تاريخچه اي از صنعت ريخته گري تحت فشار

اكثر ملل دنيا از قرنها پيش با ريخته گري ثقلي در قالبهاي فلزي آشنا بوده اند. بدون شك ريخته گري تحت فشار شكل تكامل يافته ريخته گري ثقلي در قالب هاي فلزي است . اين صنعت در دوران صنعتي شدن اروپا به خصوص در انگلستان و قرن نوزدهم به تدريج شكل گرفت .

اوايل براي ريخته گري تحت فشار از آلياژهاي فلزات زودگداز مانند سرب و قلع استفاده مي شد و بعداً روي و آلومينيوم و به تدريج فلزات با نقطه ذوب بيشتر نيز مورد استفاده قرار گرفتند .
مسلماً ريخته گري تحت فشار نيز مانند ساير صنايع گامهاي ابتدايي را بسيار كند پيمود ولي صبر و خواست زمان حركت آن را سرعت داد پيشگاماني در اين صنعت ظاهر شده و با اختراع يا ابتكارات خود اين صنعت را رو به تكامل بردند . بجاست كه در اينجا به صورت خلاصه به عده اي از اين افراد مبتكر و خلاق و كارشناس اشاره اي شود .
سال ۱۸۲۲ دكتر ويليام چرچ ( dr. William church ) سازنده ماشين توليد حروف تايپ از انگلستان
سال ۱۸۳۸ ديويد بروس جونير ( david bruce jr. ) سازنده ماشين اتوماتيك تايپ از انگلستان
سال ۱۸۴۹ استار جيس ( sturgiss ) سازنده دستگاه هاي ريخته گري تحت فشار با اهرم دستي
سال ۱۸۹۰ چارلز ببيج ( charles babbage ) اولين طراح كامپيوتر مكانيكي

سال ۱۸۷۷ داسن بري (du.senbery ) سازنده دستگاه تكامل يافته تر ريخته گري تحت فشار بااهرم دستي
سال ۱۹۰۵ هرمان اچ . دالر ( herman . h . doller ) سازنده ماشين ريخته گري تحت فشار براي آلياژ هاي روي .
سال ۱۹۰۷ وان واگنر ( van vagner ) سازنده ماشين ريختهگري با فشار هوا ( زانويي )
سال ۱۹۱۴ هرمان اچ دالر سازنده ماشين تكامل يافته ريخته گري تحت فشار با فشار هوا براي آلياژهاي آلومينيومي
سال ۱۹۲۰ كارل روري (carl roeher ) سازنده ماشين ريخته گري با كوره مجزاي ذوب فلزات
سال ۱۹۲۶ شركت مديسون كيپ (Madison kipp cor.) اولين سازنده ماشينهاي پنوماتيكي گ

رم ريز از امريكا
سال ۱۹۲۷ دكتر ژوزف پولاك ( joseph plock ) مخترع ماشين تزريق عمودي سرد ريز .
از دانشمندان و محققان در صنعت ريخته گري قبل از جنگ جهاني مي توان از دكتر لئوپولد فرامر ( dr.leopold fromer ) و بعداز جنگ جهاني پروفسور سه ايتاساكويي ( prof . seita sakui ) نام برد .
در سالهاي دهه ۶۰ قرن حاضر تحول در مكانيزم ماشينهاي ريخته گري در نحوه تزريق مواد مذاب به داخل قالب ابداع گرديد كه در حال حاضر نيز با تغييرات جزيي در ساخت ماشينهاي جديد ريخته گري تحت فشار از آن بهره مي گيرند . از صنايعي كه باعث پيشرفت صنعت ريخته گري تحت فشار شده اند صنعت چاپ و تايپ ، صنعت اتومبيل ، صنعت موتور سيكلتس ازي ، صنعت هواپيما سازي و صنايع مشابه كه در قرن نوزدهم و بيستم نياز به مصرف انبوه قطعاتي با ابعاد نسبتاً دقيق از فلزات غير آني داشتند به خصوص قطعاتي از جنس آلومينيوم .

