راهنمای مبتدیان برای ریخته‌ گری فلزات

ریخته‌ گری فلز چیست؟

ریخته‌ گری فلز یک فرایند ۷۰۰۰ ساله است که هم در تولید صنعتی و هم در هنر های ظریف استفاده می‌شود. در این فرایند، فلز مذاب از بوته به قالب منتقل می‌شود تا یک قطعه فلزی مثبت ایجاد شود. سپس فلز و قالب خنک شده و قطعه فلزی از قالب خارج شده و پایان‌ دهی می‌شود.

تکنیک‌ های سنتی ریخته‌ گری فلز شامل ریخته‌ گری به روش موم گم‌ شده، ریخته‌ گری با قالب گچی، دایکست و ریخته‌ گری ماسه‌ ای و چند روش دیگر هستند. این فرایند های ریخته‌ گری می‌توانند در کارگاه ریخته‌ گری یا کارگاه جواهرسازی انجام شوند.

ریخته‌ گری فلزات هزاران سال است که شناخته شده و به طور گسترده برای ساخت مجسمه‌ ها، جواهرات، وسایل نقلیه، سلاح‌ ها و ابزار ها استفاده شده است. قدیمی‌ ترین قطعه ریخته‌ گری شده شناخته‌ شده یک قورباغه مسی است که به ۳۲۰۰ قبل از میلاد برمی‌گردد و در عراق امروزی یافت شده است.

در عصر برنز، محبوبیت ریخته‌ گری فلز به شدت افزایش یافت. برنز آلیاژی آسان‌تر و مقاوم‌تر نسبت به طلا بود و با استفاده از قالب‌ های سنگی به ابزار و سلاح تبدیل می‌شد.

در دوران دودمان شانگ در چین، برای اولین بار از قالب‌ های ماسه‌ ای یک‌ بار مصرف برای ریخته‌ گری فلزات استفاده شد. حدود ۱۰۰۰ قبل از میلاد، هند یکی از اولین تمدن‌ های باستانی بود که سکه‌ های نقره و مسی برای مبادله پول ریخته‌ گری می‌کرد.

بعد ها، حدود ۵۰۰ قبل از میلاد، دودمان ژو ریخته‌ گری آهن را معرفی کرد. در طول تاریخ، خاورمیانه و غرب آفریقا هر دو به طور رایج از ریخته‌ گری به روش موم گم‌ شده استفاده می‌کردند.

سال‌ ها بعد، در قرن بیستم، فناوری ریخته‌ گری فلزات رونق گرفت و فرایند هایی توسعه یافت که پایه بسیاری از روش‌ های مدرن ریخته‌ گری امروزی هستند.

اسرار و اصول ریخته گری طلا

کاربرد های ریخته‌ گری فلز

در طول تاریخ، ریخته‌ گری فلز برای ساخت ابزار، سلاح و اشیاء مذهبی استفاده شده است. ریخته‌ گری روشی کم‌ هزینه برای ایجاد شکل‌ ها و طراحی‌ های پیچیده و همچنین ساخت چند نسخه از یک شیء به راحتی است. فرایند ریخته‌ گری فلز کاربرد های گسترده‌ ای در صنعت و تولید دارد، به‌ویژه در توسعه فناوری و صنایع حمل‌ و نقل.

قطعات ریخته‌ گری می‌توانند از چند گرم، مانند یک انگشتر ریخته‌ گری شده، تا هزاران پوند، مانند یک موتور دیزلی متغیر باشند. شکل‌ های ریخته‌ گری نیز می‌توانند از بسیار ساده تا فوق‌ العاده پیچیده متفاوت باشند.

