فولاد ریخته گری چیست؟ بررسی فرایند تولید فولاد ریخته گری
ریخته گری فولاد فرآیندی است که مواد خام را به محصولاتی کاربردی تبدیل می‌کند تا ستون فقرات صنایع مختلف و زیرساخت‌های تمدن مدرن را شکل دهد. این فرآیند هنر متالورژی را با مهندسی ساخت ترکیب می‌کند و هدفش تولید فولادی با خواص فیزیکی و مکانیکی مورد نظر است. فولادی که از فرآیند ریخته گری تولید میشود، قدرت تحمل سخت‌ترین محیط‌ها و ظرافت لازم برای ایجاد پیچیده‌ترین طرح‌های صنعتی را خواهد داشت؛ اما فولاد ریخته گری چگونه تولید میشود و چه کاربردهایی در صنعت دارد؟ در این مقاله از وبسایت «آهن آنلاین» به طور کامل در مورد فولاد ساخته شده از فرآیند ریخته گری صحبت می‌کنیم.
فولاد ریخته گری چیست؟
در حالی که اکثر فلزات از نظر تئوری می‌توانند در فرآیند ریخته گری استفاده شوند، رایج‌ترین آنها فولاد و آهن هستند. فولاد ساخته شده در فرآیند ریخته گری از طریق فلز مذاب در قالب‌های مخصوص ریخته میشود تا شکل و پیچیدگی‌های محصول نهایی را به خود بگیرد. ریخته گری فولاد امکان تولید قطعات با مشخصات متالورژیکی مناسب را فراهم می‌کند و همچنین نسبت به سایر روش‌ها مقرون به صرفه‌تر است. ریخته گری برای تولید انبوه محصولات عالی است، زیرا فرآیندی تکرارپذیر محسوب میشود. این روش می‌تواند عملیات تولید قطعات در کارخانه را از نظر هزینه، زمان و کارایی بهینه کند.
مواد اصلی ساخت فولاد اغلب آهن به همراه کربن است، اما می‌توان از آلیاژهای فلزی و غیرفلزی نیز استفاده کرد. همچنین محصولات یا قطعاتی که از طریق ریخته گری ساخته می‌شوند، اغلب فولادهای کربنی و فولادهای آلیاژی هستند. فولادهای کربنی غلظت بالایی از کربن را دارند و به انواع فولاد کم کربن، فولاد با کربن متوسط، فولاد با کربن بالا تقسیم می‌شوند. از طرفی، فولادهای آلیاژی از عناصری مانند منگز، نیکل، کروم و سایر موارد در ترکیب با فولادهای کربنی بهره می‌برند. فولادهای آلیاژی نسبت به فولادهای کربنی مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند.
چگونه فولاد ریخته گری تولید میشود؟
فرآیند تولید فولاد ریخته گری باید با نهایت دقت و کیفیت انجام شود تا رضایت مشتری نهایی را تضمین کند. در ادامه به مراحل تولید فولاد ریخته گری اشاره می‌کنیم:
- این فرآیند با ایجاد قالب‌های چوبی، پلاستیکی یا فلزی شروع میشود که شکل مورد نظر قطعات فولادی را مشخص می‌کند.
- پس آماده کردن قالب‌ها، فولاد معمولاً در یک کوره قوس الکتریکی یا کوره القایی تا دمای از 1370 درجه سانتیگراد (2500 درجه فارنهایت) ذوب میشود.
- در طول فرآیند ذوب ممکن است عناصر آلیاژی مختلفی برای دستیابی به خواص مکانیکی و ترکیب شیمیایی مورد نظر به ماده مذاب اضافه شود.
- با آماده شدن قالب و ذوب شدن فولاد، فرآیند ریخته گری وارد فاز اصلی میشود. فولاد مذاب با دقت در داخل حفره قالب ریخته میشود.
- پس از پر شدن قالب، فولاد مذاب وارد فاز خنک سازی میشود تا از حالت مذاب به جامد تبدیل شود. خنک سازی به دقت کنترل میشود تا از عیوبی مانند تخلخل یا ترک خوردگی جلوگیری شود و خواص مکانیکی فولاد ریخته گری حاصل شود.
