مواد اولیه ریخته گری عناصر بسیار مهمی در انجام فرآیند ریخته گری هستند زیرا مواد اولیه در صرفه جویی انرژی مصرفی در ریخته گری کمک قابل توجهی می‌کنند. ریخته گری یکی از روش‌های بسیار قدیمی تولید قطعات فلزی است که در آن فلزات ذوب شده را در قالب‌های مورد نظر ریخته و می‌گذارند تا منجمد شود و شکل قالب را به خود بگیرد.
در صنعت ریخته گری انتخاب مواد اولیه مناسب برای نوع قطعه و فرآیند تولید آن نکته بسیار مهمی است. در این مقاله با تعدادی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین مواد اولیه ریخته گری آشنا خواهیم شد.
فهرست مطالب
مواد اولیه در صنعت ریخته گری
با توجه به هدف نهایی فرآیند ریخته گری نوع مواد اولیه‌ای که در آن استفاده می‌شود متفاوت است. در کل مواد اولیه در این صنعت به دو دسته فلزی و غیر فلزی تقسیم می‌شود.
کیفیت مواد اولیه ریخته گری روی نتیجه نهایی و فرآورده به دست آمده تأثیرگذار است. در نتیجه برای تهیه مواد اولیه ریخته گری با توجه به اینکه ترکیبات فلزی یا غیر فلزی هستند باید به ویژگی‌هایی زیر توجه کنید:
- وزن
- دمای ذوب
- حجم تولید
- قابلیت ارتعاش
- سرعت خنک‌سازی
- مقرون به صرفه بودن
- مقاومت در برابر فرسودگی
مواد اولیه فلزی ریخته گری
فلزات در صنعت ریخته گری و متالورژی با ذوب شدن، قرار گرفتن در قالب‌های مخصوص و منجمد شدن تهیه و تولید میشوند. فلزات رایج در صنعت ریخته گری چدن، فولاد و آلومینیوم هستند اما فلزات دیگری مانند برنز، برنج، مس، منیزیم و روی نیز برای فرآیند ریخته گری استفاده میشوند.
مواد اولیه غیر فلزی ریخته گری
مواد اولیه و ترکیبات غیر فلزی که در صنعت ریخته گری استفاده میشوند شامل مواد شیمیایی، بتن، شن، ماسه، رزین، شیشه و پلاستیک می‌باشد. مواد شیمیایی مورد استفاده در فرآیند ریخته گری به دو گروه مواد شیمیایی ریخته گری و ترکیبات ضدخوردگی تقسیم میشوند.
مواد شیمیایی ریخته گری
مواد شیمیایی ریخته گری شامل بایندرها، مواد افزودنی، پوشش‌ها، فلاکس‌ها و ترکیبات رویه گرم هستند.
بایندر در ریخته گری
بایندر جهت تقویت ساختاری هسته ریخته گری برای مقاوم شدن در برابر فشارهای عملیاتی استفاده می‌شود. بایندر که به آن اتصال‌دهنده ریخته گری نیز گفته می‌شود شامل نمک فلز قلیایی از یک اسید آلی چند ظرفیتی یا یک اسید آلی تک ظرفیتی پلیمریزه شده می‌باشد.
پوشش ریخته گری یا همان پوشش‌های قالب و هسته ریخته گری
پوشش‌های قالب و هسته‌ی ریخته گری شامل دو نوع پوشش‌های پایه کربنی و پوشش‌های بدون کربن هستند. هر دو نوع به شکل پودر یا خمیر در بازار موجود می‌باشند. پوشش ریخته گری از یک ماده معدنی نسوز با دمای بالا در داخل یک حامل مایع ساخته شده که می‌تواند ویژگی‌های فلز مذاب را تحمل کند.
پوشش ریخته گری به مانعی بین ماده داغ و هسته یا قالب ریخته گری فلز تبدیل می‌شود. ماسه ریخته گری (casting sand) و محلول‌های پوشش دهنده برای قطعات ریخته گری با سطوح دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فلاکس در ریخته گری
فلاکس در علم متالورژی به ماده‌ای گفته می‌شود که در ذوب سنگ معدن‌ها برای افزایش سیالیت و حذف ناخالصی‌های نامطلوب به شکل سرباره وارد فرآیند ذوب می‌شود.
