ریخته گری منیزیم چیست؟ انواع روش های ریخته گری منیزیم

چرا ریخته گری منیزیم به‌سرعت درحال رشد در صنایع مختلف است؟ بعداز کشف منیزیم (فلز سبک نقره‌ای ـ سفید) در سال 1888، تولید صنعتی این فلز در آلمان شروع شد و استفاده از آلیاژهای منیزیم رواج یافت. در واقع منیزیم در ترکیب با سایر عناصر طی فرایند ریخته‌گری، تبدیل به آلیاژ می‌شود.

سهند آذرین: ارائه دهنده خدمات ریخته‌ گری

جهت دریافت مشاوره تماس بگیرید.

به‌نظر شما کاربرد این آلیاژ چیست؟ ریخته‌گری با چه روش‌هایی ممکن است تا آلیاژ منیزیم به‌دست بیاید؟ در این مقاله قصد داریم در مورد فلز یا عنصر منیزیم و روش‌های ریخته‌گری این عنصر اطلاعات جامعی را در اختیار شما قرار دهیم. لطفا ما را در این مسیر همراهی کنید.

ابتدا با ساختار منیزیم آشنا شوید

قبل‌از اینکه به بررسی مراحل و روش‌های ریخته گری منیزیم بپردازیم، بیایید ابتدا از این عنصر بیشتر بدانیم. منیزیم یک فلز یا عنصر نقره‌ای رنگ با نماد شیمیایی (Mg) است. این فلز در گروه دوم جدول تناوبی یا همان فلزهای خاکی قلیایی قرار دارد. این عنصر دارای ساختار 6 گوشه متراکم بوده و دارای مقاومت بسیار بالایی است.

منیزیم به‌ صورت فراوان در طبیعت یافت می‌شود. در واقع بعداز عناصری مانند آهن و چند عنصر دیگر، در رده هشتم عناصر فراوان قرار دارد. منیزیم سومین عنصر آب دریا و 11امین عنصر فراوان موجود در بدن انسان است. همچنین در درصد بیشتری از کانی‌ها دیده می‌شود.

ریخته گری منیزیم با 2 روش

منیزیم به‌شکل جدا و تفکیک‌شده در خاک وجود ندارد. اما در ترکیب با سایر عناصر به‌وفور یافت می‌شود. این عنصر به‌دلیل وزن کم و مقاومت بالا نسبت به خوردگی، بین فعالان حوزه صنعت محبوبیت زیادی دارد. ریخته‌گری یکی از اقداماتی است که نیاز خیلی از صنایع را به نسخه بهتر و باکیفیت‌تر منیزیم برطرف می‌کند. در واقع آلیاژ منیزیم با 2 روش به‌دست می‌آید.

ریخته گری منیزیم تحت فشار بالا

ریخته‌گری تحت ‌فشار یا دایکاست، یکی از شناخته‌شده‌ترین روش‌های ریخته‌گری است که طی این فرایند، مواد مذاب تحت ‌فشار به داخل قالب تزریق می‌شوند. این سیستم ریخته‌گری،‌ قابلیت تولید قطعات محکم و بدون حفره‌های درونی را دارد. در واقع اعمال فشار باعث حذف حفره‌ها و تخلخل‌ها و در نهایت افزایش استحکام قطعات می‌شود.

در گذشته، انسان به استفاده و استخراج از فلزات دسترسی نداشت. اما به‌مرور زمان، روش‌های متنوعی برای تولید قطعات فلزی ابداع شد که ریخته‌گری تحت ‌فشار یکی از رایج‌ترین آن‌هاست. آلیاژ منیزیم از سبک‌ترین آلیاژهایی است که در ریخته‌گری تحت ‌فشار مورد استفاده قرار می‌گیرد. این آلیاژ نسبت استحکام به وزن بالایی دارد. به همین دلیل برای ریخته‌گری دایکاست گزینه ایده‌آلی به‌شمار می‌رود.

