روانساز قالب : علم یا جادوگری؟
Tim Cowell
President
Cowell Chemical, Inc.
مترجم : مهندس محمد صادقی / بر گرفته از مجله مهندسی دایکست
مقدمه
گروه تولیدی فورج یار از نخستین روزهای صنعت دایکست ، روانسازها همواره جزیی از فرآیند دایکست بوده اند . دایکست کاران ترکیبات گوناگونی از مواد در دسترس خود را آزمایش می کردند و هر کدام را که عملکرد بهتری داشت برای منظور مورد نظر بکار می گرفتند .هر چند آنچه تاکنون در مورد روانکارها آموخته ایم بیشتر مدیون همین سعی و خطاها بوده ، ولی توسعه به این روش بیشتر به جادوگری شبیه است تا علم . علیرغم گذشت چندین دهه ، عده ای همچنان به جادو اعتقاد بیشتری دارند.
در طی این سال ها ، تولید کنندگان روانساز و دیگران راهی طولانی را پیموده اند تا روشهای آزمایشگاهی را توسعه دهند و بتوانند کارایی یک محصول را در آزمایشگاه به اثبات برسانند ، ولی هنوز هیچ روش علمی و استانداردی در صنعت وجود ندارد که بوسیله آن بتوان کیفیت روانساز را ارزیابی نمود . یک روانساز جدید تنها زمانی کارایی خود را بطور کامل ثابت می کند که در شرایط واقعی تولید بکار گرفته شود. حتی در اینصورت هم تناقضاتی وجود دارند که نمی توان بطور کامل آنها را توضیح داد و توجیه نمود. برای نمونه ، عجیب نیست اگر روانسازی که در تولید یک قطعه عملکرد خوبی داشته ، در تولید قطعه ای مشابه مشکل ایجاد کند . این برای بسیاری سئوال برانگیز است ، چرا ؟ جوابی ساده و قطعی برای این سئوال وجود ندارد . با آنکه تولید کنندگان روانسازها اکنون در مورد خواص فیزیکی و شیمیایی محصولاتشان و کاربرد های بالقوه آنها در محیط ریخته گری اطلاعات بسیاری دارند ، اما هنوز هم متغیرهایی در فرآیند دایکاست وجود دارند که اغلب در هنگام انتخاب روانساز به آنها توجهی نمی شود . برخی از این متغیرها عبارتند از اختلاف بین قطعات ریخته گری ، زمان یک سیکل ، طراحی قالب ، کیفیت آب ، ماشین و غیره ، زیرا هر یک از این متغیرها بر تعادل گرمایی فرآیند تاثیر گذاشته ، کیفیت روانکار را تحت تاثیر قرار می دهند ،که به تبع آن ، کیفیت قطعه ، نرخ ضایعات ، زمان های توقف و در نهایت اعتبار تولید کننده تحت تاثیر قرار می گیرد.
هدف از این مقاله معرفی فصل مشترک هایی است که دایکست کاران و سازندگان روانسازها با همکاری و تمرکز بر روی آنها می توانند عملکرد روانساز را برای هر کاربرد خاص بهبود بخشیده و بتوانند قطعات دایکستی با کیفیت برتر ، ضایعات و زمان توقف کمتر تولید کرده و تولید را افزایش دهند.
چهار نکته اساسی که باید به آن توجه شود عبارتند از :
◄تشخیص نیاز مشتری
این مهم است که سازنده روانساز در مورد دایکست کاران و فرآیندشان اطلاع کافی داشته باشد. نکات زیر آیتم های مهمی هستند که تولید کننده باید در مورد مشتری هایش بداند تا بتواند بهترین پیشنهاد را به ایشان ارایه نماید.
فلسفه مشتری از دایکست
هرچند همه دایکست کاران می کوشند قطعاتی با کیفیت ر ا با کمترین هزینه تولید نمایند ، اما هریک روشی خاص را برای دستیابی به این هدف در پیش می گیرند. دایکست کاری که پوسته های گیربکس تولید می کند ممکن است قالب داغ و سیکل های کوتاه را انتخاب کرده باشد ، در حالیکه دیگری با قالبی به مراتب سردتر و سیکل های طولانی تر همان قطعه را تولید می کند. دایکست کاری که با سیکل کوتاه تر و قالب داغ تر تولید می کند به دنبال سرعت تولید بالاتری است ، اما نرخ ضایعات هم کمی بالاتر خواهد بود که بوسیله تولید بیشتر نیاز مشتری را تامین می کند . اما دایکست کاری که با قالبهای سردتر و سیکل طولانی تری تولید می کند از لحاظ پایین بودن ضایعات در جایگاه بالاتری قرار می گیرد ، به این امید که با ضایعات کمتر بتواند نیاز مشتری را تامین کرده و رضایت وی را بدست آورد .نمی توان گفت که روش این یا آن دایکست کار درست یا غلط است . هر یک فلسفه خاص خود را دارند .
مثال دیگر از فلسفه های مختلف در میان دایکست کاران ، بازیافت روانساز است . برخی دایکست کاران که امکانات تصفیه فاضلاب ندارند ، بازیابی کردن روانسازها را انتخاب می کنند ، زیرا هزینه دفع آن بالاست ، حال آنکه سایرین ممکن است فرآوری روانساز را در بیرون از کارخانه و دفع آن را انتخاب نمایند . در هر دو مثال یاد شده ، دایکست کاران علیرغم تولید محصولات یکسان ، نمی توانند از روانسازی مشابه با موفقیت استفاده نمایند ، چرا که فلسفه تولید متفاوتی دارند.
محصولات ریختگری
اغلب ، یک روانساز برای حل مشکلی خاص در یک قطعه ریختگی خاص توصیه می شود ، بدون توجه به اینکه همین روانساز در تولید قطعه ریختگی دیگر می تواند مشکل ایجاد کند . تولید کننده روانساز باید به نکات زیر توجه ویژه ای مبذول نماید :
اطلاعات کافی از محصولات و انواع روانسازهای مورد نیاز ، به تولید کننده روانساز این امکان را می دهد تا از میان محصولات خود بهترین را برای کاربرد مورد نظر انتخاب کند یا محصولی را برای این منظور توسعه دهد .
ماشین دایکاست
هر چند که تولید کننده روانساز باید همه جوانب ماشین ریخته گری مشتری را در نظر بگیرند ، اما یک سری سیستم های کلیدی وجود دارند که مستقیماً بر عملکرد روانساز اثر می گذارد و توجه ویژه ای را طلب می کنند .
از آنجا که سیستم های گرمایش /سرمایش قالب پیچیدگی های خاص خود را دارند ، مهم است تولید کنندگان روانسازها بدانند که مشتری از کدام سیستم گرمایش و سرمایش استفاده می کند و تاثیر آن بر رژیم حرارتی قالب چیست . آیا از glycol صنعتی ، روغن یا آب برای خنک کاری استفاده می شود ؟ برنامه تعمیرات پیشگیرانه آن چگونه است ؟ پاسخ این سئوالات نقش اساسی در درک رژیم حرارتی قالب و تشخیص احتمال بروز تغییر در طی فرآیند دارد .
