گرایش ریخته گری در مهندسی مواد

گرایش ریخته گری

ریخته­ گری چیست؟

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.

اگر فرایند جوشکاری را که یکی از روش­های اصلی ساخت قطعات و تجهیزات به شمار می­رود_ “مهندسی فرایند ذوب و انجماد فلز/آلیاژ در راستای یک خط” در نظر بگیریم، ریخته­ گری را می­توان “مهندسی فرایند ذوب و انجماد فلز/آلیاژ در سه بعد” تعریف کرد. افزوده شدن این “بعد سوم” باعث بروز پیچیدگی­ ها و مسائل کاملا جدیدی می­ شود که در حوزه­ بحث رشته­ ریخته­ گری می­ گنجند.

روش های ریخته گری

روش های ریخته گری به طرق مختلف دسته بندی می شود در این مطلب برخی از این روش ها به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم بندی شده است.

فیلم کارگاه ریخته‌گری ماسه‌ای

آموزش رشته ریخته ­گری

رشته ریخته گری در ایران غیر از تحصیل دانشگاهی از طریق هنرستان فنی حرفه ای  و  همچنین دوره های میان مدت سازمان فنی حرفه ای امکانپذیر است که دارندگان دیپلم ریخته گری می توانند در مقاطع کاردانی و سپس کارشناسی ناپیوسته ادامه تحصیل دهند.  فارغ التحصیلان رشته ریاضی فیزیک در مقطع دبیرستان برای تحصیل در رشته ریخته گری بایستی در مقطع کارشناسی رشته مهندسی مواد را بگذرانند، تنها در مقطع کارشناسی ارشد امکان انتخاب گرایش ریخته گری وجود دارد.

گرایش ریخته گری در مقطع کارشناسی ارشد مهندسی مواد

گرایش ریخته گری در مقطع کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مواد ارائه می شود. امروزه ظرفیت جذب گرایش ریخته گری در دانشگاه های ایران بسیار محدود است و سالانه تعداد معدودی دانشجو گرایش ریخته گری در مقطع کارشناسی ارشد فارغ التحصیل می شوند که البته این تعداد محدود منجر به بهبود تعداد فرصت های شغلی برای هر فارغ التحصیل می گردد. در ذیل نام و ظرفیت دانشگاه هایی که در این گرایش جذب دانشجو دارند آورده شده است:

دوره­ کارشناسی ارشد ریخته­ گری شامل دروس نظری و پروژه­ی تحقیقاتی است. از آنجایی که این رشته از زیرمجموعه­ های گرایش متالورژی رشته­ مهندسی مواد محسوب می­شود، حدود نیمی از واحدهای نظری آن مربوط به مفاهیم پایه­ ای در رشته­ متالورژی (مثل استحاله­ های فازی، ترمودینامیک و…) است و در نیمی دیگر به مسائل و مفاهیم مربوط به ریخته­ گری (ریخته­گ ری پیشرفته، مطالب ویژه در ریخته­ گری و…) پرداخته می­ شود. چارت دروس گرایش ریخته­ گری در مقطع کارشناسی ارشد مصوب وزارت علوم، تحقیقات و فناوری در پیوست این مطلب قرار داده شده است.

توانمندی های فارغ التحصیلان گرایش ریخته گری

فارغ­ التحصیلان گرایش ریخته­ گری در مقطع کارشناسی ارشد می ­توانند در زمینه­ های زیر فعالیت داشته باشند:

• افزایش بهره­ وری واحدهای صنعتی ریخته ­گری در کشور،
• طراحی قطعات ریخته ­گری و انتخاب مواد و روش ریخته­ گری مناسب برای تولید آنها،
• طراحی و برنامه­ ریزی ذوب و ریخته­ گری آلیاژهای پیشرفته و جدید مهندسی،
• برنامه­ ریزی در جهت تقویت سطح علمی واحدهای ریخته­ گری در کشور،
•  طراحی واحدهای صنعتی ریخته­ گری

