فرآیند تولید فولاد ریخته‌گری چگونه انجام می‌شود؟

فولاد به دو روش اصلی ریختگی و نوردی تولید می‌شود که ریخته‌گری یکی از قدیمی‌ترین و مهم‌ترین روش‌ها در این زمینه است. در این فرآیند، فولاد مذاب را داخل قالب‌های مخصوص می‌ریزند و پس از سرد شدن، از قالب جدا می‌کنند. این روش، از گذشته‌های دور استفاده شده و با پیشرفت فناوری، از شیوه‌های سنتی مثل ریخته‌گری ماسه‌ای به روش‌های مدرن‌تری مثل ریخته‌گری پیوسته رسیده است. هر کدام از این روش‌ها ویژگی‌های خاص خود را دارند و بسته به نوع محصول، انتخاب روش مناسب می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و بهبود کیفیت کمک کند. در ادامه، روش‌ها و چالش‌های فرآیند تولید فولاد ریخته‌گری را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

ریخته‌گری فولاد چیست؟

ریخته‌گری فولاد روشی ساده و کاربردی است که در آن فولاد با ذوب شدن و سپس سرد شدن، به شکل دلخواه در می‌آید. این روش پایه صنایع بزرگ فولادی است و مزایایی دارد که آن را از سایر روش‌ها متمایز می‌کند:

• ساخت طرح‌های پیچیده: فولاد مذاب به‌راحتی در قالب‌های مختلف ریخته می‌شود و می‌توان اشکال پیچیده‌ای را با آن ساخت.
• تولید سریع: پس از آماده‌سازی ابزارهای ریخته‌گری، این روش به دلیل نیاز کمتر به توقف یا تعمیرات، برای تولید انبوه بسیار مناسب است.
• مناسب برای فلزات سخت: ریخته‌گری تنها روش مؤثر برای شکل‌دهی فولاد و فلزات سخت است که نمی‌توان آن‌ها را در حالت جامد تغییر داد.
• کاهش قطعات مونتاژی: با این روش می‌توان قطعات بزرگ را به‌صورت یکپارچه تولید کرد و نیاز به سرهم کردن چندین قطعه را از بین برد.
• اندازه‌های متنوع: با ریخته‌گری می‌توان قطعاتی در اندازه‌های بسیار کوچک یا حتی تا وزن 200 تن تولید کرد.
• تنوع در سطح قطعه: قالب‌ها می‌توانند بافت‌های مختلفی مانند سطح صاف، نیمه‌صاف یا زبر ایجاد کنند.

این ویژگی‌ها باعث شده ریخته‌گری فولاد به یکی از بهترین روش‌ها برای شکل‌دهی فلزات در صنعت تبدیل شود. علاوه بر این، تفاوت‌های نورد گرم و سرد فولاد می‌تواند تأثیر زیادی بر ویژگی‌ها و خواص نهایی قطعات تولید شده داشته باشد.

روش‌های مختلف ریخته‌گری آهن و فولاد

ریخته‌گری یکی از قدیمی‌ترین روش‌های ساخت قطعات آهنی و فولادی است که با پیشرفت فناوری، روش‌های تخصصی و پیشرفته‌ای در این زمینه توسعه یافته‌اند. هر یک از این روش‌ها ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارند که انتخاب بهترین گزینه را برای هر پروژه تولیدی تسهیل می‌کنند. انواع ریخته‌گری عبارتند از:

ریخته‌گری قالب ماسه‌ای فولادها

در روش تولید فولاد ریخته‌گری با استفاده از قالب ماسه‌ای، فولاد مذاب به داخل قالب‌های ساخته شده از ماسه ریخته می‌شود. این روش به دلیل انعطاف‌پذیری در فرآیند خنک‌سازی، احتمال ترک‌خوردگی و پارگی قطعات را کاهش می‌دهد. ماسه معمولاً با خاک رس تقویت می‌شود تا ذرات آن به هم بچسبند. یکی از کاربردهای عمده این روش تولید قطعات خودرویی مانند بلوک موتور است.

