ريخته گري تحت فشار

ريخته گري تحت فشار نوعي ريخته گري مي باشد که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزريق مي شود. اين سيستم بر خلاف سيستم هايي که مذاب تحت نيروي وزن خود به داخل قالب مي رود، داراي قابليت توليد قطعات محکم و بدون مک (حفره هاي دروني) مي باشد. داي کاست سريع ترين راه توليد يک محصول از فلز مي باشد.
بعضي قطعاتي که با داي کستينگ توليد مي شوند عبارتند از: کاربراتورها، موتورها، قطعات ماشين هاي اداري، قطعات لوازم کار، ابزارهاي دستي و اسباب بازي ها. وزن اکثر قطعات ريختگي اين فرايند از کمتر از 90 گرم تا حدود 25 کيلوگرم تغيير مي کند.

مزاياي ريخته گري تحت فشار:

1- توليد انبوه و با صرفه
2- توليد قطعه مرغوب باسطح مقطع نازک
3- توليد قطعات پيچيده
4- قطعات توليد شده در اين سيستم از پرداخت خوبي برخوردار است.
5- قطعه توليد شده استحکام خوبي دارد.
6- در زمان کوتاه توليد زيادي را امکان مي دهد.

معايب ريخته گري تحت فشار:

1- هزينه بالا
2- وزن قطعات در اين سيستم محدويت دارد.
3- از فلزاتي که نقطه ذوب آنها در حدود آلياژ مس مي باشد مي توان استفاده نمود.

ماشين هاي دايکاست:

اين ماشين ها دو نوع کلي دارند:
1- ماشين هاي با محفظه تزريق سرد: Cold chamber در اين نوع سيلندر تزريق خارج از مذاب بوده و فلزاتي مانند AL و Cu و mg تزريق مي شود و مواد مذاب توسط دست به داخل سيلندر تزريق منتقل مي شود.
2- ماشين هاي با محفظه تزريق گرم: Hot chamber در اين نوع سيلند تزريق داخل مذاب و کوره بوده و فلزاتي مانند سرب خشک و روي تزريق مي شود و مذاب اتوماتيک تزريق مي شود.

محدوديت هاي سيستم سرد کار افقي:

1- لزوم داشتن کوره هاي اصلي و فرعي براي تهيه مذاب و رساندن مذاب به داخل سيلندر تزريق
2- طولاني بودن مراحل کاري
3- امکان به وجود آمدن نقص در قطعه به دليل افت حرارت مذاب آکومولاتور

بسته نگه داشتن قالب: (قفل قالب DIE LOCK)

فشارهايي که در ريخته گري تحت فشار در فلز مذاب به وجود مي ايند مستلزم داشتن تجهيزات ويژه جهت بسته نگه داشتن قالب مي باشد تا از فشاري که براي باز کردن قالب در طي تزريق به وجود مي ايد و باعث پاشيدن فلز از سطح جدا کننده قالب مي شود اجتناب شده و تلرانس هاي اندازه قطعه ريختگي تضمين گردد. قالب هاي دايکاست به صورت دو تکه ساخته مي شوند يک نيمه قالب به کفشک ثابت (طرف تزريق) و نيمه ديگر به کفشک متحرک (طرف بيرون انداز) بسته مي شود. قسمت متحرک قالب بوسيله ماشين روي خط مستقيم به جلو و عقب مي رود و به اين ترتيب قالب دايکاست باز و بسته مي شود. بسته نگه داشتن هر دو نيمه قالب طي تزريق، بسته به طراحي ماشين ريخته گري تحت فشار با روش هاي مختلف صورت مي گيرد. يک روش اتصال با نيرو است که از طريق اعمال يک نيروي هيدروليکي بر کفشک متحرک به وجود مي آيد. روش ديگر اتصال با فرم به کمک قفل و بندهاي مکانيکي صورت مي گيرد. اين قفل و بند ها فقط با يک نيروي کوچک پيش تنش کار مي کنند. در هر دو مورد يک بسته نگه دارنده ايجاد مي گردد که با نيروي به وجود آمده باز کننده در قالب دايکاست مقابله مي کند. نيروي باز کننده نتيجه فشار تزريق است که هنگام پر کردن قالب ايجاد مي گردد.
سيستم قفل قالب به روش اتصال با نيرو معمولا شامل قسمت هاي زير است :
»» دوميز ثابت جلو و عقب و يك ميز متحرك مياني
»» چهار عدد بازوي راهنما و هشت عدد مهرة فيكس
»» سيلندر محرك ميز متحرك
قدرت قفل شوندگي قالب بستگي به موارد زير دارد:
»» قدرت پمپ
»» قدرت سيلندر محرك ميز
»» قدرت چهار عدد ميله راهنما

