ماهيچه جز مستقلی از يک قالب است که از استحکام کافی برخوردار می باشد و به منظور ایجاد قسمت های از قالب که شکل دهی آن ها از طريق قالب گیری مستقيم، مشکل و يا امکان پذير نيست، به کار می رود.ماهيچه ها ممکن است به منظور های مختلفی در قالب مورد استفاده قرار گیرند. در قطعات تو خالی،نقش ماهيچه ها ايجاد محفظه های داخلی اصلی در قطعه می باشد. در قطعاتی که زایده های خارجی آن ها در يک سطح قرار ندارند، از ماهيچه به جای قطعات آزاد مدل استفاده می شود.[۱] از موارد ديگر کاربرد ماهيچه ها، استفاده از آن ها برای ايجاد فرو رفتگی های عميقی که خروج مدل از قالب مشکل است، می باشد .همچنين در قطعاتی با اشکال پیچيده و در مواردی که استحکام زياد قالب مورد نظر باشد، از ماهيچه به عنوان قسمتی از قالب يا تمام آن استفاده می شود .علاوه بر موارد ياد شده، از ماهيچه ها می توان به عنوان بعضی از اجزای سيستم راه گاهی نيز استفاده نمود.[۲]
براساس نوع قالب و روش توليد، جنس ماهيچه ها، علاوه بر ماسه ماهيچه، ممکن است از مواد ديگری مانند فلز و سراميک نيز انتخاب شود. از آن جایی که دستيابی پييجيده ترن شکل ها در قطعات ريخته گری، نيازمند قابليت از هم پاشيدگی ماهيچه پس از پر شدن قالب از مذاب است ،از اين رو، در ميان مواد ذکر شده، ماهيچه های فلزی که بيشتر در قالب های دایمی به کار می روند، از نظر شکل محدود می گردند. در ماهيچه های ماسه ای و برخی ديگر از مواد، چنين محدوديتی وجود ندارد و به همين دليل برای ايجاد شکل های پيچيده، به طور وسيعی مورد استفاده قرار می گيرند. با توجه به اين امر، اين نوع ماهيچه ها به تفضيل مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته اند[۳].
اغلب ماهيچه ها از مخلوط ماسه ماهيچه، شامل ذرات ماسه، چسب های آلی و مواد افزودنی برای هدف های خاص، ساخته می شوند. يک مخلوط ماسه ماهيچه ی مطلوب بايد دارای مشخصات و خواص معينی باشد. برخی از اين مشخصات عبارتند از:
داشتن استحکام کافی در حالت تر و خشک، ديرگدازی، داشتن مقاومت کافی در مقابل فرسايش مذاب، برخورداری از کمترين تغييرات حجمی (انقباض و انبساط)، حداقل تولید گاز به هنگام تماس با مذاب، قابليت از هم پاشيدگی خوب پس از انجماد مذاب و در نتیجه کاهش تنش های وارد به قطعه و همچنين سهولت خروج ماهيچه از قطعه به هنگام تخليه.
به طور کلی تامين چنين خواصی به مشخصات ذرات ماسه و چسب مصرفی بستگی دارد[۴].
ماسه ماهيچه ها عموما از نوع سيليسی هستند ولی از ماسه های زيرکنی، اوليوینی، کروميتی و شاموتی نيز استفاده می شود. از ويژگی های بارز ماسه های مصرفی برای ساخت ماهيچه، شکل و اندازه ی ذرات آن ها است، بدين گونه که استفاده از ذرات درشت و کروی شکل برای ساخت ماهيچه، به دليل داشتن قابليت نفوذ گاز بيشتر، ترجيح داده می شود. معمولا ماسه ای که دارای بيش از پنچ درصد خاک (ذرات ريز) باشد، به دليل کاهش یافتن قابليت از هم پاشيدگی آن، برای ساخت ماهيچه مناسب نيست. علاوه بر اين، خواص ديگری از قبيل ديرگدازی، .پایداری ابعادی و شيميايی، قابليت انتقال حرارت نيز از اهميت زیادی برخوردار هستند.
چسب های مورد استفاده در تهيه ماهيچه ها براساس روش ماهيچه سازی و خواصی مورد نياز، دارای انواع مختلفی هستند و معمولا به منظور دستيابی به خواصی مطلوب از چند تنوع چسب در ساخت ماهيچه ها استفاده می شود.
مشخصات و خواص يک ماهيچه به مقدار زیادی به نوع چسب مصرفی در آن بستگی دارد، از اين رو چسب ها بايد دارای مشخصات معينی باشند. برخی از اين مشخصات عبارتند از:
تأمين استحکام کافی در حالت تر و خشک، با توجه به نوع، اندازه و وزن ماهيچه
حداقل توليد گاز به هنگام تماس با مذاب
حداقل جذب رطوبت
عدم چسبندگی به جعبه ماهيچه و آلوده نکردن آن
قابليت از هم پاشيدگی خوب به هنگام انجماد مذاب برای جلوگيری از ايجاد تنش و ترک در قطعه ريخته گری
همان گونه که در مورد مخلوط ماسه قالب گيری توضيح داده شد، در مخلوط ماسه ماهيچه نيز، علاوه بر اجزای اصلی يعنی ماسه و چسب، از مواد افزودنی برای بالا بردن خواص عمومی مخلوط، استفاده به عمل می آيد. حضور اين مواد با توجه به شرايط کاربردی ماهيچه ها، به ويژه لزوم خواص مهمی همچون قابليت نفوذ گاز و قابليت از هم پاشيدگی آن ها، از اهميت زيادی در مقايسه با مخلوط ماسه قالب گيری برخوردار است.مواد افزودنی معمولا به منظور بهبود خواص ذکر شده عبارتند از : خاک اره ، پودر زغال ، قطران زغال سنگ و آرد حبوبات . قابل ذکر است که علاوه بر استفاده از مواد افزودنی، ممکن است اقداماتی نيز از نظر نحوه ساخت ماهيچه ها به منظور بهبود خواص آن ها صورت پذيرد. استفاده از رشته های نخ در قسمت ميانی ماهيچه ها، قرار دادن لوله های مشبک فلزی در داخل ماهيچه ها ساختن ماهيچه ها به صورت پوسته ای (توخالی) و ... از جمله روش هايی هستند که در اين ارتباط مورد استفاده قرار می گيرند.[۵]
دراين روش که بيشتر به تهيه ماهيچه های کوچک و به تعداد کم اختصاص دارد تجهيزات مورد استفاده معمولا يک ميز کار، جعبه ماهيچه و صفحه ماهيچه می باشد. بر اساس نوع چسب مصرفی، در صورتی که ماهيچه به حرارت دادن (پختن) نياز داشته باشد، به محل پخت يعنی به گرم خانه منتقل می گردد.
