ریخته گری پیوسته و آشنایی با سایر فرآیندهای ریخته گری

ریخته گری پیوسته یکی از انواع روش های ریخته گری فولاد و مواد دیگر است که البته برای مقاطع فولادی چون میلگرد، اصلی‌ترین روش تولید محسوب می‌شود. ریخته گری به عنوان یکی از اصلی ترین فرایندهای شکل دهی فلزات، نقش مهمی در تولید قطعات فولادی دارد.

پس از استخراج آهن از سنگ معدن، فولاد تولید می‌شود. مذاب فولاد همانطور که در مطالب پیشین هم به آن‌ها اشاره شد، در کوره قوس تهیه می‌شود. در مرحله بعدی مذاب ریخته‌ گری می‌شود تا محصول مورد نظر تولید شود.

در گذشته از ریخته گری تک باری برای تولید قطعات استفاده می شد. این روش برای ساخت قطعات بزرگ عملکرد خوبی نداشت و محصولات تولید شده مشکلات ساختاری و متالورژیکی داشتند.

در سال ۱۸۵۰ ایده ریخته گری پیوسته توسط هنری بسمر برای اولین بار ارائه شد ولی مورد استقبال قرار نگرفت و حدود صد سال بعد به تدریج در فرایندهای صنعتی کاربرد پیدا کرد.

ریخته گری فرایند شکل دهی فلزات و آلیاژها از طریق ذوب، ریختن در قالب و سرد کردن آن است. ریخته گری قدیمی ترین فرایند شکل دهی فلزات است.

به طور کلی روش های ریخته گری فولاد را می‌توان به دو دسته شمش ریزی و شکل ریزی دسته بندی کرد. ابتدا یک فیلم کوتاه از ریخته گری پیوسته مشاهده کنید:

ریخته گری چیست؟

در ابتدای این مطلب، توضیح مختصری در خصوص تعریف ریخته گری خواهیم داد. چرا که ابتدا باید بدانیم ریخته گری چیست و سپس انواع آن را معرفی کنیم. ریخته گری، فرایند شکل دهی فلزات و آلیاژها از طریق ذوب، ریختن در قالب ریخته گری و سرد کردن آن است. این روش، قدیمی ترین فرایند شکل دهی فلزات محسوب می‌شود. با کلیک روی لینک درباره فرایندهای شکل دهی فلزات بیشتر بخوانید.

با فرایند ریخته گری فولاد، امکان تولید قطعات در مقیاس وسیع و در ابعاد مختلف کوچک و بزرگ ایجاد می‌شود. می‌توان قطعاتی با طراحی ساده تا پیچیده ساخت که ساختاری یکنواخت دارند. به همین علل، کاربرد ریخته گری بسیار گسترده است و تقریبا تمامی صنایع را به خود وابسته کرده است.

از جمله کاربرد های ریخته گری می‌توان به ساخت قطعات و تجهیزات در خودروسازی، راه آهن، ماشین ابزار آهنگری، ماشین کاری، ماشین آلات کارخانه ها، تسلیحات نظامی، لوله‌ها، اتصالات، مسجمه سازی، مبلمان سازی و … اشاره کرد .

ریخته گری شکل ریزی

ریخته گری شکل ریزی در روش‌های مختلفی انجام می‌شود. هدف شکل ریزی تولید قطعه مورد نظر با هندسه پیچیده است. برای مثال برای ساخت لنگر یک کشتی راهی به جز ریخته گری شکل ریزی وجود ندارد. به طور کلی شکل ریزی را می‌توان به روش‌های زیر دسته بندی کرد:

ریخته گری ثقلی

ریخته گری ثقلی یکی از روش‌های ریخته گری است که به ریخته گری در قالب دائمی نیز معروف است و از گذشته تا کنون برای ساخت قطعاتی با حجم متوسط تا بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای تولید قطعه به این روش از قالب‌های فلزی استفاده می‌شود که قابل استفاده مجدد است. مذاب با نیروی وزن خود قالب را پر می‌کند. از انواع ریخته گری ثقلی برای ساخت قطعات در مقیاس انبوه و با ضخامت یکسان استفاده می‌شود.

ریخته گری تحت فشار یا دایکاست

این روش به دایکست (Die cast) هم معروف است و عموما برای تولید در مقیاس بالای قطعات غیرآهنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مذاب فلز در این روش با فشاری که توسط پیستون به آن وارد می‌شود، قالب را پر می‌کند.