فلاکس‌ها برای گاز زدایی، پاکسازی، پالایش دانه، اصلاح شیمیایی آلیاژهای آلومینیوم مذاب و … طراحی شده‌اند که حاوی ترکیبات ویژه‌ای ساخته شده از ترکیبات معمولی جامد و غیر آلی هستند.
برای مثال سنگ آهک اغلب به این منظور در ذوب سنگ آهن استفاده می‌شود. مواد دیگری که به عنوان فلاکس استفاده میشوند عبارتند از:
- سیلیس
- دولومیت
- آهک
- بوراکس
- فلوریت
سلاکس (Selix) در ریخته گری
سلاکس یکی از مواد اولیه پرکاربرد در صنعت ریخته گری است که از نوعی سنگ آتشفشانی به نام پرلیت به دست می‌آید. سلاکس در دمای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد/سلسیوس هنگامی که با مایع مذاب تماس پیدا می‌کند منبسط شده و باعث سبکی وزن و آسان‌تر شدن در جدایش سرباره‌ها از فلز مذاب می‌شود.
در کل سلاکس هنگامی که منبسط می‌شود ساختار سلولی‌اش کم چگالی شده و استفاده از آن را به یک روش عایق‌کاری بسیار کارآمد در دمای بالا تبدیل می‌کند.
متداول ترین سلاکس‌های ریخته گری عبارتند از:
- سیلیکا
- آلومینا
- اکسید منیزیم
- اکسید کلسیم
سه وظیفه مهم سلاکس عبارتند از:
- جلوگیری از شکستگی و ایجاد حفره در قالب‌ها و بخش‌های فولادی کرده
- عدم تولید دود و گاز سمی
- حفظ حرارت قطعات ریخته شده
رزین‌ها در ریخته گری
رزین‌ها دسته‌ی دیگر از مواد اولیه ریخته گری هستند که در قالب‌های ریخته گری کاربرد دارند. پلیمریزاسیون و عمل‌آوری رزین‌ها نقش مهمی در کیفیت نهایی قطعات مخصوصاً قالب‌های ریخته گری قطعات خودروسازی دارند.
برای مثال اضافه کردن کلرید روی به مخلوط رزین و ماسه موجب افزایش بهره‌وری تولید قالب‌های ریخته گری می‌شود. از مواد رزینی و الکله‌‌ها (pattern materials) معمولاً برای ریخته گری با استفاده از مدل‌‌ها و قالب‌ها استفاده می‌کنند.
مواد افزودنی و سایر مواد اولیه شرکت ریخته گری
مواد افزودنی در ریخته گری به موادی گفته می‌شود که به مخلوط ماسه قالب‌گیری و هسته اضافه میشوند تا ویژگی‌های خاصی در ماسه ایجاد کنند. بعضی از افزودنی‌های رایج برای افزایش خواص قالب‌گیری و ماسه‌های هسته عبارتند از:
- گرد و غبار ذغال سنگ
- آرد ذرت
- دکسترین
- ذغال سنگ دریایی
- آرد چوب
- آرد سیلیس
- هگزاکلرو اتان
- پلی وینیل الکل
- تری ایزو بوتیل فسفات
- سیلیکون امولشن
- پتاسیم فلوبورات
- آمیژان‌های آلومینیوم
- قرص‌های ریخته گری
- مواد کمک ذوب
- انواع جرم‌های نسوز ریخته گری
- چسب سیلیکات سدیم
- و …
ترکیبات ضدخوردگی در ریخته گری
ترکیبات ضدخوردگی گروه دوم از مواد شیمیایی مورد نیاز در صنعت ریخته گری هستند. فرآیند ریخته گری فلز در دمای بسیار بالا انجام می‌شود و محیط‌های ریخته گری بسیار مرطوب و مستعد خوردگی می‌باشند.
به همین دلیل فلزاتی که در معرض دماهای بسیار بالا و شرایط بخار در ریخته گری قرار می‌گیرند مستعد زنگ‌زدگی هستند ولی بازدارنده‌های خوردگی مانند ترکیب بنزو تری آزول می‌تواند از این اتفاق جلوگیری کند. بنزو تری آزول یک بازدارنده خوردگی خاص برای مس و آلیاژهای مس می‌باشد.