- پس از طی شدن فرآیند خنک سازی، قالب را اغلب با ارتعاش یا ابزارهای مکانیکی خارج می‌کنند تا قطعات فولادی نمایان شوند.
- قطعات تحت عملیات حرارتی خاصی قرار می‌گیرند تا خواص مکانیکی آنها از جمله سختی و چقرمگی به دست آیند.
- قطعات فولادی ساخته شده از فرآیند ریخته گری ممکن است تحت عملیات مختلفی مانند ماشین کاری و سنگ زنی قرار گیرند تا از نظر ابعاد، کیفیت و ویژگی‌های عملکردی مورد نیاز به دست آیند.
- درنهایت قطعات تمیز می‌شوند تا برای استفاده به صنایع تحویل داده شوند.
چگونه کیفیت فولاد ریخته گری ارزیابی میشود؟
ریخته گری باعث افزایش استحکام ساختاری و قابلیت اطمینان محصولات فولادی میشود. خواصی که از طریق ریخته گری به دست می‌آید شامل دوام زیاد، سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در خوردگی، مقاومت در برابر حرارت، قابلیت ماشین کاری و غیره هستند. با این حال، کیفیت فولاد ریخته گری از طریق یک ارزیابی جامع از جمله بررسی دقت ابعادی، خواص مکانیکی، پرداخت سطح و بررسی عیوب کنترل میشود.
آزمونهای غیرمخرب مانند آزمایش اولتراسونیک، بازرسی رادیوگرافی و آزمایش ذرات مغناطیسی معمولاً برای تشخیص عیوب قطعات استفاده می‌شوند. علاوه بر این، روش‌های آزمون‌ها مخرب مانند آزمایش کشش، آزمایش ضربه و تست سختی می‌توانند اطلاعات مفیدی را در مورد خواص مکانیکی محصولات فولادی ارائه دهند. مهم است که کارخانجات از یک فرآیند کنترل کیفیت (QC) قوی بهره ببرند تا بتوانند اهداف تولید را با نیازهای صنایع همسو کنند.
فولاد ریخته گری چه کاربردهایی دارد؟
فولاد ریخته گری اغلب در اکثر صنایع مانند خودروسازی، معدن، هوافضا، الکترونیک، تجهیزات مکانیکی، ماشین آلات کارخانه، لوله و اتصالات و لوازم ساختمانی تقاضای بالایی دارد. تجهیزات نیروگاه‌های حرارتی و هسته‌ای از فولاد ریخته گری ساخته می‌شوند، زیرا حداکثر دوام و کارایی را در محیط‌های سخت ارائه می‌دهد. بسیاری از ماشین‌های کشاورزی در شرایط سخت کار می‌کنند و همین امر فولاد ریخته گری را به ماده مناسبی برای صنعت کشاورزی تبدیل می‌کند.
اجزایی مانند قاب‌های جانبی، چرخ‌ها، کوپلرها و تکیه گاه‌ها در لوکوموتیوهای راه آهن از فولادهایی ساخته می‌شوند که در فرآیند ریخته گری تولید شده‌اند. هدف این است که دوام بالا فراهم شود تا لوکوموتیوها بتوانند در طولانی مدت مورد بهره برداری قرار گیرند. از طرفی، فولاد ریخته گری حتی در ساخت لوازم خانگی و اشیای تزئینی نیز استفاده میشود. به طور کلی، کاربردهای فولاد ریخته گری در ساخت قطعات زیر است:
- ماشین آلات صنعتی مانند چرخ دنده‌ها، قرقره‌ها، شفت‌ها و محفظه‌ها و غیره
- قطعات خودرو مانند بلوک سیلندر، سرسیلندر، میل لنگ، قطعات سیستم تعلیق و غیره
- مقاطع ساختمانی مانند تیرآهن، ورق، آرماتور، نبشی، ناودانی و سایر موارد
- محفظه توربین‌ها، بدنه شیرها، محفظه‌های پمپ و فلنج‌ها در تأسیسات تولید برق
- تولید قطعات اصلی دستگاه‌های برقی مانند موتور، ژنراتور، پمپ، کمپرسور و غیره
- تولید تجهیزات آشپزخانه، لوازم باغبانی، ابزارآلات، مبلمان خانگی و سایر موارد