اگرچه حمل‌ و نقل و تجهیزات سنگین بخش عمده‌ ای از قطعات ریخته‌ گری شده در جهان را تشکیل می‌دهند، ریخته‌ گری فلز یک فرایند بسیار چند منظوره است. احتمالاً می‌توانید قطعات ریخته‌ گری شده را در موارد زیر پیدا کنید:

• لوازم خانگی
• تجهیزات ساختمانی
• قطعات الکتریکی
• تجهیزات کشاورزی
• سلاح‌ ها، ابزار ها و تجهیزات دفاعی
• حمل‌ و نقل: خودرو، هوافضا، راه‌آهن و حمل‌ و نقل دریایی
• ابزار های ماشین‌ کاری
• اشیاء هنری و مجسمه‌ سازی

انواع مختلف ریخته‌ گری فلز

ریخته‌ گری فلز به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:

• فرایند هایی با قالب‌ های قابل استفاده مجدد
• فرایند هایی با قالب‌ های یک‌ بار مصرف

در هر دو فرایند، ریخته‌ گر فلز را در یک بوته ذوب می‌کند، آن را در قالب می‌ریزد و پس از خنک شدن و سخت شدن فلز، قالب یا قطعه ریخته‌ گری شده را جدا می‌کند.

هنر ریخته‌گری در جواهرسازی: از فلز مذاب تا شاهکار هنری

ریخته‌ گری با قالب یک‌ بار مصرف

این روش شامل استفاده از قالب‌ های موقت یا یک‌ بار مصرف است. این قالب‌ ها معمولاً از ماسه چسبانده‌ شده با رزین، پوسته سرامیکی، قالب‌ های گچی یا فوم ساخته می‌شوند.

ساخت قالب یک‌ بار مصرف به‌ صورت دستی روشی کم‌ هزینه و نسبتاً سریع است و برای تولید با حجم کم بهترین عملکرد را دارد.

ریخته‌ گری با قالب‌ های قابل استفاده مجدد

قالب‌ های غیرقابل مصرف، قالب‌ های دائمی و قابل استفاده مجدد برای ریخته‌ گری فلز هستند. این قالب‌ها مقاوم‌تر بوده و بهتر می‌توانند دمای بالای فلز مذاب را تحمل کنند.

قالب‌ های دائمی اغلب از فلزاتی مانند فولاد یا چدن ساخته می‌شوند، زیرا استحکام بالایی دارند، دارای تخلخل کم هستند و مقاومت بالایی در برابر حرارت دارند.

قالب‌ های غیرقابل مصرف برای تولید چند نسخه از یک قطعه فلزی ریخته‌ گری شده یکسان، ایده‌ آل هستند.

فرآیند پایه‌ ای ریخته‌ گری فلز

فرآیند پایه‌ ای ریخته‌ گری فلز شامل ایجاد یک الگو و قالب، و سپس ریختن فلز مذاب در قالب است. پس از آن، قطعه فلزی سخت شده از قالب خارج شده و پرداخت می‌شود. این فرآیند برای انواع مختلف ریخته‌ گری فلز و همچنین شکل‌ ها، اندازه‌ ها و جزئیات دیگر قابل سفارشی‌ سازی است.

مرحله ۱: ایجاد الگو

قبل از اینکه قالب خود را بسازید، ابتدا باید یک الگو ایجاد کنید تا شکل قالب مشخص شود. الگو می‌تواند یک مدل سه‌ بعدی از قطعه نهایی شما باشد. این الگو ممکن است از موم، ماسه، پلاستیک یا حتی چوب ساخته شود. برخی ریخته‌ گران از قالب‌ های گچی یا سیلیکونی استفاده می‌کنند؛ این مواد قادر به تحمل فلز مذاب نیستند، اما اجازه می‌دهند تا ریخته‌ گر تعداد زیادی نسخه مومی بسازد و از آن‌ ها در ریخته‌ گری با قالب یک‌ بار مصرف استفاده کند.

هنگام شکل‌ دهی به الگو، مطمئن شوید که هرگونه انقباض احتمالی فلز هنگام سرد شدن را در نظر گرفته‌ اید. همچنین الگو ها می‌توانند دارای کانال‌ های ورود فلز (sprues) باشند تا فلز مذاب بتواند به راحتی وارد قالب شود.

مرحله ۲: ساخت قالب

پس از ایجاد الگو، نوبت به ساخت قالب می‌رسد. همان‌ طور که پیش‌تر گفته شد، می‌توانید یک قالب قابل استفاده مجدد بسازید که معمولاً از فلز ساخته می‌شود، یا یک قالب یک‌ بار مصرف که ممکن است از ماسه، گچ یا پوسته سرامیکی ساخته شود. هر یک از این روش‌ ها برای فلزات مختلف و سطوح مختلف پیچیدگی الگو بهینه‌ سازی شده‌ اند.

