پروژه رشته مواد کلیاتی درباب ریخته گری فلزات تاریخچه ریخته گری

خلاصه و چکیده

همان طور که می دانیم عموما ً قطعات ریخته گری به صورت سفارشی از مشتریان به کارگاههای ریخته گری پیشنهاد می شود و اغلب برنامه تولید این گونه کارگاهها از قبل مشخص نیست . پس از سرد شدن و جدا کردن محصول از قالب انجام عملیات اصلاحی از جمله عملیات تمیزکاری بر روی محصول ضروری است . لذا بخشی در این واحدها وجود دارد که وظیفه انجام این کار بر عهده آنهاست .

 با توجه به تفاوت بین هر قطعه ریخته گری شده با بعدی به علتهای بسیار زیاد از طرفی و هزینه دار بودن انجام این فرآیند از طرف دیگر و همچنین متفاوت بودن انتظارات مشتریان ، عموما ً این قسمت در کارخانه های ریخته گری توسعه نیافته است .

بنابراین به نظر می رسد وجود کارگاهی که بتواند این خدمات را به صورت جامع و کامل به این واحدها ارائه دهد لازم است .

 به طور کلی در این کارگاه انجام عملیات سنگ زنی ، سندبلاست  و شات بلاست ، تراش کاری ، فرزکاری و عملیات وابسته و در نهایت رنگ آمیزی می تواند وجود داشته باشد .

البته با توجه به تجمع تعداد زیادی از کارخانجات ریخته گری در شهرک صنعتی اشترجان بهتر است محل کارگاه دراین منطقه باشد .

مراحل اجرایی پروژه

بررسی منطقه صنعتی اشترجان تهیه لیست شرکتهای مرتبط با موضوع پروژه گزینش تعدادی از شرکتها جهت پاسخگویی به سوالات تهیه پرسشنامه مناسب جهت اخذ اطلاعات گرد آوری اطلاعات از طریق پرسشنامه تجزیه و تحلیل پاسخها مکان یابی شرکت با استفاده از مدلهای ریاضی

 فصل اول   

کلیاتی درباب ریخته گری  فلزات 
تاریخچه ریخته گری

احساس عمومی آن است که ریخته گری تا اواسط قرن حاضر به صورت یک هنر تجربی تلقی می گردید .تنها در نیم قرن اخیر است که زیربنای علمی برای این فرآیند تولید اساسی مهیا گردیده است . واقعیت این است که بسیاری از تکنیک های مدرن و ابداعی امروزی در زمینه های متالوژیکی ، هنگامی که به گذشته برمی گردیم ، راه حل های علمی مسائل آن در زمان های دور دانسته شده بود . پیدایش و تولید چدن با گرافیت کروی در اواسط قرن حاضر در اروپا و امریکا که به عنوان مهم ترین پدیده ریخته گری قرن حاضر معرفی شده ، در حقیقت در حدود دو هزار سال پیش از آن در چین تولید می گردیده است . کشف اخیر کوره های بلند احیا سنگ های معدنی در افریقا ، متعلق به سه هزار سال پیش نمایانگر توجه گذشتگان ما به جنبه های متالوژیکی تولید قطعات صنعتی می باشد .

پنج هزار سال پیش ،همان زمانی که تازه عصر نوسنگی در بریتانیا ، آلمان و سپس در استرالیا پی گرفته بود ، مصر و بین النهرین هزار سال بود که سفالگری می کردند و در عصر مفرغ ( آلیاژ مس و قلع ) بودند . میل به جمع آوری طلا ، جواهرات ، مرمر سبز ، فیروزه ، فسفات آلومینیوم آمیخته با مس و شهاب سنگ ها به علت این که رنگی شفاف داشته اند و به دلیل خواص جادویی که گمان می رفت در آنها نهفته باشد ، انسان اولیه را به نواحی فلزدار کشانید و اولین حرفه تخصصی را بعد از جادوگری که پدیده صنعت می باشد برای بشر اولیه به وجود آورد.