بر خلاف ادعای بسیاری از تولیدکنندگان ، اغلب این مواد در تماس با دمای خیلی زیاد تجزیه می شوند . برخی محصولات جانبی حاصل از تجزیه glycol ماهیتی اسیدی دارند و می توانند منجر به خوردگی شوند . روغن ها اکسیده می شوند و رسوبات ضخیمی را بر جای می گذارند که به مرور زمان کانال های خنک کاری را تنگ می کنند . این پدیده منجر به کاهش دبی سیال خنک کننده درون کانال ها می گردد و در نهایت مسیر را مسدود می کند . کاهش جریان ، مقدار BTU ای ( واحد گرما ) که می تواند از قالب خارج شود را کم کند. بعضی دایکست کاران از آب دیونیزه استفاده می کنند ، اما اغلب ( بدلیل بالا بودن هزینه آب دیونیزه ) از آب شهر یا چاه استفاده می کنند .آب شهر یا چاه ، حتی اگر فیلتر هم شده باشند ، حاوی مواد معدنی خواهند بود که در دیواره های کانال رسوب کرده و باعث کاهش انتقال حرارت از قالب به بیرون می شود .
سه روش اصلی برای روانکاری قالب وجود دارد : اسپری دستی بوسیله گان ، اسپری های رفت و برگشتی ، رباتیک
اسپری دستی زمانی کاربرد دارد که اپراتور شناخت کافی از ریخته گری و کار با ماشین و تجهیزات داشته باشد.
شاید بتوان گفت اسپری های رفت و برگشتی بیشترین کاربرد را در صنعت دارند . رسپیکاتور شامل یکسری نازل اسپری است که نقاط مختلف قالب را هدف گرفتند.
اسپری رباتیک روز به روز جایگاه بیشتری را کسب می کنند . این روش ، دقیق ترین روش اجرای روانکاری بر روی قالب است . اما به دلیل سرمایه گذاری سنگین ، بسیاری از آن صرف نظر می کنند.
توجه ویژه ای باید به فشار هوا /روانساز معطوف شود ، چرا که اختلاف فشارر بین این دو است که سبب می شود روانساز به صورت اتمیزه و به شکلی مناسب بر روی قالب پخش شود.
دو نوع میکسر روانساز وجود دارد . روانساز ماشین دایکست یا توسط میکسر مرکزی تامین می شود – که چند ماشین دیگر را هم با همان روانساز و ترکیب تامین می کند- یا سیستمی منحصر بفرد روانساز را تنها برای یک ماشین تامین می کند. مهمترین مزیت سیستم مرکزی در مقابل سیستم مجزا این است که به نگهداری و تعمیرا ت کمتری نیاز دارد . ایراد آن هم این است که ماشین هایی که توسط سیستم مرکزی تغذیه می شوند شاید به روانسازهای مختلفی نیاز داشته باشند. مهمترین مزیت سیستم اختصاصی این است که اجازه می دهد روانساز متناسب با نیاز هر قطعه تهیه شود. عیب آن هم این است که تابع عملکرد نیروی انسانی است .
◄انتخاب محصولات
پس از آنکه تولید کننده روانساز و دایکست کار در مورد اهداف دایکست کار ( فلسفه تولید) ، خط تولید و تجهیزات بحث کرده و به نتیجه رسیدند، زمان انتخاب روانساز یا توسعه محصولی جدید فرا می رسد. مراحل زیر باید در انتخاب یا توسعه یک محصول در نظر گرفته شوند . اولین گام عبارت است از :
تعیین مهمترین مشخصه های روانساز در عمل
مهمترین اهداف مشتری
درک اهداف مشتری کلید موفقیت این برنامه است . بسیار مهم است که دایکست کار بوضوح انتظاراتش ر ا از تعویض روانساز تعیین و تعریف کند. آیا تجمع پلیسه ها و کوبیده شده آن ( buildup ) ، جوش خوردگی ( soldering ) و ترک های حرارتی ( heat check ) ، خمیدگی یا ترک خوردگی قطعات ریختگی ، تخلخل یا چسبندگی مهمترین نگرانی های او هستند ؟ همچنین مهم است که تولید کننده روانساز ، دایکست کار را از وجود مشکلات بالقوه آگاه سازد . برای مثال دایکست کار ممکن است بر روی یک قطعه له شدگی و در قطعه دیگر جوش خوردگی ناشی از گرم شدن بیش از حد قالب را داشته باشد. تولید کننده روانساز باید دایکست کار را از محدودیت های شیمیایی روانساز مطلع ساخته و در جهت یافتن راه حل به او کمک کند.
دمای کار
بعد از تعیین اهداف اولیه ، سازنده روانساز باید بداند که محدوده دمای کار قالب برای ریخته گری هر قطعه چقدر است. این رنج دمایی با استفاده ز دوربین های مادون قرمز تعیین می شود . تصاویر باید قبل از بسته شدن قالب و بلافاصله بعد از باز شدن آن گرفته شوند تا بالاترین و پایین ترین دماها و موقعیت آنها را در قالب نشان دهند.
کیفیت سطح
در آخر ،تولید کننده باید کیفیت سطح نهایی مورد انتظار از قطعات ریختگی را بداند . آیا قطعه رنگ می شود یا زینتی است ؟ یا اینکه قطعه در موتور استفاده می شود که زینتی بودن آن اهمیت ندارد . اینها در تعیین ترکیب شیمیایی روانساز اهمیت بسیاری دارند.
ترکیب شیمیایی ( فرمولاسیون )
مرحله بعدی انتخاب ترکیب شیمیایی روانساز است.
شش گروه اساسی از افزودنی های بنیادی در ترکیب روانسازها وجود دارد. اینها عبارتند از :
در هر گروه ترکیبات شیمیایی مختلفی وجود دارد که این وظایف را برعهده دارند. رمز موفقیت د ر این است که تشخیص داده شود کدام ترکیب از این مواد در قالب یک روانساز می تواند نیازهای دایکست کار را برآورده سازد . اغلب ، یک تولیدکننده روانساز از تجربیات قبلی خود استفاده می کند و بر اساس بحرانی ترین عوامل حاکم بر فرآیند فرمولاسیون اولیه ای را برمی گزیند سپس بر اساس داده های دریافت شده از آزمایشگاه شروع به اصلاح این فرمولاسیون می نماید.
ارزیابی های آزمایشگاهی
دو روش آزمایشگاهی برای ارزیابی محصولات وجود دارد : شیمیایی و حرارتی
شیمیایی
در ارزیابی شیمیایی باید پایداری امولسیون ، خورندگی و رسوب گذاری روانساز مشخص شود.
