روش های ریخته گری با دايكاست

روش های ریخته گری با دايكاست:
فرآیند ریخته گری با تولید قالب آغاز می شود که شکل قالب، قرینه و معکوس قطعه ای است که ما نیاز داریم. قالب از مواد نسوز مانند ماسه تهیه می شود. فلز بر روی یک اجاق حرارت داده می شود تا ذوب شود. سپس فلز مذاب در گودی قالب که شکل قطعه مورد نظر است ریخته می شود. و تا زمان جامد شدن خنک می گردد. نهایتا قطعه فلزی شکل گرفته از قالب جدا می شود.

مثال های پرکاربرد:
دستگیره های در ، قفل ها ،پوشش یا بدنه موتور ها، پمپ ها و غیره، چرخ بسیاری از اتوموبیل ها. از روش ریخته گری بطور گسترده ای در صنایع اسباب بازی استفاده می گردد . به عنوان مثال در تولید قطعات ماشین ها، هواپیما ها و غیره.

جدول ۱:
خلاصه ای از انواع روش های ریخته گری ، به همراه مزایا و معایب آنها و مثالهایی در این زمینه.
۱- به روش ریخته گری می توان قطعاتی را تولید کرد که هندسه بسیار پیچیده ای دارند و یا دارای حفره های درونی می باشند. ۲- برای تولید قطعات بسیار کوچک و همچنین قطعات بسیار بزرگ از چندصد گرم تا چندین هزار کیلو گرم می توان از این روش استفاده کرد. ۳- این روش از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است . و هدر رفت کمی دارد. فلزات اضافی در هر بار ریخته گری دوبار ذوب شده و استفاده می شوند. ۴- فلز ریخته گری شده ایزو تروپیک است یعنی در تمام جهات دارای خواص فیزیکی و مکانیکی یکسانی است.

فرآیند
مزایا
معایب
نمونه ها
ماسه
هزینه پایین، گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها
تلرانس زیاد، کیفیت سطح نامطلوب
سر سیلندر ها ، بدنه موتور ها

قالب پوسته ای
دقت بالا، نرخ تولید بیشتر و کیفیت سطح بهتر
محدودیت در اندازه قطعات
میله های اتصال ، جعبه دنده ها

الگوی مصرف شدنی
Expendable
گستره وسیعی از فلزات ،اندازه ها و شکل ها
الگو ها استحکام پایینی دارند
سر سیلندر ها، اجزای ترمز

قالب گچی
اشکال پیچیده ، کیفیت سطح عالی
فقط برای فلزات غیر آهنی ،نرخ تولید پایین

نمونه های اولیه قطعات مکانیکی
قالب سرامیکی
اشکال پیچیده ، دقت بالا وکیفیت سطح خوب
فقط اندازه های کوچک
پروانه ها، تجهیزات قالب هاب تزریق
investment
اشکال پیچیده و کیفیت سطح عالی
قطعات کوچک و گران قیمت

جواهرات
قالب دائمی
کیفیت سطح خوب، نرخ تولید بیشتر وتخلخل کم
اشکال ساده، گرانی قالب

چرخ دنده های و جعبه دنده ها
تحت فشار
دقت ابعادی عای ، نرخ تولید بالا
گرانی قالب ،قطعات کوچک، فلزات غیر آهنی
چرخ های اتوموبیل، بدنه دوربین و چرخ دنده های دقیق
گریز از مرکز

احجام سیلندری شکل بزرگ، کیفیت خوب
محدودیت در شکل ، هزینه بالا
لوله ها ، بویلر ها و چرخ طیار ها
ریخته گری با ماسه:

شکل ۱: جریان کاری در یک کارخانه ریخته گری ماسه ای
در ریخته گری ماسه ای از ماسه طبیعی یا ماسه ترکیبی( ماسه دریاچه) استفاده میشود، که دارای یک ماده نسوز به نام سیلیکا(sio2) می باشد. دانه های شن باید بقدر کافی کوچک باشند تا بتوان آن ها را متراکم کرد.و در عین حال باید آنقدر درشت باشند تا گازهای تشکیل شده در هنگام ریخته گری از بین منافذ آنها خارج شوند. در قالب های بزرگ تر از ماسه سبز استفاده می کنند(ترکیبی از ماسه،خاک رس و مقداری آب).
ماسه را می توان مجددا مورد استفاده قرار داد. همچنین زائده ها و فلزات اضافی بریده شده و مجددا استفاده می گردند.
قالب های ماسه ای دارای قسمت های زیر می باشند:

• قالب از دو قسمت اصلی تشکیل شده است. درجه بالایی cope و درجه پایینی drag نامیده می شوند.
• مذاب در فضای بین دو درجه که حفره قالب نام دارد ،جاری می گردد. هندسه طرح توسط یک قطعهء چوبی که الگو نام دارد، ایجاد می شود. شکل طرح ، تقریبا شبیه به قطعه ای که ما نیاز داریم می باشد.

• حفره قیفی شکل: بالای این قیف ظرف مذاب ریزی قرار دارد. و به قسمت لوله مانند قیف sprue گفته می شود. فلز مذاب در داخل ظرف مذاب ریزی ریخته شده و از طریق spure به سمت پایین جاری می شود.
• راهگاه ها ، کانل هایی عمودی و توخالی هستند که حفره قالب را به سطح آن متصل می کنند. منطقه ای که این راهگاه ها به حفره ء قالب می رسند ، دروازه (gate) نام دارد.

• چندین حفره دیگر نیز درون قالب تعبیه می شوند که با سطح آن در تماسند. اضافه مذابی که درون قالب ریخته می شود ، به داخل این حفره ها که “لوله های تغذیه” نام دارند جاری می گردد. این لوله ها مانند مخازن ذخیره مذاب عمل می کنند. همینطور که مذاب در داخل حفره قالب در حال جامد شده است حجم آن کم می شود. برای جلوگیری از ایجاد حفره در داخل قطعه ، مذاب جبران کننده از داخل این لوله ها به قالب وارد می شود.

• منافذ هوا : لوله های باریکی هستند که حفره قالب را به فضای بیرون متصل می کنند و به گاز ها و هوای داخل قالب اجازه می دهند که از قالب خارج شوند.
• ماهیچه ها: بسیاری از قطعات ریخته گری دارای سوراخ های داخلی هستند(فضا های خالی).یا برخی حفره های موجود در ساختار آنها از هیچ کجای قالب قابل دسترسی نیستند. این سطوح درونی به وسیله ماهیچه ها ایجاد می گردند. ماهیچه ها ازطریق آمیختن ماسه با یک سری چسب های خاص تهیه می شوند . این چسب باعث می شود که وقتی ماهیچه را در دست می گیریم شکل خود را حفظ کند. قالب از طریق قرار دادن ماهیچه در داخل حفره درجهء پایینی و قرار دادن درجه بالایی روی آن و قفل کردن دو درجه به هم، ساخته می شود. بعد از انجام عملیات ریخته گری ، ماسه ها کنار زدن می شوند و ماهیچه بیرون کشیده شده و معمولا شکسته میشود.

ملاحظات مهم ریخته گری:
۱- طرح الگو چگونه روی ماسه ساخته می شود؟
صنعت گران شکل مورد نظر را با دست یا به وسیله ماشین روی ماسه حک می کنند.
۲- چرا طرح ایجاد شده دقیقا شبیه قطعه نیست؟
به وسیله طرح ما تنها سطح خارجی قطعه را می سازیم . سطوح داخلی توسط ماهیچه ها ایجاد می شوند.
باید مقدار فضای لازم را برای انقباض قطعه ریخته گری شده بعد از انجماد پیشبینی کرد.