انواع روش‌های ریخته گری
انواع روش‌های ریخته گری برای تولید اشکال پیچیده و توخالی استفاده می‌شود و محصولات به دست آمده از ریخته‌گری کاربردهای متنوع و فراوانی از تولید قطعات خودرو تا قطعات هوافضا دارند.
فناوری و پیشرفت‌های مدرن در فرآیند ریخته گری باعث به وجود آمدن روش‌های ریخته گری تخصصی شده که هر کدام مزایای تولید و مواد اولیه مخصوص به خود را دارند.
- ریخته گری شن و ماسه
- ریخته گری دقیق
- ریخته گری قالب گچی
- ریخته گری دایکاست یا تحت فشار
- ریخته گری گریز از مرکز
- ریخته گری قالب دائمی
انواع مواد اولیه ریخته گری
مواد اولیه برای ریخته گری دارای خواص و کاربردهای مختلفی هستند و در مراحل مختلفی از فرآیند ذوب استفاده میشوند. استفاده از انواع مواد اولیه و فلزات ریخته گری نیاز به تخصص و تجربه دارد و اگر بعضی از مواد اولیه را در مرحله‌ای نادرست، دمای نامناسب و … به مواد مذاب اضافه کنید با نتیجه کاملاً نامناسبی خواهد داشت.
در برخی موارد خاص از فلزات خالصی مانند کروم متال، نیکل، سیلیکون متال، روی، منگنز، قلع، سرب، ایندیوم، کلسیم متال، کبالت و … در آلیاژسازی قطعات مخصوص و پیچیده استفاده می‌شود.
صنعت ریخته گری از مواد اولیه متنوع و متعددی برخوردار است که در ادامه با آن‌ها آشنا می‌شویم و شما می‌توانید برای کسب مشاوره و استعلام قیمت تمامی مواد و خدمات ریخته گری با کارشناسان شرکت متالورژی فولاد پیشرو (متافو) تماس بگیرید.
شمش یا قطعات فلزات پایه در ریخته گری
شمش‌های فلزی که در لیست مواد نیم ساخته قرار دارند یکی از مهم‌ترین مواد اولیه ریخته گری هستند و فرآیند ساخت آن‌ها در ریخته گری کامل می‌شود. شمش‌های فلزی قطعات اولیه خالصی هستند که با کمک یک عنصر خاص تولید میشوند. شمش‌های فلزی برخلاف ماسه ریخته گری این امکان را دارند که به روش‌های مختلف ریخته گری شوند. در مورد فلزات پایه بیشتر بخوانید.
ماسه ریخته گری
ماسه ریخته گری به ذرات ریز و کوچکی گفته می‌شود که قطرشان حدوداً برابر با ۰.۵ الی ۱ میلی‌متر باشد و در کوره های ریخته گری فرآوری شوند. ماسه‌های ریخته گری تفاوت‌های قابل توجهی با یکدیگر دارند و تماماً با ویژگی و مزیت‌های مشابه تولید نمی‌شوند.
اصلی‌ترین تفاوت میان ماسه‌های ریخته گری درجه دیرگدازی، دانه بندی و ترکیب شیمیایی متفاوت است. به این نکته توجه کنید که ماسه ریخته گری در روش ریخته گری ماسه‌ای استفاده می‌شود و در روش ریخته گری دقیق از این ماسه‌ها برای قالب‌گیری استفاده نمی‌شود.
فروآلیاژها در ریخته گری
فروآلیاژها یکی دیگر از مواد اولیه بسیار مهم در ریخته گری می‌باشند که تنوع زیاد و قابل توجهی دارند. فروآلیاژها موادی هستند که به کمک ترکیب یک فلز به عنوان فلز پایه با یک عنصر فلزی دیگر تشکیل میشوند.
اغلب فروآلیاژها با کمک ۲ فلز مختلف تولید میشوند اما فروآلیاژهایی هم هستند که از ترکیب ۳ فلز گوناگون تشکیل میشوند.
برای اطلاع از لیست فروآلیاژهای عرضه شده توسط شرکت متافو لطفا کلیک کنید.