پایداری امولسیون در عملکرد روانسازها نقشی حیاتی دارد . بر خلاف امولسیون های دیگر ، روانساز حتی اگر تا نسبت 1 به 100 هم رقیق شد ، باید بتواند ثبات خود را حفظ کند . فرآیند ارزیابی امولسیون عبارتست از رقیق کردن آن با آب مصرفی دایکست کار ، رنگی کردن آن توسط رنگ پایه آبی ( که اجازه می دهد لایه خامه مانند راحت تر دیده شود ) و راکد گذاشتن آن در بطری Babcock برای مدت 24 ساعت و در نهایت ، بررسی چشمی برای ارزیابی خامه ای شدن.
خوردگی از طریق مخلوط کردن روانکار با تراشه های چدن ارزیابی می شود. این ارزیابی جهت محاسبه خواص ضد خوردگی روانساز قالب نمی باشد ، بلکه از این جهت است که روانساز خورندگی نداشته باشد . بسیار مهم است که روانساز به قسمت های فلزی قالب یا ماشین دایکاست حمله نکند و منشا خوردگی نباشد.
از آغازین زمان اسپری کردن روانسازها ، آنها بر روی هر چیزی در اطراف قالب ، از جمله اجزای متحرک مکانیکی ، هم پاشیده شده اند و می شوند. پسماندهایی که پس از تبخیر آب باقی می مانند باید نرم و سیال باشند تا در حرکت اجزا اشکالی ایجاد نکنند.
حرارت
اگرچه اغلب تامین کنندگان روانساز درکی عمومی از چگونگی تعامل اجز ا سازنده با یکدیگر دارند ، اما هنوز هم نادانسته های بسیاری در مورد اینکه آنها چطور در محیطی با ترمودینامیک خاص دمای بالا بر هم تاثیر می گذارند وجود دارد. در تلاش برای درک بهتر خواص ترمودینامیکی روانسازی خاص ،بسیاری از سازندگان تکنولوژی های زیر را بکار می برند :
صفحه های داغ شاید قدیمی ترین روش آزمایش برای ارزیابی قابلیت ترکنندگی یک روانساز قالب باشند . هر چند اشکال مختلفی از این آزمون وجود دارد ، اما مهمترین ویژگی که در این آزمون مشخص می شود آن است که در چه دمایی روانساز شروع به تر کردن سطح می کند و در چه زمانی ترکنندگی متوقف می شود.
آنالیز گراویمتری حرارتی ، آهنگ تجزیه مواد ارگانیک را از 100 تا 540 درجه سانتیگراد نشان می دهد . چنین آنالیزی ، اطلاعات کلیدی مهمی را در رابطه با مشخصه های دمایی محصول بدست می دهد .
قبل از شروع آزمایش ، آب از روانساز حذف می شود . افت وزن اولیه در منحنی ( بین 100 تا 140 درجه سانتی گراد ) ناشی از تبخیرشدن رطوبت باقی مانده است.
تجزیه حرارتی اولیه : از 140 درجه سانتی گراد شروع می شود و این شاخصی است که نشان می دهد جذب انرژی (گرما) توسط روانساز شروع شده است .
شیب تجزیه نشان می دهد که روانساز با چه سرعتی و در چه محدوده دمایی تجزیه می شود و در هر دمایی چه مقدار جامد باقی می ماند .
پایان تجزیه حرارتی : مقدار مواد باقیمانده را بعد از اینکه روانساز در معرض دمای ذوب مذاب قرار گرفت نشان می دهد. اگر مواد باقیمانده بعد از 500 درجه سانتی گراد بیش از حد باشد ، در سطح قالب رسوب تشکیل خواهد شد.
امکان اندازه گیری توان یک روانساز در زدودن حرارت تحت شرایط دمای کاری دایکست و در محیط آزمایشگاهی کنترل شده بصورت عمیق مطالعه شده است . شاید شناخته شده ترین مطالعات با استفاده از ابزاری صورت گرفته که به نام تجهیزات آزمون روانساز ( LTA ) معروف شده اند .
تجهیزات آزمون روانساز توسط آرتور اشمیت طراحی شده اند . دکتر جرالد برویک و همکارانش در دانشگاه دولتی اوهایو با استفاده از این تجهیزات فلاکس حرارتی روانسازهای مختلف را اندازه گرفتند.
فلاکس حرارتی اغلب تابعی از توانایی روانساز در جذب گرمای سطح قالب می باشد . اگرچه این ابزار جزو تجهیزات عمومی آزمایشگاهی نیست ، اما تعداد زیادی از سازندگان روانسازها از تجهیزات مشابه ( که برای اندازه گیری این ویژگی طراحی شده اند ) استفاده می کنند.
ارزیابی محصولات
پس از انتخاب یک محصول ، زمان آزمایش آن در کف کارگاه است. در ارزیابی روانساز قالب موارد زیر اهمیت ویژه ای دارند :
پس از اینکه تولید برای چندین روز بدون مشکل و با کیفیت ادامه یافت و اهداف دایکست کار برآورده شدند ، لازم است که روانساز بر روی قطعه ای با ویژگی های حرارتی متضاد نسبت به قطعه اول هم آزمایش شود. برای مثال اگر در تولید قطعه اول از سیکل کوتاه و دماهای بالا استفاده شده ، در قطعه بعدی باید دما پایین باشد . این به آن جهت است که اطمینان حاصل شود دایکست کار یک مشکل را با مشکل دیگری جایگزین نمی کند .
بهبود مستمر ( CANI )
CANI سر واژه بهبود مستمر و بی پایان است. این سر واژه توسط سخنران انگیزشی ، آقای تونی رابینر بیش از یک دهه پیش ارائه شده که بر گرفته از فلسفه دکتر ادواردز دمینگ در علم کیفیت است.دکتر دمینگ آمریکایی است و یکی از اثربخش ترین جنبش های کیفیت را به ژاپنی ها عرضه کرد . او از شاخص ترین افرادی است که به ژاپنی ها کمک کرد تا به قدرتی جهانی تبدیل شوند و اقتصاد آنها پس از جنگ جهانی دوم بسرعت پیشرفت کند . فلسفه اصلی او این بود : هر فرد و سازمانی نیاز دارد که از نظر ذهنی و در عمل به دنبال بهبود مستمر باشد.
در این قضیه ، هم دایکست کار وتامین کننده موظف هستند تا دین خود را ادا نمایند . امروزه بیش از هر چیز ، صنایع دایکست فشار رقابت جهانی را احساس می کنند ، به همین دلیل نیاز دارند تا در برخی موارد بسیار دقیق برخورد نمایند ، از جمله روانسازها .
