امروز سه شنبه ۱ مرداد ۱۳۹۸ ۱۵:۴۶

مقالات

تاریخچه ریخته گری

پروژه  ۱۳۹۷/۱۱/۲۳
ریخته گری یکی از قدیمی ترین روش های شناخته شده¬ای است برای به¬دست آوردن شکل مطلوب فلز. اولین کوره¬¬های ریخته¬گری از خاک رس ساخته می¬شدند و لایه¬هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده می شد. از نقطه نظر تاریخی ریخته گری را می توان به چند دوره تقسیم نمود.
مقدمه
ریخته¬گری ممکن است به صورت «ساخت یک شئ فلزی با اجازه دادن به انجماد مذاب آن، در یک قالب » تعریف گردد. شکل شئ مورد نظر به وسیله شکل حفره قالب تعیین می¬شود. علم ذوب فلزات یا ریخته¬گری مراحل شکل¬گیری یک شئ فلزی است به وسیله ذوب کردن فلز و ریختن آن در قالب. کارخانه مذاب فلز یک تاسیسات تجاری است برای ذوب و ریختن فلزات یا تولید قطعات ریخته¬گری. نکته قابل توجه در این تعاریف، استفاده از مذاب فلز جهت ریخته گری شکل شئ به صورت مستقیم، است.  
امروزه صنعت ریخته¬گری بسیار پیشرفت کرده و بسیاری از قطعات پر کاربرد از این روش ساخته می¬شود.
در این مقاله سعی شده تا به طور مختصر تاریخچه ریخته گری مورد بررسی قرار گیرد.
 
Introduction
A casting may be defined as a “metal object by alloying molten metal to solidify in a mold,” the shape of the object being determined by the shape of the mold cavity. Founding, or casting, is the process of forming metal objects by melting metal and pouring it into molds. A foundry is a commericial establishment for founding, or producing castings. Significant in these definitions is the use of liquid metal to cast the shap of the object directly.
Today,  the casting industry has been basically promoted and loads of useful objects are made in this way.
In this paper we try to study the history of casting, briefly.


کشف هیچ عنصری نتوانسته است که عنصر یا فلز دیگری را به بوته  فراموشی بسپارد زیرا نیازمندی¬های بشر همواره نا محدود و خـواستـه¬های او بـی پایان است و مــواد و ابـزار مـحـدودی در دست دارد که ناگــزیر روش جایگزینی را به او آموخته است . اگر مس در ساخت تجهیزات جنگی قدیم اهمیت خود را از دست داد ، در عوض در ساخت وسایل حرارتی و انتقال الکتریسیته نظیر سیم های برق اهمیت و ارزش دوباره ای پیدا کرده است.
ریخته¬گری فلزات یک تکنولوژی ما قبل تاریخ است؛ اما خیلی دیر در باستان¬شناسی ثبت شده است. تکنولوژی¬های قدیمی¬تری نیز وجود داشته است که از آتش در آن¬ها استفاده می¬شده است و به مجموعه همه آن¬ها «Wertime pyrotechnology » گویند؛ که پایه¬ای برای پیشرفت ریخته گری محسوب می¬گردد. در این بین می¬توان به عملیات حرارتی سنگ معدن برای کارآمدتر شدن آن، سوزاندن آهک برای ساخت گچ و گرما دادن به خاک رس برای استفاده در سفال¬سازی اشاره کرد.
 
ریخته گری های اولیه به صورت بومی انجام می¬گردیده و از گداختن استفاده استفاده نمی¬شده است. 
اولین اشیاء درست شده از فلزات، که تا کنون شناخته شده¬ قدمتی بیش¬ از 10000 سال دارند و بدون استفاده از ریخته¬گری شکل داده¬ شده¬اند. (می¬توانید به جدول صفحه بعد مراجعه کنید.)



فهرست پیشرفت در استفاده از مواد به ترتیب تاریخ
 
مسلماً کسی نمی داند که اولین انسان فلزکار تحت نام «ریخته¬گر» یا «آهنگر» چه کسی است و همـچنین به طـور حتم مشخص نیست که اولیـن فلـز که در دست انسان تغییـر شکل پذیرفت کدام عنصر است؟ 
 
