قالب های ریخته گری

همانطور که در مقالات قبلی هم اشاره کردیم ، ریخته گری قطعات فولادی ، فرآیندی است که طی آن میتوان سازه های متنوع و پیچیده ای را ساخت.

برای انجام عملیات ریخته گری از قالب استفاده میشود و طریقه کار به این صورت است که ابتدا فلز را به حالت مذاب در می آورند.سپس فلز مذاب شده درون قالب ریخته میشود و بعد از سرد شدن و انجماد ماده مذاب ، قطعه فلزی از قالب جدا میشود.

همانطور که در بالا هم اشاره شد ، برای انجام عملیات ریخته گری به قالب نیاز داریم و قبل از شروع فرآیند ریخته گری باید قالب مناسب ، متناسب با شکل قطعه موردنظر تولیدی ، ساخته شود.

ریخته گری با توجه به جنس و ویژگی های قطعه ، به روش های مختلفی انجام میشود و بر این اساس نوع قالب نیز تعیین میشود.

طراحی قالب و مدل سازی ریخته گری

به طور کلی قالب‌سازی یکی از فرآیندهای اساسی در تولید قطعات مختلف است. امروزه برای ساخت انواع قطعات بر اساس نوع فرآیند ساخت، قالب مناسب تهیه می‌شود. برخی از مهم‌ترین قالب‌ها، قالب‌های ریخته‌گری، تزریق پلاستیک، آهنگری و پرس است که در ادامه این مطلب منحصرا به طراحی قالب ریخته گری می‌پردازیم.

برای تولید قطعات به کمک ریخته‌گری باید قالب مناسب ساخته شود. همان طور که می‌دانید، روش‌های مختلفی برای ریخته‌گری وجود دارد که هر یک مناسب ساخت نوع خاصی از قطعات است. از این رو قالب تهیه شده برای هر یک از روش‌های ریخته‌گری دارای جنس و خصوصیات منحصر به فردی خواهد بود. قالب‌های ریخته‌گری را می‌توان به شکل‌های مختلفی طبقه بندی کرد در یکی از این شکل‌ها، قالب‌های ریخته گری به سه دسته قالب‌های دایکاست، قالب‌های ریژه و قالب‌های ماسه‌ای تقسیم بندی می‌شوند. یکی دیگر از شیوه‌های تقسیم‌بندی قالب‌های ریخته‌گری، تقسیم‌بندی آن‌ها بر اساس قالب‌های موقت و قالب‌های دائمی ‌می‌باشد. هر یک از این قالب‌ها مناسب نوعی خاص از ریخته‌گری بوده که در ادامه به شرح هر یک می‌پردازیم.

ریخته‌گری، فن شکل‌ دادن فلزات و آلیاژها از طریق ذوب، ریختن مذاب در محفظه‌ای به نام قالب و آن‌گاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب است. این روش کهن‌ترین فرایند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولین کوره‌های ریخته‌گری از خاک‌رس ساخته می‌شدند و لایه‌هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده می‌شد.

درصد بسیار بالایی از کالاهای تولید شده حاوی حداقل یک قطعه ریخته‌گری هستند. اندازه قطعات ریخته شده می‌تواند از چند گرم و چند میلیمتر (مانند دندانه‌های منفرد یک زیپ) تا بیش از ۱۰ متر و چندین تن باشد (مانند چرخ پروانه‌های بزرگ یا قاب‌های عقب کشتی‌های اقیانوس پیما). فرآیندهای ریخته‌گری بیشتر زمانی استفاده می‌شود که تولید شامل اشکال پیچیده بوده، یا قطعاتی با مقاطع توخالی یا حفره‌های داخلی باشد. همچنین قطعاتی که دارای سطوح منحنی نامنظم هستند (به جز مواردی که می‌توانند از ورق فلز نازک ساخته شوند)، قطعات بسیار بزرگ یا قطعات ساخته شده از فلزاتی که ماشین کاری آنها دشوار است، را نیز بیشتر به روش ریخته‌گری می‌سازند.