اشیا کوچک مسی ، سنجاق ، نیزه و قطعات آهن حاصل از شهاب سنگها مربوط به بیش از سه هزار سال قبل از میلاد که در گور مصریان یافت شده است ، بیانگر این مطلب است که فلزگری پس از چهار هزار سال قبل از میلاد در خاور باستان به خوبی شناخته شده بود . ولی در حدود سال سه هزار قبل از میلاد تمدن مفرغکاری در قفقاز ، فلسطین ، سوریه ، بلوچستان و ایران با ویژگی های خاص خود به وجود آمد. مردم سومر و دره سند پیش از سال سه هزار قبل از میلاد قلع را می شناختند و به منظور تسهیل کار ریخته گری به عنوان آلیاژ مس به کار می بردند .

شاید اولین خصوصیت یک فلزکه مورد توجه بشر قرار گرفت ، خاصیت کار پذیری مکانیکی بدون از دست دادن قابلیت چسبندگی ذرات آن بوده است . شاهد این مدعا تغییر شکل تکه ای فلز به ورقه ای پر نقش و نگار است که از آسیای شرقی به دست آمده است و متعلق به حدود سه هزار سال پیش است . مهم تر از آن استفاده از اشیا کار شده طلا توسط انسان های اولیه در حدود هشت هزار سال پیش از میلاد مسیح می باشد . تمام شواهد به دست آمده نشان می دهد که اولین فلزی که ذوب گردید ، مس بوده است . زمان معینی را نمی توان برای آغاز عصر مس بیان داشت .

برنز که در حالت ریختگی سیاه تاب دارای استحکام بیشتری از مس است در حدود سه هزار سال قبل از میلاد جایگزین بعضی از اشیا مسی گردید . این ایام که تا 1200 سال قبل از میلاد به طول انجامید، عصر برنز نامیده می شود و بعد از عصر برنز عصر آهن آغاز می شود .

شروع ذوب چدن حدود دو هزار سال قبل از میلاد بوده و قطعات تولیدی عموما ً به مصرف اشیا تزئینی می رسیده است . متالوژی فولادهای ریختگی به حدود پانصد سال قبل از میلاد نسبت داده می شود .

در حدود سه هزار سال قبل از میلاد روش ابداعی قالبسازی با موم در بین النهرین به کار می رفت ولی قالب های اولیه از نوعی ماسه بود و بعدا ً با تعبیه شکل قالب در سنگ به یک نوع قالب نیمه دائمی دسترسی پیدا شد .

مردمان چین با ابداع تکنیک قالب های دو تکه و روش مدل های مومی پیشرفت وسیعی را در این صنعت پدید آورند .

به هر حال شواهد موجود نشان می دهد چینی ها در حدود هفتصد سال قبل از میلاد به ریخته گری آهن مبادرت ورزیدند و ایران نیز یکی از کشورهایی است که فن ریخته گری و گداختن فلز را از زمان های قدیم شروع کرده است . چنانکه در شهر حسن لو که در آذربایجان شرقی فعلی بوده است در حدود 600 سال قبل از میلاد ذوب آهن انجام می گرفته و قطعات ریخته شده از آهن در خرابه های آن کشف شده است .

برای گداختن ، قالبگیری و ریخته گری نوعی دستگاه دم ضروری است زیرا فقط سنگ های مس مستقیما ً به کمک حرارت ذغال به مس خالص تبدیل می شوند . سنگ های دیگر عموما ً سولفید بوده و باید قبل از گداختن ابتدا در مجاورت دمش هوا سوخته و اکسید شوند . این عوامل باعث در تنگنا قرار دادن ریخته گران آنروز گردید تا جایی که باعث اختراع تکمیل ابتدایی فن ریخته گری که تا سال هزار و سیصد قبل از میلاد کشانیده شد ، گردید .

در حدود سال پانصد میلادی اولین کوره ریخته گری آهن در هندوستان به وجود آمد که روش تهیه و نوع ریخته گری آن تقریبا ً نا مشخص است .

