ریخته گری گریز از مرکز (Centrifugal Casting)

ریخته گری گریز از مرکز (Centrifugal Casting)

ریخته گری گریز از مرکز (Centrifugal Casting)

 

 ریخته گری هنری است که قدمتی هفت هزار ساله دارد و کهن‌ترین قطعه ریخته‌گری جهان یک قورباغه مسی ست که به ۳۲۰۰ سال پیش از میلاد مسیح تعلق دارد. همچنین ریخته گری قدیمی ترین روش برای شکل دادن فلزات در دنیا شناخته می شود و عبارت است از هنر شکل دادن فلزات و آلیاژها به وسیله ذوب ریزی آنها در قالب خاص و سپس انجامد و سرد کردن قالب مطابق شکل آن است.


 برخی از انواع ریخته گری عبارتند از :
⦁ ریخته گری دقیق ( Investment Casting)
⦁ ریخته گری پیوسته ( Continuous Casting )
⦁ ریخته گری دایکست تحت فشار ( Pressure Die Casting )
⦁ ریخته گری ماسه ای ( Sand Casting )
⦁ ریخته گری در گچ ( Plaster Casting )
⦁ ریخته گری گریز از مرکز ( Centrifugal Casting )
⦁ و …

 

تاریخچه ریخته گری گریز از مرکز ( سانتریفیوژ )

 ریخته گری گریز از مرکز به فرایندی گفته می شود که در آن قالب ریخته گری به حالت چرخش درآمده و با اعمال نیروی گریز از مرکز متاثر از این دوران قالب پر می شود. به دلیل وجود چرخش در این روش، به آن ریخته گری سانتریفیوژ (Centrifugal Casting) هم می گویند.

 

 پیشنهاد استفاده از نیروی گریز از مرکز برای ریخته گری ، توسط فردی به نام آنتونی ایچارد (Anthony Eckhard) در سال 1809 میلادی ارائه شد. ولی برای اولین بار در سال 1848 میلادی در بالتیمور، به منظور تولید لوله چدنی از این روش استفاده شد. با پیشرفت علم و صنعت در سال های 1912 تا 1918 میلادی، ماشین «د لاوود» برزیلی تحت عنوان اولین دستگاه های ریخته گری گریز از مرکز ساخته شد و با گذشت زمان به شکل دستگاه ریخته گری امروزی در آمد.


 معمولاً در اکثر روش های ریخته گری ، مواد مذاب در قالبی ثابت تزریق شده و عمل انجماد انجام می شود ، اما در ریخته گری سانتریفیوژ از یک قالب دوران کننده برای شکل ‌دهی قطعۀ نهایی استفاده می ‌شود. عمدتاً پروفیل های لوله‌ ای شکل به این روش تولید می شوند و مقاطعی دایروی دارند. در برخی موارد نیز از این روش برای تولید پروفیل‌ های شش‌گوش و متقارن استفاده شده است. در سال های اخیر، فرایند ریخته گری گریز از مرکز با اعمال خلاء بهبود زیادی یافته است. اعمال خلاء برای جلوگيری از اكسيداسيون (Oxidation) ، جلوگیری از آلودگی مذاب و نیز برای كمک به پر شدن سريع تر قالب انجام می گیرد.


فرایند ریخته گری گریز از مرکز چگونه است ؟

 فرایند ریخته گری سانتریفیوژ، با تزریق ماده ی مذاب به درون قالب دوار شروع می ‌شود. از آن جهت که قالب در حال چرخش است ، نیروی گریز از مرکز به فلز مذاب وارد می شود. بنابراین مذاب به سمت بیرونی قالب متمایل می ‌شود و به دیواره ها هجوم می بردو بعد از آن فرایند انجماد و جوانه زنی کریستال های جامد از دیواره ی قالب آغاز می‌ شود.

 


 در واقع نیروی گریز از مرکز با هدایت مذاب به سمت دیواره های قالب، باعث شکل دهی فلز به صورت لوله می شود. لازم به ذکر است که در ریخته گری سانتریفیوژ، از ماهیچه های داخلی برای شکل دهی به مذاب استفاده نمی ‌شود و همچنین هیچ نیازی هم به سیستم راهگاهی نیست.

 

 ضخامت نهایی لوله های تولیدی به حجم مذاب تزریق شده بستگی دارد. در این روش ریخته‌ گری به دلیل انجام دوران و همچنین اختلاف چگالی بین ناخالصی ‌ها و مذاب فلز اصلی ، ناخالصی ‌ها و هر گونه آلودگی معمولاً روی سطح قطعه جمع می‌ شوند و به راحتی با انجام ماشین کاری (Machining) می توان آنها را حذف نمود.


چه موادی را می توان به روش گریز از مرکز ریخته گری کرد ؟

 تمام انواع فلزاتی را که قابلیت ریختگی داشته باشند ، می توان به روش سانتریفیوژ ریخته گری کرد. ولی معمولاً فلزاتی مانند انواع آلیاژ های برنز ، انواع چدن ، انواع آلیاژهای آلومینیوم ، انواع فولاد (مخصوصاً فولاد ضد زنگ) ، مس ، منیزیوم و نیکل را با این روش ریخته گری می کنند. این روش برای تولید قطعات دو لایه و یا سه لایه که هر لایه آلیاژ مخصوص به خود را دارد (مانند : یاتاقان های لغزشی) نیز کاربرد دارد.
 

 البته به غیر از فلزات ، از این روش برای تولید انواع شیشه و بتن نیز استفاده می شود. درکل هر ماده مهندسی که قابلیت ذوب شدن را داشته باشد ، می توان با این روش ریخته گری کرد.


