ریختهگری تحت فشار چیست؟
ریختهگری تحت فشار (Die casting) یک فرآیند تولیدی است که برای تولید قطعات فلزی با دقت ابعادی و سطح نهایی بالا استفاده میشود. این فرآیند شامل تزریق فلز مذاب به داخل حفره قالب تحت فشار بالا است. حفره قالب توسط دو قالب فولادی سخت شده که به شکل دلخواه ماشینکاری میشوند، ایجاد میشود.
این فرآیند با ذوب فلز، معمولاً آلومینیوم، روی یا منیزیم، در کوره آغاز میشود. سپس فلز مذاب با فشار بالا با استفاده از پرس هیدرولیک به قالب تزریق میشود. فلز به سرعت درون قالب جامد میشود و دو نیمه قالب باز میشوند تا قطعه نهایی آزاد شود.
ریختهگری تحت فشار به طور گسترده برای تولید قطعات با اشکال پیچیده و دیوارههای نازک، مانند بلوکهای موتور، محفظههای گیربکس و اجزای مختلف خودرو و هوافضا استفاده میشود. این فرآیند همچنین در تولید کالاهای مصرفی مانند اسباببازیها، وسایل آشپزخانه و لوازم الکترونیکی محبوب است.
ریختهگری تحت فشار
ریختهگری تحت فشار یک فرآیند نسبتاً تخصصی است که عمدتاً در قرن بیستم توسعه یافته است. فرآیند اساسی شامل موارد زیر است: فلز مذاب به داخل قالب فولادی ریخته/تزریق میشود و از طریق سرعت بالا، فشار ثابت و تشدید شونده (در ریختهگری تحت فشار) و خنک شدن، فلز مذاب جامد میشود و یک قطعه ریختهگری جامد تشکیل میدهد. معمولاً خود فرآیند فقط چند ثانیه طول میکشد و روشی سریع برای تشکیل محصول فلزی از مواد اولیه است. ریختهگری تحت فشار برای موادی مانند قلع، سرب، روی، آلومینیوم، منیزیم تا آلیاژهای مس و حتی آلیاژهای آهن مانند فولاد ضد زنگ مناسب است. آلیاژهای اصلی مورد استفاده امروزه در ریختهگری تحت فشار، آلومینیوم، روی و منیزیم هستند. از ماشینهای ریختهگری تحت فشار اولیه که ابزارهای قالب را در جهت عمودی قرار میدادند تا استاندارد رایج امروزی جهتگیری و عملکرد افقی، کشش چهار میله رابط و مراحل فرآیند کاملاً کنترل شده توسط کامپیوتر، این فرآیند در طول سالها پیشرفت کرده است.
این صنعت به یک ماشین تولیدی جهانی تبدیل شده است که قطعاتی را برای کاربردهای متنوع میسازد، که بسیاری از آنها به دلیل تنوع کاربردهای ریختهگری تحت فشار، در دسترس افراد قرار دارند.
مزایای ریختهگری تحت فشار
برخی از مزایای ریختهگری تحت فشار بالا:
• این فرآیند برای تولید با حجم بالا مناسب است.
• در مقایسه با سایر فرآیندهای شکلدهی فلزات (مانند ماشینکاری)، ریختهگریهای نسبتاً پیچیده را سریعتر تولید میکنند.
• قطعات با استحکام بالا که در شرایط ریختهگری تولید میشوند (منوط به طراحی قطعه).
• تکرارپذیری ابعادی.
• امکان تولید مقاطع نازک (مثلاً ۱-۲.۵ میلیمتر).
• تلورانس خطی خوب (مثلاً 2 میلیمتر بر متر).
• پرداخت سطح خوب (مثلاً 0.5-3 میکرومتر).