طلا، بنا بر خواص طبیعـی و به دلیل حضور خالـص آن در طبقات زمین و نیز به علت درخشش آن در نور، شاید اولیـن فلزی باشد که مورد استفاده ی بشر قرار گـرفته است. بهرحال واضح است که اولین انقلاب در صنعت ، با دستیابی به مس آغاز شد که از استحکام مطلوبی برخوردار بوده است. 
     بر اسـاس شواهد تاریخی، اولیـن انسان¬هایی که از فلز استفـاده کــرده¬اند، مردمانی از نژاد هند و اروپــایی بوده¬اند که در خــاورمیانه  (اقوام ساکن در ایران، عراق و ترکیه) زندگی می¬کردند. تمدن¬های مصری و چینی از گسترش فرهنگ خاورمیانه به غرب و شرق حاصل شده است. 
     وقتی که مردمان آسیــای صغیر (ترکیه فعلی) بر منطقه¬ی بین¬النـــــهرین (عراق امروزی) دست یافتند و مردم بومی آن ناحیه را شکست دادند، از سلاح¬های آهنگری شده استفاده می کردند و با توجه به استحکام بیشتر قطــعات چکش کاری شده نسبت به قطعات ریختگی بود که توانستند بر ریخته¬گران بین¬النهرین پیروز شوند. با توجه به وقوع این حادثه در 4 هزار سال قبل از میلاد می توان گفت که ریخته¬گری قبل از آهنگــری آغاز شده است و بدیهی است که عملیات¬حرارتــی به منظــور سخت کردن قطعــات فولادی نظیر شمشیر و نیزه بسیار نوپاتر از هر دو حرفه ی فوق است. 
     بشر به تدریج دریافت که قدرت آتشی که برای ذوب بکار می رود، به مقدار زیادی به هوا بستگی دارد و اگر هــوای بیشتری به سوخت رسانیـده شود، سرعت ذوب و قدرت آتش بیشتر می شود. بدیهی است نتیجه¬ی چنیـن دریــافتی از فــوت¬کردن به آتش آغاز شد و سپس به کیسه های دم و یا فــوتک¬ها منــجر گردید . امروزه از ونتیلاتورها و موتورهای تنظیم هوا با فشار مناسب استفاده می¬شود. 
قالب ها¬ی اولیه از سنگ ساخته شده بودند. سنت حکاکی بر روی سنگ¬ها، از دوره استفاده و کنترل آتش خیلی قدیمی¬تر است، و میزان مهارت کار¬های جزئی را امکان پذیر می¬ساخت.
 
نمونه¬ای از قالب¬های اولیه
تجربیات اخیر نشان می¬دهد که ریخته¬گری فلزدر یک قالب باز دقیق¬تر است. اگر روی سطح باز باشد؛ پس از پر کردن قالب روی آن پوشانده می¬شود، این کار می تواند منجر به استفاده از قالب دو کفه¬ای (2 قسمت پایدار) شود. این¬گونه قاب¬ها در ساخت قطعات متقارن، مانند تیر¬ها با طراحی-های مختلف. نیز شمشیر¬ها مورد استفاده قرار می¬گرفتند. قالب ها طوری ساخته شده بودند که لبه-های شمشیر¬ها و تیرها می¬درخشیدند به طوری که این  نشانه¬ای بود برای اتمام مرحله ساخت این وسایل.
 
باقی¬مانده یک شمشیر قدیمی
غالباً این لبه¬ها خود سخت ¬تر از خود شئ بودند، که این دلیلی است برای سنجش کارسختی. هم-چنین این گواهی است برای ریخته¬گری به وسیله موم فداشونده در ساخت قطعاتی از برنز، نقره و ... . مانند گوزنی در آلکا هیوک، (Alaca Hoyuk) واقع در آنکارای امروزی.
 
این قطعه کوچک بسیار جالب است، به این دلیل که راهگاه¬های ریخته¬گری که به پایه¬ها متصل شده اند؛ به طور واضح چگونگی ریخته¬گری را نشان می¬دهند.
هم¬چنین شواهد زیادی از این¬گونه قطعه¬ها که به روش ریخته¬گری موم فداشونده که در عصر برنز ساخته شده¬اند، وجود دارد. مانند باقی مانده مراحل ساخت: مثل تکه¬های شکسته شده¬ای از مواد قالب گیری و قالب های اصلی. موم ممکن است به درستی به عنوان ماده قالب مشخص شده باشد؛ اما احتمال دارد که از موادی دیگر نیز برای ساخت قالب استفاده شده باشد؛ اما دلیل مستندی برای اثبات وجود این مواد تاکنون پیدا نشده است. هم¬چنین، به طور مشابه پوشش قالب ها که در آن زمان استفاده می¬شده هم¬چنان ناشناخته است. با این¬وجود کاوش¬ها باعث کشف مناطقی شده¬اند که در آن¬جا ریخته¬گری مومی صورت می گرفته است. یکی از این مناطق، منطقه ای بود به نام گوسج   در سال 1972 در انگلستان.
در گوسج، در عصر آهن (اولین قرن پیش از میلاد). پس از حفاری¬ها یک کارخانه پیدا شد که موم فداشونده در این کارخانه  برای تولید انبوه قطعه¬هایی کوچک از برنز، نیز دیگر مواد مناسب برای ساخت افسار و ... استفاده می¬شده است.
 