ریخته‌گری تحت ‌فشار، به‌عنوان سریع‌ترین و اقتصادی‌ترین روش تولید قطعات و محصولات فلزی شناخته می‌شود. همچنین محصولاتی که با این روش تولید می‌شوند، دارای کیفیت بیشتری نسبت به قطعات تولیدشده توسط روش‌های دیگر هستند. به همین دلیل اغلب آلیاژهای به‌دست‌آمده ازاین‌طریق، در صنایعی مانند خودروسازی، الکترونیک و هوافضا به‌کار می‌روند.

ریخته گری منیزیم در خلأ

ریخته‌گری در خلأ، یکی دیگر از روش‌های ساخت آلیاژ منیزیم است. اما این روش چه تفاوتی با روش قبلی دارد؟ در طی این فرایند، از عنصر مذاب مقادیری هیدروژن و کربن حذف می‌شود. در گذشته، حذف هیدروژن به‌آهستگی صورت می‌گرفت و فرایند تولید را طولانی‌تر می‌کرد. اما امروز خارج‌کردن هیدروژن با روش پیشرفته تحت خلأ و برطرف‌کردن نواقصی که می‌تواند روی عملکرد محصول نهایی تاثیر بگذارد، به زمان زیادی نیاز ندارد.

حذف گازهای هیدروژن و کربن تحت خلا نه‌تنها نواقص را کاهش می‌دهد، بلکه مزایای دیگری هم دارد. مثلا منیزیمی که کربن کمتری داشته باشد، خاصیت انعطاف‌پذیری بیشتری دارد و در نتیجه، شکل‌پذیری بهتری پیدا می‌کند. همچنین مشکل سوراخ‌ها و تخلخل‌های موجود در محصول حل می‌شود.

حالا سوال اینجاست که ریخته‌گری در خلأ چگونه باعث ازبین‌بردن سوراخ‌ها و تخلخل‌ها می‌شود؟ در گذشته در فرایند تولید منیزیم، گازهایی مانند هیدروژن و نیتروژن وجود داشت. هیدروژن در دمای محیط حلالیت کمی در آلیاژ داشت. به همین دلیل، در حین سرمایش و انجماد پس‌از آن آزاد می‌شد و سوراخ‌هایی را در محصول ایجاد می‌کرد.

نیتروژن هم دارای حلالیت کمی در آلیاژ بود. پس‌از خنک‌شدن و جامدشدن محصول، خارج می‌شد و نقص‌هایی مانند شکنندگی و کاهش شکل‌پذیری ایجاد می‌کرد. راه‌حل این مشکل، ریخته‌گری در خلأ بود؛ بدین صورت که گازهای موجود در ماده مذاب به سطح می‌آمدند و توسط سیستم خلأ برداشته می‌شدند.

اهمیت بالای ریخته گری منیزیم برای فعالان حوزه

آلیاژ منیزیم دارای مزایای منحصربه‌فردی مانند وزن سبک، استحکام مطلوب، ثبات ابعادی بالا، عملکرد جذب شوک بالا، شکل‌گیری آسان، عملکرد خوب برش، اثر محافظ الکترومغناطیسی عالی و قابلیت بازیافت آسان است.

این باعث شده که آلیاژهای منیزیم به‌طور گسترده در هوانوردی، تجهیزات نظامی، خودروها، تجهیزات هوشمند، لوازم‌جانبی مکانیکی، سخت‌افزار، مصالح ساختمانی، تجهیزات پزشکی و ارتباطات مورد استفاده قرار بگیرد. آلیاژ منیزیم ریخته‌گری خواص خیلی خوبی دارد و می‌تواند به قطعاتی با اشکال پیچیده تبدیل شود. همچنین به تجهیزات اضافی نیاز ندارد و این باعث صرفه‌جویی در مصرف سایر فلزات می‌شود.