نتیجه
اگرچه هنوز چیزهای زیادی جهت یادگیری در مورد روانسازها و همچنین نحوه عملکرد آنها در فرآیند دایکاست وجود دارد ، اما واضح است که این صنعت از جادوگری گذر کرده و به علم تبدیل شده است . امروزه فرمولاسیون روانسازها ، نسبت به روزهایی که سعی و خطا تعیین کننده بودند ، بیشتر بر اساس اصول علمی استوار است. بهرحال علیرغم این حقیقت که در زمینه روانسازها پیشرفت هایی وجود داشته است ، اما دایکست کاران و سازندگان باید به این نکته پی ببرند که هنوز نادانسته های زیادی باقیمانده که می بایستی با همکاری یکدیگر برای درک آنها تلاش نمایند.
مراجع :
– E.F Van Winkle , ” Die Casting Release and Lubrication Technology for water and solvent- Carried Compound Systems ” Technical Paper presented at the Die Casting Exposition and Congress in Cleveland, Oh November 14-17,1966.p.1.
-Dr. Jerald Brevick, David Leff & Medhavin Potdar “Characterization of Die Casting Spray Lubricants” Technical Paper T01-054, 2001. p. 1
-Mark Osborne, Dr. Jerald Brevick, “Laboratory Characterization of Die Lubricant Performance” Minneapolis Technical Paper T97-05\
-Dr. James L. Graff; Dr. Lothar H. Kallien “The Effect of Die Lubricant Spray on the Thermal Balances of Dies Cleveland “Technical Paper T3-083
در ریخته گری با قالب ماسه ای، مذاب داخل یک قالب ساخته شده از ماسه ریخته می شود و پس از انجماد، شکل قطعه ای را به خود می گیرد که آن را به صورت یک فضای خالی درون قالب ماسه ای ساخته بودیم. اگر به جای قالب ماسه ای، شکل قطعه را در قالب فلزی ایجاد کرده و مذاب را درون این قالب فلزی بریزیم، از روش های دیگری مثل دایکاست یا قالب ریژه برای ریخته گری و تولید قطعه استفاده کرده ایم. تفاوت اساسی ریخته گری دایکاست با ریخته گری قالب ریژه آن است که در دایکاست پر شدن قالب در اثر فشار وارد بر مذاب بوده و انجماد نیز تحت فشار انجام میگیرد ولی در قالب ریژه پر شدن قالب تحت نیروی وزن مذاب و بدون فشار بیرونی انجام می گیرد.
اساس کار ماشین های دایکاست به طور خلاصه به شرح زیر است:
ریخته گری دایکاست بر اساس نوع ماشین دایکاست به دو دسته زیر تقسیم میشود :
در این ویدیو، تولید قطعه از جنس آلیاژهای روی و آلومینیوم به روش ریخته گری دایکاست از مرحله قالب سازی تا رنگ پودری محصول نمایش داده شده است.
طی سالیان اخیر ، در ارتباط با روش های متنوع روانکاری پیستون ها و همینطور تغییرات مکرر روانکارهای قالب در بازار ، بسیار صحبت شده است . این مقاله روش های مختلف روانکاری پیستون ها را با ذکر نقاط قوت و ضعفشان شرح می دهد . به منظور ارزیابی وسنجش روانکاری ، سیستمها و دستگاه های موجود ؛ ابتدا باید هدف از اینکار آنها را درک کنیم . اهداف این فرآیند را می توان در دو بند زیر خلاصه کرد :
به منظور خنک کردن سیلندر ( و در نتیجه خنک کردن پیستون )، که خلاصی بین سیلندر و پیستون را تحت تاثیر قرار می دهد ؛ و در کنار آن ، روانکاری پیستون ها ( و سیلندر ) که بر سایش تاثیر می گذارد . هریک از دو عامل فوق برای عملکرد مناسب و بازده ی بالاتر مهم اند . در ادامه به مقایسه روش های متعدد این فرآیند پرداخته ایم.
روش های روانکاری:
1.روانکاری سیلندر توسط قلمو
این روشی کم هزینه و انجام آن نیز ساده و آسان است . از اشکالات این روش آن است که روانکاری به صورت ناهمگون و غیریکنواخت صورت می گیرد وشدت ناهمگونی آن به اپراتور بستگی دارد . این روش بر سیکل و سرعت تولید تاثیر نامطلوب داشته و نقش کمی در خنک کاری ایفا می کند.
2.پاشش گرانول های جامد
از آنجا که پاشش گرانول های جامد ( solid granular dispenser ) بدون چکه کردن می باشد ، روشی پاکیزه تر به حساب می آید . همینطور روش فوق دودزایی را هم کمتر می کند . آسانتر است که از مخزن گرانول استفاده شود ، اما هزینه بیشتری در بر خواهد داشت . از دیگر مشکلات این روش می توان به وجود تخلخل اشاره کرد. این روش نقش زیادی در خنک کاری پیستون ندارد و همین طور ممکن است که این روش سبب تغییر رنگ بعضی از قطات ریخته شده گردد.
3.چکیدن روغن بر پیستون
چکیدن مستقیم روغن بر پیستون ، نسبت به استفاده از قلمو بسیار یکنواخت تر است و علاوه بر این ، به عملکرد اپراتور بستگی ندارد ، ضمن اینکه سیکل تولید را هم برهم نمی زند . این روش نیز نقش قابل توجهی در خنک کاری ایفا نمی کند و می تواند پاکیزگی محیط را تحت تاثیر قرار دهد .
4.شیار دایره ای داخل سیلندر
این روش ( O Ring groove ) شبیه پاشش مستقیم روغن می باشد ، اما روانکاری را بهتر انجام می دهد. لازم به ذکر است که روش فوق نسبت به روش فرچه زنی و یا روش پاشش مستقیم از آلایندگی و نابسامانی کمتری برخوردار می باشد . با این وجود این روش هم نقش قابل توجهی در خنک کاری ایفا نمی کند . هزینه های عملیاتی این روش نسبت به روش های ذکر شده اندکی بیشتر است، چرا که در داخل سیلندر باید شیاری تراشیده شود.
5.اسپری تحت فشار روغن به درون سیلندر تزریق
این روش به خوبی روش روانکاری پیستون نیست، اما علیرغم این موضوع نقش موثرتری در خنک سازی ناحیه اطراف سوراخ بارریزی داخل سیلندر تزریق دارد. همچنین ، روش مذکور ، روانکاری از سوراخ بارریزی به بعد را بهتر انجام می دهد و نسبت به روش های روانکاری جامد، نظیر ذرات گرانول، کمتر باعث تغییر رنگ قطعات ریخته گری می شود. از مشکلات و معایب استفاده از روش فوق می توان به دودزا بودن آن اشاره کرد. لازم به ذکر است که در صورتی که بیش از حد از این نوع روانکاری استفاده شود، ممکن است که باعث ایجاد تخلخل در قطعات گردد.
6.اسپری از روبرو
روش اسپری از روبرو دریچه ی نوینی را بروی فرآیند روانکاری گشوده است . روش فوق نقش موثری در راستای خنک کاری انتهای سیلندر دارد، اما تاثیری بر خنک کاری ناحیه سوراخ بارریزی ندارد. این روش می تواند به عنوان سیستمی تکمیلی برای فرآیند روانکاری پیستونها در نظر گرفته شود و البته اسپری آن با اسپری قالب فرق می کند.