به طور کلی از نقطه نظر تاریخی ریخته¬گری را می توان به چند دوره تقسیم نمود که در اینجا شرح مختصری را بیان می¬کنیم:

دوره برنز:
 دوره برنز در خاور دور  و در حدود 2000 سال قبل از میلاد مسیح آغاز شد. و تقریبا 1000 سال بعد از شروع آن در خاور نزدیک . هنوز به طور دقیق مشخص نیست که این اتفاق در چین رخ داده¬است و یا در جایی دیگر در جنوب شرق آسیا؛ تلاش¬های زیادی در این راه برای کشف و بررسی مکان¬های  متالورژیکی در تایلند صورت گرفته است. ریخته¬گری برجسته¬ترین روش شکل-دهی در خاور دور بوده¬است. شواهد کمی نیز برای استفاده از دیگر روش¬ها برای کار بر¬روی فلزات در 500 سال پیش از میلاد مسیح در چین وجود دارد.  اولین اشیای کشف شده در خاور نزدیک به صورت آلیاژی از مس و آرسنیک (حدود4 درصد) بوده است. این آلیاژ که مصرف عمومی داشت، همزمان با خاور نزدیک در اروپا به خصوص انگلستان نیز مورد استفاده قرار گرفت. 
 

دوره آهن: 
پیدایش آهن به عنوان یک دوره به 2000 سال قبل از میلاد مسیح میرسد. نام آهن در زبان پهلوی به عنوان الیسن، در آلمانی آیزن و در انگلیسی آیرون  نامیده شده است و احتمالاً به هنگام ذوب مس به آن پی برده¬اند. درهرحال در حدود 1000 تا 1200 سال قبل از میلاد آهن تقریباً ماده¬ی اصلی اغلب سلاح¬ها و ابزارها را تشکیل می داد در حالی که برنز به منظور ساخت ظروف و گلدان¬ها و اشیای تزئینی مورد استفاده  قرار می¬گرفت.
بدیهی است که آهن¬های به دست آمده در این دوره را نمی¬توان به ریخته¬گری نسبت داد بلکه این آهن¬ها در اثر پتک¬کاری بر روی آهن¬اسفنجی  به¬دست آمده¬اند. با توجه به نقطه ذوب بالا  1536 ℃ بدیهی است که ذوب مستقیم آهن تا قرن نوزدهم ممکن نبوده ولی در اواسط دوره، آهن بر اثر افزایش کربن و پایین آمدن نقطه ذوب آن (در چدن¬ها) ریخته¬گری آن ممکن گردید. نکته مهم دیگر کشف عملیات حرارتی بر روی آهن بود که از اهمیت خاصی برخوردار است. در دوره آهن تحولات جدیدی در آلیاژهای مس نیز به وجود آمد و آلیاژهای مختلفی از مس و قلع ساخته شد. 
از عجایب این دوره ساخت مجسمه¬ی رودس  است که در سال 290 قبل از میلاد ساخته شده و جزء عجایب هفت گانه محسوب می¬شود. این مجسمه 32 متری که از قطعات مختلف برنز ریخته-گری شده و وزنی حدود 390 تن داشت طی زمین لرزه¬ای در دریای مدیترانه غرق شد.
   
تصویر مجسمه رودس
 دوره تاریک صنعتی:
 در سده های سوم و چهارم بعد از میلاد تا قرن چهاردهم میلادی یک دوره رکود در صنایع و از جمله ریخته¬گری به وجود آمد. البته با توجه به حکومت کلیساها و تزئینات آن نظیر ناقوس ، شمعدان  و ... روشهای جدیدی در ریخته¬گری ایجاد شد.
                               
زنگ کلیسایی باستانی متعق به کشور اسپانیا.

دوره رنسانس صنعتی:
 این دوره از سال 1500 تا 1700 میلادی به طول انجامید. در این دوره صنعت توپ¬ریزی بنا نهاده شد. در
 ابتدا لوله های توپ از برنز و سپس از چدن ساخته شد و در این رابطه دولت عثمانی نقش زیادی داشت.
 