ریخته‌گری قدمتی ۷ هزار ساله دارد. کهن‌ترین قطعه ریخته‌گری جهان یک قورباغه مسی متعلق به ۳۲۰۰ سال پیش از میلاد مسیح است.

فرایند ریخته‌گری یکی از انواع متنوع‌ترین فرایندهای مکانیکی برای تولید اجزاء است. این روش یکی از ارزان‌ترین روش‌ها را ارائه می‌دهدو قدرت و استحکام بالا دارا می‌باشد. اصل ریخته‌گری شامل معرفی فلز مذاب به حفره یا قالب شکل مورد نظر است و به آن اجازه می‌دهد تا جامد شود.

فرایند ریخته‌گری کامل نیز به عنوان فرایند ریخته‌گری فرایند فوران / فرایند تبخیری نامیده می‌شود. فرایند قالب کامل در ابتدا به عنوان فوم گم شده شناخته شده بود. با این حال، در حال فعلی مورد نیاز است که اصطلاح عمومی برای این فرایند قالب کامل باشد. ریخته گری کامل ریخته‌گری یک فرایند ریخته‌گری تبخیری است که ترکیبی از ریخته‌گری شن و ریخته‌گری فوم است. این یک الگوی فوم پلی استایرن است که پس از آن توسط شن و ماسه احاطه می‌شود، بسیار شبیه ریخته‌گری شن و ماسه است که فلز به‌طور مستقیم به قالب ریخته می‌شود که پس از تماس با فوم تبخیر می‌شود. سپس فلز به‌طور مستقیم به قالب ریخته می‌شود که پس از تماس با فوم تبخیر می‌شود.

در قالب ریخته‌گری کامل، مواد ترمیم‌کننده تجزیه شده مانند پلی استایرن برای ساخت الگوی به جای چوب یا موم استفاده می‌شود. این فرایند شبیه فرایند موم گم شده‌است؛ در اینجا فوم هنگامی که فلز مذاب به قالب ریخته می‌شود، فوراً ناپدید می‌شود، بنابراین فرایند قابل تمیز کردن است. الگوی پلی استایرن را می‌توان با طراحی طراحی کرد کمک به یک کامپیوتر، که کمک می‌کند تا تغییر در طراحی قبل از فرایند واقعی انجام شود.

چکیده

ریخته گری هم علم است و هم فن، هم هنر است و هم صنعت. به میزانی که ریخته گری از حیث علمی پیشرفت می کند، ولی در عمل هنوز تجربه، سلیقه و هنر قالب ساز و ریخته گر است که تضمین کننده تهیه قطعه ای سالم و بدون عیب است. این فن از اساسی ترین روش های تولید است، زیرا حدود ۵۰ درصد وزنی کل قطعات ماشین آلات به این طریقه ساخته می شوند. برای ریخته گری، از فولاد و چدن ها (فلزات آهنی)، برنزها، برنج ها، آلیاژهای آلومینیم – منیزیم و آلیاژهای منیزیم و روی (فلزات غیر آهنی) به عنوان مهم ترین فلزات ریخته گری استفاده می شود.

چگونگی ریخته گری در قالب ریژه

فرایند ریخته گری در قالب ریژه (فلزی) به روش ثقلی هم معروف است. این قالب معمولا از 2 یا تعدادی قطعه‌ی فلزی ساخته شده که به وسیله گیره، پیچ و … به هم متصل است و جهت تولید قطعه‌ای با تعداد زیاد و مستمر مورد استفاده قرار می‌گیرد و تکنولوژی ریژه‌ریزی در قالب بر اساس وزن (نیروی ثقل) مذاب صورت می‌گیرد و نیروی خارجی برای ورود مذاب به درون قالب وجود ندارد.