فروآلیاژهای صنعتی بر روی خواص فیزیکی و شیمیایی فلز در حال ریخته گری تاثیرگذار هستند و امکان بهبود آن را دارند. فروآلیاژهای مورد استفاده در ریخته گری به دو دسته فروآلیاژ نجیب و فروآلیاژ عمده تقسیم میشوند.
مهم‌ترین فروآلیاژهای مرتبط با صنعت ریخته گری شامل موارد زیر هستند:
- فروکروم
- فروسیلیسیم
- فرومولیبدن
- فروتیتانیوم
- فرو تنگستن
- فرو بور
- فرو وانادیوم
- فرو نیوبیوم
- فرو فسفر
- فرومنگنز
- فرو سیلیکو کلسیم
- فرو سیلیکو منگنز
- فرو سیلیکو منیزیم
جوانه زا یا عامل تلقیح در ریخته گری
جوانه زا یا عامل تلقیح یکی دیگر از اصلی‌ترین مواد اولیه ریخته گری است. فرآیند جوانه زنی یک مرحله‌ی بسیار مهم و کلیدی در صنعت ریخته گری می‌باشد. هنگامی که یک ماده جامد با ساختاری پایدار درون مواد مذاب تشکیل می‌شود اصطلاحاً به آن جوانه زنی گفته می‌شود.
جوانه زا بر روی فرآیند جوانه زنی در ذوب تاثیرگذار است و می‌تواند آن را بهبود ببخشد. بسیاری از فروآلیاژها و آمیژان‌ها با هدف یک جوانه زنی مناسب استفاده میشوند.
در مورد جوانه زاها بیشتر بخوانید.
گرافیت و کک متالورژی در ریخته گری
کک متالورژی یکی از محصولات عنصر کربن است که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد و ریخته گری و تولید آلیاژهای فلزی یکی از بزرگ‌ترین صنایع مصرف کننده این محصول می‌باشد.
کک متالورژی از تصفیه کربن نوعی ذغال سنگ منحصر به فرد تولید می‌شود و یک ماده اولیه خیلی مهم در فرآیند تولید آهن و فولاد است. کک متالورژی انواع مختلفی دارد و کیفیت آن معمولاً به نوع ذغال سنگ استفاده شده بستگی دارد.
در مورد گرافیت بیشتر بخوانید.
نام مواد اولیه ریخته گری برای حذف عیوب حاصل از این فرآیند
برای حذف عیوب ناشی از ریخته گری از مواد زیر استفاده می‌شود. در مورد عیوب ریخته گری چدن بیشتر بخوانید.
- اسلیو گرمازا استوانه‌ای
- اسلیو گرمازا گلدانی
- اسلیو گرمازا بیضی و پوشان (رنگ نسوز)
مواد اولیه ریخته گری چدن
مواد اولیه ریخته گری قطعات چدن داکتیل (چدن نشکن) بسته به نوع قطعه چدنی شامل فروآلیاژهای مختلف می‌باشند. علاوه بر فروآلیاژها به مواد اولیه اصلی و مواد کمک ذوب نیاز است که در ادامه بررسی می‌کنیم.
مواد اولیه اصلی ریخته گری چدن:
- بیس اصلی آهن
- ضایعات آهن و فولاد
افزودنی‌ها و فروآلیاژهای ریخته گری چدن:
- فروسیلیکومنیزیم (FeSiMg): برای کروی‌سازی گرافیت‌ها و بهبود خواص مکانیکی
- فروسیلیسیم (FeSi): برای افزایش سیلیسیم و بهبود سیالیت
- فرومنگنز (FeMn): برای افزایش منگنز و بهبود مقاومت به سایش
- فروکروم (FeCr): برای افزایش کروم و بهبود مقاومت به خوردگی
- فرووانادیوم (FeV): برای افزایش وانادیوم و بهبود سختی
- فرومولیبدن (FeMo): برای افزایش مولیبدن و بهبود مقاومت به حرارت و خوردگی
- نیکل: برای افزایش چقرمگی و مقاومت به خوردگی
- مس: برای بهبود استحکام و سختی
- منیزیم: یک افزودنی مهم برای کروی‌سازی گرافیت‌ها می‌باشد
- کلسیم: برای کمک به حذف ناخالصی‌ها و بهبود خواص مکانیکی
مواد کمک ذوب ریخته گری چدن:
- کربن (گرافیت یا کک نفتی): برای کنترل میزان کربن در چدن
- سلاکس: برای تشکیل سرباره و حذف ناخالصی‌ها
مواد اولیه ریخته گری فولاد
برای ریخته گری قطعات فولادی ساده از قراضه‌های بدون آلیاژهایی مانند مولیبدن و کروم استفاده می‌شود که کربن آن‌ها باید بین ۰.۲ تا ۰.۴ باشد.