آلیاژهای منیزیم چگونه نام‌ گذاری می شوند؟

سیستم نام‌گذاری آلیاژهای منیزیم خلاف سیستم نام‌گذاری آلیاژهای آلومینیوم و فولاد از دستورات خاصی پیروی نمی‌کند. خیلی از تولیدکنندگان از سیستمی شامل یک یا 2 حرف، 2 یا 3 عدد و یک پسوند استفاده می‌کنند. حروف نشان‌دهنده المان‌های اصلی آلیاژ است. (برای مثال، A: آلومینیوم، Z: روی، M: منگنز و S: سیلیکون). اعداد، درصد نامی ترکیبات اصلی را نشان می‌دهد. به‌عنوان مثال، AZ91 یک آلیاژ منیزیم با 9درصد جرمی آلومینیوم و یک‌درصد جرمی روی است.

آلیاژهای مورد استفاده در ریخته گری منیزیم

محصولی که طی ریخته‌گری منیزیم به‌دست می‌آید، دارای خواص منحصربه‌فردی بوده و به همین دلیل، راه خود را به بازارهای مهم برای کاربردهای سازه‌ای باز کرده‌ است. البته آلیاژ منیزیم به‌دست‌آمده بخشی از خواص خود را مدیون آلیاژهای دیگری است که در ترکیب با آن وارد فرایند ریخته‌گری می‌شوند. ازجمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

آلیاژ منیزیم ـ آلومینیوم: آلومینیوم خواص کششی و مقاومت به خوردگی را افزایش می‌دهد. همچنین قابلیت شکل‌پذیری آلیاژ را بالا می‌برد.
آلیاژ منیزیم ـ مس: افزودن مس باعث بهبود شکل‌پذیری آلیاژ می‌شود. همچنین خواص شیمیایی آن را در کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی زیاد است، بهبود می‌بخشد.
آلیاژ منیزیم ـ زیرکونیم: زیرکونیم، انعطاف و مقاومت آلیاژ را نسبت به گرما و خوردگی افزایش می‌دهد.
آلیاژ منیزیم ـ توریم: توریم انعطاف، چکش‌خواری و نقطه ذوب آلیاژ را افزایش می‌دهد.
آلیاژ منیزیم ـ روی: روی قابلیت مقاومت به خوردگی را با کنترل مس افزایش می‌دهد.

مزایا و محدودیت های ریخته گری منیزیم

ریخته‌گری دقیق یکی از فرایندهای تولید قطعات فلزی است که تاریخچه کشف آن به بیش از 1000 سال پیش باز می‌گردد. ریخته‌گری مناسب فلزاتی با دمای ذوب بالا است که نمی‌توان آن‌ها را در گچ یا فلز قالب‌گیری کرد. عموم قطعاتی که با ریخته‌گری دقیق ساخته می‌شوند، اجسامی دارای هندسه پیچیده هستند.

در کنار این مزایا، معایبی هم وجود دارند که ریخته‌گری را با محدودیت روبه‌رو می‌کنند. مثلا تولید قطعات هسته‌دار و قطعاتی که زیر 5 کیلوگرم وزن دارند، با این روش ممکن نیست. همچنین قالب و پوسته‌های مورد استفاده در این فرایند، به زمان زیادی برای آماده‌سازی نیاز دارد.

جمع‌بندی

ریخته‌گری فرایندی برای تولید قطعات فلزی است. فرایندی که طی آن، مواد مذاب درون قالب مد نظر ریخته شده و پس‌از شکل‌دهی از قالب جدا می‌شوند. منیزیم یکی از آلیاژهای فراوان موجود در طبیعت است که با قرارگرفتن تحت فرایند ریخته‌گری، نیاز بسیاری از صنایع را به محصولی کاربردی مرتفع می‌سازد.

ریخته گری منیزیم با 2 روش صورت می‌گیرد. ریخته‌گری تحت فشار بالا و ریخته‌گری در فشار خلأ. محصول به‌دست‌آمده از هر 2 روش دارای ویژگی‌های منحصربه‌فرد و کاربرهای خاص خود در صنعت است. ازجمله کاربردهای آن‌ها می‌توان به خودروسازی، صنایع پزشکی، هوافضا و لوازم الکترونیکی اشاره کرد.