کلمه شمش به انگلیسی به معنای ingot است که در اصل یک قطعه فلز نسبتاً خالصی است که طبق روش‌های خاصی به اشکال مختلف ساخته می‌شود. این محصول معمولاً در قالب‌های کوچک فلزی با طول کم و به شکل ذوزنقه‌ای تولید می‌گردد. به‌طورکلی در ریخته‌گری یک قطعه فلز که تحت شرایط خاصی گرما دیده و قالب‌بندی شده تا به خلوص خاصی برسد را شمش می‌نامند که محصولی کلیدی برای سایر ریخته‌گری‌ها یا آهنگری‌ها محسوب می‌شود. در واقع، شمش‌ها محصولاتی هستند که از طریق ریخته‌گری تولید شده تا دوباره در همان صنعت ریخته‌گری برای ساخت قطعات دیگر استفاده شوند و در نهایت بعد از سپری کردن یکسری فرایند و گهگاه مخلوط گشتن با مواد دیگر کمک به تهیه و تولید محصولات جدید می‌کنند.

معرفی شمش فلزات

حال به شمش فلز که در انگلیسی به آن bullion می‌گویند، اشاره دارد به شمش طلا، شمش نقره و سایر شمش‌ها از جمله شمش فلزات که گهگاه فلزات گران‌بهای هستند. جالب است بدانید، کلمه شمش یا همان بولیون از نام کلود دو بولیون، وزیر دارایی فرانسه در دوران سلطنت لویی سیزدهم گرفته شده است.
قیمت گذاری شمش فلزات در بازار
ارزش یک شمش معمولاً با مقدار محتوای فلز گران‌بهای به کار برده در آن اندازه‌گیری می‌شود که با خلوص و جرم آن تعریف و تعیین می‌شود. برای اطمینان از خلوص طلا و به‌منظور اطمینان خریداران و متقاضیان این کالا آزمایشگاه‌های مدرن از طیف‌سنجی فلورسانس اشعه ایکس بادقت بالا استفاده می‌کنند. ارزیابی کیفی شمش فلزات تنها شامل این تست با اشعه ایکس نبوده و همچنین بررسی‌های مختلفی در زمینهٔ وزن و خلوص شمش نیز بر روی محصول انجام می‌گیرد. خرده‌فروشان ممکن است گاهی اوقات قطعات و میله‌های فلزات پایه، مانند مس، نیکل و آلومینیم در بازار را به‌عنوان شمش معامله نمایند؛ اما این نوع مراوده به‌طورکلی با تعریف شمش مطابقت ندارد و خرید و فروش شمش به‌حساب نمی‌آید. نیکل، آهن، آلومینیوم، کبالت، تیتانیوم و غیره انواع مختلفی از شمش فلزات موجود در بازار هستند.

اندازه‌بندی شمش فلزات

در نورد فولادی به محصولات با سطح مقطع بیش از 225 سانتی‌متر مربع، شمش و محصولات با سطح مقطع کمتر از آن را شمشال می‌گویند.
انواع شمش
فلز مذاب (خالص یا آلیاژی) با ریخته‌گری به شمش تبدیل می‌شود.
یک روش خاص تولید شمش معروف به تک کریستال است که یکی از انواع ساخت شمش در جهان است

روش تک کریستال

شمش‌های تک بلور فلزات به روش چکارالسکی یا روش بریگمن تولید می‌شوند.
تک بلورها را می‌توان به‌عنوان فلزات نیمه رسانا (به‌عنوان مثال قرص‌های سیلیسیمی یا سلول‌های خورشیدی) و اغلب مواقع به صورت مواد معدنی عایق برای صنعت یا جواهرات استفاده کرد.
شمش‌های فلزی تک کریستال مانند شمش‌های نیمه‌رسانا با خلوص بالا تولید می‌شوند. شمش‌های تک کریستال به دلیل استحکام بالا (به دلیل عدم وجود مرز دانه) مورد توجه مهندسان مواد هستند. تولید تک کریستال به روش دندریت تک کریستال است و از طریق ریخته‌گری درست نمی‌شود. برای مثال می‌توان به روش تولید پره‌های توربین اشاره کرد.
شمش‌های دیگری مانند شمش طلا، شمش آلومینیوم و سایر فلزات وجود دارد که با هم به روش تهیه و تولید آنها خواهیم پرداخت.

روش تولید شمش

این نوع از شمش فلزات از طریق انجماد فلز مذاب در قالب تولید می‌شوند. تولید شمش به این شکل چندین مزیت دارد:
قالب به‌گونه‌ای ساخته شده است که مذاب کاملاً منجمد شده و شکل کریستالی درستی به وجود آید. این ساختار خواص فیزیکی ماده را تعیین می‌کند.
شکل و اندازه شمش برای مراحل زیر مهم است.
در نهایت، قالب به‌گونه‌ای طراحی شده است که ضایعات ذوب را به حداقل برساند و شمش به‌راحتی از مذاب خارج می‌شود. با استفاده از روش ریخته‌گری مذاب دور ریخت مواد افزایش می‌یابد، این مسئله منجر به افزایش قیمت نهایی شمش و بالارفتن میزان گران‌بهایی این محصول می‌شود.

