ریخته گری قالب دائمی چیست؟
ریخته‌گری قالب دائمی فرآیندی است که معمولاً از یک قالب گیره‌دار، دو قسمتی و قابل استفاده مجدد استفاده می‌کند. این قالب به طور کلی از چدن یا فولاد (و از نظر تاریخی سنگ یا خاک رس پخته شده) برای ریخته گری فلزات با نقطه ذوب پایین و متوسط بریده می شود. این روش نسبت به ریخته‌گری شن و ماسه، ریخته‌گری‌هایی با کیفیت سطح، دقت ابعادی و خواص مکانیکی بالاتر تولید می‌کند.
ریخته گری قالب دائمی به ویژه برای تولید قطعات با هندسه نسبتا ساده و بدون ویژگی های ظریف مناسب است، زیرا این قطعات می توانند به طور موثر در برابر پر شدن مقاوم باشند.
ریخته‌گری قالب دائمی زودتر از عصر برنز آغاز شد و از قالب‌های سنگ باز برای ریخته‌گری سرب، طلا و مس استفاده می‌کرد. نمونه هایی از این قالب ها در بین النهرین، مصر و چین یافت می شود. متالورژی یونانی و رومی از فرآیندهایی استفاده می کرد که پیشینیان ریخته گری دائمی قالب مدرن محسوب می شوند. برای مثال، آنها از قالب‌های سفالی قابل استفاده مجدد برای ریخته‌گری سرب استفاده کردند.
سوابق تاریخی نشان می دهد که فلزکاران اولیه از موادی مانند خاک رس و سنگ برای ایجاد قالب های قابل استفاده مجدد برای ریخته گری اشیاء فلزی استفاده می کردند. درک بهتر متالورژی، فلزکاری و تکنیک های ریخته گری به روش های بسیار پیچیده تری تبدیل شده است.
ریخته گری قالب دائمی در اوایل انقلاب صنعتی توسعه یافت. در قرن نوزدهم، با ظهور مواد، تکنیک ها و تجهیزات بهتر، فرآیندهای ریخته گری اصلاح شد. سازندگان شروع به تشخیص مزایای استفاده از قالب های دائمی ساخته شده از مواد بادوام کردند. چنین قالب هایی تلاش لازم برای فرآیندهای یکباره که ابزار را از بین می برند، حذف می کنند. ریخته گری قالب دائمی در اوایل قرن بیستم با پیشرفت سریع فرآیندهای صنعتی و تولید، کشش بیشتری پیدا کرد.
نقاط قوت ریخته گری قالب دائمی
ریخته‌گری قالب دائمی در میان انواع دیگر روش‌های ریخته‌گری به دلیل ترکیب خاصی از مزایا و مزایای آن، متمایز است. ریخته‌گری قالب دائمی اجزایی را با سطح صاف‌تر، دقت ابعادی بهتر و تحمل‌های سخت‌تر نسبت به قطعات ریخته‌گری شن و ماسه‌ای مشابه ارائه می‌دهد. ریخته گری قالب دائمی برای حجم تولید متوسط تا بالا ایده آل است. تعادلی بین CAPEX کم ریخته گری شن و ماسه و دقت ریخته گری فشار بالا CAPEX ایجاد می کند. به طور خاص، توانایی تعویض قالب و مدیریت تولید فله متناوب در اکثر صنایع ارزشمند است.
استفاده از قالب‌های دائمی امکان ایجاد پیچیدگی‌های بیشتر، دیواره‌های نازک و ویژگی‌های داخلی را فراهم می‌کند، بنابراین محصولات از محدودیت طراحی کمتری نسبت به ریخته‌گری شن و ماسه رنج می‌برند. در حالی که هزینه های اولیه آماده سازی قالب بیشتر از ریخته گری شن و ماسه است، استفاده مجدد از قالب ها، کار عملیاتی کم، و کاهش ماشینکاری پس از ریخته گری منجر به صرفه جویی در هزینه کلی، برای حجم تولید متوسط تا بالا می شود. ضایعات کم مواد / فرعی و کاهش هزینه های مصرف انرژی نیز در دوره های تولید طولانی تر قابل توجه است. در نهایت، ریخته‌گری قالب دائمی، کنترل بهتر انجماد را نسبت به قالب‌های ماسه‌ای معادل ارائه می‌دهد و خواص مکانیکی بهبود یافته را ارائه می‌دهد.
فرآیند ریخته گری قالب دائمی قالب را از قبل گرم کنید و از یک پوشش سرامیکی برای افزایش جریان فلز و افزایش طول عمر قالب استفاده کنید.
قبل از ریخته گری قالب را تا دمای عملیاتی مناسب از قبل گرم کنید. دمای قالب روش اصلی برای کنترل انجماد است، به عنوان راهی برای تنظیم خواص قطعه نهایی.