چه عوامل در ریخته گری سانتریفیوژ تاثیرگذار است ؟

 

سرعت ریختن مذاب

 سرعت تزریق مذاب در ریخته گری گریز از مرکز جز عوامل مهم و حیاتی می باشد. به نحوی که اگر سرعت مذاب ریزی کم باشد، سبب ایجاد عیوبی مانند پر نشدن و سرد جوشی می شود و اگر زیاد باشد زمان انجماد را بیشتر می کند. طولانی تر شدن زمان انجماد سبب ایجاد ترک های طولی (Longitudinal cracks) در قطعات می شود.

 

 پس اصلی ترین نکته در کنترل سرعت ریخته گری تجربه ی اپراتور خواهد بود . اپراتور باید میزان سرعت بهینه ای که منجر به تولید قطعات سالم و بدون عیب می شود ، را برحسب تجربه ی خود به دست آورد.

 

دمای ماده مذاب

 میزان دمای ماده مذاب در ریخته گری گریز از مرکز، بستگی به شکل، ابعاد و جنس قطعات تولیدی دارد. هنگامی که دمای ماده مذاب بالاتر از میزان دمای مورد نیاز باشد ، باعث افزایش زمان انجماد و کم شدن قدرت تبریدی قالب می شود.


 البته لازم به ذکر است که به دنبال افزایش سرعت انجامد ممکن است پدیده ی جدایش (Segregation) و درشت دانه گی نیز در قطعات ایجاد شود و می تواند باعث ریزش مذاب سرد نشده در سطح قالب ویا حرکت مذاب منجمد نشده درهنگام رسیدن به هم نیز شود.


دمای قالب

 بالاتر بودن دمای قالب نسبت به حالت بهینه ، انبساط حرارتی قالب را به دنبال دارد و این امر باعث افزایش فاصله هوایی و نیز بیشتر شدن زمان انجماد می شود. پایین تر بودن دمای قالب نیز باعث کاهش میزان انبساط شده و سبب اعمال نیروهای انقباضی به قطعه می شود. نیروهای انقباضی نیز عامل اصلی ایجاد ترک هستند. دمای بهینه ی قالب ها در روش ریخته گری گریز از مرکزباید بین 150 تا 200 درجۀ سلسیوس باشد.


ریخته گری سانتریفیوژ چه معایب دارد ؟

⦁ در این روش امکان تولید اشکال هندسی پیچیده وجود ندارد.
⦁ امکان به وجود آمدن جدایش در مناطق مختلف قطعه وجود دارد.
⦁ نگه داری و روغن کاری دستگاه های ریخته گری باید به صورت دوره ای صورت گیرد.
⦁ در تولید قطعات بزرگ و سنگین مصرف انرژی نسبتا بالا ست.

 

ریخته گری سانتریفیوژ چه مزایای دارد ؟

⦁ قابلیت تولید قطعات استوانه‌ای شکل با سرعت بالا وجود دارد.
⦁ به ماهیچه‌ گذاری و ایجاد راهگاه برای ریخته‌گری نیازی نیست.
⦁ قطعه ی نهایی دارای دقت ابعادی قابل قبول است.
⦁ به دلیل شکل ‌گیری خوب دانه‌ بندی در سطح خارجی قطعه ، قطعات با مقاومت به خوردگی بسیار بالا تولید می شوند.
⦁ قطعه ی نهایی خواص مکانیکی مناسبی دارد.
⦁ می توان فلزات با وزن مخصوص بالا را نیز ، با این روش ریخته گری کرد.
⦁ اپراتوری نسبت به دیگر روش های ریخته گری بسیار ساده تر است.
⦁ سرعت انجماد در مقایسه با سایر روش ها بالاتر است.
⦁ ایجاد آلودگی در محیط زیست در این روش به حداقل می رسد.

 

 لازم به ذکر است ، بهترین روش برای ریخته گری یاتاقان های لغزشی ، ریخته گری به روش سانتریفیوژ می باشد. در شرکت رایکا ماشین پارس انواع یاتاقان های بابیتی و تری متال نیز به همین روش ریخته گری می شود.

*برای کسب اطلاعات بیشتر با ما در ارتباط باشید*

 

 

 

 

منابع
ویکی پدیا
⦁ Materials And Processes In Manufacturing,J T.Black;Ronald A.Kohser,Wiley ,Eleventh Edition.ISBN 978-0-470-87375-5
⦁ Principles of Modern Manufacturing,Mickell P.Groover,Wiley,Fourth Edition.ISBN 978-0-470-50592-2
⦁ فناوری و روش‌های تولید، مهدی ظهور، انتشارات دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، ویرایش دوم، آذر ۱۳۸۷
⦁ مواد و فرایندهای تولید، ج ۲، E. Paul Degarmo، ترجمه دکتر علی حائریان،انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، ۱۳۸۵
⦁ حجازی، جلال ؛ دولمی، پرویز ؛ نظم دار شهری، سیاوش ؛ عسگر زاده، علی اکبر ؛ درس فنی سال های سوم و چهارم ؛ (1369) ؛ شرکت چاپ و نشر ایران ؛ کرج
⦁ جامعه ریخته گران ایران ؛ تحلیل علمی و آماری ؛ جامعه ریخته گران ؛ تهران
⦁ دوامی، پرویز ؛ حجازی، جلال ؛ اطلس عیوب ریخته گری ؛ جامعه ریخته گران ایران.

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.