ریخته گری فرایندی است که در آن مواد مذاب به داخل قالب ریخته می‌شوند تا پس از سرد شدن، به شکل و اندازه مورد نظر تبدیل شوند.
این فرایند به طور گسترده در تولید قطعات فلزی و غیرفلزی به کار می‌رود و از گذشته‌های دور تاکنون، یکی از روش‌های مهم تولید بوده است.
ریخته گری امکان تولید قطعات پیچیده و بزرگ را با دقت بالا فراهم می‌کند و در صنایع مختلفی همچون خودروسازی، هوافضا، ماشین‌آلات صنعتی و الکترونیک کاربرد دارد.
فرایند ریخته گری به دو دسته کلی تقسیم می‌شود: ریخته گری سنتی (شن ریزی) و ریخته گری مدرن.
در ریخته گری سنتی، قالب‌ها از مواد قابل جدا شدن مانند شن و ماسه ساخته می‌شوند.
مواد مذاب به داخل این قالب‌ها ریخته می‌شوند و پس از سرد شدن، قطعه شکل گرفته از قالب جدا می‌شود.
این روش برای تولید قطعات با اندازه بزرگ و اشکال پیچیده بسیار مناسب است، اما دقت کمتری نسبت به روش‌های مدرن دارد.
ریخته گری مدرن شامل روش‌های پیشرفته‌تری مانند ریخته گری تحت فشار، ریخته گری گریز از مرکز و ریخته گری دقیق می‌شود.
در ریخته گری تحت فشار، مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب فلزی تزریق می‌شوند که این کار منجر به تولید قطعات با دقت بالا و سرعت بیشتر می‌شود.
ریخته گری گریز از مرکز برای تولید قطعات تقارن محوری مانند لوله‌ها و بوش‌ها به کار می‌رود. ریخته گری دقیق، که به عنوان ریخته گری موم نیز شناخته می‌شود، برای تولید قطعات کوچک و دقیق با دقت بالا استفاده می‌شود.
مزایای ریخته گری شامل تولید قطعات با اشکال پیچیده، هزینه کمتر نسبت به برخی روش‌های دیگر، و امکان تولید قطعات با انواع مختلفی از مواد است.
اما معایبی نیز دارد، از جمله زمان‌بر بودن فرایند خنک شدن، نیاز به تجهیزات و قالب‌های خاص و همچنین کنترل دقیق فرایند برای جلوگیری از نقص‌های احتمالی در قطعات تولیدی.
با این وجود، ریخته گری همچنان یکی از روش‌های اصلی و پرکاربرد در تولید قطعات صنعتی و مهندسی باقی مانده است.
انواع روش های ریخته گری
ریخته گری شامل انواع مختلفی از روش‌هاست که هر کدام برای تولید قطعات خاص با ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوت استفاده می‌شوند.
این روش‌ها به طور کلی به دو دسته ریخته گری سنتی و ریخته گری مدرن تقسیم می‌شوند.
در ادامه به بررسی برخی از این روش‌ها پرداخته می‌شود:
۱- ریخته گری شن
ریخته گری شن یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های ریخته گری است. در این روش، از قالب‌های ساخته شده از شن و ماسه استفاده می‌شود.
ماده مذاب به داخل این قالب‌ها ریخته شده و پس از سرد شدن، قطعه تولید شده از قالب جدا می‌شود. این روش به دلیل هزینه کم و امکان تولید قطعات بزرگ با اشکال پیچیده، بسیار محبوب است.
از معایب این روش می‌توان به دقت کمتر و کیفیت سطح پایین‌تر نسبت به روش‌های مدرن اشاره کرد.
۲- ریخته گری تحت فشار
در این روش، ماده مذاب تحت فشار به داخل قالب فلزی تزریق می‌شود. این کار منجر به تولید قطعات با دقت بالا، سطح صاف و سرعت تولید بیشتر می‌شود.
ریخته گری تحت فشار بیشتر برای تولید قطعات کوچک و متوسط با تیراژ بالا مناسب است. این روش در صنایع خودروسازی و الکترونیک بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۳- ریخته گری گریز از مرکز
در این روش، ماده مذاب به داخل قالبی که به سرعت در حال چرخش است ریخته می‌شود.
نیروی گریز از مرکز باعث می‌شود که ماده مذاب به دیواره‌های قالب فشرده شود و قطعات توخالی با دیواره‌های یکنواخت تولید شوند. این روش برای تولید قطعات تقارن محوری مانند لوله‌ها، بوش‌ها و سیلندرها بسیار مناسب است.
۴- ریخته گری دقیق
ریخته گری دقیق، که به عنوان ریخته گری موم نیز شناخته می‌شود، برای تولید قطعات با دقت بالا و پیچیدگی زیاد استفاده می‌شود. در این روش، ابتدا مدل مومی قطعه ساخته شده و سپس این مدل با پوششی از مواد سرامیکی پوشانده می‌شود.
پس از ذوب شدن و خارج کردن موم، ماده مذاب به داخل قالب سرامیکی ریخته می‌شود. این روش برای تولید قطعات کوچک و دقیق در صنایع هوافضا، پزشکی و جواهرسازی کاربرد دارد.
روش‌های سنتی ریخته‌گری
روش‌های سنتی ریخته‌گری شامل چندین تکنیک متفاوت هستند که هر کدام برای تولید قطعات خاص با ویژگی‌های مختلف به کار می‌روند.