ساختار کریستالی در قالب شمش فلزات

اشکال مختلفی از طراحی قالب برای دستیابی به خواص مختلف وجود دارد. قالب را می‌توان از بالا، افقی، از زیر به صورت عمیق با مواد مذاب پر کرد. طراحی شیار با افزایش سطح تماس، انتقال حرارت را افزایش می‌دهد. بسته به میزان انتقال حرارت موردنیاز، قالب‌ها را می‌توان با ریخته‌گری ماسه‌ای (مانند چدن) یا روش‌های دیگر ساخت. برخی از الگوها برای جلوگیری از ایجاد شکاف در قسمت خالی برش داده می‌شوند. ترک‌ها و سوراخ‌ها در ظروف به دلیل تغییر حجم در هنگام انجماد یک جرم خاص از مواد ایجاد می‌شود. وجود این عیب در لوله آن را غیر قابل استفاده و تأثیر بسزایی در میزان ذوب یا بازیافت خواهد داشت.

ساختار کریستالی مواد عمدتاً به انجماد و رسوب مواد مذاب بستگی دارد. در طی فرایند پر کردن قالب، فلز مذاب در دیواره سریع‌تر یخ می‌زند و یک ناحیه ستونی از دانه‌ها را تشکیل می‌دهد که به‌سرعت سرد شدن مواد مذاب و در نهایت سرعت سرد شدن و شکل گیری شمش بستگی دارد.
با سرد شدن مواد مذاب، چندین ناحیه تشکیل می‌شود. یکی منطقه جامد نزدیک دیواره قالب است که گرما را از مذاب انجماد منتقل می‌کند. برای آلیاژها، می‌توان یک منطقه خشن که به‌سرعت خنک شده و در حال انجماد است و یک منطقه مایع وجود داشته باشد. این حالت باعث به وجود آمدن ناحیه حساسی به دلیل تعادل و تعامل ناحیه جامد و مایع در نمودار فاز به وجود می‌آید.

این ناحیه که به پهنای احساسی نیز معروف است، سرعت انجماد سطح بالایی شمش، زمان تشکیل دندریت‌ها و دانه‌ها را در ناحیه جامد کنترل می‌کند. با تنظیم خواص حرارتی قالب یا ترکیب آلیاژ مذاب، پهنای ناحیه خمیری کنترل می‌شود.

ریخته‌گری پیوسته

روش ریخته‌گری مداوم نیز می‌تواند شمش تولید کند. حدود 70 درصد از آلیاژهای آلومینیوم در ایالات متحده با فرایند خنک‌سازی مستقیم تولید می‌شوند. این روش باعث کاهش ترک‌های درون شمش می‌شود.
درصد زیادی از ساختار کریستالی مواد به بارش و انجماد در مواد مذاب بستگی دارد. مواد مذاب در دیواره قالب سریع‌تر یخ می‌زند و ساختار دانه‌ای ستونی ایجاد می‌کند که به‌سرعت سرد شدن قالب و سرعت انجماد مذاب بستگی دارد. سرد شدن مواد مذاب باعث ایجاد چندین ناحیه در قالب می‌شود. در این روش هم مانند روش پیشین چندین منطقه ایجاد می‌شود.

عیوب شمش فلزات

در شمش‌های ساخته شده به روش تاپ پر یا همان پرکردن قالب از بالا، زمانی که قالب سرد می‌شود، تغییر حجم در بالای مذاب باعث فرورفتگی (چروکیدگی) در بالا می‌شود که توسط دستگاه کار از تسمه جدا می‌شود.
یکی دیگر از معایب شمش آهن، ترک‌هایی است که در طول و سطح قالب شمش آن ایجاد می‌شود.

استفاده از شمش

از آنجایی که دیگر می‌دانیم شمش چیست و چگونه ساخته می‌شود، اکنون این سؤال مطرح می‌شود که برای چه مواردی از شمش فلزات استفاده می‌شود.
شمش فلزات در بخش‌های مختلف کاربردهای متفاوتی دارد. بسته به متریال و اندازه، نقش مهمی در صنعت ساخت‌وساز و مهندسی خواهد داشت. شمش‌های فلزات می‌توانند از 300 کیلوگرم تا 9 تن وزن داشته باشند، بنابراین در صنایع سنگین مانند کشتی سازی و جرثقیل‌های سنگین بسیار کاربردی هستند.
شمش فولاد ضد زنگ برای مقاصدی که نیاز به ذوب و تشکیل قالب دارند، یعنی به نحوی که محصول نهایی فقط با ریخته‌گری تولید می‌شود، مانند قطعات سنگین و پروفیل‌های خاص نیز استفاده می‌شود.

تولید شمش فلزات در ایران

تولید شمش دومین صنعت مهم و استراتژیک ایران محسوب می‌شود. آسیا دارای بزرگ‌ترین کارخانه‌های ریخته‌گری فولاد در جهان است و چین با تولید 42 درصد شمش فولاد جهان به‌عنوان صنعت اصلی در این بخش شناخته می‌شود و در صنعت فولاد سعی در رقابت با کارخانه‌های ایرانی دارند.

نحوه خرید شمش فلزات

شما می‌توانید برای به دست آوردن اطلاعات بیشتر از میزان خلوص و جرم شمش فلزات مد نظر خود با کارشناسان ما در فروآرسس تماس حاصل نمایید تا بهترین و مرغوب‌ترین نوع شمش فلزات را به هر اندازه تهیه و به مصرف در کسب و خود برسانید.