اگر با الگوی مومی یا پلاستیکی کار می‌کنید، می‌توانید الگو را در داخل کوره (kiln) بسوزانید تا از بین برود و فضای خالی برای ریختن فلز ایجاد شود.

مرحله ۳: انتخاب آلیاژ فلزی

تمامی ریخته‌ گری‌ های فلزی از آلیاژ های آهن‌ دار (ferrous) یا غیر آهن‌ دار (non-ferrous) تولید می‌شوند. آلیاژها ترکیبی از عناصر مختلف هستند که بهترین خواص مکانیکی را برای استفاده نهایی قطعه ایجاد می‌کنند.

آلیاژ های آهن‌ دار شامل فولاد، آهن چکش‌ خوار و آهن خاکستری هستند.

آلیاژ های غیر آهن‌ دار که بیشتر در ریخته‌ گری استفاده می‌شوند، شامل آلومینیوم، برنز و مس هستند.

اگر در یک کارگاه جواهرسازی با فلزات گران‌بها کار می‌کنید، ممکن است با نقره، مس، طلا و پلاتین کار کنید.

مرحله ۴: ذوب آلیاژ

فرآیند ذوب بسته به نوع آلیاژ متفاوت است، زیرا هر آلیاژ دمای ذوب متفاوتی دارد. اساساً، ذوب شامل قرار دادن فلز جامد در یک بوته (crucible) و گرم کردن آن روی شعله باز یا درون کوره است تا فلز مذاب آماده ریختن شود.

انواع دستگاه‌های ریخته‌گری برای ساخت جواهرات

مرحله ۵: ریختن فلز در قالب

فلز مذاب را در حفره قالب بریزید.

اگر ریخته‌ گری کوچک است، می‌توانید مستقیماً از بوته‌ ای که فلز در آن ذوب شده، فلز مذاب را در قالب بریزید.

برای قطعات بزرگ‌تر، ممکن است به یک تیم کوچک نیاز باشد تا فلز را داخل کوره گرم کنند و سپس آن را به یک بوته یا ملاقه بزرگ‌تر منتقل کرده و در قالب بریزند.

نکات ایمنی:

• حتماً همه دستور العمل‌ های ایمنی هنگام ریختن فلز مذاب را رعایت کنید.
• از لباس محافظ شامل لباس‌ های الیاف طبیعی، شلوار و آستین بلند، دستکش‌ های عایق و عینک ایمنی استفاده کنید.
• در فضای دارای تهویه مناسب کار کنید تا از خطرات تنفس بخارات خطرناک جلوگیری شود.
• مطمئن شوید که کپسول آتش‌ نشانی شیمیایی در دسترس است و مسیر بین کوره و قالب باز باشد.
• اجازه دهید قالب قبل از رفتن به مرحله بعد کاملاً خنک و جامد شود.

مرحله ۶: خارج کردن قطعه از قالب

پس از اینکه فلز خنک و جامد شد، می‌توانید آن را از قالب خارج کنید.

اگر قالب یک‌ بار مصرف باشد، می‌توانید قالب را از دور قطعه بشکنید.

اگر از قالب گچی (plaster investment) استفاده کرده‌ اید، پس از جامد شدن فلز، قالب گچی را در آب فرو ببرید تا آب به شکستن قالب کمک کند.

برای قالب‌ های چند بار مصرف، می‌توانید از پین‌ های خارج‌ کننده (ejector pins) برای بیرون آوردن قطعه استفاده کنید.

مرحله ۷: پرداخت

قطعه فلزی جامد خود را سوهان بکشید و صیقل دهید!

این مرحله ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• تمیز کردن قطعه فلزی ریخته‌ گری شده، مانند شستن و از بین بردن مواد اضافی قالب با آب.
• جدا کردن مسیر های ورود فلز (casting gates) با قیچی مخصوص برای قطعات کوچک.
• استفاده از سنگ فرز یا دستگاه مشابه برای قطعات بزرگ‌تر.