7.اسپری روانکار از طریق شافت پیستون
در این روش، روغن قابل انحلال در آب ، از میان شافت پیستون و در هنگام کورس کوتاه برگشت، به درون سیلندر اسپری می شود. این عمل به خنک کردن و روانکاری سرتاسر سیلندر تزریق منجر می شود. فرآیند خنک کاری و روانکاری پیستون به نحوی مطلوب در اینجا صورت می گیرد. این بهترین سیستم روانکاری موجود است. روش فوق بدلیل هزینه های شافت پیستون ، نسبت به روش های قبلی گرانتر تمام می شود . لازم به ذکر است که در این روش تنها می توان روانکارهای رقیق تر را استفاده کرد.
برای شما کدام گزینه بهتر است؟
کدامیک برای شما بهترین می باشد ؟ خوب، نگاه کنید که چه چیزی برای شما مهم است- آیا هزینهَ پایین روانکاری در مقایسه با کیفیت روانکاری برای شما مهم تر است و یا عکس مطلب گفته شده در مورد شما صادق است، یعنی کیفیت برای شما مهم تر است؟ آیا پول کافی برای خریداری سیستم های بهتر در اختیار دارید؟ آیا نیروی کار شما اهمیت فرآیند روانکاری را درک می کنند؟ آیا حوزه ی نگهداری و تعمیرات شما قادر به نگهداری و تعمیر تجهیزات به نحو مطلوب و شایسته می باشد؟ در کنار خنک کاری و روانکاری ،دغدغه همه ما انجام فعالیت هایی می باشد که در راستای حفظ محیط زیست باشد. بطوریکه در حین انجام کار ، دود و بوی نامطبوع کمتر ایجاد شده و تولید و تجهیزات تمیزتری داشته باشیم. آیا اینها برای شما مهم اند؟ در صورتی که محصول شما به کیفیت بالا احتیاج ندارد، و در صورتی که کارکنان شما توان یادگیری تکنولوژی روز و استفاده و نگهداری از دستگاههای ذکر شده را ندارند، در اینصورت ممکن است که یک سیستم با تکنولوژی پایین تر برای شما مناسبتر باشد. البته واضح است که شما نمی خواهید از چیزی استفاده کنید که بروی کیفیت و یا عمر قالب تاثیر نامطلوب بگذارد. موارد بسیاری است که باید ملاحظه شود. برای خود یک چک لیست مهیا کنید و صادقانه به ارزیابی عملکرد خود بپردازید و مشخص کنید در بازار شما چه چیزهایی خواسته شده است . سپس سیستم و روشی را انتخاب کنید که با توجه به شرایط شما و بازارتان برای شما بهترین است.
برچسب‌ها: دایکاست, ریخته گری تحت فشار, ریخته گری, ماشین دایکاست, Diecast
◄تولید یک قطعه به سه عامل تعیین کنده مذاب،ماشین و قالب وابسته است که در اینجا قصد داشته ویژگی های هر کدام را مورد بررسی قرار داده و تاثیر آن ها را در تولید بیان نماییم.
1.آشنایی با کوره،انواع شمش آلومینیوم از نظر آنالیز، تهیه ذوب،گاززدایی،شارژ کوره
تهیه ذوب
ذوب در مراحل زیر تهیه و به سیلندر تزریق دستگاه انتقال داده می شود
کوره مادر
کوره نگهدارنده
روشن کردن کوره و تهیه مذاب
تثبیت دمای کوره
کشیدن بار و خاموش کردن کوره
-به طور معمول در کنار هر دستگاه 2 کوره نصب گردیده که یکی از آنها برای تهیه ذوب و جداسازی ناخالصی ها (کوره مادر) و یکی برای نگهداری ذوب (کوره نگهدارنده) استفاده می گردد.
-برای تهیه ذوب در کوره مادر ابتدا کوره را روشن کرده و هنگامی که دمای بوته بالا رفت به مقدار کم شمش در کوره شارژ می گردد و به مرور ،مقدار بیشتری شمش به بوته اضافه می شود تا بوته از مذاب پر گردد.
-با خاموش و روشن کردن مشعل می توان دما را کنترل نمود.
-برای خاموش کردن کوره ابتدا مذاب درون آن را در قالب های شمش تخلیه و سپس کوره خاموش می گردد.
پارامتر های موثر در ذوب
1- نوع آلیاژ
آلیاژ مذاب بر روی ظاهر قطعه بسیار موثر است.هر چه سیالیت بالاتری داشته باشیم کیفیت ظاهری بهتری داریم.
آلیاژهایی که سیلیسیوم بالاتری دارند سیالیت بالاتری نیز دارند.
آهن به مقدار 0.7-1% چسبندگی مذاب به قالب را کم می کند.
سیلیسیوم دمای نهان ذوب بالایی دارد بنابر این وقتی می خواهد جامد شود گرمای زیادی آزاد می کند که موجب بالا رفتن سیالیت می گردد
2-دمای ذوب
دمای مذاب آلومینیوم در کوره نگهدارنده حدود 687 درجه سانتیگراد توصیه می گردد، اما این دما در هنگام ورود به قالب افت می کند و به حدود 600-610 می رسد که دمای مطلوب است.
◄گرم بودن زیاد مذاب باعث عوامل زیر می گردد.
پاشش مذاب
افزایش خوردگی سیلندر
چسبندگی (لحیم شدگی) به قالب،سیلندر و پیستون.
آلیاژ قالب کیفیت خود را از دست می دهد،مثلا منیزیوم قالب از بین می رود.
افزایش مک های انقباضی
نکته: کاهش دمای مذاب پارامتر مناسبی است ، اما این کاهش باید تا جایی انجام شود که باعث بروز ایراد ظاهری نگردد.
3- وجود ناخالصی
ناخالصی منجر به اشکالات زیر می گردد:
ایجاد مک
اشکالات ماشینکاری
ملاقه
پوشش
ابتدا ماده پوشش را به نسبت معیین با آب مخلوط کرده و ملاقه را داغ نموده و در مخلوط فروبرده و حرکت داده.با این کار آب بخار شده و پوشش به ملاقه می چسبد.
شیوه صحیح بارگیری
ملاقه از قسمت عریض تر (پشت) به آرامی وارد مذاب شده و از قسمت باریک تر (جلو) در سیلندر تزریق تخلیه می گردد.
با این کار به هنگام بارگیری حبس هوا و پاشش مذاب کمتری داریم.
از انجماد بار به هنگام بارریزی جلوگیری می شود.
پیش گرم کردن
برای جلوگیری از وارد شدن تنش حرارتی به ملاقه به هنگام ورود به مذاب می بایست ابتدا ان را پیش گرم نمود.