۳- وقتی دو درجه تشکیل دهنده قالب را از هم جدا کنیم و طرح ایجاد شده توسط درجه پایینی و بالایی را به دو نیم تقسیم کنیم به یک برشی عرضی از قطعه می رسیم .سطح خارجی ای برش عرضی را ” خط جدا کننده” می نامند. اولین گام در طراحی قالب تشخیص این خط است .(چرا)

۴- برای جلوگیری از صدمه دیدن سطح قالب هنگام خارج کردن الگو، قطعات چوبی مربوط به لوله های هوا، راه گاه ها و غیره ، باید سطوح عمودی قطعه را کمی مایل طراحی کنیم. به این شیب ملایم taper گفته می شود. اگر می دانیم که قطعه ما توسط ریخته گری ساخته خواهد شد، باید هنگام طراحی در طرح اولیه به سطوح عمودی شیب ملایمی بدهیم.

۵- ماهیچه ها توسط اجزایی به نام برجسته گی های ماهیچه(core print) در جای خود نگه داشته می شوند.اگر طراحی طوری باشد که ساپورت کافی برای نگه داشتن ماهیچه در جای خود وجود نداشته باشد، از نگه دارنده های فلزی به نام چپلت استفاده میشود.چپلت ها در داخل قطعه نهایی جاسازی می شوند.
۶- بعد از به دست آمدن قطعه ریخته گری شده باید آن را با فشار هوا تمیز کرد.
۷- نهایتا ، فلزات اضافی کنار دروازه ها ، لوله های تغذیه و منافذ هوا باید بریده شوند. سطوح مهم باید ماشین کاری شوند تا سطحی پرداخت شده و دقیق حاصل گردد.

ريخته گري دايكاست
ريخته گري دايكاست يكي از اقتصادي ترين روشهاي توليد در صنعت ريخته گري است به همين دليل است كه توليد قطعات دايكاست در اكثر كشورها سال به سال فزوني يافته است. در حال حاضر براي نمونه، سهم اين نوع توليد در جمهوري فدرال آلمان بيش از نصف كل توليدات ريخته گري فلزات غير آهني مي باشد.
اين جهش قابل ملاحظه است. كه ريخته گري دايكاست در رقابت با ساير روشهاي ريخته گري و شكل دادن كسب كرده است، مديون سرعت توليد، اقتصادي بودن و طيف كاربردي وسيع آن مي باشد.

كشورمان، ايران، نيز از اين عرصه به دور نبوده است و مضافا اين كه پروسه ريخته‌گري يك پروسه با مصرف انرژي بالايي بوده و توليد قطعات ريخته گري از جمله قطعاتي است كه توليد آن در ايران قابل رقابت با ساير كشورهاي ديگر است. به همين دليل رشد و توسعه و آموزش صحيح اين شاخه صنعت بي دليل به نظر نمي رسد.

اميد است كه اين جزو گامي باشد در راه آموزش مناسب تر دانشجويان ساخت و توليد .
در اين جزوه از مطالب و آموزشهاي استاد ارجمندم جناب مهندس ملتجي حق بهره بسيار برده شده است. قبلا از ايشان كمال تشكر و قدرداني را دارم.

۱ – مقدمه :
ريخته گري دايكاست عبارتست از يك روش ريخته گري كه در آن فلز مايع از طريق وارد شدن در داخل حفره قالب فلزي كه به نام Die ناميده مي شود، توليد گردد. حال اگر در اين روش مذاب تنها از طريق سنگيني وزن خودش جريان يابد روش را دايكاست ثقلي و چنانچه مذاب تحت تاثير يك فشار نسبتا بالا به داخل قالبهاي دائم وارد شود روش را دايكاست تحت فشار (دايكاست) نامند.
ريخته گري ثقلي اساس و زير بناي ريخته گري تحت فشار است و قالب ريژه زيربناي قالبهاي دايكاست تحت فشار است به همين دليل در اين جزوه سعي شده است كه به اصول طراحي قالبهاي ريژه بطور كاملتري پرداخته شود.