روش های ماشينی متداول در ماهيچه سازی عبارتند از : ضربه ای، فشاری، ضربه ای فشاری، پرتابی و دمشی(Core blowing). اصول کار چهار روش اول همانند عمليات قالب گيری می باشد. با اين تفاوت که به منظور ويژگی های خاص ماهيچه، يعنی سهولت خروج گاز و نيز قابليت از هم پاشيدگی مطلوب معمولأ ضريب تراکم در مقايسه با قالب ها، کمتر است.
پس از تهيه ماهيچه ها، براساس نوع چسب مصرفی، عمليات مختلفی به منظور افزايش استحکام آن ها صورت می گيرد. اين عمليات شامل گازدهی (در فرآيند کربن دی اکسید ) و حرارت دادن (پختن) در چسب های آلی می باشند.در ماهيچه سازی به روش کربن دی اکسید با عبور گاز کربن دی اکسید به داخل مخلوط ماسه، واکنشی با چسب مصرفی در اين روش يعنی سيليکات سديم (آب شيشه) صورت می گیرد که در نتيجه ی آن ماهيچه خودگير و محکم می شود.
در صورتی که، چسب های مصرفی برای خودگيری و سخت شدن به حرارت نياز داشته باشند،پس از شکل گرفتن مخلوط ماسه ماهيچه، بايستی آن را حرارت داد. براساس روش ساخت ماهيجه عمل حرارت دادن يا در گرم خانه های معينی صورت می گيرد و يا اينکه جعبه ماهيچه خود مستقيماً به نوعی منبع حرارتی مجهز می باشد که در روش اخير، روش جعبه ی ماهيچه ی گرم ( Hot Box Cores)ناميده می شود.علاوه بر روش های مذکور، از روش ديگری تحت عنوان روش سرد (Cold Set) نيز برای ماهيچه سازی استفاده می شود که در آن يک سخت کننده مانند الکل فورفوريل به همراه يک کاتاليزور (معمولا يک اسيد) به اندازه معين به مخلوط ماسه اضافه می شود. مواد سخت کننده به سرعت در هوا عمل نموده و در طی آن ماهيچه از استحکام کافی برخوردار می گردد. [۶]
جعبه ماهيچه عبارت از قالبی است که به منظور تهيه ماهيچه مورد استفاده قرار می گيرد. جعبه ماهيچه ها معمولا از دو قسمت تشکیل می شوند. قسمت اصلی ماهيجه که براساس شکل مورد نظر طراحی و محاسبه می گردد و تکيه گاه های ماهيچه که در واقع نگه دارنده ی ماهيچه ها در داخل قالب هستند. جعبه ماهيچه ها نيز مانند مدل ها از چوب يا فلز و ... ساخته می شوند. نوع چوبی معمولا در روش دستی و به تعداد کم و نوع فلزی آن در روش های دستی به تعداد زياد و ماشينی مورد استفاده قرار می گيرند. ساده ترين نوع جعبه ماهيچه ها، نوع رو باز يا نیمه ای می باشد که ماهيچه هايی با سطوح تخت توليد می کند. در اين جعبه ماهيچه ها، با قرار دادن صفحه ای تخت به روی جعبه و برگرداندن آن، ماهيجه مستقيما از جعبه خارج می شود . بسياری از ماهيچه ها به خاطر سهولت کار به صورت نيمه هايی جداگانه تهيه می شوند و سپس به هنگام جا گذاری در قالب به يکديگر جفت می شوند. در جنين مواردی تنها از يک نيمه قالب (جعبه ماهيچه) استفاده می شود، در بعضی موارد، جعبه ماهيچه به صورت دو تکه که فصل مشترک آن عمود بر سطح افق است، تهيه می گردند. در اين حالت، دو نيمه جعبه به طور جانبی از هم باز شده و ماهيجه بر روی صفحه ی زير جعبه ماهيچه باقی می ماند.
ماهيچه های يک تکه با سطوح غير مسطح، معمولأ با استفاده از جعبه های دو تکه تهيه می شوند. در اين جعبه ماهيچه ها برای اينکه بيرون کشيدن ماهيچه در جهت عمود بر ((فصل مشترک دو تکه جعبه ماهيچه )) امکان پذير گردد، ابتدا يک نيمه از جعبه جدا می شود سپس ماهيچه تر مستقيم از نيمه ای که در آن جای دارد به روی يک بستر نگه دارنده از ماسه آزاد منتقل میگردد که البته اين عمل در مورد ماهیچه هایی که به طور کامل يا جزیی در داخل جعبه ماهيجه سخت شده اند ضروری نمی باشد.[۷]
