مواد اولیه صنعت ریخته گری و ذوب
صنعت ریخته گری و ذوب دو فرآیند متفاوت هستند، اما اغلب با یکدیگر ارتباط مستقیمی دارند.
در مرحله ذوب، مواد فلزی مانند آهن، آلومینیوم، مس و… به کمک کوره‌های حرارتی یا سایر منابع گرمایی به حالت ذوب شده در می‌آیند. این فرآیند هدف اصلی ذوب کردن فلزات است.
در مرحله ریخته‌گری، فلزات ذوب شده به قالب یا قالب‌هایی که حاوی شکل نهایی قطعه مورد نظر هستند، تزریق می‌شوند سپس در داخل قالب خنک شده و شکل نهایی قطعه ایجاد می‌شود. این فرآیند معمولاً در دماهای بالا انجام می‌شود.
بنابراین، فرآیند ذوب فقط به مرحله تبدیل مواد فلزی به حالت ذوب شده اطلاق می‌شود، در حالی که ریخته گری شامل همه مراحل از ذوب تا ایجاد شکل نهایی قطعه در قالب می‌شود.
از این روش در صنایعی همچون خودروسازی و تولید ماشین‌آلات بسیار استفاده می‌شود.
مطلبی که شاید بخوانید: لیتوپن
مواد اولیه صنعت ریخته گری می‌توانند بسته به نوع محصول و فرآیند تولید متفاوت باشند. اما مهمترین مواد اولیه معمولاً عبارتند از:
قطعات اولیه از فلزات
- آلومینیم
- فولاد
- آهن
- برنج
- روی
- طلای سفید و …
فروآلیاژها
فروآلیاژها (Ferroalloys) : آلیاژهایی هستند که در ترکیبات آنها فلزات یا عناصر دیگر نمی‌آیند. این آلیاژها عمدتاً برای افزودن عناصر خاص به فولاد و یا سایر فلزات استفاده می‌شوند تا خواص مکانیکی، شیمیایی، یا حتی ذوب و تجزیه پذیری آنها تغییر کند.
معمولاً فروآلیاژها در صنایع متالورژیک به عنوان افزودنی‌هایی برای تولید فولاد، آلیاژهای آهن، آلومینیوم و سایر فلزات به کار می‌روند. برخی از معروف‌ترین فروآلیاژها عبارتند از:
- فروکروم (Ferrochrome):این فروآلیاژ شامل آهن و کروم است و به عنوان یک منبع اصلی کروم برای تولید فولادهای ضدزنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- فرولیوم (Ferromolybdenum):حاوی آهن و مولیبدن است و برای افزودن مولیبدن به فولادها به منظور افزایش سختی و مقاومت به حرارت استفاده می‌شود.
- فرومنگنز (Ferromanganese):این فروآلیاژ حاوی آهن، منگنز و گاهی سیلیکون است. برای تصفیه آهن از ناخالصی‌ها و بهبود خواص آن به کار می‌رود.
- فروتیتانیوم (Ferrotitanium):شامل آهن و تیتانیوم است. برای افزایش تیتانیوم در فولادها به منظور افزایش مقاومت به حرارت و سختی استفاده می‌شود.
- فرورروبیدیم (Ferrotungsten):حاوی آهن و ولفرام است. برای افزودن ولفرام به فولادها جهت افزایش سختی و مقاومت به سایش استفاده می‌شود.
این فروآلیاژها به عنوان مهمترین منابع افزودنی در صنایع متالورژیک به خصوص در تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرند و تاثیرات زیادی در خواص نهایی محصولات دارند.
مطلبی که شاید بخوانید : فروش تالک اصفهان
عامل تلقیح یا جوانه زا:
در فرآیند ریخته‌گری، عامل تلقیح یا جوانه زا (Nucleating Agents) موادی هستند که در ذوب فلزات به عنوان هسته‌های اولیه عمل کرده و به تشکیل دانه‌های جوانه زا کمک می‌کنند. این دانه‌ها به صورت نقاط شروع برای تشکیل ساختار بلوری می‌باشند و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی و متالوژیکی مواد ریخته‌گری شده می‌شود.
اهمیت عامل تلقیح یا جوانه زا در ریخته‌گری به دلیل موارد زیر است:
کاهش اندازه دانه بلور:عامل تلقیح باعث تشکیل دانه‌های بلور کوچکتر و یکنواخت می‌شود که در نهایت بهبود خواص مکانیکی و مقاومت به حرارت را نتیجه می‌دهد.
عامل تلقیح ممکن است از تشکیل دانه‌های گرانولی و ناهمگن در ساختار بلوری جلوگیری کند.
باعث افزایش همگنی ساختار بلوری می‌شود و به ترتیب، خواص مکانیکی و شیمیایی ریخته‌گری را بهبود می‌بخشد.
کنترل شکل و ابعاد دانه‌ها باعث کنترل بیشتری بر روی شکل و ابعاد دانه‌های بلوری داشته باشد.
عامل‌های تلقیح معمولاً موادی هستند که از جمله آنها می‌توان به تیتانیوم‌بوراید، زیرکونیا، اکسید تیتانیوم، کربید تیتانیوم، و سایر ترکیبات فلزی اشاره کرد. انتخاب عامل جوانه زا بستگی به نوع فلز و شرایط فرآیند ریخته‌گری دارد.