 در این دوره همچنین کوره ها از نظر دمش رونق یافتند و برای مذاب از نگهدارنده استفاده شد. دوره رنسانس صنعتی را علاوه بر تکامل کوره ها و سیستمهای دمشی از نظر مواد اولیه باید آغاز استفاده از ماسه و روش ریخته گری در ماسه محسوب کرد.
ظهور چدن و فولاد به عنوان مواد اولیه در ساخت قطعات و لوازم دفاعی و خانگی و نیز استفاده از آلیاژهای متفاوت مس نظیر برنز و برنج و عناصر دیگر و همچنین استفاده از طلا در ساخت زینت الات و قطعات تزئینی از مظاهر دیگر این دوره است. در این دوره متالورژی به عنوان یک علم مستقل پیشرفت کرد نظریه ساختار بلوری فلزات و سایر مواد توسط هارسویکر فرانسوی اعلام شد. قرن هفدهم قرن دستیابی به ابزار جدیدی به عنوان میکروسکوپ بود که تحولی جدیدر علم متالورژی ایجاد کرد.

دوره انقلاب صنعتی:
یکی از تعاریف انقلاب صنعتی این است که حداقل 50 درصد از تولید هر ماده از خانه یا کارگاه های کوچک به کارخانه منتقل شود. مهمترین تحولات انقلاب صنعتی را می¬توان ساخت اولین کوره هواده با سوخت کک در سال 1709 نامید و آبراهام داربی در سال 1777 اولین کوره بلند خود را برای ذوب و احیای سنگ معدن آهن به کار انداخت.
علاوه بر نوع کوره، روش دمیدن و استفاده از دمنده¬های بهتر و اطلاع کافی از وجود واکنشهای گرمازا میان هوا و سوخت را باید از عوامل اصلی دیگر در تحول و تکامل ریخته گری محسوب کرد. روشهای دمیدن که با استفاده از کیسه هوا (فوتک) انجام می گرفت، در این دوره جای خود را به دمنده هایی که با موتور بخار کارمی¬کردند داد. استفاده از سرب و روی در ریخته¬گری به صورت فلزاتی مستقل و نه فقط به عنوان عناصر آلیاژی و به ویژه استفاده از روی برای ساخت ظروف در دوره انقلاب صنعتی معمول شد.
کشف نیکل در سال1751 واستفاده آن در سال1800 به عنوان عنصر آلیاژی و نیز کشف و استفاده از دو فلز سبک و پر استحکام آلومینیم و منیزیم از موارد بسیار مهم در این دوره به شمار می آیند.


درباره چدن:
چدن¬ها حدود 600 سال پیش از میلاد، در چین به وجود آمدند. استفاده از چدن¬ها در آن زمان تنها محدود به کاربردهای جزئی نمی¬شود، بلکه نمونه¬های زیادی از مجسمه¬های چدنی چینی وجود دارند.
 
بیشتر چدن¬های چینی به طور غیر معمول دارای فسفر زیاد هستند؛ و همچنین به این دلیل که اغلب از زغال سنگ برای گداختن استفاده می¬شده درصد گوگرد آن¬ها نیز بالا بوده است. بحث¬هایی درباره تاریخ ورود چدن¬ها به اروپا و مسیری که از طریق آن وارد شد، وجود دارد. مخالفت کمتری درباره ورود چدن¬ها از شرق وجود دارد. توافق کلی درباره تاریخ ورود مذاب چدن به اروپا به قرن 15 بعد از میلاد باز می¬گردد.
 
امروزه ریخته¬گری پیشرفت شگرفی کرده است، و قطعات زیادی به وسیله¬ی ریخته¬گری ساخته می¬شود؛ و درصد زیادی از اتصالات صنعتی به وسیله¬ی جوش کاری صورت می گیرد که خود یک نوع ریخته¬گری موضعی و لحظه¬ای است. هرچند با پیشرفت صنعت روش¬های مختلفی برای تولید قطعات ارائه شده و خواهد شد، اما مسلماً ریخته¬گری هرگز به دست فراموشی سپرده نخواهد شد، چون¬که تنها روش تولید بسیاری از قطعات حیاتی به¬ویژه قطعات چدنی، ریخته¬گری می¬باشد؛ و یا در صورت وجود روش¬های دیگر ریخته¬گری هنوز روش بهینه از لحاظ اقتصادی و زمانی است.

















برای نظر دادن ابتدا باید به سیستم وارد شوید. برای ورود به سیستم اینجا کلیک کنید.