در ادامه به برخی از مهم‌ترین روش‌های سنتی ریخته‌گری پرداخته می‌شود:
۱- ریخته‌گری در قالب‌های شن
این روش یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین روش‌های ریخته‌گری است. در این روش، قالب‌ها از شن و ماسه ساخته می‌شوند. ابتدا یک مدل از قطعه مورد نظر ساخته و در شن قرار داده می‌شود.
سپس شن به دور مدل فشرده می‌شود تا شکل آن را بگیرد. پس از برداشتن مدل، ماده مذاب به داخل قالب ریخته شده و پس از سرد شدن، قطعه نهایی از قالب جدا می‌شود.
این روش به دلیل هزینه کم و امکان تولید قطعات بزرگ با اشکال پیچیده بسیار محبوب است، اما دقت و کیفیت سطح قطعات تولید شده معمولاً پایین‌تر است.
۲- ریخته‌گری در قالب‌های پوسته‌ای
در این روش، قالب از یک لایه نازک شن و رزین ساخته می‌شود که به دور مدل اصلی تشکیل می‌شود. ابتدا مدل گرم شده و سپس در مخلوط شن و رزین فرو برده می‌شود تا پوسته‌ای سخت به دور آن شکل گیرد.
پس از جدا کردن مدل و ریختن ماده مذاب در داخل قالب پوسته‌ای، قطعه تولید می‌شود.
این روش نسبت به ریخته‌گری شن دقت و کیفیت سطح بهتری دارد.
۳- ریخته‌گری در قالب‌های دائمی
در این روش، از قالب‌های فلزی استفاده می‌شود که می‌توانند چندین بار مورد استفاده قرار گیرند. ماده مذاب به داخل قالب فلزی ریخته شده و پس از سرد شدن، قطعه از قالب جدا می‌شود.
این روش برای تولید قطعات با تیراژ بالا و کیفیت سطح خوب مناسب است، اما هزینه قالب‌های فلزی بالاتر است و معمولاً برای تولید قطعات با ابعاد متوسط و کوچک استفاده می‌شود.
۴- ریخته‌گری در قالب‌های گچی
در این روش، از گچ به عنوان ماده قالب استفاده می‌شود. ابتدا مدل قطعه در گچ فرو برده می‌شود تا قالب گچی به دور آن تشکیل شود.
پس از خشک شدن گچ و خارج کردن مدل، ماده مذاب به داخل قالب ریخته می‌شود. این روش برای تولید قطعات کوچک و دقیق با سطوح صاف مناسب است، اما گچ نسبت به شن مقاومت کمتری در برابر حرارت دارد و فقط برای ریخته‌گری فلزات با نقطه ذوب پایین استفاده می‌شود.
روش‌های ریخته‌گری بر اساس نوع قالب
روش‌های ریخته‌گری بر اساس نوع قالب به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند: قالب‌های موقت، قالب‌های دائم، و قالب‌های ترکیبی.
هر یک از این دسته‌ها شامل روش‌های مختلفی است که در ادامه به شرح آن‌ها پرداخته می‌شود.
۱- ریخته‌گری با قالب‌های موقت
در این روش‌ها، قالب پس از یک بار استفاده شکسته شده و برای تولید قطعات جدید باید قالب جدیدی ساخته شود. مهم‌ترین روش‌های این دسته عبارتند از:
– ریخته‌گری شن: در این روش، از قالب‌های ساخته شده از شن و ماسه استفاده می‌شود. شن با استفاده از رزین یا مواد دیگر به هم چسبیده و پس از ریختن فلز مذاب و سرد شدن قطعه، قالب شکسته می‌شود.
– ریخته‌گری در قالب‌های گچی: در این روش، از گچ به عنوان ماده قالب استفاده می‌شود. قالب گچی پس از یک بار استفاده شکسته شده و باید دوباره ساخته شود.
– ریخته‌گری دقیق: در این روش، ابتدا مدل مومی قطعه ساخته شده و سپس با مواد سرامیکی پوشانده می‌شود. پس از ذوب کردن و خارج کردن موم، فلز مذاب به داخل قالب سرامیکی ریخته می‌شود و پس از سرد شدن قالب شکسته می‌شود.
۲- ریخته‌گری با قالب‌های دائم
در این روش‌ها، قالب‌ها از مواد مقاوم و بادوام ساخته می‌شوند و می‌توانند چندین بار مورد استفاده قرار گیرند. مهم‌ترین روش‌های این دسته عبارتند از:
– ریخته‌گری در قالب‌های فلزی: در این روش، از قالب‌های فلزی برای تولید قطعات استفاده می‌شود. قالب‌های فلزی مقاومت بالایی دارند و می‌توانند چندین بار مورد استفاده قرار گیرند. این روش شامل زیرمجموعه‌های مختلفی است مانند ریخته‌گری تحت فشار و ریخته‌گری گریز از مرکز
– ریخته‌گری کم فشار : در این روش، فلز مذاب با فشار کم به داخل قالب فلزی تزریق می‌شود. این روش برای تولید قطعات با کیفیت سطح خوب و دقت بالا مناسب است.
۳- ریخته‌گری با قالب‌های ترکیبی
در این روش‌ها، از ترکیبی از مواد برای ساخت قالب استفاده می‌شود تا خواص بهینه‌ای برای تولید قطعات فراهم شود. یکی از مهم‌ترین روش‌های این دسته عبارت است از:
– ریخته‌گری در قالب‌های پوسته‌ای: در این روش، از یک لایه نازک از مواد مقاوم مانند شن و رزین برای ساخت قالب استفاده می‌شود. این لایه پوسته‌ای به دور مدل اصلی تشکیل می‌شود و پس از ریختن فلز مذاب و سرد شدن قطعه، قالب شکسته می‌شود.