تاريخچه صنعت ريخته گري تحت فشار در ايران

از اطلاعات بدست آمده اولين اقدام به توليد قطعه ريخته گري تحت فشار در ايران كه مي توان آن را عملاً نتيجه بخش دانست و آن را به نحوي قدم اول ريخته گري تحت فشار در ايران ناميد در شهر اصفهان و با ابتكار شخصي به نام آقاي خاچيك زرگر توسط ماشين ساده اي كه در سال ۱۲۹۹ خود ، طراحي و ساخته بود مي دانست . اين ماشين در حدود چهار سال براي توليد و علايم و حروف و قطعات كوچك برنجي و سربي مورد استفاده قرار گرفت .
اين روش پس از مرگ ايشان به فرانوشي سپرده شد ( وي در اثر حادثه اي در سال ۱۳۰۳ هنگام ذوب پوكه فشنگ در كارگاه ريخته گري اش جان خود را از دست داد . )

به علت گسترش تدريجي تحت فشار از دهه دوم قرن بيستم و ساخته شدن پرسهاي جديدي در كشورهاي مختلف جهان به منظور توليد قطعات ريخته گري تحت فشار در قالب با دوام فلزي در ايران نيز به تدريج صنعتگران اقدام به تهيه پرسهاي ريخته گري و توليد قطعاتي از فلزات رنگين نمودند . از پيشگامان اين صنعت آقايا مهندس فرزاد و يوسف بهين فر را مي توان نام برد ايشان پرس ريخته

 

گري تحت فشار را با قفل گيره ۴۰ تن در سال ۱۳۳۴ وارد ايران كردند كه ساخت كارخانه ايكرت ( Eckert ) آلمان بود و شروع به بهره برداري عمودي به ظرفيت ۴۰ تن ساخت كارخانه پولاك چكسوالوكي بود . دومين اقدام طراحي و ساخت ماشين ريخته گري تحت فشار در ايران در سال ۱۳۴۲ توسط آقاي نورار شهبازيان در كارگاي ( بنام مصنوعات فلزي جلا ) در تهران گامي نتيجه بخش بود ماشين ريخته گري دوار به منظور ريخته گري قطعات از جنس آلومينيوم و زاماك در قالبهاي فلزي نتايج خوبي در بر داشت . اين ماشين جديد تا مدتي مورد بهره برداري قرار گرفت .
در سال ۱۳۴۳ كارگاه آلياژ كه بعداً به شركت آلياژ كار تبديل شد دو دستگاه ( ماشين ريخته گري گرم ريز ) مخصوص ريخته گري قطعات از جنس زاماك تهيه و اقدام به توليد قطعات مورد مصرف در صنايع مختلف نمود . در همان سال شخصي به نام آقاي يوديم كه از كارمندان سابق وزارت صنايع

در تهران بود ماشين ريخته گري ۸۰ تني افقي ساخت كارخانه پولاك چكسلواكي تهيه و مورد بهره برداري قرار داد . سومين اقدام در ساخت ماشين ريخته گري تحت فشار در ايران كه مي توان گفت در زمان خود ماشيني بسيار مناسب هم از سرعت و توليد و هم از كيفيت قابل رقابت با همتاي خارجي بود.

اشكالات عمده توليد قطعات فلزي به طريق تحت فشار
اشكالات عمده توليد فلزي به طريق تحت فشار عبارتند از :
۱- گراني قالبهاي ريخته گري تحت فشار و سرمايه حبس شده بدين منظور
۲- عمر كوتاه قالبها و هزينه هاي بازسازي آنها
۳- ساعات كار مفيد يك دستگاه ماشين ريخته گري در سال
۴- عمر كم پيستون و سيلندر تزريق ماشينهاي ريخته گري
۵- يافتن افرادي با هوش ، مقاوم كنجكاو و نسبتاً تحصيلكرده كه ميال به كار با ماشينهاي ريخته گري تحت فشار باشند .