سطوح داخلی حفره را با مواد نسوز یا عامل رهاسازی قالب بپوشانید تا آزادسازی ریخته گری جامد شده را تسهیل کند. این پوشش یک مورد سرویس در هر شات (عامل رهاسازی) یا در هر دوره تولید (پوشش نسوز) است. کاهش سایش ابزار می تواند تأثیر قابل توجهی بر کیفیت و اقتصاد داشته باشد.
- در صورت نیاز هسته ها را وارد کرده و محکم کنید
قطعات تقسیم شده قالب شامل هر هسته یا درج مورد نیاز برای ویژگی های داخلی را مونتاژ کنید. این می تواند یک فرآیند فشرده کار باشد. .
- فلز مذاب را از طریق سیستم اسپرو و رانر داخل قالب بریزید
بار مذاب از طریق یک سیستم دروازه (اسپر، رانر و رایزر) به داخل حفره قالب اندازه گیری می شود. پر کردن گرانشی قالب می تواند از بالا انجام شود، یا فلز مایع ممکن است در پایین ترین نقطه (با استفاده از یک سیستم دروازه پیچیده تر) وارد شود تا از شستشوی خوب هوا و پر شدن کامل اطمینان حاصل شود. این مرحله می تواند شامل کج کردن قطعه کار برای تشویق هواگیری و پر کردن کامل باشد. نیاز به این امر به شدت به هندسه اجزا بستگی دارد.
- اجازه دهید تا فلز در قالب خنک و جامد شود
هنگامی که فلز مذاب با دیواره های قالب خنک تر تماس پیدا می کند، شروع به متبلور شدن می کند و شکل حفره قالب را منعکس می کند. این مرحله به شدت به قسمت عمده آن بستگی دارد. می توان آن را با راه های آب خنک کننده که پیچیدگی کار را اضافه می کنند اما زمان فرآیند را کاهش می دهند، کوتاه کرد
- قالب را باز کرده و قالب را بردارید
هنگامی که قالب ریخته گری به درجه مورد انتظار خنک شد، قالب باز می شود. ریخته گری جامد شده در نیمی از قالب باقی می ماند که با دست یا با فرآیند خودکار از آن بیرون کشیده می شود.
- مواد اضافی را با جدا کردن فلز جامد از سیستم رانر و اسپرو.
ریخته‌گری به مراحل پس از پردازش نیاز دارد که مواد سیستم دریچه را برش داده و کارهای تکمیلی سطح را انجام می‌دهد، مانند حذف پلیسه و برش راهگاه. برش راهگاه را می توان به صورت دستی با اتومات انجام داد.
انواع مختلف ریخته گری قالب دائمی
- ریخته گری قالب دائمی کم فشار
این گرانش فرآیند، فلز مذاب را از طریق یک فیدر که به پایین حفره می‌رود، از یک اسپرو در بالای قطعه وارد حفره می‌کند. تغذیه از پایین – برخلاف سیستم رایج تغذیه از بالا – منجر به خروج بهتر هوا و پر شدن بهتر می شود. در برخی شرایط، فیدر را می توان به گونه ای پیکربندی کرد که یک مخزن جبرانی ایجاد کند که به کاهش اثرات انقباض در طول خنک شدن کمک می کند.
- ریخته گری قالب دائمی وکیوم
ریخته گری تحت خلاء شبیه ریخته گری فشار کم یا گرانشی است. به جز، تغذیه از یک مخزن در زیر ابزار، با استفاده از یک منبع خلاء اعمال شده در بالای قطعه برای کشیدن مذاب به داخل حفره است. شارژ خلاء حفره پر شدن بهتر و سریعتر ابزار و یکنواختی/تکرارپذیری بیشتر را تضمین می کند. به ویژه، خطر گیر افتادن هوا در مرحله ریختن از بین می رود، زیرا شارژ بدون مزاحمت برای پر کردن حفره، با تلاطم کمتر و بدون حباب برداشته می شود.
ریخته گری دوغاب
ریخته گری دوغاب از جریان بار استفاده می کند که با یک مبرد سرد برخورد می کند تا پوسته ای را تشکیل دهد که نشان دهنده حفره است. مواد حجیم مایع باقی می‌مانند و از حفره خارج می‌شوند تا بدنه توخالی باقی بماند که حفره ابزار را منعکس می‌کند. کنترل محدود ضخامت دیواره از طریق دمای شارژ (ذوب شده به دوغاب به جای مایع با ویسکوزیته کم) و خنک کردن ابزار اضافی امکان پذیر است. این فرآیند معمولاً فقط برای کاربردهای کم مقاومت مناسب است. این به این دلیل است که خواص مواد بهینه نشده اند و به سختی می توان به ضخامت دیواره دست یافت. ریخته گری دوغاب معمولاً برای اشیاء تزئینی استفاده می شود و دارای یک سطح داخلی برجسته و خشن است
فلزات مورد استفاده در ریخته گری قالب دائمی برای ساخت قطعات
- آلیاژهای مس
انواع آلیاژهای مس مانند برنج، برنز، فلز گنبدی، فلز مونتز و برنز نیکل-آلومینیوم همگی برای ریخته گری دائمی قالب قابل استفاده هستند. برخی از آلیاژها در این فرآیند کم فشار به سمت نتایج با کیفیت بهتر تمایل دارند. به طور خاص، برنج با عیار پایین در ریخته گری دوغاب برای ساختن اجسام تزئینی توخالی و کم تنش با سطح خارجی عالی استفاده می شود.
