ریخته گری گریز از مرکز

صنعت متالورژی همواره به دنبال روش هایی است که دقت ابعادی بالا و خواص مکانیکی برتر را به صورت همزمان فراهم کنند. ریخته گری گریز از مرکز به عنوان یکی از فناوری های پیشرفته و کارآمد در تولید قطعات صنعتی، جایگاه ویژه ای در کارخانه های مدرن دارد. این فرایند با بهره گیری از نیروی گریز از مرکز، فلز مذاب را به سمت دیواره های قالب هدایت می کند تا محصولی متراکم و فاقد تخلخل شکل بگیرد. در اکثر روش های سنتی، قالب ها ثابت می مانند، اما در این تکنیک، چرخش سریع قالب اساس شکل دهی قطعه را تشکیل می دهد.

تاریخچه و ریشه های ریخته گری گریز از مرکز

ایده اولیه استفاده از نیروی دورانی برای شکل دهی فلزات به سال 1809 میلادی باز می گردد. در آن زمان، فردی انگلیسی به نام آنتونی ایچارد تحقیقات گسترده ای را در این زمینه انجام داد و طرح اولیه این روش را ارائه کرد. با این حال، نخستین استفاده صنعتی و عملیاتی از این فناوری در سال 1848 میلادی برای تولید لوله های چدنی در شهر بالتیمور صورت گرفت.

با پیشرفت دانش مهندسی در اوایل قرن بیستم، ماشین های پیشرفته تری طراحی شدند که منجر به ساخت دستگاه های ریخته گری امروزی گردید. امروزه این روش نه تنها برای تولید لوله، بلکه برای ساخت قطعات حساس در صنایع هوافضا و خودروسازی نیز کاربرد دارد.

اساس علمی و فرایند فنی

ریخته گری گریز از مرکز بر پایه اصول فیزیکی دوران و اینرسی بنا شده است. زمانی که قالب با سرعت بالا (معمولا بین 300 تا 3000 دور در دقیقه) می چرخد، نیروی مرکز گرا فلز مذاب را با فشار زیاد به دیواره های داخلی قالب می فشارد. این فشار مداوم باعث می شود که ذرات فلز ساختاری بسیار فشرده و ریزدانه پیدا کنند.

یکی از ویژگی های منحصر به فرد این فرایند، توزیع ناخالصی ها بر اساس اختلاف چگالی است؛ مواد زائد و گازهای محبوس که سبک تر از فلز هستند، به سمت مرکز استوانه رانده می شوند و سطح خارجی قطعه کاملا سالم و بی نقص باقی می ماند.

انواع ریخته گری گریز از مرکز و کاربردهای آن

تنوع قطعات صنعتی باعث شده است که متخصصان متالورژی چندین روش مختلف را برای این فرایند طراحی کنند. انواع ریخته گری گریز از مرکز بر اساس محور دوران و نحوه قرارگیری قالب تقسیم بندی می شوند که هر کدام برای تولید دسته خاصی از تجهیزات مناسب هستند.

ریخته گری گریز از مرکز حقیقی

ریخته گری گریز از مرکز حقیقی استانداردترین و رایج ترین نوع این فرایند محسوب می شود. در این روش، اپراتور هیچ گونه ماهیچه داخلی را برای ایجاد حفره میانی به کار نمی برد، زیرا نیروی دورانی به تنهایی فلز را به دیواره ها می چسباند و لوله ای توخالی ایجاد می کند. ضخامت دیواره قطعه در این تکنیک کاملا به حجم فلز مذاب ورودی بستگی دارد. این روش خود به دو دسته افقی و عمودی تقسیم می شود:

1. روش افقی: برای تولید قطعات استوانه ای طویل مانند لوله های انتقال آب، نفت و گاز و همچنین آسترهای سیلندر استفاده می شود.
2. روش عمودی: برای قطعاتی که ارتفاع کمتری دارند اما قطر آن ها زیاد است، مانند رینگ ها و بوش های بزرگ، کاربرد دارد.

ریخته گری نیمه گریز از مرکز

در این شیوه، سرعت چرخش قالب نسبت به روش حقیقی کمتر است و معمولا بین 180 تا 200 دور در دقیقه تنظیم می شود. برخلاف روش قبلی، در اینجا از قالب هایی استفاده می شود که دارای حفرات داخلی هستند تا قطعه نهایی شکلی متقارن اما غیر استوانه ای پیدا کند. تولید چرخ دنده ها، پروانه های توربین و چرخ های قطار با این روش انجام می شود.

ریخته گری گریز از مرکز اسمی یا مجازی

این روش که به سانتریفیوژ چرخشی نیز شهرت دارد، از نیروی دورانی برای رساندن فلز مذاب از یک مخزن مرکزی به قالب های مجزایی که در اطراف چیده شده اند استفاده می کند. این تکنیک برای تولید قطعات ظریف با دیواره های نازک و اشکال پیچیده مانند بدنه شیرآلات، جواهرات و بست های کوچک بسیار ایده آل است.

ریخته گری گریز از مرکز آلومینیوم در صنایع مدرن

ریخته گری گریز از مرکز آلومینیوم به دلیل ویژگی های منحصر به فرد این فلز، اهمیت بسیار زیادی در صنایع حساس دارد. آلومینیوم فلزی سبک با مقاومت بالا در برابر خوردگی است که در این روش ریخته گری، خواص مکانیکی آن به شدت بهبود می یابد. از آنجایی که نقطه ذوب آلومینیوم حدود 700 درجه سانتی گراد است، کنترل دمای قالب و سرعت دوران در آن حساسیت بالایی دارد.

