صنایع ریخته گری و متالورژی
ریخته گری فرایندی است که در آن به منظور تبدیل فلز به شکل دلخواه (شمش یا قطعه)، فلز را بصورت مذاب به درون قالبی با حفره های به شکل مورد نظر ریخته شده و پس از انجماد قطعه که به آن “ریختگی” گفته میشود، خارج می گردد.می توان گفت ریخته گری قدیمیترین روش شکل دادن به فلزات است که از دست کم حدود پنج هزار سال پیش مورد استفاده قرار می گرفته است. تا قبل از آغاز انقلاب صنعتی، مس و آلیاژهای آن بخش عمده فلزات و آلیاژهای ریخته شده را به خود اختصاص داده بودند. اما با وقوع انقلاب صنعتی و برخی پیشرفت های علمی و صنعتی امکان تولید چدن و سپس فولاد ریختگی با قیمتی پایینتر از آهن کارشده فراهم شد.
ریخته‌گری
ریخته‌گری یکی از قدیمیترین روش‌های شکل‌دهی فلزات است که در آن فلز مذاب به داخل قالبی ریخته میشود و پس از سرد شدن، شکل قالب را به خود می‌گیرد.
مراحل فرآیند ریخته‌گری:
- طراحی و ساخت قالب: قالب‌ها معمولاً از موادی مانند ماسه، فلز یا سرامیک ساخته می‌شوند.
- ذوب فلز: فلزات در کوره‌های مختلف ذوب می‌شوند.
- ریختن فلز مذاب: فلز مذاب به داخل قالب ریخته میشود.
- سرد شدن و باز کردن قالب: پس از سرد شدن، قالب باز شده و قطعه ریخته‌گری شده استخراج میشود.
کاربردهای ریخته‌گری:
- تولید قطعات خودرو
- تولید ابزارآلات صنعتی
- تولید تجهیزات ساختمانی
- صنایع هوافضا
متالورژی
متالورژی علم و هنر استخراج فلزات از سنگ معدن و همچنین فرآوری، ترکیب و شکل‌دهی فلزات به منظور بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی آنها است.
انواع متالورژی:
- متالورژی فیزیکی: مطالعه ساختار و خواص فیزیکی فلزات.
- متالورژی شیمیایی: فرآوری و استخراج فلزات از سنگ معدن.
- متالورژی مکانیکی: فرآیندهای شکل‌دهی و تغییر شکل فلزات.
فرآیندهای متالورژی:
- استخراج: استخراج فلزات از سنگ معدن.
- پالایش: حذف ناخالصی‌ها و بهبود خلوص فلز.
- آلیاژسازی: ترکیب فلزات مختلف برای بهبود خواص مکانیکی.
- شکل‌دهی: فرآیندهایی مانند نورد، فورجینگ و اکستروژن.
کاربردهای متالورژی:
- صنایع خودرو و هوافضا
- صنایع ساخت و ساز
- صنایع الکترونیک
- تولید ابزارآلات
چالش‌ها و مزایا
مزایا:
- تولید قطعات با دقت بالا و خواص مطلوب
- بهبود خواص مکانیکی فلزات از طریق آلیاژسازی و فرآیندهای شکل‌دهی
- قابلیت تولید قطعات پیچیده و بزرگ
چالش‌ها:
- هزینه‌های بالای انرژی و مواد اولیه
- نیاز به تجهیزات پیشرفته و فناوری‌های نوین
- مسائل زیست‌محیطی مرتبط با فرآیندهای استخراج و پالایش
تکنولوژی‌های نوین در متالورژی و ریخته‌گری:
- چاپ سه‌بعدی فلزات: استفاده از تکنولوژی‌های چاپ سه‌بعدی برای تولید قطعات فلزی پیچیده.
- نانوتکنولوژی: بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی فلزات از طریق استفاده از نانوذرات.
- متالورژی پودر: تولید قطعات فلزی با استفاده از پودرهای فلزی و فشار دادن آنها.