قالب هاي دايکاست:

قالب دايکاست عبارت است يک قالب دائمي فلز ي بر روي يک ماشين ريخته گري تحت فشار که براي توليد قطعات ريختگي تحت فشار به کار مي رود. هدايت کردن فلز مذاب به درون حفره قالب توسط کانال هايي انجام مي گيرد که به آن سيستم مدخل تزريق –راهگاه- گلويي گفته مي شود. هر قالب دايکاست از دو قسمت تشکيل شده است تا بتوان قطعه را بعد از انجماد از حفره قالب بيرون آورد. اجزاء قالب دايکاست که با فلز ريختگي مذاب در تماس هستند از فولاد گرم کار و يا از آلياژهاي مخصوص نسوز و مقاوم در برابر تغيير دما ساخته مي شود.

تقسيم قالب:

همان طور كه ذكر شدهر قالب دايكاست بصورت دو تكه است يعني قالب ازيك نيمه ثابت(طرف تزريق)ويك متحرك (طرف بيرون انداز)تشكيل شده است. نيمه ثابت قالب (نيمه تزريق قالب) به كفشك ثابت ماشين ريخته گري تحت فشار مونتاژ مي شود. در حالي كه نيمه متحرك قالب (نيمه بيرون انداز قالب )به كفشك متحرك محكم مي شود هر دو نيمه قالب در حالت آماده تزريق بسته هستند و با نيروي بسته نگهدارنده اي كه از طرف ماشين ايجاد مي گردد،در حالت بسته نگه داشته مي شوند. سطح تماس هر دو نيمه قالب ، سطح جدايش قالب ناميده مي شود. براي اجتناب از نفوذ فلز مذاب به خارج بايستي سطح قالب كاملاً آب بندي و از اين جهت به صورت سطح سنگ زني شده و يا هم سطح شده باشد.دقت انطباق صفحات قالب كه روي هم قرار مي گيرند اهميت زيادي دارند.بهتر است كه لبة خارجي در هر دو صفحه قالب حدواً 1 m m تا 2 m m تحت ز ويه 4 5 پخ زده شوند. به اين ترتيب از خرابي لبه ها توسط ضربه يا برخورد كه منجر به تغيير شكل لبه ها مي گردد و مي توانند دقت انطباق را بر هم بزنند اجتناب مي شود.

تخليه هواي قالب :