۶- تمام كاري قطعات ريخته گري شده شامل : آرايش ماشين كاري، پوليش كاري ، آبكاري ، كنترل كيفيت رنگ ، مونتاژ و بسته بندي
۷- پرسنل نسبتاً زياد و ماهر براي واحدي كه خود مايل به اتمام قطعات ريخته گري خود باشد به طوريكه هر ماشين بطور متوسط نياز به بيش از ۱۰ نفر پرسنل دارد تا قطعات ريخته گري شده آنها عرضه به بازار باشد .

كيفيت قطعات توليد شده به طريق ريخته گري تحت فشار در ايران
متاسفانه با گذشت حدود ۴۰ سال از صنعت ريخته گري تحت فشار در ايران چنانچ

ه بايدكيفيت توليدات همگام با كميت توليدات رشد نكرده است ولي مي توان علل مهم زير را در اين زمينه بر شمرد .
۱- پايين بودن كيفيت قالبهاي ريخته گري تحت فشار
۲- انگشت شمار بودن واحدهايي كه داراي آزمايشگاه متالوژي و وسايل كنترل كيفي هستند .
۳- كمبود اطلاعات و مهارت و تجربه كاركنان شاغل در اين صنعت
۴- عدم دسترسي به آلياژهاي مناسب در بعضي موارد براي توليد قطعه مورد نظر .
۵- كمبود امكانات ماشين كاري و تمام كاري قطعات ريخته گري توليد شده در واحدهاي ريخته گري يا واحدهاي مكمل آن براي توليد انبوه و قطعات مرغوب موردمصرف صنايع ديگر
۶- نفرستادن به موقع قالبها براي تنش زدايي يا آبكاري

عوامل پيشرفت صنعت ريخته گري در ايران
عوامل عمده پيشرفت صنعت ريخته گري در ايران به شرح زير مي باشد :
۱- نياز بازار مصرف – صنايع اتومبيل سازي – صنايع موتور سيكلت سازي – صنايع وسايل خانگي – صنايع برق و شيرآلات بهداشتي ساختمان و غيره
۲- وجود كارخانه آلومينيوم سازي ابرالكو
۳- حمايت بي دريغ وزارت صنايع از اين صنعت

آلياژهاي مورد استفاده در روشهاي تحت فشار بالا و كم
بطور كلي سه دسته از آلياژهاي غير آهني در اين روشها بكار برده مي شوند كه اكثراً براي ساخت قطعات خودرو مصرف قرار مي گيرند .
الف – آلياژهاي آلومينيوم

ب – آلياژهاي منيزيم
ج – آلياژهاي روي

آلياژهاي آلومينيومي
همانگونه كه قبلاً توضيح داده شد ، استفاده از قطعات با وزن كمتر مي تواند باعث صرفه جويي در مصرف انرژي و كاهش آلودگي محيط زيست گردد . ضمن اينكه از نظر اقتصادي نيز استفاده از آلياژهاي آلومينيوم توصيه مي شود . همچنين مي توان با اين كارنسبت استحكام به وزن را شديداً افزايش داد . بنابراين صنايع خودرو سازي سعي كرده اند براي قطعات مختلف به نوعي آلياژهاي ريخته گري آلومينيوم را جايگزين نمايند .

ريخته گري تحت فشار pressure die casting

ماشين ريخته گري تحت فشار شامل دو صفحه ثابت و متحرك است فلز مذاب از طريق سيلندر وارد قالب مي شود . درون اين سيلندر يك پيستون در حال حركت است . شكل زير شماي كلي يك ماشين تحت فشار با محفظه سرد را نشان مي دهد .

وقتي مذاب به حجم لازم وارد سيلندر شد . حركت پيستون به طرف جلو باعث ورود مذاب به قالب مي شود اين فشار تا خاتمه انجماد باقي مانده و بعد با برگشت پيستون به محل اوليه خود و باز شدن قالب ، قطعه توسط سيستم بيرون انداز خارج مي شود مراحل ريخته گري تحت فشار در شكل زير نشان داده شده است . در ماشينهاي مختلف ريخته گري تحت فشار عوامل كنترل كننده ظرفيت قالب عبارتند از :
۱- ظرفيت ، اندازه و حجم سيلندر تزريق كه بر مبناي قطر آنها مشخص مي شود . اين عامل ميزان مذاب ورودي به سيلندر را مشخص مي كند .
۲- نيرويي كه به دو لنگه قالب مي شود و بنام نيروي قفل كننده قالب مطرح است .