پیشنهاد برای جنس ملاقه:فولاد زد زنگ نسوز
خنک کاری
به طور کلی دمای قالب در حدود 204 درجه سانتی گراد مناسب می باشد اما باید دما را در قسمت های مختلف تنظیم نمود.
جاهایی از قالب که گرم هستند باید خنک شوند مانند:
محل های نازک.
جاهایی که لحیم شدگی اتفاق می افتد.
پین های با قطر کم
اور فلو ها را نباید sprayکرد.
در اسپری کردن علاوه بر فشار و جهت پاشش، فاصله نازل نیز بسیار مهم است.
خاصیت یک ماده روانکار
این ماده قادر به روانکاری پین های بیرون انداز و اجزای متحرک قالب باشد.
این ماده بایستی از چسبندگی قطعه ریخته گی به قالب جلوگیری کند.
خاصیت ایمنی و بهداشت داشته باشد و اشتعال پذیر نباشد.
ماده روانکار نباید به قالب بچسبد و سطح آن را خراب کند.
این ماده نباید بر روی قطعه ریختگی و سطوح صاف و حساس آن اثر بگذارد.
این ماده باید باعث گردد تا قطعه ریختگی بدون صدمه دیدن و سلامت از قالب خارج شود.
مواد پوششی در ریخته گری آلیاژهای آلومینیوم
چهار نوع مواد پوششی برای ریخته گری در قالب های دایکاست آلیاژهای آلومینیوم بکار می رود:
◦ترکیبات ماده رنگی
◦گریس گرافیتی
◦گرافیت کلوئیدی در روغن
◦ ترکیبات محلول در آب
آشنایی با شیوه صحیح بار ریزی
1.بار گیری هنگامی شروع شود که چراغ قفل قالب فعال شده باشد
2.مذاب با سرعت مناسب به داخل سیلندر ریخته شود
3.چند لحظه مکث برای جلوگیری از تلاطم مذاب
4.فرمان تزریق
آشنایی با اجزای پلانجر و سیلندر
انواع پیستون
تزریق مذاب:
تزریق مذاب در سه فاز کاری انجام می پذیرد که عوامل موثر در تنظیمات هر فاز در ادامه آورده شده است.
تنظیم سرعت فاز 1 و شروع فاز 2
برای تنظیم دقیق تزریق باید ابتدا به این نکته توجه نمود که در شیوه صحیح تزریق چگونه است.به دو شکل زیر توجه کنید.
با توجه به شکل بالا سرعت حرکت پیستون باید به گونه ای باشد که قله موج ایجاد شده در مذاب به پلانجر چسبیده باشد در این صورت هوا جلوی جبهه مذاب قرار میگیرد و در حین پرشدن قالب از اورفلو ها خارج می گردد اما اگر قله موج جلوتر از مذاب باشد هوا را در خود حبس می‌کند و از آنجایی که اولین مکان هایی که توسط مذاب پر می‌گردند اورفلو ها هستند پس جلوی خروج هوا را می‌گیرند و باعث ایجاد مک گازی در قطعه می‌گردد.
عواملی که باعث حرکت غیر یکنواخت پیستون می‌شوند:
◦عدم تنظیم صحیح سرعت فاز 1
◦شکل سیلندر و پیستون(اگر خط افتاده باشند پله پله حرکت می‌کنند)
◦عدم خنک کاری صحیح سیلندر و پیستون
مینیمم مکان شروع فاز 2 ابتدای ورود مذاب به راهگاه و ماکزیمم آن ابتدای ورود مذاب به داخل قطعه می‌باشد.
مینیمم مکان شروع فاز 2 ابتدای ورود مذاب به راهگاه و ماکزیمم آن ابتدای ورود مذاب به داخل قطعه می‌باشد.
انواع ریخته گری
ریخته گری تحت فشار
ریخته گری تحت فشار نوعی از ریخته گری قالب های دائم است که در آن مذاب با اعمال فشار خارجی، به داخل قالب تزریق می گردد.
انواع ریخته گری تحت فشار
ریخته گری در فشار پایین Low pressure die casting
ریخته گری در فشار بالا High pressure die casting
انواع دستگاه های دایکست
محفظه گرم Hot Chamber
محفظه سرد Cold Chamber
ریخته گری در فشار پایین
ریخته گری با کیفیت بالای آلیاژهای آلومینیوم و همچنین آلیاژهایی مانند منیزیم و دیگر مواد با نقطه ذوب پایین معمولا با این روش صورت می گیرد.
پروسه بدینگونه است که مذاب ار طریق یک لوله که در زیر قالب قرار دارد و با بوسیله فشار هوا (Kpa 100-15) به درون قالب هدایت می شود.
ریخته گری در فشار بالا
در این نوع ریخته گری مذاب با سرعت و فشار زیاد که توسط پیستون تزریق (پلانجر) تامین می گردد وارد قالب می شود. پس از انجماد درب قالب باز می شود و قطعه خارج می گردد.
محفظه گرم Hot Chamber
در این پروسه مذاب به وسیله حرکت یک پیستون و از طریق نازل گردن غازی ((gooseneck که درون بوته قرار دارد وارد محفظه قالب شده.
این روش برای ریخته گری قطعات برنج، روی و منیزیوم مناسب می باشد.
محفظه سرد Cold Chamber
در این روش ابتدا مذاب از کوره به داخل سیلندر تزریق ریخته می شود و سپس توسط پیستون تزریق به داخل محفظه قالب وارد می شود.
برچسب‌ها: ریخته گری تحت فشار, دایکاست, عوامل تولید دایکاست, ریخته گری, Diecast
+ نوشته شده در چهارشنبه بیست و سوم خرداد ۱۳۹۷ ساعت 9:16 توسط مسعود |
دایکاست یا ریخته گری تحت فشارعبارت است از روش تولید قطعه از طریق تزریق فلز مذاب وتحت فشار به درون قالب.روش دایکاست از این نظر که در آن فلز مذاب به درون حفره ای به شکل قطعه مورد نظر رفته وپس از سرد شدن قطعه موردنظربه دست می آید بسیار شبیه ریخته گری ریژه است. تنها اختلاف بین این دو روش نحوه پرکردن حفره قالب است.در قالبهای دایکاست پس از بسته شدن قالب ،مواد مذاب به داخل یک نوع پمپ یا سیستم تزریق هدایت می شود، سپس درحالی که پیستون پمپ مواد مذاب را با سرعت از طریق سیستم تغذیه قالب به داخل حفره می فرستد،هوای داخل حفره از طریق سوراخهای هواکش خارج می شود. این پمپ در بعضی ازدستگاهها دارای درجه حرارت محیط ودر بعضی دیگر دارای درجه حرارت مذاب است.معمولا مقدار موادمذاب تزریق شده بیش از اندازه مورد نیاز برای پر کردن حفره است تا سر باره گیرها را پر کند و حتی پلیسه در اطراف قطعه به وجود آورد.سپس در مرحله دوم زمانی که ماده مذاب در حال سرد شدن در داخل حفره است پمپ همچنان فشار خود را ادامه می دهد.در مرحله سوم قالب باز شده و قطعه به بیرون پرتاب می شود. در آخرین مرحله همچنان که قالب باز است داخل حفره تمیزودر صورت نیاز روغنکاری شده ودوباره قالب بسته وآماده تکرار عملیات قبل می شود.