 در اروپا ریخته گری آهن تا قرن چهاردهم میلادی مرسوم نگردید . در این قرن اولین ناقوس کلیسا از برنز در سال 1313 ریخته شد و بیشتر در زمینه های هنری مثل ساختن مجسمه هایی از برنز یا طلا از مقدسین مسیحی ادامه یافت که منجر به پیشرفت قابل ملاحظه صنعت ریخته گری گردید .

اولین شخصی که به تالیف و تدوین مطالب ریخته گری مبادرت ورزید انریکو برینکوگر (1539-1480 م  ) است . این شخص که اروپاییان پدر صنعت ریخته گری می نامند به تحریر جزئیات حرفه ای ریخته گری در آن زمان با ذکر تجربیات خود و سایرین همت گماشت . سه اصل عمده ای که مطرح نمود و هنوز هم به قوت خود باقی است عبارتند از : قالب خوب ، ذوب خوب ، آلیاژ و ترکیب مناسب که هر ریخته گری ملزم به رعایت این سه اصل می باشد .

در قرن هجدهم رامور ( میلادی1758  – 1683 )ضمن فعالیت های خود به ریخته گری چدن توجه خاص نمود و موفق به ساختن چدن مالیبل گردید و تاثیر عوامل گوناگون بر روی ساختمان چدن ها و تهیه چدن های سفید ، خاکستری و خالدار را نشان داد که نتیجتا ً چدن به عنوان یک فلز صنعتی مورد قبول قرار گرفته و ازدیاد مصرف آن ، تولید وسیع آن را به دنبال داشت .

اولین کوره ذوب با سوخت کک ( که موسوم به کوره بلند است ) در سال 1730 میلادی توسط آبراهام داربی به کار افتاد . این کوره قادر به تولید چدن مذاب به مقدار زیاد بود و همین عامل به تدریج یکی از عوامل انقلاب صنعتی در اروپا گردید . اولین کوره کوپل نیز در سال 1794 میلادی توسط جان ویل کینسون ساخته شد و کمک زیادی به کارگاه های ریخته گری چدن نمود.

موقعیت چدن در صنعت با پیدا شدن روش تولید فولاد ارزان از طریق بسمر ( میلادی 1856‌) کمی تنزل پیدا کرد و بعدا ً با ساخته شدن انواع کنورتورها ، کوره های نفت سوز و شعله ای ، مشکل ذوب فلزات با درجه حرارت بالا اهمیت خود را تا حدودی از دست داد و انواع فولادها و آلیاژهای امروزه ریخته گری پیشرفت شایانی نموده است که به خصوص پیشرفت سریع و اساسی تکنولوژیکی این رشته در قرون اخیر مشهود است.

امروزه بدون تردید ریخته گری در تهیه حدود %90 از قطعات صنعتی به طور مستقیم یا غیرمستقیم نقش دارد . ماشین ، موتور ، هواپیما ، قطعات کشاورزی ، قطعات صنعتی و حمل و نقل فقط قسمت کوچکی از اجسامی اند که از طریق روش ریخته گری ، شکل می گیرند . اینک در جهان هزاران کارخانه ریخته گری وجود دارند که در خدمت صنایع سنگین مثل ماشین سازی ، صنایع متوسط و صنایع سبک قرار دارند .

پیشرفت سریع و وسیع این صنعت و ابداع روش های جدید ، مصرف روزافزون تولیدات و تقاضا برای ساخت هر چه بیشتر قطعات ، کارخانجات و صنایع ریخته گری را به تولید انبوه وادار ساخت و در جوار آن ، تقسیم بندی روشها و بالنتیجه تخصص ها انجام گردید به طوری که کلیه کارهایی که در سابق توسط یک کارگاه و احتمالا ً یک گروه از افراد انجام می گرفت ، امروزه توسط گروه ها و متخصصین مشخص و مجزا انجام  می شود .