مزایای ریخته‌گری ماسه‌ای:

• هزینه تولید کم، به ویژه برای تولید مقادیر کم
• امکان تولید قطعات بزرگ
• قابلیت استفاده برای ریخته‌گری انواع فلزات آهنی و غیرآهنی
• هزینه کم برای عملیات پس از ریخته‌گری

معایب:

• دقت ابعادی پایین‌تر نسبت به دیگر روش‌ها
• دشواری در سمباده زدن قطعات با اندازه و وزن مشخص
• سطح نسبتاً خشن قطعات که نیاز به پرداخت کاری دارند

ریخته‌گری دقیق

ریخته‌گری دقیق که به ریخته‌گری موم فداینده نیز معروف است، از یک الگوی موم یکبار مصرف برای ساخت قطعات فلزی استفاده می‌کند. پس از تولید قالب مومی، این قالب با مواد نسوز پوشیده می‌شود و سپس موم ذوب می‌شود. فلز مذاب به داخل قالب ریخته می‌شود و پس از سرد شدن، قطعه نهایی استخراج می‌شود. این روش برای تولید قطعات پیچیده و دقیق نظیر پره‌های توربین در صنایع خودروسازی و هوافضا کاربرد دارد.

مزایای ریخته‌گری دقیق:

• دقت ابعادی بالا
• قابلیت تولید قطعات با جدار نازک و هندسه پیچیده
• پرداخت سطحی با کیفیت بالا

معایب:

• هزینه بالاتر نسبت به سایر روش‌ها
• بیشتر به صرفه است زمانی که روش‌های دیگر مانند ریخته‌گری ماسه‌ای قابل استفاده نباشند

تولید فولاد ریخته‌گری به روش گریز از مرکز

در این روش، از نیروی گریز از مرکز برای تولید قطعات استوانه‌ای استفاده می‌شود. فلز مذاب وارد قالب می‌شود و سپس به دلیل چرخش سریع قالب، قطعه مورد نظر شکل می‌گیرد. این روش برای تولید لوله‌ها و قطعات مشابه کاربرد دارد. در صورتی که قطعه نامتقارن باشد، از ریخته‌گری گریز از مرکز تحت فشار استفاده می‌شود که به تولید قطعات پیچیده‌تر کمک می‌کند.

مزایای ریخته‌گری گریز از مرکز:

• تولید قطعات با کیفیت و دقت بالا
• مناسب برای قطعات استوانه‌ای یا لوله‌ای

این روش به‌ویژه برای تولید قطعاتی مانند ریل فولادی که در ساخت مسیرهای حمل‌ونقل ریلی نقش حیاتی دارند، بسیار مفید است. خرید ریل فولادی با کیفیت بالا از منابع معتبر، مانند مهدفولاد، می‌تواند تضمینی برای استحکام و دوام این قطعات در شرایط مختلف باشد.

ریخته‌گری قالب دائمی

در این روش، از قالب‌های فلزی که معمولاً از فولاد یا گرافیت ساخته می‌شوند، برای تولید قطعات فلزی با ضخامت یکنواخت استفاده می‌شود. این روش معمولاً برای تولید قطعات فلزی کوچک و ساده که نیاز به تولید انبوه دارند، مانند چرخ‌دنده‌ها و قطعات خودرو و هواپیما، به کار می‌رود.

مزایای ریخته‌گری قالب دائمی:

• مناسب برای تولید انبوه قطعات با ضخامت یکنواخت
• دقت بالا در تولید قطعات

ریخته‌گری پیوسته؛ بهترین روش برای ریخته‌گری فولاد

ریخته‌گری پیوسته، که به آن ریخته‌گری رشته‌ای نیز گفته می‌شود، ترکیبی از فرآیندهای ریخته‌گری و نورد است. در این فرآیند، فلز مذاب به صورت پیوسته به قالب ریخته می‌شود و پس از خروج از قالب، به نورد می‌رود. این روش برای تولید قطعات تخت و بلند مانند اسلب استفاده می‌شود و مزایای زیادی دارد.

مزایای ریخته‌گری پیوسته:

• فرآیند پیوسته و بدون وقفه که به صرفه‌جویی در زمان کمک می‌کند
• کیفیت یکنواخت و ثابت در محصولات تولیدی
• کاهش هزینه تولید و بهبود کیفیت قطعات

معایب:

• نیاز به منابع خاص و تجهیزات پیشرفته
• مناسب برای صنایع با نیاز بالا به تولید فولاد

در مجموع، انتخاب روش مناسب ریخته‌گری به نوع قطعه، حجم تولید و دقت مورد نیاز بستگی دارد. ریخته‌گری پیوسته به دلیل سرعت و کیفیت بالا، یکی از بهترین گزینه‌ها برای تولید فولاد به شمار می‌آید.