چگونه می‌توان عمر قالب ریخته گری برای تولید فولاد ریخته گری را افزایش داد؟
افزایش طول عمر قالب ریخته گری برای حفظ عملکرد آن مهم است. این کار از طریق فرآیندهای خاصی در طول تولید انجام میشود. پیروی از این فرآیندها می‌تواند به بازیابی کارایی قالب و افزایش طول عمر آن کمک کند. در ادامه به سه روش افزایش طول عمر قالب ریخته گری برای تولید فولاد ریخته گری اشاره می‌کنیم:
حفظ بهترین مقدار شکاف قالب
شکاف قالب به مجموع شکاف‌های دو طرف پانچ در قالب پایینی اشاره دارد. حفظ بهترین مقدار شکاف قالب می‌تواند کیفیت پانچ را بالا ببرد و سوراخ شدن و فروپاشی قالب را کم کند تا عمر قالب ریخته گری طولانی‌تر شود. بهتر است وضعیت ضایعات مهر زنی (Stamping) بررسی شود تا ببینیم آیا شکاف قالب ریخته گری مناسب است یا خیر. زیاد بودن شکاف می‌تواند باعث پیچ خوردگی، شکستگی و حتی بیرون زدگی لبه نازک قالب شود و عمر آن را کوتاه کند.
استفاده از سیستم خنک کننده
استفاده از سیستم خنک کننده یکی از بهترین راه‌ها برای افزایش عمر قالب ریخته گری است. فولادی که برای ساخت قالب استفاده میشود، سطح تحملش برای دماهای بالا پایین است، بنابراین حفظ دمای مناسب اهمیت زیادی دارد. عدم خنک سازی مناسب می‌تواند باعث ایجاد ترک در قالب شود. در نتیجه، ترک‌ها با هر بار استفاده از قالب گسترش پیدا می‌کنند و در نهایت باعث از بین رفتن قالب می‌شوند. سیستم خنک کننده در طی فرآیند خنک سازی باعث افزایش عمر قالب و کیفیت محصولات میشود.
انجام عملیات غیرفعال سازی قالب
غیرفعال سازی قالب (Passivation) فرآیندی برای افزایش خواص سطحی قالب‌ها و جلوگیری از خوردگی یا تخریب در طول زمان است. غیرفعال سازی شامل پردازش سطح قالب با یک محلول یا پوشش شیمیایی است که یک لایه محافظ را تشکیل می‌دهد. این پوشش اغلب از اکسیدها یا سایر ترکیبات تشکیل شده است که از واکنش مواد قالب با محیط آن جلوگیری به عمل می‌آورد. این لایه محافظ خطر خوردگی، اکسیداسیون یا حمله شیمیایی را کاهش می‌دهد.
فرق بین فولاد ریخته گری و فولاد آهنگری چیست؟
تفاوت اصلی بین فولاد ریخته گری شده و فولاد آهنگری در فرآیندهای تولید و خواص حاصل از آنها نهفته است. فولاد ریخته گری با ریختن فلز مذاب در قالب شکل می‌گیرد. این فرآیند امکان ایجاد قطعات با اشکال پیچیده و جزئیات دقیق را فراهم می‌کند، اما ممکن است در صورت نبود دقت کافی منجر به نقص‌هایی مانند تخلخل شود. از طرفی، آهنگری به روشی اطلاق میشود که در آن قطعات فلزی تحت نیروهای فشاری قرار می‌گیرند تا با تغییر شکل پلاستیکی به شکل مورد نظر تبدیل شوند.
فولاد ساخته شده در فرآیند آهنگری می‌تواند خواص مکانیکی بهتر از جمله استحکام کششی و ضربه‌ای بالاتر و همچنین بهبود مقاومت در برابر خستگی و سایش را فراهم کند. با این حال، فولاد تولید شده در فرآیند ریخته گری از نظر هزینه مقرون به صرفه‌تر است و توانایی تولید اشکال با جزئیات پیچیده را دارد. درنهایت، انتخاب بین فولاد ریخته گری شده و فولاد آهنگری به نیازهای موجود و اهداف بستگی دارد. برای خرید انواع مقاطع فولادی با کارشناسان ما در «آهن آنلاین» تماس بگیرید.