در واقع عامل عمده و موثر پرشدن قالب، فشار حاصل از اختلاف ارتفاع دهانه بارریزی و محفظه قالب است و به همین دلیل این روش را ریخته‌گری ثقلی یا وزنی نیز می‌نامند. تنها تفاوت این روش با ریخته‌گری قالب‌های ماسه‌ای و موقت این است که در آن‌ها از فشار خارجی استفاده می‌شود و از وزن یا فشار مواد مذاب استفاده نمی‌شود.

قالب قبل از ریژه ریزی (بارریزی)، معمولاً گرم می‌شود و برای تولید قطعات ریختگی مرغوب همواره بایستی درجه حرارت قالب را کنترل نمود تا در ویسکوزیته مذاب تاثیر مخرب نداشته باشد. چگونگی خروج قطعه ریختگی از داخل قالب مهم می‌باشد. در قطعات ماهیچه‌دار، باید ماهیچه فلزی به سرعت از داخل قالب بیرون کشیده شود، در غیر اینصورت نیروی انقباض حاصل از انجماد مذاب به حدی خواهد بود که امکان خروج ماهیچه فلزی را غیر ممکن می‌سازد بدین ترتیب در اغلب موارد به جای استفاده از ماهیچه فلزی از ماهیچه‌های ماسه‌ای یا گچی استفاده می‌شود که می‌توان آن را یک روش نیمه دائمی محسوب کرد.

از وسایل مختلف کمپرسی و هیدرولیکی جهت افزایش سرعت تولید و همچنین برای راحتی در باز و بسته‌ کردن قالب استفاده می‌شود. به منظور افزایش تولید، از سیستم گردان برای قالب‌های دائمی استفاده می‌کنند برای مثال در صنایع خودرو‌سازی که قطعات کوچک و متوسط به مقدار زیادی مورد مصرف است از این سیستم استفاده می‌کند.

توضیحات تکمیلی

ریخته گری هم علم است و هم فن، هم هنر است و هم صنعت. به میزانی که ریخته گری از حیث علمی پیشرفت می کند، ولی در عمل هنوز تجربه، سلیقه و هنر قالب ساز و ریخته گر است که تضمین کننده تهیه قطعه ای سالم و بدون عیب است. این فن از اساسی ترین روش های تولید است، زیرا حدود ۵۰ درصد وزنی کل قطعات ماشین آلات به این طریقه ساخته می شوند. برای ریخته گری، از فولاد و چدن ها (فلزات آهنی)، برنزها، برنج ها، آلیاژهای آلومینیم – منیزیم و آلیاژهای منیزیم و روی (فلزات غیر آهنی) به عنوان مهم ترین فلزات ریخته گری استفاده می شود.

ما در این آموزش قصد داریم تا مبحث روش های ریخته گری در قالب های دایمی را مورد بحث و بررسی قرار دهیم.

قالب‌های دایکاست

این قالب‌ها مناسب ساخت قطعات آلومینیومی هستند که دارای ضخامت یکنواخت بین 5/1 تا 15 میلی‌متر بوده. بهترین شیوه ریخته‌گری این قطعات، ریخته‌گری تحت فشار است چرا که کیفیت ساخت قطعه نهایی بالا بوده و نبود پلیسه باعث می‌شود که مراحلی نظیر پلیسه‌گیری، سنگ‌زنی و سوراخ‌کاری از فرآیند تولید قطعه حذف شود. از ین رو برای ساخت قطعات در تیراژ بالا از این شیوه استفاده می‌شود چرا که هم زمان تولید هر قطعه بسیار کاهش پیدا می‌کند و هم هزینه تمام شده برای تولید هر قطعه کمتر خواهد شد. همان‌طور که از نام این شیوه پیدا است، مذاب آلومینیوم با فشار بالا داخل قالب تزریق می‌شود. پس قالب مورد استفاده در این روش باید تحمل فشار بالای فلز مذاب را داشته باشد، از این رو قالب‌ها با حجم و ضخامت بالا و از جنس فولاد گرمکار تولید می‌شوند. قالب‌های دایکاست عموما قالب‌هایی بزرگ و گران‌قیمت هستند.