- روی
اکثر آلیاژهای روی برای ریخته گری دائمی قالب بسیار مناسب هستند. به طور کلی، آلیاژهایی مانند زاماک دارای نقطه ذوب پایین، ویسکوزیته مذاب پایین و اثر سایشی کم بر روی ابزار هستند.
ترکیبی از نقطه ذوب پایین، ویسکوزیته کم و استحکام متوسط، این آلیاژ را به گروهی از آلیاژهای بسیار مورد استفاده برای ریخته‌گری قالب دائمی تبدیل کرده است.
- آهن
آهن برای ریخته گری قالب دائمی مناسب نیست، زیرا دمای مذاب آن از الزامات عملی فرآیند فراتر می رود. با این حال، ریخته گری شن و ماسه و پس از ماشینکاری قطعات ابزار قالب ریخته گری دائمی معمولاً در آهن انجام می شود، زیرا هزینه نسبتاً پایینی برای ابزار دقیق و قابل اعتماد ارائه می دهد. عمر قطعات در چدن می تواند کمتر از آلیاژهای فولادی سخت شده باشد، بنابراین این گزینه باید به عنوان یک مسیر کم هزینه و با کارایی متوسط برای ابزارسازی مورد توجه قرار گیرد.
- آلومینیوم
بیشتر آلیاژهای آلومینیوم برای کاربردهای ریخته‌گری قالب دائمی در بسیاری از قطعات با دقت متوسط و بزرگ‌تر مناسب هستند. با این حال، آلومینیوم خالص برای ریخته گری دائمی قالب ایده آل در نظر گرفته نمی شود.
کاربردهای ریخته گری قالب دائمی
ریخته‌گری قالب دائمی برای تولید قطعات دیوارهای سنگین‌تر و ضخیم‌تر مانند بلوک‌های موتور، سرسیلندرها، محفظه‌های گیربکس، منیفولدهای ورودی و قطعات تعلیق با فشار کمتر استفاده می‌شود. این فرآیند ریخته گری همچنین به طور گسترده در ساخت قطعات ماشین آلات، بدنه پمپ و گیربکس و پایه ماشین استفاده می شود. سایر کاربردهای ریخته‌گری قالب دائمی، اتصالات لوله‌کشی، سوپاپ‌ها، اجزای سیستم‌های HVAC، قطعات موتور قایق، ملخ‌ها، اجزای ساختاری و اجزای سیستم‌های تولید برق، مانند قطعات توربین، محفظه ژنراتور و مبدل‌های حرارتی است.
کیفیت محصولات ریخته گری قالب دائمی
محصولات قالب دائمی به دلیل کیفیت بالا و عملکرد تولید ثابت و قابلیت اطمینان شهرت دارند. کیفیت محصولات ریخته گری قالب دائمی توسط عوامل متعددی هدایت می شود که می توان آنها را به دقت تعدیل کرد، مانند پرداخت سطح، دقت ابعاد، کاهش تخلخل، افزایش خواص مکانیکی و تکرارپذیری. دقت ابعادی خوب و تلورانس‌های محدود را می‌توان در این فرآیند به دست آورد – تا زمانی که ابزار دقیق باشد و شرایط فرآیند به خوبی کنترل شود. کنترل فرآیند خنک‌سازی همچنین به به حداقل رساندن تخلخل کمک می‌کند و در نتیجه اجزایی با خواص مکانیکی و یکپارچگی ساختاری بهبود یافته در مقایسه با ریخته‌گری شن و ماسه کمک می‌کند. هنگامی که این روش به خوبی کار می‌کند، کیفیت ثابتی را از یک ریخته‌گری تا ریخته‌گری بعدی در دسته‌های بزرگ، با یکنواختی و نرخ عیب کم تضمین می‌کند.