يكي از شرايط مهم براي توليد قطعات مهم توليد تزريقي بدون عيب آن است كه در موقع تزريق مقدار گازهاي محبوس در ساختار قطعه محبوس در ساختار قطعه تا حد امكان كم باشد. و اين تعداد كم تخلخلهاي گازي با ابعاد كوچك ميكروسكوپي به هم فشرده شوند. بدين ترتيب دو خواسته مطرح مي گردد.
اولاً بايد در پروسه تزريق تا حد امكان هيچ هوايي از تجهيزات تزريق به درون مذاب نفوذ نكند و ثانياً هواي موجود در كانال تغذيه و حفره قالب بتواند هنگام تزريق بطور كامل خارج گردد.
فشردن تخلخلهاي باقيمانده درقطعه از طريق اعمال فشار نهايي بعد از پر شدن قالب صورت مي گيرد اين فشار نهايي را مي توان از طريق اتصال يك مولتي بليكاتور افزايش داد.اولين خواسته به خصوص به واحد ريخته گري و در اينجا قبل از هر چيز به سيستم كنترل محرك ريختگي و مربوط مي باشد. بايستي توجه داشت كه پيستون مذاب آهسته حركت كرده و فلز مذاب قبل از آنكه با سرعت براي پوشيدن قالب شتاب بگيرد در محفظه انتقال جمع گردد.تجمع در محفظه انتقال بدون تشكيل يك موج برگشتي از نفوذ هوا به درون محفظه انتقال جلوگيري كرده و شرايط را براي خروج بلا مانع هواي وارد شده از طريق جريان فلز به درون كانال تغذيه وحفره قالب و سپس از آنجا توسط كانالهاي تخليه هوا به بيرون آماده فرايندهاي ويژه ، مانند حركت شتابدار پيستون مذاب ، تأثيرمبتني بر كاهش هوا و ناخالصي هاي گازي در فلز تزريقي مي گذارند.
درخواست دوم مربوط به تخليه هواي حفره قالب مربوط است. هواي نفوذ ي توسط جريان فلز بايستي به راحتي خارج گردد. بنابر اين بايستي كانالهايي براي تخليه هوا در نظر گرفت تا هواي گازهاي قالب بتوانند از طريق آنها به بيرون انتقال يابند تخليه ناقص هوا از قالب يكي از علتهاي رايج عدم نفوذ كيفيت قطعه مي باشد. برحسب تجربه پايين بودن بيش از اندازه سرعت فلز باعث عيوب ريختگي مانند سطح خارجي زبرورگه دار تزريق سرد و ناخالصي هاي گازي مي گردد.
بنابر اين سرعت جريان فلز مذاب د رحفره قالب تاوقتي كه قالب كاملاً پر شود با ازدياد فشار گاز ( در نتيجه تخليه خيلي آهسته هوا) كاهش مي يابد. فشار گاز در حفره قالب از گلوئي تا اخرين ناحيه پر شده حفره قالب افزايش مي يابد ، با توجه به ميزان اثر گذاري تخليه هواي قالب ، اندازه حد اكثر فشار گاز متفاوت است. تجمع عيوب ريختگي در آخرين قسمت هاي پر شده قطعه تزريقي هميشه نمايانگر آن است كه تخليه هوا ناقص انجام گرفته است. بهبود و توسعه تخليه هواي قالب در اين نقاط از حفره قالب خطر عيوب ريختگي را كاهش مي دهد ، زيرا به اين ترتيب فشار گاز پايين آمده و متناسب با آن سرعت جريان فلز مذاب كمتر مي گردد.
به اين ترتيب بايستي در قالب دايكاست كانالهايي با ابعاد كافي براي سطح مقطع جهت تخليه هوا تغيير گردند همه سطوح انطباقي قسمت هاي قالب در حفره قالب (مغزيها قالب، ماهيچه ها ثابت و متحرك ، پينهاي پران ) و طبيعتاً سطح جدايش قالب نيز در تخليه هوا مؤثر هستند اما معمولاً اين مقاطع كه در تخليه هوا نقش دارند به آن اندازه اي نيستند كه هواي موجود در قالب تزريق را در مدت زمان بسيار كوتاه پر شدن قالب بطور كامل تخليه نمايند. سطوح جدايش قالب بويژه در قالب هاي جديد غالباً با دقت زيادي ماشين كاري و آب بندي مي گردند. بطوري كه سهم آنها در تخليه هوا ناچيز است.
كانال هاي تخليه هوا در سطح جدايش قالب مرز كاري مي گردند و از كناره حفره قالب يا از سر باره گيره ها بصورت خط مستقيم تا لبة خارجي هدايت مي شود.
عرض كانال ها در حدود 10mm تا 15mm و عمق آنها 0.1mm تا 0.2 mm است فلز مذاب به درون كانال هاي تخليه هوا نفوذ مي كنند ، اما طول نفوذ براي يك كانال با عمق 0.2mm بسيار كوتاه است. براي جلوگيري از تخلخل هاي ايجاد شده در اينجا ، كانالهاي تخليه هوا در سر باره گيره ها قرار داده مي شود و اين سر باره گيره ها در پليسه گيري ان جدا مي گردند.
طول كانالهاي تخليه هوا بايد حداقل 100 mm باشد و به همان اندازه بايستي ما براي آن بر روي سطح جدايش در اختيار باشد. وجود كانالهاي تخليه هوا فقط در يكي از دونيمه قالب در سطح جدايش كافي است.
بهتر است هميشه از ماهيچه هاي ثابت موجود در قالب دايكاست نيز جهت تخليه هواي قالب بهره برد. براي اين منظور با يك لقي انطباق حدوداً 0.05 mm در صفحه قالب قرار داده مي شوند.
بايد به فاصله تقريباً 100mm از پشت ديواره قالب ، يك گاه در نظر گرفته شود تا هواي رانده شده جمع آوري و سپس از طريق سطح ايجاد شده بر روي شفت ماهيچه به خارج انتقال يابد.هم چنين سطوح لغزش ماهيچه هاي متحرك ، كه داراي يك لقي انطباق زياد در حدود 0.1 mm هستند و نيز پينهاي پران كه معمولاً بالقي كمتر از 0.03 mm نصب مي گردند در تخليه هوا مؤثرند.
در حالي كه روشهاي ممكن جهت تخليه هواي قالب كه از آنها نام برده شد ، تنها براي آن بكار مي روند تا هواي رانده شده از فلز تزريقي را از حفره قالب دور نگهدارند و از تشكيل يك فشار معكوس و مزاحم گاز در حفره قالب جلوگيري كنند ، بايستي از طرف ديگر تدابيري نيز جهت انتقال هواي محبوس در جريان فلز به بيرون انديشد معمولاً تا حدودي تشكيل حركت گردابي در جريان پر كننده اجتناب ناپذير است، بطوري كه مثلاً در تغيير مسير جريان و در برخورد ماهيچه هاي بر آمده و ديوارهاي قالب و هم چنين توسط يك جريان برگشتي امكان تشكيل گرداب وجود دارد بعلاوه باقيمانده مواد جدايش با جريان تزريق همراه شده و يا توسط آن شسته مي شوند از اين رو اتخاذ تدابير بايستي هوا ، گازهاي قالب و يا اكسيد هاي به وجود آمده توسط حركت گردابي فلز مذاب جمع اوري و از حفره قالب خارج گردند براي اين منظور از قسمتهاي بنام سر باره گيرها مناطق فرز گازي شده كوچكي در صفحه قالب نزديك كنارحفره قالب مي باشند كه توسط يك گلويي نازك به حفره قالب متصل مي گردند.به اين ترتيب فلز مذاب به درون سر باره گير سر ريز مي شود. با توجه به اين كه بخصوص ابتداي جريان تزريق ، يعني جبهه جريان ، از هوا ، اكسيدها و باقيمانده مواد جداكننده فني مي باشد سر باره گيرها بويژه در جايي در نظر گرفته مي شوند كه در آنجا جبهه جريان به ديواره قالب پرتاب مي گردد. بنابراين سر باره گير فلز تزريقي را كه ديگر شرايط مطلوب كيفي را دار نمي باشد گرفته و از حفره قالب دور مي كند.
براي طراحي صحيح سر باره گير بايستي تصور روشني از نحوه تغييرات جريان داشت. سرباره گيره ها بر حسب نوع گلويي ، كه نحوه تغييرات جريان را مشخص ميكنند هميشه در ناحيه انتهاي جريان پركننده قرار داده مي شوند.