قطعات تولید شده با روش ریخته گری گریز از مرکز آلومینیوم در سیستم های پیشران هواپیما، بدنه موتور خودروهای لوکس و تجهیزات هوافضا به کار می روند. این فرایند باعث می شود که دانه بندی فلز بسیار متراکم شده و قطعه در برابر سایش و فشارهای ناگهانی مقاومت خیره کننده ای از خود نشان دهد.

مراحل اجرایی فرایند ریخته گری

برای دستیابی به یک قطعه باکیفیت، رعایت مراحل دقیق مهندسی الزامی است. این مراحل به شرح زیر هستند:

1. آماده سازی و پیش گرم قالب: متخصصان ابتدا قالب را که معمولا از جنس فولاد یا گرافیت است، کاملا تمیز می کنند. سپس قالب را تا دمای 200 الی 400 درجه سانتی گراد گرم می کنند تا از شوک حرارتی و ایجاد ترک در فلز جلوگیری شود.
2. ذوب فلز: فلز پایه (مانند چدن، فولاد یا آلومینیوم) در کوره های مخصوص ذوب شده و تمام ناخالصی های سطحی آن جدا می شود.
3. بارریزی در قالب چرخان: همزمان با چرخش قالب، سیستم تغذیه فلز مذاب را با سرعت بهینه به درون آن هدایت می کند.
4. انجماد تحت فشار: قالب همچنان به چرخش ادامه می دهد تا فلز کاملا جامد شود. این مرحله باعث حذف حباب های گازی و افزایش چگالی قطعه می شود.
5. جداسازی و پرداخت: پس از توقف کامل دستگاه، قطعه از قالب خارج شده و در صورت نیاز، سطح داخلی آن برای رسیدن به دقت ابعادی نهایی ماشین کاری می شود.

عوامل موثر بر کیفیت نهایی قطعه

سه عامل کلیدی در این فرایند وجود دارند که اپراتور باید آن ها را به دقت کنترل کند:

• سرعت بارریزی: سرعت پایین ممکن است باعث سردجوشی و پر نشدن کامل قالب شود، در حالی که سرعت بیش از حد زمان انجماد را طولانی کرده و موجب بروز ترک های طولی می گردد.
• دمای بارریزی: دمای فلز مذاب باید متناسب با جنس و ابعاد قطعه باشد. دمای بسیار بالا قدرت تبریدی قالب را کاهش داده و منجر به درشت دانه شدن ساختار فلز می شود.
• دمای قالب: دمای بهینه قالب معمولا بین 150 تا 200 درجه سانتی گراد تنظیم می شود. انحراف از این دما باعث انبساط حرارتی نامناسب یا ایجاد تنش های انقباضی و ترک در قطعه می گردد.

مزایا و محدودیت های روش گریز از مرکز

این فناوری مانند هر روش صنعتی دیگری دارای نقاط قوت و چالش های خاص خود است.

مزایای اصلی

• تولید قطعات با تراکم بسیار بالا و خواص مکانیکی عالی.
• حذف کامل تخلخل ها و حفره های گازی در ساختار فلز.
• عدم نیاز به ماهیچه گذاری و راهگاه برای تولید لوله ها که هزینه تولید را کاهش می دهد.
• دقت ابعادی بسیار مناسب در سطح خارجی قطعه.
• امکان ریخته گری فلزات با وزن مخصوص بالا و آلیاژهای مقاوم.

محدودیت ها و معایب

• محدودیت در تولید قطعاتی که شکل هندسی پیچیده و غیر متقارن دارند.
• مصرف انرژی بالا برای تولید قطعات سنگین و حجیم.
• نیاز به تجهیزات گران قیمت و نگهداری مداوم (روغن کاری روزانه دستگاه).
• احتمال جدایش ذرات در صورت عدم تنظیم دقیق سرعت دوران.

خدمات ریخته گری شرکت سهند آذرین

شرکت سهند آذرین با تکیه بر بیش از 35 سال تجربه درخشان در صنعت متالورژی، به عنوان یکی از قطب های اصلی تولید قطعات چدنی و فولادی در ایران شناخته می شود. این مجموعه با بهره گیری از واحدهای تخصصی شامل کارگاه ذوب، خطوط قالب گیری مدرن، آزمایشگاه های خواص مکانیکی، متالوگرافی و واحد فنی مهندسی، تمامی مراحل تولید قطعات پیچیده صنعتی را با بالاترین استانداردهای کیفی به انجام می رساند.

صنعتگران مجموعه سهند آذرین انواع قطعات مورد نیاز در صنایع خودروهای سواری و تجاری، ماشین آلات کشاورزی، تراکتورسازی، صنایع ریلی و آب و فاضلاب را با دقت بی نظیری تولید می کنند. محصولاتی نظیر میل لنگ، دیسک ترمز، سرسیلندر، منیفولد و انواع قطعات ضد سایش تنها بخشی از توانمندی های این شرکت بزرگ هستند. مشتریانی که به دنبال کیفیت پایدار، دقت ابعادی بالا و تحویل به موقع سفارشات خود هستند، خدمات ریخته گری سهند آذرین را به عنوان انتخابی مطمئن در اولویت قرار می دهند. این مجموعه همواره با استفاده از تکنولوژی های روز، آمادگی خود را برای همکاری در پروژه های بزرگ ملی و سفارشی اعلام می دارد.

سوالات متداول در زمینه ریخته گری گریز از مرکز