در اثر اين نيرو دو لنگه قالب به يكديگر چسبيده و قفل مي شوند ولي مي تواند در برابر فشاري كه در مرحله تزريق وارد شده و سعي در جدا كردن دو لنگه قالب از يكديگر را دارد ، مقاومت كند فشار اعمال شده و سطوح تصوير قطعه مي تواند نيرويي بوجود آورند كه تمايل به باز كردن دو لنگه قالب از يكديگر را دارد . بنابراين معمولاً ظرفيت يك دستگاه تحت فشار همان نيروي قفل كننده قالب است

. بطور خلاصه مي توان گفت كه مراحل پر شدن قالب بدين صورت است و در ابتداي كار پيستون آنقدر عقب است كه دريچه ورود مذاب بازبوده و مذاب به سيلندر وارد مي شود در مرحله بعد حركت پيستون به سمت جلو شروع مي شود . معمولاً حركت پيستون طي سه مرحله و با مكانيزم هاي مختلف صورت مي گيرد .
الف – اولين مرحله حركت آرام پيستون به سمت جلو است تا دريچه ورود مذاب را ببندد و مذاب

داخل سيلندر مجتمع شود پيستون آنقدر آرام است كه از ايجاد تلاطم و موج داخل مذاب جلوگيري شود .
ب – مرحله دوم حركت پيستون ، حركت بسيار سريع آن جهت پر كردن قالب است فلز مذاب مجتمع شده بايد يكباره وارد قالب بايد در حد صدم يا هزارم ثانيه باشد در نتيجه نياز به حركت فوق العاده سريه و پر شتاب پيستون مي باشد سيستم هاي هيدروليكي قادر به انجام چنين حركت سريعي نبوده و به همين دليل در اكثر ماشين ها محفظه گاز فشرده ازت وجود دارد كه از آن بر

اي ايجاد حركت سريع استفاده مي شود سرعت حركت مذاب مي تواند به m/s 4-3 برسد و مذاب را به صورت پاششي وارد قالب كند تا مذاب تمام زوايا و گوشه هاي قالب را پر كند . در چنين حالتي طراحي و تعبيه مسيرهاي خروجي هواي محبوس در قالب ( vents ) اهميت زيادي دارند .
ج – حركت پيستون متوقف شده و فشارهيدروليكي پشت پيستون وارد مي شود تا در حين انجما

د عمل تغذيه مذاب صورت گيرد براي اينكه نيرو روي مذاب داخل محفظه اعمال شود حجم مشخصي از مذاب داخل سيلندر تزريق مورد نياز است . اگر دقيقاً به اندازه حجم قطعه مذاب وارد سيلندر تزريق شود ، تمامي مذاب وارد قالب شده و پيستون به انتها مي رسد در نتيجه نيرويي به مذاب داخل قالب وارد نميش ود و انجماد تحت فشار ثقل انجام خواهد شد . پس بايد همواره حجمي از مذاب داخل سيلندر تزريق منجمد شود كه بهره ريختگي را پايين مي آورد و مذاب منجمد شده در داخل سيلندر را biscuit block مي گويند .

بعد از پايان انجماد قطعه معمولاً در دمايي حدود ۲۰۰c زير نقطه انجماد مذاب قالب باز مي شود لنگه متحرك قالب عقب مي رود . طراحي بايد به گونه اي باشد كه قطعه به لنگه متحرك و كل سيلندر تزريق به لنگه ثابت متصل باشد . بعد از باز شدندو لنگه قالب صفحه بيرون اندازه توسط سيستم هاي هيدروليكي ديگر فعال شده و قطعه را بيرون مي اندازد .