گرم كردن قالب :

قالب دايكاست بايستي بر روي ماشين دايكاست قبل از شروع بكار تا دماي لازم گرم گردد. تحت هیچ شرايطي نبايستي با يك قالب سرد و يا به قدر كافي خنك نشده ريخته گري را آغاز نمود ، در غير اين صورت تنش هاي حرارتي بالايي در سطح خارجي قالب پديد مي آيند ، كه معمولاً از بين نمي روند و باعث تشكيل تركهاي زود رس ناشي از سوختگي مي گردند.
دماي گرم كردن قالب بايستي تقريباً به اندازه ميانگين دماي قالب که براي ريخته گري ضروري است باشد ( آلياژ آلومينيم از 250 تا 310 ) بطور كلي اگر در مرز بالاي درجه حرارت هاي توصيه شده براي قالب بهتر بوده و طول عمر قالب مي تواند بطور قابل ملاحظه أي افزايش يابد ، زيرا اختلاف بين دماي ريخته گري و دماي قالب كمتر است. اندازه تنشهاي متناوب حرارتي به عنوان عامل تشكيل تركهاي ناشي از سوختگي به دماي قالب بستگي دارد. هر چه افت حرارتي بين دماي ريختگري و دماي قالب كمتر باشد ، به همان نسبت نيز انبساط در سطح خارجي قالب و خطر ايجاد ترك كمتر است.
براي گرم كردن از دستگاه هاي گرم كننده به تنهايي و همراه با دستگاه هاي خنك كننده استفاده مي شود. مشعلهاي گازي بخاطر اين كه اجزاء بر جسته قالب ، ماهيچه هاي نازك و پينهاي پران شديد تر از نواحي ضخيمتر قالب گرم مي كنند مناسب نمي باشند در اين گونه مواد خطر گرم شدن بيش از اندازه موضعي در فولاد عمليات حرارتي شده قالب وجود دارد، كه تأثيري مانند عمليات بازگشت پس از آن به جا مي گذارد و مي تواند باعث كاهش استحكام گردد. براي اين منظور گرم كننده هاي مادون قرمز و يا گرم كننده هاي سراميكي ، گازي كه توزيع حرارتي نسبتاً يكنواختي بوجود مي آورند و مناسب ترند اين نوع دستگاهها به شكل قاب و يا جعبه ساخته شده و بين دو نيمه باز شده قالب قرار داده مي شوند. اما در اينجا هم بايستي توجه داشت كه هيچ جايي بيش از اندازه گرم نشود و يا در نواحي مشخص از قالب سد حرارتي ايجاد نگردد.