مراحل تولید فولاد ریخته‌گری 

مراحل ریخته‌گری فولادها به‌طور کلی شامل فرآیندهایی است که در بیشتر روش‌های ریخته‌گری مشابه هستند، اگرچه هر روش چالش‌های خاص خود را دارد. در روش ریخته‌گری قالب ماسه‌ای، مراحل اصلی به شرح زیر است:

• ساخت الگو (مدل سازی)

برای ساخت قالب ریخته‌گری، نخست یک مدل فیزیکی باید طراحی شود. این فرایند که به مدل‌سازی معروف است، با استفاده از سیستم‌های طراحی کامپیوتری انجام می‌شود. در این مرحله، ابعاد و شکل قالب مشخص شده و پس از آن، ماسه به دور مدل ریخته و فشرده می‌شود تا قالبی محکم و یکنواخت ایجاد گردد.

• قرار دادن ماهیچه

بسیاری از قطعات ریخته‌گری دارای بخش‌های توخالی یا حفره‌های داخلی هستند که برای ایجاد آن‌ها باید از ماهیچه استفاده شود. ماهیچه‌ها قطعاتی هستند که در داخل قالب قرار می‌گیرند و به این ترتیب فضای داخلی قطعه را خالی می‌کنند. به‌عنوان نمونه، در تولید لوله‌های فلزی، برای ایجاد فضای توخالی در داخل لوله، از ماهیچه‌ای استوانه‌ای در داخل قالب استفاده می‌شود.

• قالب‌گیری

در این مرحله، قالب ریخته‌گری ساخته می‌شود. برای این کار، از موادی مانند ماسه، گچ یا موم در ریخته‌گری‌های قالب مصرفی و از فلزات یا مواد مقاوم در ریخته‌گری‌های قالب دائمی استفاده میگردد. این مواد در داخل قالب ریخته شده و پس از سفت شدن، قالب از آن خارج می‌شود و آماده برای ریختن فلز می‌گردد.

• طراحی سیستم راهگاهی

در ریخته‌گری ماسه‌ای، سیستم راهگاهی شامل شبکه‌ای از کانال‌ها است که به فلز مذاب این امکان را می‌دهد تا به‌طور یکنواخت در قالب جریان پیدا کرده و تمام بخش‌های آن را پر کند. این سیستم به سازنده اجازه می‌دهد تا فرآیندهای مختلفی همچون جریان فلز، سرعت انجماد، انقباض و دیگر ویژگی‌ها را به‌دقت کنترل نماید.

• ذوب و ریختن

فلز باید پیش از ریخته‌گری کاملاً ذوب شود. این فرآیند معمولاً در ظروفی به‌نام بوته انجام می‌شود که از مواد مقاوم به حرارت ساخته شده‌اند. بوته‌ها در کوره‌های مخصوص قرار می‌گیرند که بسته به نوع فلز و دمای مورد نیاز انتخاب می‌شوند. پس از ذوب شدن فلز، آن را در قالب ریخته و اجازه می‌دهند تا به‌طور طبیعی سرد شده و شکل نهایی خود را به دست آورد.

• تمام‌کاری

پس از ریخته‌گری، ممکن است قطعه نیاز به عملیات ماشین‌کاری و صاف‌کاری داشته باشد. این عملیات می‌تواند شامل سنباده‌زنی یا سنگ‌زنی برای صاف کردن سطح قطعه باشد. سپس در صورت نیاز، مراحل دیگری مانند رنگ‌آمیزی یا آبکاری الکتریکی انجام می‌شود تا ظاهر نهایی قطعه به استانداردهای مورد نظر برسد.

جمع‌بندی

 در فرآیند تولید فولاد ریخته‌گری، این روش یکی از مهم‌ترین و قدیمی‌ترین تکنیک‌ها است که با پیشرفت فناوری به روش‌های مدرن‌تر مانند ریخته‌گری پیوسته تبدیل شده است. این روش‌ها با توجه به ویژگی‌ها و مزایای خاص خود، برای تولید قطعات فولادی با اشکال پیچیده، اندازه‌های متنوع، و کیفیت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب روش مناسب بستگی به نوع قطعه، دقت مورد نیاز و حجم تولید دارد و می‌تواند به بهبود کیفیت، کاهش هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری کمک کند. با افتخار می‌توانیم اعلام کنیم که مهدفولاد به‌عنوان یک مجموعه معتبر در زمینه تأمین و مشاوره فولاد، به مشتریان در انتخاب و خرید محصولات فولادی کمک می‌کند.