توسعه مهارت در ریخته گری

برای توسعه مهارت دانشجویان گرایش ریخته گری توصیه می شود علاوه بر تجربه کار عملی روش های مختلف ریخته گری، دوره های آموزشی مورد نیاز که در سیلابس درسی دانشگاه ها وجود ندارند را در آموزشگاه های خصوصی مانند مرکز آموزش تخصصی ایران مواد (IMPEC) بگذرانند:

۱- کسب مهارت های طراحی با نرم افزار مانند SolidWorks و CATIA

۲- کسب مهارت های تحلیل و شبیه سازی با نرم افزار مانند ProCAST , Magma , SUTCast

۳- شرکت در دوره های آشنایی با استاندارد ها و آشنایی با کلیدفولاد

۴-کسب مهارت های آزمون های مواد ( مخرب و غیرمخرب ) و کنترل کیفیت

این­ توانایی­ ها از جمله­  مواردی هستند که  به افزایش توانمندهایی فرد به عنوان کارگر/تکنسین/مهندس ریخته­ گری کمک فراوانی نموده و در داشتن آینده­ی شغلی بهتر تأثیر بسزایی دارند.

زمینه­ های تحقیقاتی گرایش ریخته گری

پروژه­ های تحقیقاتی که در مقطع کارشناسی ارشد و دکتری در زمینه­ ریخته ­گری انجام می­شود می­تواند شامل موارد زیر باشد:

1.  مباحث مربوط به مطالعه، مدل­سازی و شبیه ­سازی پدیده ­های انتقال (جرم و حرارت)، و انجماد در ریخته­ گری آلیاژهای مختلف
2. بررسی عوامل مؤثر در بهبود سلامت و کیفیت قطعات از قبیل فراوری مذاب، اصلاح آلیاژ، طراحی و اصلاح سیستم ­های راهگاهی و تغذیه گذاری، بهبود کارایی قالب در زمینه­ های مختلف از جمله انتقال حرارت، حفظ شکل مورد نظر حین ریخته­ گری و جلوگیری از تشکیل عیوب با تغییر و یا اصلاح جنس مواد قالب­گیری
3.  طراحی آلیاژهای جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی بهتر مناسب برای ریخته­ گری
4. ساخت مواد کاربردی جدید مثل مواد مرکب زمینه فلزی، فوم ­های فلزی، فلزات آمورف، و غیره از طریق فرایندهای ریخته ­گری
5. مطالعه بر روی روش ­های جدید ریخته ­گری فلزات و ساخت قطعات مختلف با استفاده از این روش­ ها

بازار کار گرایش ریخته گری

گرایش ریخته گری در ایران بیش از سایر گرایش ها بعد صنعتی دارد. صنعت ریخته ­گری از جمله صنایع اصلی و مادر و یکی از روش­های اساسی ساخت قطعات و محصولات مختلف فلزی به حساب می­ آید که می­ تواند نقش برجسته­ای در رونق اقتصادی و پیشرفت صنعتی و اقتصادی کشور ایفا کند. کشور ما هم در صنعت ریخته­ گری از سابقه طولانی و همچنین توانمندی­های بالقوه و بالفعل فراوانی برخوردار است. بنابراین می­ توان گفت تمام متخصصان این رشته از کاگران ماهر تا کارشناسان ارشد، از فرصت­های شغلی نسبتا مناسبی در این رشته برخوردار خواهند بود. بطور مثال مهندسان ریخته­ گری می­توانند در کارخانه­ های تولید قطعات خودرو و هر قطعه­ فلزی مورد استفاده در زندگی روزمره مشغول بکار شوند. واحدهای شمش ریزی نیز از جمله فرصت های شغلی مهم دیگر در این گرایش محسوب می­شود.

امتیاز مهم رشته ریخته­ گری نسبت به سایر گرایش­های رشته­ مهندسی مواد و متالورژی اینست که یک مهندس ریخته گری قادر خواهد بود تا با استفاده از تجهیزات بسیار کم اقدام به تولید قطعات در کاربردهای معمولی یا به عبارت دیگر همان ریخته گری سنتی کرده و از اینرو نیازی به کارخانه یا محل صنعتی بزرگی برای استخدام ندارد.