مهمترین مزایای تولید از طریق دایکاست عبارتند از:
۱٫اشکال پیچیده تری را می توان تولید کرد.
۲٫به دلیل آنکه قالب باسرعت وتحت فشار پر می شود قطعات با دیواره های نازکتری را می توان تولید کرد وخلاصه آنکه در این روش نسبت طول قطعه به ضخامت قطعه به مراتب بیشتر از سایر روشها است .
۳٫سرعت تولید در این روش خیلی بالاست، بویژه اگرقالبهای چند حفره ای مورد استفاده قرار گیرد.
۴٫معمولا قطعه تولید شده به وسیله دایکاست از پرداخت سطح خوبی بر خوردار است و احتیاجی به عملیات ماشینکاری بعدی ندارد و به این دلیل عملیات فوق العاده اقتصادی است
۵٫قالبهای دایکاست قبل از آنکه فرسوده شوند ودر ابعاد قطعه تولید شده اختلافی به وجود آید،هزاران قطعه تولید خواهند کرد، در نتیجه سرمایه گذاری برای تولید قطعه کمتر است .
۶٫نسبت به دیگر روشهای تولید قطعه،از فلز مذاب با روش دایکاست مقاطع ظریفتری راروی قطعه میتوان به وجود آورد.
۷٫اغلب قطعات تولید شده با کمترین پرداختکاری آماده آب فلز کاری هستند.
۸٫قطعات آلومینیومی تولید شده توسط دایکاست معمولا نسبت به روشهای دیگر مانند ریخته گری آلومینیوم در ماسه مقاومت بیشتری دارند.
از طرف دیگر محدودیتهای این روش به قرار زیر است:
۱٫وزن قطعه محدود است. به ندرت وزن قطعه از ۲۵کیلوگرم بیشتر است ومعمولا کمتر از۵ کیلوگرم است.
۲٫نسبت به شکل قطعه وسیستم تغذیه قالب، مکدار بودن قطعه به دلیل وجود حباب هوا از مشکلات این روش تولیدی است.
۳٫امکانات تولید از قبیل قالب،ماشین،ولوازم جنبی نسبتا گران است و در نتیجه فقط تولید انبوه مقرون به صرفه است .
۴٫به غیر از موارداستثنایی فقط فلزاتی را می توان در دایکست مورد استفاده قرار داد که نقطه ذوب آنها چیزی در حد آلیاژهای مس باشد.
آشنایی با ماشینهای دایکاست:
ماشینهای دایکاست به طور کلی دو نوع هستند:
۱٫ماشینهای تزریق با محفظه گرم
اگر نقطه ذوب فلز مذاب تزریقی پایین باشد وبه پمپ آسیب نرساند،پمپ می تواند مستقیما در فلز مذاب قرار گیرد. به این سیستم ،تزریق با محفظه گرم می گویند.
۲٫ماشینهای تزریق با محفظه سرد
در صورتی که فلز مذاب به سیستم پمپاژآسیب برساند دستگاه پمپاژنباید مستقیما در فلز مذاب باشد. به این سیستم ،تزریق با محفظه سرد گویند.
ماشینهای دایکاست با سیستم تزریق محفظه گرم
سیستمی که در شکل زیر می بینید یک سیستم دایکاست محفظه گرم است. همان طور که در شکل دیده می شود مجرای گردن غازی سیلندر تزریق در مواد مذاب غوطه ور است ودر نتیجه دردرجه حرارتی معادل نقطه ذوب مواد تزریقی کار می کند.در این سیستم مواد مذاب در حداقل افت به داخل حفره قالب تزریق می شوند. در حالی که پیستون در بالا قرار دارد،مواد مذاب به داخل سیلندر فشار یا سیلندر تزریق راه یافته وپس از پایین آمدن پیستون ابتدا دریچه تغذیه بسته می شود، سپس مواد مذاب با فشار از طریق مجرای گردن غازی به داخل حفره راه می یابد.پس از گذشت زمان لازم برای انجماد مواد،پیستون دوباره بالا می رود و مواد جدید برای تزریق بعدی وارد سیلندر تزریق می شود. نیروی لازم که به پیستون تزریق می شود بسته به طرح دستگاه می تواند پنوماتیک ویا هیدرولیک باشد.قطعات مختلف از وزن چند گرم تا نزدیک به ۲۵کیلو گرم را می توان با این سیستم تولید کرد.وزن قطعاتی که می توان با این روش تزریق کرد بستگی به عوامل زیر دارد:
۱٫آلیاژ مورد تزریق
۲٫اندازه سطح خارجی قطعه
۳٫نیرویی که دو کفه قالب را بسته نگه می دارد
ماشینهای دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد افقی
دراین سیستم محفظه تزریق به صورت سرد عمل کرده وفقط از حرارت موادمذاب که در داخل آن ریخته می شود حرارت میگیرد.قسمت پیشانی تزریق برای مقاومت دربرابر مواد مذاب با آب خنک می شود .جهت تسهیل در امر ریختن مواد مذاب،محفظه تزریق یه صورت افقی قرار گرفته ودربالای آن یک سوراخ بارگیری تعبیه شده است. مرحله یک دو کفه قالب بسته بوده وپیستون در عقبترین موضع خود قرار دارد.به صورتی که سوراخ بارگیری کاملأ باز است. در مرحله دو پیستون شروع به حرکت کرده، ابتدا سوراخ بارگیری رامسدود کرده وسپس مواد مذاب را با فشار به سوی قالب می راند. در آخرین مرحله یعنی مرحله سه پس از آنکه زمان مناسبی به مذاب داده شد که منجمد شود دو کفه قالب از یکدیگر باز می شوند. همزمان پیستون باز هم قدری جلو می آید که اولأ پولک منجمد شده در قسمت جلوی سیلندر تزریق را بیرون وثانیأ کمک کند پس از اتمام این مراحل، قطعه از قالب به بیرون پرتاب شده دو کفه قالب بسته شود،پیستون عقب آید ودستگاه آماده تکرارمراحل فوق و تزریق بعدی شود.
سیستم تزریق با محفظه سرد تقریبأ برای تزریق کلیه فلزاتی مورد استفاده قرار می گیرد قابلیت دایکاست شدن را دارند، ولی معمولا برای تزریق آلومینیوم ،منیزیوم وآلیاژهای مس استفاده می شود. مهمترین مزیت این سیستم این است که اولأ اثرات حرارت فلز مذاب روی بخش تزریق دستگاه ناچیز است و ثانیأ با این سیستم،فشار تزریق را می توان به مراتب بالا برد.
