درون قالب ریخته می‌شود نیز بسیار حایز اهمیت است. این دما باید در محدوده مناسبی قرار گیرد تا قطعه باکیفیت مطلوب تولید شود.
• ضخامت پوشش غالب: انتخاب ضخامت مناسب برای پوشش داخلی قالب نیز اثر به سزایی در کیفیت قطعه نهایی دارد. این پوشش باید از مواد مقاوم در برابر سایش و فرسایش باشد.
• ضخامت دیواره قالب: این مورد نیز نیز باید طوری طراحی و ساخته شود که از انتقال مطلوب حرارت به مذاب و تعادل حرارتی مناسب اطمینان حاصل شود.

علاوه بر موارد فوق، عواملی همچون زمان پر کردن، سرعت انجماد مذاب، شرایط محیطی و… نیز می‌توانند بر کیفیت قطعه نهایی تأثیر بگذارند. بنابراین، کنترل و مدیریت دقیق این پارامترها در فرایند ریخته‌ گری ریژه، به تولید قطعات باکیفیت مناسب منجر خواهد شد.

سخن پایانی

امروز هم با مطلب ریخته گری ثقلی (ریژه) در خدمت شما بودیم.درمجموع، ریخته‌ گری در قالب‌ها یک فرایند پیچیده و چندعاملی است که نیازمند طراحی، ساخت و کنترل دقیق تمام مراحل آن است تا بتوان قطعات باکیفیت مطلوب و در مقیاس انبوه تولید کرد. پس بهتر است قبل اینکه بخواهیم محصولاتی را با آن تولید و عرضه کنیم روش های ساخت و موارد استفاده آن را بدانیم.