اگر قصد تولید قطعات فولادی آلیاژی داشته باشیم بسته به نوع فولادی که می‌خواهیم تولید کنیم می‌توان از مولیبدن(فرومولیبدن) یا فروکروم استفاده کرد. نکته‌ی قابل توجه این است که همه‌ی قطعات فولادی حاوی فرومنگنز و فروسیلیس هستند.
بسته به نوع فولاد تولیدی و خواص مورد نیاز آن مواد و ترکیبات مختلفی در فرآیند ریخته‌گری فولاد به آن اضافه می‌شود. درصد این عناصر متفاوت بوده و ممکن است بعضی از این مواد اولیه را استفاده کرده و بعضی از آن‌ها را اصلاً استفاده نکنند. در ادامه مواد اولیه ریخته گری انواع فولاد را بررسی می‌کنیم.
مواد اولیه اصلی ریخته گری فولاد:
- بیس اصلی آهن
- قراضه‌های فولادی: ضایعات آهن و فولاد که بازیافت میشوند
- کک: به عنوان سوخت و عامل احیا کننده در کوره بلند استفاده می‌شود
- سلاکس فولاد: برای حذف ناخالصی‌ها و تشکیل سرباره استفاده می‌شود
فروآلیاژهای مورد استفاده در ریخته گری فولاد:
- فروسیلیسیم (FeSi): برای بهبود خواص مکانیکی فولاد
- فرومنگنز (FeMn): برای افزایش مقاومت به سایش و سختی فولاد
- فروکروم (FeCr): برای مقاومت در مقابل خوردگی و سختی
- فرومولیبدن (FeMo): برای مقاومت در مقابل حرارت و سختی
- فرونیوبیوم (FeNb): برای مقاومت در مقابل خوردگی و استحکام
- نیکل (FeNi): برای مقاومت در مقابل خوردگی و چقرمگی
- فرووانادیوم (FeV): برای سختی و مقاومت در مقابل سایش
- فروتیتانیوم (FeTi): برای افزایش خواص مکانیکی و مقاومت در مقابل خوردگی
سایر مواد افزودنی در ریخته گری فولاد:
- کربن (زغال چوب یا گرافیت یا کک نفتی): برای تنظیم میزان کربن در فولاد
- آلومینیوم: به عنوان عامل کاهنده برای حذف اکسیژن
- سیلیکون کاربید (SiC): به عنوان منبع کربن و سیلیکون
- کلسیم سیلیکات: برای بهبود خواص مکانیکی و کاهش ناخالصی‌ها
مواد ریخته گری آلومینیوم
با توجه به نوع آلیاژ آلومینیوم و خواص مکانیکی و فیزیکی مورد نیاز در فرآیند ریخته گری آلومینیوم از مواد زیر استفاده می‌شود:
مواد اولیه اصلی ریخته گری آلومینیوم:
- بیس‌های اصلی شمش آلومینیوم خالص
- ضایعات و قراضه‌های آلومینیومی که بازیافت شده و مجدداً ذوب میشوند
افزودنی‌ها و آلیاژها در ریخته گری آلومینیوم:
- مس (Cu): برای افزایش استحکام و سختی
- سیلیکون (Si): برای سیالیت مذاب و مقاومت در مقابل خوردگی
- شمش منیزیم (Mg): برای افزایش استحکام و مقاومت در مقابل خوردگی
- شمش روی (Zn): برای افزایش استحکام و سختی
- منگنز متال (Mn): برای خواص مکانیکی و مقاومت در مقابل خوردگی
- نیکل (Ni): برای بهبود خواص حرارتی و مکانیکی
- تیتانیوم (قرص تیتانیوم ٧۵٪ Ti): برای افزایش استحکام و بهبود خواص مکانیکی
- کروم متال (Cr): برای بهبود مقاومت در مقابل خوردگی و سختی
مواد کمک ذوب در ریخته گری آلومینیوم:
- فلوئوریدها (مانند کریولیت – Na3AlF6): برای کاهش نقطه ذوب و بهبود فرآیند ذوب