چاپ سه‌ بعدی فلز در برابر ریخته‌ گری سنتی: مقایسه مزایا و موارد کاربرد

سوالات متداول

آیا می‌توانم فلز را در خانه ریخته‌ گری کنم؟

می‌توانید یک کارگاه و ایستگاه ریخته‌ گری خانگی راه‌ اندازی کنید، اما ایمنی باید در اولویت باشد.

حتماً لباس محافظ بپوشید، شامل لباس‌ های با الیاف طبیعی، شلوار و آستین بلند، دستکش عایق و عینک ایمنی.

در یک محیط با تهویه مناسب کار کنید تا از خطرات ناشی از بخارات سمی جلوگیری شود.

مطمئن شوید که یک کپسول آتش‌ نشانی شیمیایی در نزدیکی دارید و مسیر بین کوره و قالب باز و ایمن باشد.

انواع مختلف ریخته‌ گری فلز کدامند؟

انواع اصلی ریخته‌ گری فلز از قالب‌ های یک‌ بار مصرف یا دائمی استفاده می‌کنند.

• ریخته‌ گری با قالب یک‌ بار مصرف (Expendable Mold Casting): از قالب‌ های تک‌ بار مصرف ساخته‌شده از ماسه باند شده با رزین، پوسته سرامیکی، قالب گچی یا فوم استفاده می‌کند. نمونه‌ های رایج شامل ریخته‌ گری موم گمشده (Lost Wax Casting)، ریخته‌ گری سرمایه‌ گذاری (Investment Casting) و ریخته‌ گری ماسه‌ ای هستند.
• ریخته‌ گری با قالب دائمی (Non-Expendable Mold Casting): قالب‌ های دائمی و قابل استفاده مجدد هستند که معمولاً از چدن یا فولاد ساخته می‌شوند. این نوع قالب‌ ها در ریخته‌ گری تحت فشار (Die Casting) و ریخته‌ گری نیمه‌ مایع (Slush Casting) کاربرد دارند.

چه ابزار هایی برای ریخته‌ گری فلز نیاز است؟

برای ریخته‌ گری فلز به موارد زیر نیاز دارید:

• تجهیزات ایمنی
• محیط کار با تهویه مناسب
• قالب
• کروسیبل (Crucible)
• انبر مخصوص (Tongs)
• کوره، مشعل یا کوره برقی

چه فلزاتی راحت‌تر ریخته‌ گری می‌شوند؟

آلومینیوم فلزی آسان برای ریخته‌ گری است زیرا ارزان، در دسترس و سریع ذوب می‌شود و می‌توان آن را با مشعل پروپان یا کوره برقی ذوب کرد.

چگونه قالب ریخته‌ گری فلز بسازیم؟

انواع مختلف قالب برای پروژه‌ های متفاوت وجود دارد:

• ابتدا مشخص کنید که قالب یک‌ بار مصرف است یا دائمی.
• قالب پوسته سرامیکی: مدل مومی را در چند لایه از مایع سرامیک غوطه‌ ور می‌کنند، سپس موم را خارج کرده و فلز را داخل آن می‌ریزند.
• قالب ماسه‌ ای: درون یک قاب چوبی ساخته شده و با استفاده از اثر مدل یا طراحی حکاکی می‌شود یا طرح مستقیماً روی ماسه شکل داده می‌شود.
• قالب گچی (Plaster Investment): از یک قاب چوبی یا فلزی استفاده می‌کند؛ مدل مومی درون قاب قرار می‌گیرد، گچ روی آن ریخته می‌شود و قالب اجازه می‌یابد تا سخت شود.

خدمات ریخته‌ گری تخصصی طلا، جواهر و نقره در سرزمین دی‌ تی‌ اس

در سرزمین دی‌ تی‌ اس کلیه مراحل طراحی تا تولید حرفه‌ ای طلا، جواهر و نقره انجام می‌شود. خدمات ریخته‌ گری مجموعه با استفاده از تجهیزات مدرن و تکنولوژی دقیق، مناسب اجرای سفارش‌ های خاص و تولید تیراژ با بالاترین کیفیت و کمترین خطاست.

🔗 مشاهده خدمات ریخته‌ گری