چکیده: ریخته‌ گری ماسه‌ای (به انگلیسی: Sand Casting) روشی در ریخته‌ گری فلزات است که در آن از ماسه برای ساخت قالب استفاده می‌شود. قطعات ریخته‌ گری ماسه‌ای در کارخانجات بخصوصی تولید می‌شوند که به آن کارخانه ذوب می‌گویند. بیش از ۶۰٪ تمام قطعات ریختگی توسط فرایند ریخته‌ گری ماسه‌ای ساخته می‌شوند.

فرایند ریخته گری ماسه‌ای

یک قطعه ریخته گری با شکل دادن یک قالب از مخلوط ماسه و سپس ریختن فلز مذاب در حفره ی قالب تولید میشود . سپس قالب خنک میشود تا فلز منجمد شود . پر کاربرد ترین روش ریخته گری با احتساب مقدار قابل توجهی از تناژ ریخته گری (80 درصد) تقریبا تمام آلیاژها میتوانند ریخته گری ماسه ای شوند از جمله فلز های با دمای ذوب باال مانند فوالد ، نیکل و تیتانیوم محدوده ریخته گری از لحاظ اندازه از کوچک تا خیلی بزرگ میباشد . مقادیر تولید از یک تا میلیون ها

ریخته گری ماسه ای بدلیل همه کاره بودن به یک فرآیند تولید رایج تبدیل شده که شامل مراحل زیر است :

1. Pattern making ساخت الگو
2. Mold making ساخت قالب
3. Mold assembly وصل یا جمع نمودن قالب
4. Pouring پرکردن
5. Cooling سرد شدن
6. Shakeout خارج کردن قطعه
7. Degassing, fettling and post-casting processing تمیز کردن قطعه و کوره

اجزا تشکیل دهنده قالب ماسه‌ای

هر قالب ماسه‌ای از قسمت های مختلفی تشکیل شده است که در ادامه معرفی شده است. هر یک از این اجزا از اهمیت بالایی برخوردار هستند و وجود آن ها در قالب ماسه‌‌ای لازم است.

• Parting Line : سطحی که نیمه بالایی و پایینی را در قالب دو جزئی جدا می‌کند.
• Mold Cavity : ناحیه تو خالی قالب که فلزدر آن منجمد می‌شود.
• Pouring Cup : قسمتی از سیستم راهگاهی که فلز ریخته شده را در بر می‌گیرد.
• Draft : مخروط یا شیبی بر روی الگو و قطعه ریخته گری که اجازه می‌دهد قعه از قالب خارج شود.
• Gating System : کانال هایی  که  برای هدایت  فلز به حفره قالب استفاده می شود.
• Riser : یک حفره اضافی برای ذخیره مذاب اضافه برای جلوگیری از انقباض
• Core : یک شکل که داخل قالب قرار میگیرد و شکل داخلی حفره را تعیین می کند.
• Drag : نیمه پایینی قالب دو قسمتی
• Cope : نیمه بالایی قالب دو قسمتی
• Core Print : ناحیه‌ای برای پشتیبانی ماهیچه
• Core Box : قالبی برای تلید ماهیجه
• Flask : جعبه‌ای که قالب را حمل می‌کند.
• Runners : کانال های افقی
• Sprue : کانال های عمودی

انواع ماسه های ریخته گری :

ماسه سیلیکا

ماسه های ریخته گری تقریبا از سیلیکا  (Sio2) در شکل کوارتز تشکیل شده اند . ممکن است برخی ناخالصی ها موجود باشد مانند ایلمنیت ) ( Feo – Tio2 )، مگنتیت  ( Fe3o4) یا اولیوین که تشکیل شده از منیزیم و ارتو سیلیکات آهن ((MgFe)Sio4) میباشد . ماسه سیلیکا در جداول استفاده میشود زیرا ارزان و آماده در دسترس است .گرچه به عنوان ماسه ریخته گری کمبود های گوناگونی دارد که ایجاب میکند از مواد دیگر در مخلوط ماده استفاده کنیم تا قطعات ریخته گری رضایت بخشی را تولید نماییم .

ماسه زیرکونی

زیرکون همان سیلیکات زیرکونیم ( ZrSio4) میباشد . این ماسه به شدت نسوز و دارای ویژگی های عالی ریخته گری میباشد. فواید کلی آن عبارتند از انبساط حرارتی بسیار پایین ، هدایت حرارتی و تراکم حجمی باال ) که سرعت سرد شدنی بالغ بر چهار برابر کوارتز میدهد ( و واکنشپذیری بسیار پایین با فلز مذاب زیرکون به چسب کمتری نسبت به بقیه ماسه ها نیاز دارد زیرا دانه های آن کروی است . ثبات ابعادی و حرارتی باالی زیرکون دالیلی هستند که در ریخته گری فوالد و ریخته گری دقیق آلیاژهای با دمای ذوب باال به طور گسترده از آن استفاده میشود.

ماسه اولیوین

سنگ های معدنی اولیوین ( به دلیل سبز رنگ بودن آن به این اسم شناخته میشوند ) ، حالل جامد فورستریت (Mg2Sio4) و فایالیت (Fe2Sio4) هستند . اشتیاق خاص اولیوین مشابه سیلیکا میباشد . اما انبساط حرارتی آن بسیار کمتر است . به همین دلیل اولیوین در ریخته گری فوالد برای کنترل ابعاد قالب استفاده میشود . اولیوین همچنین از سیلیکا کم دوام تر است و ماسه ای گوشه دار(زاویه دار)است .

ماسه کرومیت

کرومیت  (Fecr2o4) سیاه و گوشه دار است . کرومیت به شدت نسوز و واکنش پذیری شیمیایی پایینی دارد و همچنین دارای پایداری حرارتی مطلوب و خواص سردشدن عالی را دارا میباشد .گرچه انبساط حرارتی آن دو برابر زیرکون میباشد و اغلب دارای ناخالصی های محتوی آب است که باعث سوراخ و عیب های گازی در ریخته گری میشود . الزم است که حدود کلسیم اکسید  (Cao) و سیلیکون دی اکسید ( Sio2) در ماسه ی کرومیت تعیین شود که از واکنش هی تف جوشی (زینترینگ) و واکنش با فلز مذاب که باعث سوختن میشود جلوگیری شود.

ماسه آلومینیوم سیلیکات

آلومینیوم سیلیکات  ( Al2sio5) در سه شکل موجود میباشد : کیانیت ، سیلیمانیت و آندالذزیت . دانه ها به شدت گوشه دار هستن .این مواد دارای انبساط حرارتی پایین ، مقاومت بالا به شوک حرارتی هستند . آنها به صورت گسترده در ریخته گری های دقیق و اغلب در ترکیب با زیرکون مورد استفاده قرار میگیرند .