ریخته گری فولاد چیست
ریخته گری فولاد فرآیندی است که در آن فلز مذاب فولاد به داخل قالب‌های مخصوص ریخته می‌شود تا پس از سرد شدن، شکل نهایی مورد نظر را به خود بگیرد. این روش به دلیل مزایایی مانند امکان تولید قطعات با هندسه‌های پیچیده، مشخصات متالورژیکی دقیق و قیمت مناسب، به طور گسترده‌ای برای ساخت قطعات مختلف در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، راه‌آهن، ماشین‌آلات صنعتی و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در ریخته گری فولاد، از انواع مختلف فولاد کربنی و فولاد آلیاژی می‌توان استفاده کرد. فولادهای کربنی بر اساس میزان کربن موجود در آنها به دسته‌های کم کربن، متوسط کربن و پرکربن تقسیم می‌شوند و برای کاربردهایی که به استحکام و سختی بالا نیاز دارند، مناسب هستند. فولادهای آلیاژی نیز با افزودن عناصر دیگر مانند منگنز، نیکل، کروم و … به فولاد کربنی، خواص مکانیکی و شیمیایی آنها را ارتقا می‌دهند و برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی، سایش و یا دمای بالا دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
چگونه فولاد ریخته گری تولید می‌شود؟
تولید فولاد ریخته‌گری با دقت و ظرافت بالا آغاز می‌شود، جایی که قالب‌های چوبی، پلاستیکی یا فلزی با ظرافت شکل نهایی قطعات را ترسیم می‌کنند. سپس فولاد در کوره‌های قوس الکتریکی یا القایی تا دمای 1370 درجه سانتیگراد ذوب می‌شود و در صورت نیاز عناصر آلیاژی برای دستیابی به خواص دلخواه به آن اضافه می‌شود. فلز مذاب با احتیاط در قالب ریخته شده و به آرامی خنک می‌شود تا از ایجاد ترک یا تخلخل جلوگیری شود. پس از انجماد، قالب با روش‌های مکانیکی شکافته می‌شود و قطعات فولادی خام استخراج می‌شوند. این قطعات سپس تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند و در صورت نیاز با روش‌های مختلفی مانند ماشین‌کاری و سنگ‌زنی، ابعاد و کیفیت نهایی را به دست می‌آورند. در نهایت، قطعات تمیز شده و برای مصارف مختلف در صنایع مختلف آماده می‌شوند.
این فرآیند پیچیده نیازمند مهارت، تخصص و تجهیزات پیشرفته است تا فولاد ریخته‌گری با کیفیت بالا و مطابق با نیازهای مشتری تولید شود.
چگونه کیفیت فولاد ریخته گری ارزیابی می‌شود؟
ریخته گری فولاد به دلیل مزایایی مانند افزایش استحکام ساختاری، دوام، سختی، مقاومت در برابر سایش و خوردگی، و قابلیت ماشین‌کاری، به طور گسترده برای تولید قطعات قابل اعتماد و باکیفیت استفاده می‌شود. با این حال، برای اطمینان از انطباق با استانداردهای بالا، کیفیت این محصولات باید به طور کامل از طریق روش‌های مختلف ارزیابی از جمله بررسی ابعاد، خواص مکانیکی، کیفیت سطح و عیوب، مورد بازرسی قرار گیرد. آزمایش‌های غیرمخرب مانند تست التراسونیک، رادیوگرافی و ذرات مغناطیسی برای شناسایی ترک‌ها، حفره‌ها و ناخالصی‌ها به کار گرفته می‌شوند، در حالی که آزمایش‌های مخرب مانند تست کشش، ضربه و سختی، اطلاعات دقیق‌تری را در مورد استحکام، چقرمگی و سختی نهایی محصول ارائه می‌دهند. در نهایت، پیاده‌سازی یک فرآیند کنترل کیفیت (QC) قوی برای تضمین انطباق با الزامات صنایع و ارائه محصولات فولادی ریخته‌گری شده با کیفیت بالا ضروری است.
کاربردهای گسترده فولاد ریخته گری
فولاد ریخته گری به دلیل خواص منحصر به فرد خود، از جمله استحکام، دوام و قابلیت شکل پذیری، در طیف گسترده ای از صنایع کاربرد دارد. از جمله مهمترین کاربردهای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1- صنعت: در ساخت ماشین آلات صنعتی مانند چرخ دنده، قرقره، شفت، محفظه و …، قطعات خودرو مانند بلوک سیلندر، سرسیلندر، میل لنگ، قطعات سیستم تعلیق و …، و مقاطع ساختمانی مانند تیرآهن، ورق، آرماتور، نبشی، ناودانی و … استفاده می شود.