۱ – ۱ – مزاياي ريخته گري دايكاست:
۱ – امكان توليد قطعات پيچيده وجود دارد.
۲ – قابليت توليد قطعاتي با ديواره نازك به دليل سرعت بالاي پر شدن قالب وجود دارد.
۳ – نرخ توليد به خصوص در قالبهاي چند حفره اي بسيار بالاست.

۴ – قطعات توليدي پرداخت سطحي خوب داشته نيازكمي به عمليات ماشين كاري بعدي دارند.
۵ – در صورت طراحي مناسب قالب، طول عمر قالب بسيار بالاست.
۶ – قابليت توليد مقاطع ظريف در طولهاي بلند وجود دارد.
۷ – اغلب قطعات با كمترين پرداخت آماده آب فلز كاري هستند.

۸ – به دليل انتقال حرارت بدنه قالب و انجماد سريع مذاب، قطعات ريزدانه بوده و داراي استحكام بالايي هستند.
۹ – صرفه جويي در متريال قطعه به دليل بالا بودن استحكام كه كاهش ضخامت مورد نياز را در پي داشته و همچنين عدم نياز به ماشين كاري زياد.
۱۰ – دايكاست كوتاهترين راه توليد يك محصول فلزي است.
۱۱ – در صورت در نظر نگرفتن هزينه اوليه، قطعات توليدي دايكاست، بسيار ارزان قيمت و اقتصادي اند.

۲ – ۱ – محدوديت هاي ريخته گري دايكاست:
۱ –وزن قطعات توليدي محدوداست بندرت قطعاتي باوزن پيش از۲۵ كيلوگرم توليدميگردد.
۲ – هزينه قالب و لوازم جانبي بالا بوده و تنها براي توليد انبوه اقتصادي است.
۳ – ريخته گري فلزاتي با دماي ذوب بالا بسيار مشكل است.
۴ – بر اساس ميزان پيچيدگي قطعه و سيستم تغذيه قالب، طراحي قالبي كه از توليد مك و حباب هوا و نارسي مذاب در قطعه جلوگيري به عمل آورد. مشكل است.

۳ – ۱ – اقتصاد توليد :
به فرض آن كه تمامي مسائل فني و مهندسي حل شود موضوع اقتصادي بودن توليد از اهميت بالايي برخوردار است و زماني توليد در اين روش اقتصادي خواهد بود كه تعداد انبوهي از قطعه توليد شود. و براي توليد پايين و كم اين روش بصرفه نمي باشد. بيشترين هزينه توليد مربوط به هزينه بالا براي تجهيزات دقيق و قالبهاي گران قيمت است. بطور خلاصه مي توان گفت كه سطح توليد اقتصادي را پارامترهاي ذيل تعيين مي نمايد.

الف) خواص مكانيكي مورد نياز براي قطعه

ب) دقت ابعادي بالاي قطعه
ج) وزن قطعه و درجه پيچيدگي آن
د) بهتر بودن شكل ظاهري قطعه از نظر كاربرد دكورايتو
ه) تيراژ توليد
و) ميزان عمليات پس از ريخته گري تا رسيدن به قطعه نهايي
قالب گیری فشاری

قالب گيري فشاري ،يكي از قديمي ترين فرآيندهاي قالب گيري شناخته شده است. در اين قالبها ماده پلاستيكي در محفظه قالب قرار گرفته وبا حرارت و فشار شكل مي گيرد. در اين قالبها ،معمولا از تركيبات گرما سخت(ترموست)،بصورت عمده واستفاده ميشودولي از محصولات گرما نرم (ترمو پلاستيك)در برخي موارد وبه ندرت استفاده ميشود. موادي كه بعنوان شارژ اينگونه قالبها بكار مي رود،داراي اشكالي بصورت پودر ،ساچمه اي ،لايه اي وپيش فرم ميباشد.