دقت ریخته گری قالب دائمی
دقت ریخته گری قالب دائمی در مقایسه با ریخته گری شن و ماسه می تواند عالی باشد. این امر به‌ویژه در مورد عناصر طراحی ظریف‌تر (که بازتولید کامل آنها در قطعات ریخته‌گری شن و ماسه سخت است) و در پرداخت‌های سطحی بهبود یافته که نمونه‌ای از فرآیند هستند صادق است. دقت قابل تحویل از طریق ریخته‌گری قالب دائمی به دلیل عوامل متعددی مانند پیچیدگی قطعه، کیفیت قالب، خواص انقباض مواد و به‌ویژه کنترل فرآیند متفاوت است.در حالی که ریخته گری قالب دائمی دقت بهبود یافته ای را در مقایسه با ریخته گری شن و ماسه ارائه می دهد، عموماً دقت کمتری نسبت به ریخته گری تحت فشار دارد. ریخته گری قالب دائمی در حد وسط عملکرد، بین دقت و راندمان تولید قرار می گیرد. سطح دقت به دست آمده به استقرار و کنترل فرآیند تولید بستگی دارد.
مزایای قطعات ریخته گری قالب دائمی
سطح صاف تر و ظریف تر از ریخته گری شن و ماسه، که نیاز به سنگ زنی و ماشینکاری پس از کار را کاهش می دهد.دقت ابعادی بهتر و تلورانس های محکم تر نسبت به ریخته گری شن و ماسه.تخلخل به حداقل در مقایسه با ریخته گری شن و ماسه.بهبود خواص مکانیکی مانند استحکام، سختی و ساختار کریستالی.کیفیت ثابت در طول دوره های تولید طولانی و بین دوره های طولانی قابل تکرار است.اشکال پیچیده، دیوارهای نازک و ویژگی های داخلی که با ریخته گری شن و ماسه سخت تر یا غیرممکن هستند.قالب های قابل استفاده مجدد و کاهش بارگیری پس از ریختگی باعث صرفه جویی در هزینه کلی می شود و با افزایش حجم تولید افزایش می یابد.طیف وسیعی از فلزات و آلیاژها از جمله آلیاژهای آلومینیوم، روی، مس و منیزیم در آن گنجانده شده است.تولید می تواند به سرعت شروع و افزایش یابد – برای برآورده کردن نوسانات تقاضا و برنامه های فشرده مفید است.معایب ریخته گری قالب دائمی
معایب ریخته گری قالب دائمی در زیر ذکر شده است:
به طور کلی شامل هزینه های اولیه قابل توجهی در مقایسه با ریخته گری شن و ماسه است.هندسه های بسیار پیچیده و با جزئیات زیاد می تواند چالش برانگیزتر از ریخته گری تحت فشار یا سرمایه گذاری باشد.قطعات بسیار بزرگ یا بزرگ می توانند خارج از محدوده عملی تجهیزات معمولی باشند.سطوح قالب به دلیل چرخه های ریخته گری مکرر فرسوده می شوند. تعمیر و نگهداری منظم یا تعویض قالب برای کاهش این مشکل ضروری است. با این حال، عمر قالب بسیار بیشتر از عمر الگوی ریخته گری شن و ماسه خواهد بود.نسبت به برخی فرآیندها، کنترل دقیق کمتری بر روی نرخ های خنک کننده ارائه می دهد و به طور بالقوه ریزساختار با کیفیت پایین تری تولید می کند.برخی از آلیاژها به دلیل عواملی مانند دمای ذوب و ساییدگی قالب برای فرآیند مناسب نیستند.تغییرات طراحی در مقایسه با روش هایی مانند ریخته گری شن و ماسه می تواند چالش برانگیزتر و پرهزینه تر باشد. قطعات سازگاری کمتری دارند و جایگزینی آنها گرانتر استزمان چرخه می تواند به طور قابل توجهی طولانی تر از ریخته گری تحت فشار باشد.
هزینه های ریخته گری دائمی قالب
هزینه ریخته گری دائمی قالب به طور گسترده ای بر اساس عوامل مختلفی از جمله: پیچیدگی قطعه، اندازه مراحل تولید، مواد انتخاب شده، کیفیت قالب و هزینه های کار متفاوت است. تأثیرگذارترین جنبه ها عبارتند از: آماده سازی قالب، هزینه مواد و نیروی کار، ابزار و تجهیزات، چسباندن، کنترل کیفیت، حجم تولید و نگهداری ابزار.ریخته‌گری قالب دائمی نسبت به ریخته‌گری تحت فشار هم هزینه کمتری برای استقرار دارد و هم هزینه بیشتری برای هر قطعه دارد. این محصول به دلیل طولانی بودن زمان چرخه و پایین بودن هزینه ابزارآلات است. این امر مقایسه هزینه نسبی بین دو فرآیند را دشوار می کند. در جاهایی که حجم بالاست و نیازهای دقیق را می طلبد، ریخته گری تحت فشار سطوح بهتری از کیفیت قطعات و هزینه کمتر برای هر قطعه را ارائه می دهد، اما به قیمت هزینه های ابزار و تجهیزات بالاتر
جهت شرایط ثبت سفارش