2- نیروگاه ها: از فولاد ریخته گری در ساخت تجهیزات نیروگاه های حرارتی و هسته ای به دلیل مقاومت بالا در برابر شرایط سخت و همچنین در تولید قطعات اصلی دستگاه های برقی مانند موتور، ژنراتور، پمپ و کمپرسور استفاده می شود.
3- صنایع دیگر: کاربردهای فولاد ریخته گری به معدن، هوافضا، الکترونیک، تجهیزات مکانیکی، ماشین آلات کارخانه، لوله و اتصالات، لوازم ساختمانی، لوازم خانگی، اشیاء تزئینی، تجهیزات کشاورزی و … نیز گسترش یافته است.
افزایش عمر قالب‌های ریخته‌گری برای تولید فولاد
حفظ عملکرد قالب‌های ریخته‌گری در تولید فولاد ریخته‌گری حائز اهمیت است و این امر با استفاده از فرآیندهای خاص در طول تولید انجام می‌شود. با به‌کارگیری این فرآیندها می‌توان شاهد بازیابی کارایی قالب و افزایش طول عمر آن بود. در این راستا، سه روش کلیدی برای افزایش عمر قالب‌های ریخته‌گری عبارتند از:
1- حفظ بهترین مقدار شکاف قالب برای افزایش عمر قالب و کیفیت پانچ
شکاف قالب به فاصله بین لبه‌های پانچ و قالب در پایین آن اشاره دارد. حفظ بهترین مقدار این شکاف نقشی کلیدی در ارتقای کیفیت پانچ، کاهش سوراخ شدن و فروپاشی قالب و در نهایت افزایش طول عمر قالب‌های ریخته‌گری ایفا می‌کند.
برای اطمینان از مناسب بودن شکاف قالب، بررسی وضعیت ضایعات مهر زنی ضروری است. شکاف بیش از حد می‌تواند منجر به پیچ‌خوردگی، شکستگی و حتی بیرون‌زدگی لبه‌های نازک قالب شده و عمر آن را به طور قابل توجهی کاهش دهد.
2- استفاده از سیستم خنک کننده
استفاده از سیستم خنک کننده برای قالب‌های ریخته گری ضروری است چرا که عمر قالب را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. فولاد به کار رفته در ساخت قالب در برابر حرارت بالا ضعیف است و عدم خنک سازی مناسب می‌تواند منجر به ایجاد ترک در آن شود. این ترک‌ها با هر بار استفاده از قالب عمیق‌تر شده و در نهایت باعث از بین رفتن آن می‌شوند. سیستم‌های خنک کننده با خنک کردن قالب در طول فرآیند ریخته گری، از ایجاد ترک و خرابی آن جلوگیری می‌کنند و در نتیجه کیفیت محصولات نهایی را نیز افزایش می‌دهند.
3- انجام عملیات غیرفعال سازی قالب
غیرفعال سازی قالب روشی برای ارتقای خواص سطحی قالب‌ها و ممانعت از خوردگی و فرسایش آنها در طول زمان است. این فرآیند با اعمال یک محلول یا پوشش شیمیایی بر روی سطح قالب انجام می‌شود که لایه‌ای محافظ ایجاد می‌کند. این لایه محافظ که اغلب از اکسیدها یا ترکیبات دیگر تشکیل شده، مانع از واکنش مواد قالب با محیط اطراف آن می‌شود. در نتیجه، خطر خوردگی، اکسیداسیون و حمله شیمیایی به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.
تفاوت بین فولاد ریخته‌گری و فولاد آهنگری
فولاد ریخته‌گری و فولاد آهنگری دو نوع فرآیند تولید فولاد با خواص نهایی متفاوت هستند. در روش ریخته‌گری، فولاد مذاب در قالب ریخته می‌شود و پس از سرد شدن شکل نهایی را به خود می‌گیرد. این روش برای تولید قطعات با اشکال پیچیده مناسب است، اما ممکن است منجر به ایجاد نقص‌هایی مانند تخلخل شود. در مقابل، آهنگری شامل تغییر شکل پلاستیکی قطعه فولادی تحت فشار برای رسیدن به شکل دلخواه است. این روش فولاد را با استحکام کششی و ضربه‌ای بالاتر، مقاومت بیشتر در برابر خستگی و سایش و ساختار متراکم‌تر تولید می‌کند. با این‌حال، آهنگری گران‌تر است و برای تولید اشکال پیچیده مناسب نیست. انتخاب بین فولاد ریخته‌گری و فولاد آهنگری به نیاز نهایی و کاربرد مورد نظر بستگی دارد.