خنك كردن قالب :

درهر سيكل تزريقي گرما به قالب دايكاست انتقال مي يابد براي بدست اوردن قطعه تزريقي بايستي فلز مذاب منجمد ، تا دماي انجماد سرد گردد. براي اين كه بتوان قطعه تزريقي را از قالب گرفت و يا به بيرون پرتاب نمود ، بايستي آن را تا دماي باز هم پايينتر خنك نمود. اين بدان معني است که براي خنك كردن مطلوب فلز تزريقي بايستي مقداري گرماي زيادي از طرف قالب دريافت و انتقال داده شود. خواص حرارتي جنس ماده قالب به گونه أي كه اين تخليه گرمايي امكان پذير مي گردد اما بايستي اين گرما از خود قالب هم خارج شود و اين وظيفه سيستم خنك كننده قالب است. به عنوان ماده خنك كننده ، معمولاً از آب و بعضاً نيز از روغن موجود در دستگاههاي تنظيم دما ، در صورتي كه هم براي گرم كردن و هم براي خنك كردن بكار رود استفاده مي شود.
براي قطعات تزريقي كوچك و يا جدار بسيار نازك ممكن است بتوان از خنك كردن قالب بطور كامل صرف نظر نمود ، به شرطي كه گرماي ارائه شده از طريق افزايش تعداد تزريق ها بيشتر از گرماي پس داده شده به بهترين وجه از طريق تشعشع ، هم رفت و هدايت نباشد. طبيعي است كه اين موضوع براي ريخته گري آلياژ هاي با دماي ذوب نسبتاً پايين هم مانند قطعات دايكاست كوچك و جدار نازك سرب و قلع صادق است.
حتي د رقطعات دايكاست جدار ضخيم هم گاه نيازي به خنك كردن قالب نيست ولي معمولاً در ماشينهاي اتوماتيك سريع با محفظه ضروري است.
برا ي خنك كردن قالب، كانالهايي در قالب دايكاست براي جريان يافتن ماده خنك كننده تعبيه مي گردد اين كانال ها بطرف ناحيه اياز قالب كه با قطعه تماس دارد هدايت مي شوند يعني جايي كه انتقال گرما از قطعه تزريقي يه سمت قالب آغاز مي گردد اگر صفحه قالب فاقد مغزي قالب باشد كانالهاي خنك كن در داخل صفحه قالب فاقد مغزي قالب باشد كانالهاي خنك كن در داخل صفحه قالب سوراخكاري شده و به مدار سيستم خنك كننده مربوط متصل مي گردد.
كانال هاي خنك كن در قسمتي از قالب كه بايستي خنك گردد به روشهاي گوناگون طراحي مي گردند. نحوه هدايت كانال بايستي طور انتخاب شود كه بخصوص ناحيه اي از قالب كه پشت حفره قالب قراردارد بتواند خوب خنك گردد.
كانال هاي درون قالب به صورت مستقيم هدايت مي شوند اما درعين حال تغيير زاويه و تطبيق اين كانال ها به لبه هاي قالب هم امكان پذير است.
منبع: www.castingboys.blogfa.com
/خ