مطلبی که شاید بخوانید : دی اکسید تیتانیوم
ماسه ریخته گری:
ماسه ریخته گری نقش مهمی در فرآیند ریخته گری ایفا می‌کنند. این شناورها جهت ایجاد قالب و یا هسته مورد نیاز در فرآیند ریخته گری به کار می‌روند. شناورهای معمولاً از مواد مقاوم در برابر حرارت و دارای خواص عایق حرارتی مناسب ساخته می‌شوند.
کربنات کلسیم:
کربنات کلسیم یا دولایه‌های کلسیت، معمولاً از موادی مانند کلسیت (CaCO3) ساخته می‌شوند. این ماسه ریخته گری به دلیل مقاومت در برابر حرارت و قابلیت تجزیه زیر حرارتی (decomposition) در دماهای بالا، برای تهیه قالب‌ها و هسته‌ها در ریخته گری استفاده می‌شوند.
مطلبی که شاید بخوانید : پودر کربنات کلسیم
ماسه ریخته گری سیلیکاتی:
این نوع ماسه ریخته گری معمولاً از موادی مانند سیلیکات سدیم (Na2SiO3) یا سیلیکات پتاسیم (K2SiO3) تشکیل شده‌اند. آنها همچنین می‌توانند شامل موادی مانند شن، طوقه‌های سیلیسی (silica sands) و غیره باشند. این شناورها نیز برای ساخت قالب و هسته در ریخته گری استفاده می‌شوند.
استفاده از ماسه های ریخته گری مختلف بستگی به نوع فلزی که قرار است ریخته شود، نوع قالب و هسته مورد نیاز، و شرایط خاص فرآیند ریخته گری دارد. این ماسه ها در فرآیند ریخته گری برای ایجاد فضای خالی در قالب یا هسته و کاهش وزن حجمی ساختارها بسیار حائز اهمیت هستند.
ماسه ریخته گری ممکن است از موادی مانند ماسه کربنات کلسیم یا ماسه سیلیکاتی استفاده شوند.
رزین‌ها و پلاستیک‌ها
برخی از قطعات ریخته گری ممکن است از رزین‌ها یا پلاستیک‌ها ساخته شوند.
رزین‌ها یا پلاستیک‌ها می‌توانند به عنوان مواد اولیه برای ساخت قطعات ریخته‌گری استفاده شوند. این فرآیند به نام “ریخته گری پلاستیکی” یا “ریخته گری رزینی” شناخته می‌شود. در این روش، معمولاً از رزین‌های حرارت‌پذیر و یا پلاستیک‌های مخصوصی که می‌توانند در دماهای بالا به حالت مذاب درآیند، استفاده می‌شود.
مواد تراکم‌دهنده (Binder):در برخی از فرآیندهای ریخته گری، افزودن مواد تراکم‌دهنده مثل آهک به مواد اولیه ممکن است لازم باشد.
عوامل ترکیب‌کننده:برخی از مواد اولیه برای بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی محصول از عوامل ترکیب‌کننده مانند فرآورده‌های شیمیایی استفاده می‌کنند.
این فهرست تنها یک نمونه است و مواد اولیه ممکن است بسته به نوع ریخته گری و توسعه‌های فناوری مختلف تغییر کنند.
تجهیزات ریخته گری:
برای راه‌اندازی یک واحد ریخته‌گری، نیاز به تأمین ملزومات و مواد اولیه مختلف دارید. البته، همانطور که اشاره کردید، این نیازها به میزان سرمایه اولیه، اندازه و مختصات فیزیکی واحد ریخته‌گری بستگی دارد. در ادامه چندین مورد اساسی را ذکر می‌کنم:
کوره‌ها: جهت ذوب و ریختن فلزات.
سیستم‌های تزریق فلز: جهت تزریق فلز ذوب به قالب.
دستگاه‌های ریخته‌گری فشاری یا گرانروی: برای تولید قطعات با شکل‌ها و ابعاد مختلف.
سیستم خنک‌کننده:سیستم خنک‌کننده آب یا هوا جهت خنک کردن قطعات پس از ریخته‌گری.
قالب‌سازی:مواد قالب‌سازی مانند ماسه ها و خاک‌های شناور جهت ساخت قالب‌های ریخته‌گری.
به طور خلاصه در صنعتن ریخته گری و ذوب مواد مواد و تجهیزات اولیه عبارتند از:
فلزات و آلیاژهای مورد نیاز برای ریختن.
مواد مناسب برای ایجاد قالب‌ها.
سوخت و انرژی:منابع انرژی مانند گاز، نفت، برق یا دیگهای گرمایی برای اجرای کوره‌ها.
تجهیزات اندازه‌گیری و کنترل:تجهیزاتی برای کنترل دما، فشار، و متغیرهای دیگر در فرآیند ریخته‌گری.
تأسیسات و تجهیزات جانبی:سیستم تهویه و تبرید.
دستگاه‌های برش و پردازش مکانیکی برای پس‌آماده‌سازی قطعات.
ملزومات اداری:ملزومات اداری مانند دفاتر، سیستم‌های کامپیوتری، و امکانات اداری.
پرسنل:نیروی انسانی با تجربه در زمینه ریخته‌گری و مهندسی متالورژی.
اجازه نامه ها و استانداردها:اطمینان از اینکه فعالیت‌های شما با استانداردها و مقررات مربوطه هماهنگ است.