فرآیندهای ریخته گری سریع و بسیار دقیقی توسعه یافته اند که به وسیله آنها می توان قطعات را با تلرانس های بسیار دقیقی تولید نمود .

روش ها و تکنیک های متفاوتی در صنعت ریخته گری به منظور تهیه قطعات به کار می رود که از آن جمله ریخته گری سنتی یا ریخته گری در ماسه می باشد ولی امروزه تکنولوژی پیشرفته و پیچیده تری حاصل شده است که منجر به تدوین و تکوین روش های مختلف و متکامل تری گردیده است .

از جمله این روشها می توان به ریخته گری در قالب دائمی ( permanent mold casting ) ، ریخته گری تحت فشار (  pressure die casting) ، ریخته گری گریز از مرکز centrifugal casting ) ) و ریخته گری دقیق ( investment casting) و از نظر ذوب و قالبگیری ، به ذوب و ریخته گری در خلاء ، روش قالبگیری به کمک خلاء ( vacuum molding) ، روش قالبگیری بدون درجه ( نظیر روش دیزاماتیک ) (disamatic) اشاره کرد.

 بررسی میزان تولید قطعات ریخته گری در سال های اخیر می تواند ملاکی برای پیشرفت سریع و روزافزون این صنعت و نیز نیاز هر چه بیشتر جهان صنعتی به این رشته باشد .جدول شماره 1 مجموع تولیدات قطعات ریختگی در تمام کشورهایی که آمار تولید آنها در دست است در سال 1978 را نشان می دهد .

نوع تولید

میزان تولید بر حسب تن

چدن خاکستری                                                                                                                                                                                                     

چدن با گرافیت کروی

چدن مالیبل

فولادهای ریختگی

آلومینیوم و آلیاژهای آن

مس و آلیاژهای آن

منیزیم و آلیاژهای آن

روی و آلیاژهای آن

بقیه فلزات غیرآهنی

56 , 497 , 912

7 , 951 , 381

3 , 062 ,811

17 , 428 , 541

2 , 725 , 025

839 , 171

55 , 976

586 , 669

1 , 460 , 817

تعریف ریخته گری

اصولا ً قطعات فلزی را می توان به روش های مختلفی تهیه کرد یا آنها را تغییر شکل داد ، ولی ریخته گری عبارت است از هر گونه تغییر شکل دادن فلزات و آلیاژها از راه ذوب فلز ( آلیاژها ) و ریختن آنها در محفظه ای به نام قالب . این محفظه مطابق با شکل مورد نیاز،  طراحی  و ساخته شده است .

بنابراین در عملیات ریخته گری یک قالب مناسب به شکل قطعه ای که باید تولید شود ، تهیه  می گردد . فلز یا آلیاژی که قطعه باید از آن تهیه شود ، ذوب می گردد و مذاب تحت شرایط کنترل شده و لازم به داخل قالب ریخته شده و فرصت کافی جهت انجماد به مذاب داده می شود تا قطعه مطلوب تولید گردد.

قطعه تولید شده به روش ریخته گری ممکن است پس از تمیزکاری مستقیما ً مورد استفاده قرار گیرد ، اگر چه اغلب پس از ریخته گری قطعات ، آنها را تحت عملیات حرارتی – تراشکاری و پرداخت قرار می دهند تا برای استفاده یا مونتاژ آماده شوند .

مزایای روش ریخته گری در مقایسه با سایر روش های تولید

برای شکل دادن مواد و تولید قطعات ، روش هایی از قبیل ماشینکاری ، آهنگری ، جوشکاری ، پرسکاری ، نورد گرم وجود دارند . روشهای شکل دادن فلزات را به طور کلی میتوان به پنج دسته تقسیم نمود :

الف - روش مکانیکی

ب – روش اتصال فلزات

ج – روش ماشینکاری 

د – روش متالوژی پودر

ه – روش ریخته گری

خصوصیات روش های فوق را می توان به طور خلاصه چنین بر شمرد :

روش مکانیکی

...

116 ص فایل WORD