What is Casting Process? Types, Steps, Advantages and Applications

Casting Process Manufacturing Engineering की सबसे पुरानी तथा सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली Manufacturing Techniques में से एक है। इस Process में किसी Metal को उसके Melting Point से अधिक Temperature तक गर्म करके Molten Metal बनाया जाता है तथा उसे पहले से तैयार Mould Cavity में डाला जाता है। ठंडा होने के बाद Metal Mould का Shape ग्रहण कर लेता है। इस प्रकार प्राप्त Product को Casting कहा जाता है।

Automobile Industry, Railway Engineering, Aerospace Engineering, Heavy Machinery, Pump Industry, Valve Manufacturing तथा Machine Tool Industry में Casting Process का व्यापक उपयोग किया जाता है। Engine Block, Cylinder Head, Machine Bed, Pipe Fittings, Gear Housing तथा Turbine Casing जैसे जटिल Components सामान्यतः Casting द्वारा बनाए जाते हैं।

Introduction

Manufacturing Industry में कई ऐसे Components होते हैं जिनका Shape बहुत Complex होता है। ऐसे Components को Machining या Forging द्वारा बनाना कठिन एवं महंगा होता है। इसलिए Casting Process का उपयोग किया जाता है। इस Process द्वारा Complex Shape, Large Size तथा Hollow Components को आसानी से तैयार किया जा सकता है।

Casting Process विशेष रूप से उन Components के लिए उपयुक्त है जिनमें Internal Cavities, Thin Sections तथा Intricate Shapes होती हैं। यही कारण है कि आधुनिक Foundry Industry में Casting का विशेष महत्व है।

Definition of Casting Process

Casting Process वह Manufacturing Process है जिसमें Metal को Melt करके तैयार Mould Cavity में डाला जाता है तथा Solidification के बाद आवश्यक Shape प्राप्त की जाती है।

Objectives of Casting Process

• Complex Shape Components बनाना।
• Large Size Components का निर्माण करना।
• Production Cost कम करना।
• Mass Production करना।
• Minimum Material Waste प्राप्त करना।
• Near Net Shape Manufacturing करना।
• High Productivity प्राप्त करना।

Principle of Casting Process

Casting Process का सिद्धांत यह है कि Metal को उसके Melting Point से अधिक Temperature तक गर्म किया जाता है। Molten Metal को तैयार Mould में डाला जाता है। Cooling तथा Solidification के बाद Metal Mould का Shape ग्रहण कर लेता है। Mould को हटाने के बाद आवश्यक Casting प्राप्त होती है।

Basic Terminology

Main Elements of Casting Process

• Pattern
• Moulding Sand
• Mould Box
• Core
• Pouring Basin
• Sprue
• Runner
• Gate
• Riser
• Vent

Steps of Casting Process

1. Pattern Design
2. Mould Preparation
3. Core Making
4. Melting of Metal
5. Pouring of Molten Metal
6. Solidification
7. Shakeout
8. Cleaning and Fettling
9. Inspection
10. Final Machining (if required)

Pattern

Pattern Final Casting का Replica होता है जिसका उपयोग Mould तैयार करने के लिए किया जाता है। Pattern में Shrinkage Allowance, Machining Allowance तथा Draft Allowance प्रदान की जाती है ताकि Final Casting सही Dimension प्राप्त कर सके।

Types of Pattern

• Single Piece Pattern
• Split Pattern
• Loose Piece Pattern
• Match Plate Pattern
• Sweep Pattern
• Skeleton Pattern

Moulding Sand

Moulding Sand वह विशेष प्रकार की Sand होती है जिसका उपयोग Casting के लिए Mould बनाने में किया जाता है। अच्छी Moulding Sand में Strength, Permeability, Plasticity तथा Refractoriness जैसे गुण होने चाहिए।

Properties of Good Moulding Sand

• High Strength
• Good Permeability
• High Refractoriness
• Good Plasticity
• Proper Cohesiveness
• Easy Collapsibility

Types of Casting Process

1. Sand Casting

Sand Casting सबसे अधिक उपयोग होने वाली Casting Process है। इसमें Silica Sand द्वारा Mould तैयार किया जाता है। Molten Metal को Mould Cavity में डालकर Solidification के बाद Casting प्राप्त की जाती है। Large तथा Heavy Components के निर्माण में इसका व्यापक उपयोग किया जाता है।

Advantages of Sand Casting

• Low Cost Process
• Suitable for Large Components
• Complex Shapes Possible
• Reusable Moulding Sand
• Simple Manufacturing Method

2. Die Casting

Die Casting एक Permanent Mould Casting Process है जिसमें Molten Metal को High Pressure की सहायता से Steel Die के अंदर Inject किया जाता है। यह Process High Production Rate तथा Excellent Surface Finish के लिए प्रसिद्ध है। Aluminium, Zinc तथा Magnesium Alloys के Mass Production में इसका व्यापक उपयोग किया जाता है।