فرآیند ریختهگری تحت فشار محفظه گرم شامل ذوب شمش فلز در کورهای است که نزدیک/یکپارچه با نیم صفحه ثابت دستگاه ریختهگری تحت فشار قرار دارد و فلز مذاب از طریق یک پیستون غوطهور مستقیماً از طریق گردن غازی و نازل به داخل ابزار قالب تزریق میشود. گردن غازی و نازل برای جلوگیری از انجماد فلز قبل از رسیدن به حفره قالب نیاز به گرم شدن دارند، کل عنصر گرمایش و فلز مذاب این فرآیند جایی است که عنوان محفظه گرم از آن میآید. وزن شات ریختهگری توسط کورس، طول و قطر پیستون و همچنین اندازه غلاف/محفظه تعیین میشود و نازل نیز نقشی ایفا میکند که باید در طراحی قالب در نظر گرفته شود. پس از انجماد فلز در حفره قالب (که تنها چند ثانیه طول میکشد)، نیم صفحه متحرک دستگاه که نیمه متحرک قالب به آن ثابت شده است، باز میشود و قطعه ریختهگری از روی سطح قالب خارج شده و از ابزار جدا میشود. سپس سطوح قالب از طریق یک سیستم اسپری روغنکاری میشوند، قالب بسته میشود و فرآیند دوباره چرخه خود را طی میکند.
به دلیل این سیستم ذوب/تزریق فلز «بسته» و حداقل حرکت مکانیکی، ریختهگری تحت فشار محفظه گرم میتواند اقتصاد تولید بهتری را فراهم کند. آلیاژ فلز روی در درجه اول در ریختهگری تحت فشار محفظه گرم استفاده میشود که نقطه ذوب نسبتاً پایینی دارد و مزایای بیشتری برای سایش کم در ماشینآلات (دیگ، گردن غازی، غلاف، پیستون، نازل) و همچنین سایش کم در ابزارهای قالب (بنابراین عمر ابزار طولانیتر در مقایسه با ابزارهای ریختهگری تحت فشار آلومینیومی - منوط به پذیرش کیفیت ریختهگری) ارائه میدهد.
نام محفظه سرد از فرآیند ریخته شدن فلز مذاب به داخل یک محفظه سرد/ غلاف شات گرفته شده است که از طریق صفحه ثابت نیم قالب به پشت ابزار ثابت نیم قالب متصل است. کورههای نگهدارنده/ذوب فلز مذاب معمولاً تا حد امکان نزدیک به انتهای شات دستگاه ریختهگری تحت فشار قرار میگیرند، به طوری که یک اپراتور دستی یا یک ملاقه اتوماتیک میتواند فلز مذاب مورد نیاز برای هر شات/چرخه را با ملاقه استخراج کرده و فلز مذاب را به داخل سوراخ ریختهگری داخل غلاف/محفظه شات بریزد. یک نوک پیستون (که یک قطعه قابل پوشیدن و قابل تعویض است و با دقت متناسب با قطر داخلی غلاف شات با در نظر گرفتن انبساط حرارتی ماشینکاری شده است) که به سنبه دستگاه متصل است، فلز مذاب را از طریق محفظه شات به داخل حفره قالب هل میدهد. دستگاه ریختهگری تحت فشار، مرحله اول را برای هل دادن فلز مذاب از سوراخ ریختهگری در غلاف انجام میدهد. مراحل بعدی تحت فشارهای هیدرولیکی افزایش یافته از سنبه برای تزریق فلز مذاب به داخل حفره قالب انجام میشود. کل فرآیند چند ثانیه طول میکشد، فشار سریع و شدید و همچنین افت دمای فلز باعث میشود فلز در حفره قالب منجمد شود. نیم صفحه متحرک دستگاه ریختهگری تحت فشار (که نیمه متحرک ابزار قالب به آن متصل است) باز میشود و قطعه ریختهگری منجمد شده را از روی سطح قالب ابزار بیرون میریزد. قطعه ریختهگری برداشته میشود، سطوح قالب با سیستم اسپری روغنکاری میشوند و سپس این چرخه تکرار میشود.
دستگاههای محفظه سرد برای ریختهگری تحت فشار آلومینیوم مناسب هستند، قطعات روی دستگاه (غلاف ساچمه، نوک پیستون) را میتوان به مرور زمان تعویض کرد، غلافها را میتوان برای افزایش دوامشان عملیات فلزی کرد. آلیاژ آلومینیوم به دلیل نقطه ذوب نسبتاً بالای آلومینیوم و نیاز به کاهش خطر انباشت آهن که در بوتههای آهنی خطری است، در یک بوته سرامیکی ذوب میشود. از آنجا که آلومینیوم یک آلیاژ فلزی نسبتاً سبک است، ریختهگری قطعات ریختهگری تحت فشار بزرگ و سنگین یا مواردی که افزایش استحکام و سبکی در ریختهگری تحت فشار مورد نیاز است را امکانپذیر میکند.