از دایکاست در صنعت خودروسازی، هوافضا، ساخت لوازم خانگی و جواهر سازی استفاده می‌شود. ریخته گری تحت فشار، روشی بار راندمان تولید بالا، دقت خوب و هزینه پایین نیروی کار وعملیات است.

البته برای ساخت قطعات و آلیاژهایی با نقطه ذوب بالا چون فولاد مناسب نیست. بنابراین انواع ریخته گری فولاد به روش‌های دیگر انجام می‌شود.

ریخته گری تحت خلا

در ریخته گری تحت خلا مذاب فلز به کمک مکشی که در فضای قالب ریخته گری فلزی ایجاد می‌شود، وارد کوره می‌شود و آن را پر می‌کند. این روش، یکی از انواع  دایکست به شمار می‌رود.

ریخته گری کوبشی

ریخته گری کوبشی یکی دیگر از روش های ریخته گری محسوب می‌شود که در واقع تلفیقی از ریخته گری و آهنگری است. مذاب با دمای مشخصی وارد قالب می‌شود و تحت فشار یک جک هیدرولیک شکل آن کامل می‌شود.

ریخته گری گریز از مرکز

از این روش که به ریخته گری دورانی نیز معروف است، معمولا برای تولید مقطعی مثل لوله که تقارن دارد، استفاده می‌شود. در حقیقت، ریخته گری گریز از مرکز برای ساخت قطعات استوانه‌ای با دیواره‌های نازک کاربرد دارد.

این روش که به دو شکل افقی و عمودی قابل انجام است، همراه با چرخش قالب است. همزمان با چرخش قالب بنا به نیروی گریز از مرکز شکل مورد نظر تولید می‌شود.

ریخته گری در ماسه

یکی دیگر از انواع ریخته گری، ریخته گری ماسه ای است که به عنوان یکی از متداول ترین روش نیز شناخته می‌شود که در کارخانه‌های ذوب کاربرد بسیار بالایی دارد.

در این روش قالب مورد نظر به کمک یک مدل درون ماسه ایجاد می‌شود. مدل از قالب خارج شده و مذاب به درون حفره قالب ریخته می‌شود تا قطعه مورد نظر تولید شود.

ریخته گری پوسته ای

از این روش برای ساخت قطعات تو خالی استفاده می‌شود. مذاب با در تماس قرار گرفتن با یک قالب دما پایین تشکیل یک پوسته با ضخامت مشخصی می‌دهد. با این روش ریخته گری می‌توان قطعاتی پیچیده با نرخ تولید بالا تولید کرد.

ریخته گری توپر

در این روش ریخته گری، مدل قطعه مورد نظر به کمک پلی استایرن ساخته می‌شود. این مدل در یک دوغاب سرامیکی غوطه‌ور می‌شود تا یک لایه سرامیک در سطح بیرونی آن ایجاد شود.

این لایه سرامیکی در واقع قالب ریخته گری است. مذاب به درون آن ریخته می‌شود و همزمان پلی استایرن تبخیر می‌شود. به این ترتیب در ریخته گری توپر، قطعات با دقت سطحی بالا تولید می‌شود.

ریخته گری دقیق

این روش شباهت زیادی به ریخته گری توپر دارد و از جمله روش های ریخته گری برای تولید قطعات پیچیده به شمار می‌رود. مدل قطعه در این روش از جنس wax ساخته می‌شود. مجددا مشابه ریخته گری توپر، به کمک یک دوغاب سرامیکی قالب ریخته گری ایجاد می‌شود.

در این روش بر خلاف ریخته گری توپر قالب پیش از ریخته گری از مدل تخلیه می‌شود. مدل با حرارت ذوب می‌شود و می‌توان آن را از قالب خارج کرد. دقت ابعادی این روش بسیار بالاست. البته روند اجرای ریخته گری دقیق زمان بر است.

ریخته گری شمش ریزی

شمش ریزی با هدف تولید مقاطع میانی فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقاطع میانی عبارتنداز: اسلب (تختال)، بلوم و بیلت. اسلب مقطعی است که جهت ساخت ورق فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بلوم مقطعی بزرگتر از بیلت دارد و برای ساخت تیرآهن، هاش، لوله و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بیلت مقطع میانی کوچکتر از بلوم است و برای ساخت میلگرد آجدار، میلگرد ساده، نبشی، ناودانی و سپری مورد استفاده قرار می‌گیرد. تمامی این مقاطع به کمک نورد گرم تولید می‌شوند.

اما خود مقاطع میانی به کمک ریخته گری تولید می‌شوند. این مقاطع به صورت پیوسته یا غیر پیوسته (تکباری) تولید می‌شوند.

