تاریخچه ریخته گری

ریخته گری

همانطور که میدانید ریخته گری، یک روش تولید محصولات فلزی با 6000 سال قدمت است. تولید محصولات به این روش، از طریق ریختن فلز مذاب به درون یک محفظه با شکل مشخص (قالب) صورت می‌گیرد. پس از سرد شدن و درآمدن فلز به حالت جامد، شیء فلزی موردنظر به دست می‌آید.

این روش معمولا برای تهیه محصولاتی از جنس فلزات مختلف مانند آهن، آلومینیوم، فولاد، مس و روی به کار می‌رود؛ هرچند گاه آن را برای گچ، بتن و رزین پلاستیکی نیز استفاده می‌کنند. قالب، ابزار مهمی در شغل ریخته گری است که در انواع مختلف مانند باز یا بسته و از جنس فلزی، گرافیتی و … یافت می‌شود.

تاریخچه ریخته گری در دوران کهن

بشر اولیه، ابزارهای خود را از موادی مانند چوب و سنگ می‌ساخت. با گذشت زمان، او به عناصر فلزی مانند طلا، نقره و مس روی آورد که آن‌ها نیز تقریبا به‌ راحتی در طبیعت قابل جستجو بودند. او این مواد را در آتش چوب و زغال‌سنگ ذوب می‌کرد و به شکل دلخواه درمی‌آورد.

تاریخچه ریخته گری توسط انسان، احتمالا از عصر برنز و عصر مس، یعنی 4000 هزار پیش از میلاد مسیح، آغاز شده است. دانشمندان، قدیمی‌ترین نمونه‌های فلز ریخته توسط انسان را در مناطق بین‌النهرین و چین یافته‌اند.

برنز به دلیل استحکام بالا، جهت ساخت اسلحه به کمک قالب‌های سنگی از طلا محبوب‌تر بود. البته در روش قالب سنگی، یک طرف ابزار موردنظر، کاملا صاف درمی‌آمد و امکان ایجاد شکل‌های پیچیده وجود نداشت. به همین دلیل، از 3000 سال قبل از میلاد، روش قالب مومی که پیشرفته‌تر بود، جایگزین شد.

تاریخچه ریخته گری، 2800 سال قبل از میلاد مسیح، در مصر به اوج خود رسید. در چین، سلسله شانگ و بعدها سلسله ژو (500 سال قبل از میلاد)، انواع ریخته گری را رونق دادند.

7 نمونه کشف‌شده از فلزها در دوران باستان

• اوتزی، قدیمی‌ترین مومیایی طبیعی جهان با یک تبر و سر تبری که از جنس مس ریخته است (3300 سال قبل از میلاد)
• قورباغه مسی (3200 قبل از میلاد)
• سلاح‌های مسی کشف‌شده در خاورمیانه و هند (3000 قبل از میلاد)
• نخستین نمونه‌های فولاد ریخته (1400 قبل از میلاد)
• نخستین نمونه ابزارهای چدنی در چین (800-700 قبل از میلاد)
• آغاز تاریخچه ریخته گری با قالب‌های شنی در چین (645 قبل از میلاد)
• اولین نمونه فولاد بوته‌ای در هند (500 سال بعد از میلاد)

پیش از قرون‌ وسطی

در قرن 7 میلادی، امپراتور شارلمان از سلسله فرانکی، انواع ریخته گری برنز را در اروپا احیا کرد. مشهور است که شارلمان دستور داد تا دروازه‌های بزرگی از جنس برنز را به این روش برای نیایشگاه کاخ او در شهر آخن کشور آلمان، تولید کنند. تا 1000 سال بعد، پیشرفت‌های بیشتری در این زمینه به لطف سنت‌های دینی، حاصل شد. به‌ویژه مکتب کاتولیک در ساخت کلیساهای خود، روش‌های خلاقانه و هنری را برای ذوب فلز و قالب‌سازی به کار می‌گرفت.

در سال 1313 میلادی، راهبی در شهر گنت (بلژیک امروزی) با تکیه‌بر مهارت‌های شغل ریخته گری، سلاح توپ را ساخت. 150 سال بعد، پدر شغل ریخته گری، وانوچیو بیرینگوچیو اهل ایتالیا، نخستین شرح از روش‌ها و انواع ریخته گری را به کتابت درآورد.

تاریخچه ریخته گری مدرن و صنعتی

پس از قرون‌وسطی، نخستین تولید بزرگ‌مقیاس وسایل فلزی به روش ریخته گری، مربوط به اروپایی‌هایی است که قاره آمریکا را تصرف کردند. ساگس (Saugus)، اولین شرکت تولید آهن در ماساچوست آمریکا، از 1645 تا 1675 فعال بود. البته این آبراهام داربی، آهنگر ماهر انگلیسی بود که در سال 1709 با استفاده زغال کک به‌جای زغال معمولی، تاریخچه ریخته گری در اروپا را دگرگون ساخت. به وسیله زغال کک، امکان ساخت کوره‌های بهینه‌تر فراهم شد و صرفه اقتصادی این صنعت افزایش یافت.