جایگاه های شغلی

1. اپراتور تولید: در فرآیندهای مختلف ریخته گری از روش های سنتی ریخته گری ماسه و قالبگیری گرفته تا اتاق کنترل واحد ریخته گری کارخانه ذوب آهن اصفهان، مهندسین ریخته گری شاغل هستند. هر چند که این کارها نیاز به تخصص ویژه ای ندارند اما اهم موقعیت های شغلی مهندسین ریخته گری را تشکیل می دهند. برخی از این مشاغل : اپراتور دستگاه دایکست، ریژه، کوره دار، اپراتور قالبگیری ، واحد کنترل مذاب، ماهیچه سازی، طراحی و …
2. کارشناس کنترل کیفیت: در کارخانجات با صنایع متالورژی (فولادسازی، صنایع مس، آلومینیم، ریخته گری های متوسط و بزرگ و … ) فارغ التحصیلان گرایش ریخته گری مانند سایر گرایش های رشته متالورژی بعنوان کارشناسان کنترل کیفیت جذب می شوند.
3. مدیر تولید : در واحدهای ریخته گری مهندسین ریخته گری با سابقه بالا، بعنوان مدیربخش های ریخته گری شاغل هستند.
4. کارشناس واحد تحقیق و توسعه ( R&D ) : در کارخانجات مرتبط با ریخته گری از مهندسین ریخته گری در واحدهای R&D نیز بهره برده می شود که کارهای از قبیل طراحی تا تحلیل و شبیه سازی و بهینه سازی خط تولید و محصولات را برعهده دارند.

بازار کار رشته مهندسی مواد و متالورزی در این +لینک

اطلاعات بیشتر در گرایش ریخته گری

مهندسان ریخته­ گر نیازمند دانش و تجربه در زمینه­ های گوناگونی همچون ذوب فلزات و آلیاژهای مختلف و تجهیزات مربوط به آنها، روش­ ها، مواد و تجهیزات خطوط قالب­گیری، قالب­سازی، عملیات حرارتی  و تمام­ کاری قطعات هستند و به دلیل گستردگی و تنوع ان مفاهیم به گستره زیادی از منابع نیاز دارند. کتاب­ های تخصصی ریخته­ گری، دستنامه (هندبوک­)ها، کتب استاندارد، و حتی بروشورهای تجاری مربوط به تجیهزات مختلف صنعت ریخته­ گری از جمله­ ی منابعی هستند که مورد استفاده­ مهندسان قرار می ­گیرند. یکی از کتب مرجع در ریخته گری ، هندبوک کامل ریخته گری جان کمپل است. جزوه ریخته گری استاد فراشیانی نیز برای اطلاعات بیشتر توصیه می شود. سایر مطالب مرتبط با ریخته گری را می توانید در این +لینک ملاحظه فرمایید.

آشنایی با رشته مهندسی مواد و متالورژی و سایر گرایش ها در این +لینک

فهرست برخی منابع مفید در ریخته گری

منابع فارسی

کتاب “اصول تکنولوژی ریخته ­گری” تألیف امیر عابدزاده و مریم کرمی، انتشارات دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، چاپ اول ۱۳۸۹٫

کتاب “روش­ های پیشرفته­ ریخته ­گری”، تألیف ایوب حلوائی با همکاری محمد پیماندار، محمدرضا درون­پرور، مرکز نشر دانشگاهی، چاپ اول ۱۳۹۴٫

کتاب “ریخته گری پیشرفته “، جان کمبل، محمدعلی بوترابی (مترجم)، صابر بالی (مترجم)، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، چاپ اول ۱۳۹۰٫

منابع انگلیسی

۱- Metal Casting Principle and Practice نوشته­ ی T. V. Ramana Rao، انتشارات New Age International Ltd، چاپ اول ۱۹۹۶، چاپ دوم ۲۰۰۳.

۲- ASM Handbook Volume 15 Casting نوشته­ ی جمعی از نویسندگان، انتشارات ASM International، چاپ اول ۱۹۸۸ ویرایش و چاپ مجدد در سال ۱۹۹۲.