ریخته گری غیر پیوسته

ریخته گری غیر پیوسته یکی از روش های ریخته گری است که با نا‌م‌های تکباری یا batch هم شناخته می‌شود. این روش به دو صورت قالب افقی روباز و قالب عمودی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای ریخته گری فولاد فولاد معمولا از قالب‌های عمودی استفاده می‌شود. بار ریزی این قالب‌های معمولا چدنی، از پایین انجام می‌شود. خروجی ریخته گری غیر پیوسته شمش فولاد است. این شمش تحت نورد قرار می‌گیرد تا سایر مقاطع فولادی تولید شود.

ریخته گری پیوسته (CCM)

از روش ریخته گری مداوم، می‌توان به عنوان پرکاربردترین نوع ریخته گری مقاطع میانی یاد کرد. این روش ریخته گری که سرعت بالایی در ساخت قطعات دارد، معمولا به صورت عمودی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مذاب فولاد پس از آماده سازی از کوره قوس به پاتیل منتقل می‌شود. در بخش ریخته گری مذاب در یک تاندیش تخلیه می‌شود. خروجی تاندیش در چند خط ریخته گری تقسیم می‌شود.

مذاب با عبور از یک قالب مسی آبگرد برای اولین بار شکل مقطع را به خود می‌گیرد. در ادامه‌ی خط، غلتک‌هایی قرار دارند که ابعاد مقطع را کنترل می‌کنند و باعث افقی شدن حرکت مقطع می‌شوند. همزمان با کاهش دما مقطع تولید می‌شود.

محصولات تولید شده در این روش عموما به شکل اسلب و شمش هستند. ریخته گری پیوسته به منظور کاهش هزینه و افزایش کیفیت صورت می گیرد. همچنین در این روش امکان کنترل فرایند وجود دارد که برای تولید قطعات مطلوب است.

معمولا از این روش ریخته گری، در ساخت قطعات ساده فولادی چون میلگرد استفاده می‌شود. ریخته گری شمش فولادی نیز، طی مراحل ریخته گری پیوسته انجام می‌شود.

مراحل ریخته گری پیوسته مقاطع میانی فولادی چون بیلت و بلوم، در ویدئو زیر آورده شده است:

مزایای ریخته گری مداوم

از مزایای ریخته گری مداوم شمش و فولاد می توان به تولید حجم بالای فلزات، تنوع بالای فلزات تولیدی و کیفیت بالای قطعات اشاره کرد. همچنین در ریخته گری پیوسته سرعت بالای انجماد، عدم وجود ترک و ناخالصی و عدم تشکیل نواحی سست، این روش را به روشی قابل اعتماد برای راه اندازی کارگاه تبدیل کرده است.

لایه‌های اکسیدی ایجاد شده در سطح مقطع به کمک فشار آب جدا می‌شوند. همچنین مقاطع اسلب (تختال)، بیلت و بلوم در طول‌های مشخصی به کمک هوا برش بریده می‌شوند.

در مراحل بعد، به کمک روش های شکل دهی فلزات قطعات با شکل مورد نظر تولید می شوند. همچنین با استفاده از فرایندهای مختلف تیراهن، نبشی، ناودانی و سایر مقاطع فولادی ساخته می شوند.

روش های ریخته گری فولاد

به طور کلی، از میان تمام روش‌های ریخته گری برخی از آن‌ها برای ریخته گری فولاد قابلیت استفاده دارند و برخی دیگر خیر. به توجه به اهمیت این فلز در دنیای امروز و تصرف بخش عظیمی از بازار توسط صنعت فولاد، پر کاربردترین این روش‌ها را نام خواهیم برد:

• ریخته گری ماسه ای
• ریخته گری دقیق که برای تولید فولاد ابزاری، فولاد کربنی، استنلس استیل و … استفاده می‌شود.
• روش گریز از مرکز برای تولید قطعات فولاد کم آلیاژ و فولاد زنگ نزن
• ریخته گری قالب پوسته‌ای
• ریخته گری مداوم شمش و دیگر مقاطع فولادی

سخن نهایی

ریخته گری، روشی پر کاربرد و با بازدهی بالا است که خود دارای چندین نوع است. انواع روش های ریخته گری برای تولید مقاطع میانی فولادی چون شمش و همچنین انواع میلگرد مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حال حاضر، ریخته گری پیوسته، رایج‌ترین روش تولید در کارخانه های تولید کننده میلگرد به شمار می‌رود.

منبع: machinemfg