استفاده از تکنولوژی های نوین ذوب در ریخته گری

چندین تکنولوژی جدید برای ذوب در ریخته گری در دست تحقیق بوده که با توجه به اهمیت روزافزون انرژی و کمبود ذخایر انرژی فسیلی، این تکنولوژی ها بسیار مورد توجه هستند. هر یک از این تکنولوژی ها مزایا و معایب خاص خود را دارند. در ادامه به توضیح این تکنولوژی ها و بررسی مزایا و معایب آن ها پرداخته شده است.

   1) ذوب با استفاده از اشعه الکترونی (Electron beam melting)

   این کوره ها از دستگاهی به نام تفنگ الکترونی (که اشعه های الکترونی ساطع می کند) برای ذوب استفاده می کنند. در این فرآیند قطعات فلز متراکم توسط اشعه های پرتوان الکترونی، به صورت لایه به لایه از پودر فلز ساخته می شود. بدین ترتیب که هر لایه به صورت جداگانه و دقیقاً به شکل هندسه مورد نظر ذوب می شود. تکنولوژی ذوب با اشعه های الکترونی با به کاربردن انرژی بالا، ظرفیت بالایی در ذوب و تولید محصولات ایجاد می کند.

   قطعه فلزی تحت دمای بسیار بالا و در خلأ ساخته می شود که در نتیجه آن تنش هایی که معمولاً در هنگام ساخت قطعات ایجاد می شود، در قطعات ساخته شده بدین روش ایجاد نخواهد شد. قطعات ساخته شده بدین روش نسبت به سایر قطعات ریخته گری از ویژگی های بهتری برخوردار بوده و مشابه قطعات شکل پذیر، قابلیت چکش خواری دارند. شمایی از ذوب با اشعه الکترونی در شکل(1) آورده شده است.

 

شکل(1). شمایی از فرآیند ذوب با اشعه الکترونی

   2) هیترهای شناور (Immersion heater)

در حال حاضر هیترهای شناور را می توان برای ذوب روی به کار گرفت، اما این هیترها هنوز قابلیت ذوب فلزات با دمای ذوب بالاتر از روی را دارا نیستند. پوشش سرامیکی محافظ این هیترها باعث کاهش راندمان ذوب می شود. تحقیقات زیادی برای استفاده از این هیترها در صنایع ریخته گری در حال انجام است. برای این کارسعی شده که فلاکس حرارتی این هیترها را افزایش دهند تا قابلیت ذوب فلزات با دمای ذوب بالا را نیز دارا شوند.

1. گرمایش مادون قرمز (Infrared heating)

   گرمایش مادون قرمز، یک روش سریع برای گرمایش بیلت هاست. در این تکنولوژی از لامپ های هالوژن تنگستن استفاده می شود که می توانند در دمای معمولی روشن شده و در عرض کمتر از یک ثانیه به ماکزیمم توان خود برسند. این گرمکن ها می توانند فلاکس حرارتی به بزرگی 20 تا 40 W/cm2 را برآورده کنند. لامپ های مادون قرمز می توانند در کمتر از یک ثانیه خاموش شده و همچنین می توانند انرژی الکتریکی را با راندمان بزرگتر از 90% به انرژی تابشی تبدیل کنند. استفاده از گرمایش مادون قرمز منجر به صرفه جویی قابل ملاحظه ای در زمان و هزینه انرژی مصرفی می شود. همچنین مقدار ضایعات در این روش به علت توزیع دمای یکنواخت توسط گرمایش مادون قرمز، کاهش می یابد. شمایی از ذوب با تابش مادون قرمز در شکل (2) آورده شده است.

 

شکل(2). شمایی از فرآیند ذوب با استفاده از تابش مادون قرمز

در ادامه ...

   3) ذوب توسط امواج ماکروویو(Infrared heating)

   4) گرمایش پلاسما (Plasma heating)

   5) کوره های خورشیدی(Solar furnace)