حدود 10 سال بعد، دانشمند فرانسوی، رنه آنتوان فرشول دو رئومور، کوزه فال‌گیری را برای انواع ریخته گری ساخت که حتی امروزه نیز تا حدودی کاربرد دارد. همچنین او نخستین آهن چکش‌خوار را تولید کرد. بین سال‌های 1756 و 1767، ریچارد رینالدز، آهنگر انگلیسی، ریل‌های آهنی ریخته را ساخت که امروزه در صنعت حمل‌ونقل ریلی به کار می‌روند.

انواع ریخته گری در قرن 19 میلادی

حق امتیاز روش ریخته گری سانتریفیوژی در سال 1809 توسط آقای آکهارت ثبت شد. در سال 1837، شرکت جارویس آدامز، نخستین دستگاه قالب‌گیری را برای فروش به بازار ارائه کرد. آقای هنری بسمر در سال 1856 کشف کرد که ریخته‌گرهای فولادی، کربن اضافی و ناخالصی‌ها را با دمیدن اکسیژن به درون فلز مذاب، حذف می‌کنند.

آمریکایی‌ها بین سال‌های 1830 تا 1881، از شغل ریخته گری برای ساخت سلاح‌های جنگ داخلی استفاده می‌کردند. نخستین نشست جامعه ریخته گری آمریکا (AFS) در سال 1896 در ایالت پنسیلوانیا برگزار شد که تا امروز ادامه دارد.

تاریخچه ریخته گری در قرن 20 میلادی

روش‌های امروزی، همگی مبتنی بر فناوری‌های قرن 20 میلادی هستند. پس از جنگ جهانی اول، فناوری X-ray برای تشخیص کیفیت فلزات ریخته ابداع شد. در سال 1973، شرکت ESCO به تولید فولاد با روش ریخته گری کربن‌زدایی اکسیژن آرگون (روش AOD) پرداخت. پس از دهه 80 میلادی، با آمدن نرم‌افزارهایی چون MAGMA-soft، ProCast و Flow3D و امکان شبیه‌سازی و مدل‌سازی قالب‌ها، تاریخچه ریخته گری دچار تحول دیگری شد.

بیشتر انواع ریخته گری امروزی، به‌وسیله کوره القای الکتریکی با استفاده از جریان برق متناوب با توان بالا انجام می‌شوند. جریان‌های گردابی، همگنی بهتری در فلز ایجاد می‌کنند و کیفیت آن را افزایش می‌دهند. در این روش، قالب‌های دائمی به‌جای قالب‌های یک‌بارمصرف، جهت افزایش بهره‌وری تولید شده‌اند.

امروزه، شغل ریخته گری فقط در کشور ایالات‌متحده، یک صنعت 33 میلیارد دلاری با 1900 کارخانه و 200 هزار کارگر به شمار می‌رود. فلزات ریخته در بیش از 90 درصد کالاها یافت می‌شوند. صنعت آب و فاضلاب، تجهیزات کشاورزی، ابزارهای انتقال انرژی، خودروسازی، روش‌های بسته‌بندی محصول، کارخانه‌های طبل سازی و … همگی شدیدا به شغل ریخته گری وابسته هستند.

تاریخ ریخته گری در ایران

این روش از هزاران سال پیش، در سرزمین ایران به شکل سنتی یا هنری رواج داشته است. البته تاریخچه ریخته گری صنعتی و مدرن، از سال 1953 میلادی، یعنی 1332 هجری شمسی، در ایران آغاز شد. بر اساس آمار سال 2012، سالانه 540 هزار تن محصولات ریخته با گردش مالی 2/1 میلیارد دلار در کشور ما تولید می‌شود. ایران در میان 37 کشور صاحب این صنعت، در رتبه 18 قرار می‌گیرد.

جمع‌بندی

پس از ساخت ابزارهای سنگی و چوبی، انسان 6000 سال پیش دریافت که می‌تواند به روش ریخته گری، اشیای فلزی بسازد. قدیمی‌ترین نمونه فلزهای ریخته، مربوط به مناطق بین‌النهرین و چین هستند. تاریخچه ریخته گری در اروپا از قرن 7 میلادی به‌تدریج آغاز شد و از سال 1645 به بعد در آمریکا و اروپا اوج گرفت. ریخته گری صنعتی امروزی بر اساس اختراعات قرن 20 میلادی انجام می‌گیرد.