- کلریدها (مانند کلرید سدیم – NaCl): برای کاهش نقطه ذوب و کمک به حذف ناخالصی‌ها
- بوراکس (Na2B4O7): برای حذف ناخالصی‌ها و بهبود سیالیت مذاب
سایر مواد افزودنی دیگر در ریخته گری آلومینیوم:
- گرانول‌های گرافیت: برای بهبود سیالیت و کاهش ترک‌های حرارتی
- مواد دگازینگ (مانند کلر و آرگون): برای حذف گازهای محلول در مذاب و کاهش تخلخل
- آهن (Fe): برای کنترل خواص مکانیکی و جلوگیری از تشکیل فازهای شکننده به میزان کمی استفاده می‌شود
کاربرد مواد اولیه ریخته گری
مواد اولیه در صنعت ریخته گری بسیار متنوع و متعدد هستند که به شکل وسیعی در تولید قطعات مختلف فلزی، غیرفلزی، چدنی، آلومینیومی و سایر آلیاژها به کار می‌روند. از مواد اولیه ریخته گری چدن و مواد اولیه ریخته گری فولاد برای تولید قطعات چدنی و فولادی مانند موارد زیر استفاده می‌شود:
- تولید قطعات ماشین‌آلات
- ساخت سازه‌های ساختمانی
- ساخت قطعات آلومینیومی خودروها، هوافضا، و سایر کاربردهای سبک و مقاوم در برابر خوردگی
- تولید قطعاتی که خصوصیات فوق‌العاده مقاومتی یا سبکی را نیاز دارند، مانند قطعات هوافضا و پزشکی
- تولید قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت و شوک حرارتی دارند، مانند قطعات مورد استفاده در صنعت فضایی و انرژی
فروش مواد اولیه ریخته گری در ایران
شما می‌توانید برای مشاوره تخصصی، کسب اطلاعات بیشتر، استعلام قیمت و خرید مواد اولیه ریخته گری مانند انواع فروآلیاژها، جوانه زا، گرافیت، شمش چدن، فلزات رنگین و … از سایت شرکت متالورژی فولاد پیشرو (متافو) با کارشناسان فروش ما تماس بگیرید.
قیمت مواد اولیه ریخته گری و عوامل تاثیرگذار بر آن
هر یک از مواد اولیه ریخته گری قیمت مخصوص خود را دارند و قیمت هرکدام به عوامل مختلفی بستگی دارد و بسیار متنوع است. که هر یک از مواد اولیه ریخته گری می‌توانند تاثیرات متنوعی بر روی قیمت نهایی یک محصول بگذارند.
مثلاً یک فروآلیاژ با میزان ناخالصی بالا توانایی تاثیر بسیار قابل توجه بر روی افت کیفیت محصول نهایی دارد. برای خرید و استعلام قیمت روز مواد اولیه ریخته گری با کارشناسان فروش شرکت متالورژی فولاد پیشرو (متافو) تماس بگیرید.
عوامل موثر بر روی قیمت مواد اولیه ریخته گری عبارتند از:
- نوع مواد
- مقدار خرید
- برند تولید کننده
- شرکت محل عرضه
- بازار و شرایط اقتصادی
- کشور تولید کننده محصول
- وارداتی یا تولید داخل بودن
- درصد ناخالصی موجود در محصول
- و …
جمع بندی
شاید تا قبل از این فکر می‌کردید چون ریخته گری با فلزات در ارتباط هست پس مواد اولیه ریخته گری فقط در صنایع فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کاربردهای صنعت ریخته گری بسیار وسیع است و از مواد اولیه ریخته گری برای ساخت قطعات خانگی مانند ماشین ظرفشویی تا قطعات صنعتی مانند مته‌های ستونی، قطعات داخلی اتومبیل‌ها، توربین‌ها، قطعات لوله‌کشی، ابزار‌های برقی، قطعات فلزی ساختمان‌ها و… استفاده می‌شود.