Advantages of Die Casting

• High Production Rate
• Excellent Surface Finish
• High Dimensional Accuracy
• Minimum Machining Required
• Suitable for Mass Production

3. Investment Casting

Investment Casting को Lost Wax Casting भी कहा जाता है। इसमें Wax Pattern तैयार किया जाता है जिसे Ceramic Material से Coat किया जाता है। Heating के दौरान Wax बाहर निकल जाती है तथा Ceramic Mould के अंदर Molten Metal डाला जाता है। यह Process अत्यधिक Precision वाले Components के निर्माण के लिए उपयोग की जाती है।

Applications

• Turbine Blades
• Aerospace Components
• Medical Implants
• Precision Machine Parts

4. Shell Mould Casting

Shell Mould Casting में Resin Coated Sand का उपयोग करके Thin Shell Mould तैयार किया जाता है। यह Process अच्छी Surface Finish तथा Accurate Dimensions प्राप्त करने के लिए उपयुक्त है।

5. Centrifugal Casting

Centrifugal Casting में Rotating Mould के अंदर Molten Metal डाला जाता है। Centrifugal Force के कारण Metal समान रूप से फैल जाता है तथा Hollow Cylindrical Components प्राप्त होते हैं।

Applications

• Pipes
• Cylinder Liners
• Bearings
• Bushes

Casting Defects

Casting Process के दौरान यदि Mould Preparation, Pouring Temperature अथवा Solidification सही प्रकार से न हो तो विभिन्न प्रकार के Casting Defects उत्पन्न हो सकते हैं।

Advantages of Casting Process

• Complex Shape Components आसानी से बनाए जा सकते हैं।
• Large Size Components का निर्माण संभव है।
• Minimum Material Waste होता है।
• Mass Production संभव है।
• Internal Cavities आसानी से बनाई जा सकती हैं।
• Almost All Metals Cast किए जा सकते हैं।
• Production Cost अपेक्षाकृत कम होती है।

Limitations of Casting Process

• Surface Finish हमेशा अच्छी नहीं होती।
• Dimensional Accuracy सीमित हो सकती है।
• Casting Defects की संभावना रहती है।
• Machining की आवश्यकता पड़ सकती है।
• Pattern Preparation में अतिरिक्त समय लगता है।

Applications of Casting Process

• Engine Block Manufacturing
• Cylinder Head
• Machine Bed
• Gear Housing
• Pump Body
• Valve Body
• Pipe Fittings
• Turbine Casing
• Railway Components
• Heavy Machinery Parts

Industrial Importance

Casting Process आधुनिक Foundry Industry की आधारभूत Manufacturing Technique है। Automobile, Aerospace, Railway, Marine, Defence तथा Heavy Engineering Industries में बड़ी संख्या में Components Casting द्वारा तैयार किए जाते हैं। Complex Geometry, Low Cost तथा High Production के कारण यह सबसे अधिक उपयोग होने वाली Manufacturing Processes में से एक है।

Comparison of Casting Processes

Exam Oriented Important Questions

1. Casting Process को परिभाषित कीजिए।
2. Casting Process का सिद्धांत समझाइए।
3. Pattern क्या है? इसके प्रकार लिखिए।
4. Moulding Sand के गुण लिखिए।
5. Sand Casting की प्रक्रिया समझाइए।
6. Die Casting तथा Sand Casting में अंतर लिखिए।
7. Investment Casting का वर्णन कीजिए।
8. Casting Defects के कारण एवं रोकथाम लिखिए।
9. Casting Process के लाभ एवं सीमाएँ लिखिए।
10. Casting Process के Applications लिखिए।

Viva Questions

1. Casting क्या है?
2. Pattern का क्या कार्य होता है?
3. Core का उपयोग क्यों किया जाता है?
4. Riser क्या होता है?
5. Gating System का उद्देश्य क्या है?
6. Die Casting किस Metal के लिए अधिक उपयोगी है?
7. Investment Casting को और किस नाम से जाना जाता है?
8. Sand Casting का सबसे बड़ा लाभ क्या है?
9. Blow Hole Defect क्यों बनता है?
10. Foundry क्या होती है?

Conclusion

Casting Process Mechanical Engineering की सबसे महत्वपूर्ण Manufacturing Techniques में से एक है। इसके माध्यम से Complex, Large तथा Economical Components का निर्माण किया जाता है। Sand Casting, Die Casting, Investment Casting, Shell Mould Casting तथा Centrifugal Casting विभिन्न Industrial Applications के अनुसार उपयोग की जाती हैं। आधुनिक Foundry Industry में Casting Process का अत्यधिक महत्व है।