مهمترین محدودیتهای این سیستم عبارتند از :
۱٫لزوم داشتن وسایل جنبی برای تهیه و انتقال آن به سیلندر تزریق
۲٫طولانی تر بودن مراحل مختلف تزریق به دلیل جدا بودن وسایل جنبی از دستگاه
۳٫امکان ایجاد نقص در قطعه تولیدی به دلیل افت درجه حرارت مذاب
ماشینهای دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد عمودی
به طور کلی دو نوع ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد عمودی وجود دارد.در نوع اول صفحات قالب به صورت افقی ودر نوع دوم صفحات قالب به صورت عمودی قرار می گیرد .
◄نوع اول :همان طور که در شکل صفحه بعد مشاهده می کنید مواد مذاب از پایین قالب تزریق می شود. هوای داخل حفره تخلیه گشته ودراثر افت فشارمواد مذاب به داخل محفظه تزریق مکیده می شوند.فشاری که دو کفه قالب رابه یکدیگر قفل می کندوفشار تزریق هر دوازیک منبع کنترل می شود تا همیشه حالت بالانس بین این دو نیرو که عکس یکدیگر عمل می کنند،برقرارشود(حسن این سیستم این است که به دلیل آنکه صفحات قالب بصورت افقی وسیلندرتزریق در پایین قراردارد احتمال اینکه قبل از اعمال فشار توسط پیستون تزریق مقداری مواد مذاب به داخل حفره رانده شود،به کلی از بین می رود) در این سیستم برای بهبود تزریق وتعادل آن در قالبهای چند حفره ای همان طور که در شکل مشاهده می کنید بهتر است تزریق از مرکز اعمال شود.در این صورت راهگاه ازهر نقطه درمحیط سیلندر می تواند منشعب شده وبه گلویی تزریق وصل شده.البته در بعضی از طرحها بسته به نیاز،سیلندر تزریق در حالت خارج از مرکز گذاشته می شود.
◄نوع دوم :در این مدل محفظه تزریق از طریق یک بوش رابط مستقیمأ به قالب متصل می گردد و همان طور که در شکل پیداست در هنگام بار گیری یک پیستون از پایین به بالا آمده و جلو بوش رابط را می گیرد. پس از این مرحله پیستون بالا شروع به پایین آمدن کرده و همچنان که فشار اعمال شده به مذاب افزایش می یابد،پیستون اول شروع به پایین رفتن کرده و مذاب از طریق بوش رابط با فشار به داخل قالب رانده می شود.د ر آخرین مرحله،پس از گذشت زمان لازم برای انجماد مذاب،پیستون بالا به جای خود بازگشته،پیستون پایین بالا آمده وباقیمانده مواد را از بوش رابط قطع کرده وبیرون می آورد.البته همزمان قطعه تزریق شده نیز پران می شود.یکی از نکات منفی این روش دایکاست این است که وجود دو پیستون که با هم کار می کنند باعث می شود که دستگاه نیاز به تعمیر پیدا کند.از طرف دیگر از محاسن دستگاههای دایکاست با محفظه سرد عمودی همان عمودی قرار گرفتن محفظه تزریق می باشد که باعث می شود اولأ مواد مذاب فقط پس از حرکت پیستون
،وبه صورت یک توده به داخل قالب رانده شوند و ثانیأ حرکت آشفته مایع مذاب به حداقل رسیده وجود مک و حفره های ریز در قطعه تزریق شده کاهش یابد.به طور کلی ماشین عمودی موقعی مورد استفاده قرار می گیرد که قطعه را با ماشین محفظه افقی نتوان تولید کرد.مثلأ قطعاتی که نیاز به فشردگی بیشتری دارند یا در مورد آنها قرار دادن قطعات اضافی در حفره قالب قبل از تزریق الزامی است ویا قطعاتی که با قرار دادن محل تزریق در وسط با کیفیت بهتری می توان آنها را تولید کرد.خیلی از قطعات آلومینیوم آلیاژی مثلأ صفحه اتو با همین روش تولید می شوند.ساخت این قطعه اتفاقأ از قطعات نسبتأ مشکل می باشد زیرا اولأ المنت حرارتی نسبتأ بزرگی قبل از تزریق باید درداخل حفره قرار گیرد ثانیأ کف صفحه دارای مقطع ضخیم بوده ودر سمت بالای آن مقاطع خیلی ظریف قراردارد.فشردگی قسمت پایین این قطعه از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا باید تا حد آینه پرداخت شود.ماشینهای عمودی معمولأ برای تولید قطعاتی به کار می روند که محل تزریق وقالب می باید ضرورتأ در مرکز باشد.قطعاتی را که دارای ضخامت نسبتأ زیادی در مرکز و پره های ظریف در کنار باشند با این دستگاه می توان با کمترین حباب هوا تولید نمود.
ماشینهای دایکاست با سیستم خلأ یا مکش
سیستم مکش یا خلأ را برای ماشینهای سرد یا گرم می توان به کار برد،همان طور که در شکل صفحه بعد مشاهده می کنید یک نوع ماشین با محفظه تزریق گرم مجهز به سیستم مکش نشان داده شده است.قسمتی که قالب درآن قرار دارد دارای یک پوسته و واشر می باشد که پس از بسته شدن پرس رابطه قالب رابا هوای محیط بیرون کاملأ قطع می کند. در نتیحه هوای داخل قالب و سیستم تزریق را می توان کاملأ تخلیه نمود. پس از ایجاد خلأ پیستون تزریق و مسدود کنند مسیر تغذیه هر دو بالا رفته و مقدار از پیش تعیین شده ای از مذاب به داخل مجرای گردن غازی مکیده می شود.پس از آن پیستون تزریق،مواد رابا فشار داخل قالب می راند. در صورتی که طراحی گلویی وراهگاه قالب ودیگرفاکتورهای مهم رعایت گردند،قطعه تولید شده باروش فوق دارای کمترین حباب هوا و پرداخت نسبتأ خوب می باشد.روش ایجاد خلأ در دستگاه می تواند تمام عیوب را بپوشاند و یک قطعه خوب از قالب بیرون بیاورد.
قالبهای دایکاست
قالبهای دایکاست از دو قسمت یا دو کفه اصلی تشکیل شده اند،یکی کفه پوشش دهنده ویا قسمت ثابت قالب ودیگری قسمت پران یا متحرک قالب.این دو کفه در صفحه جدایش قالب روی یکدیگر می نشینند.قسمت ثابت به صفحه جلویی ویا صفحه ثابت دستگاه بسته می شود اسپرو یا سوراخ تزریق در همین قسمت قالب قرار دارد.قسمت پران قالب شامل مکانیزم پران،و معمولأ راهگاههای تزریق بوده و به صفحه متحرک دستگاه بسته می شود.حفره قالب در داخل دو کفه قالب به وجود می آید.خط جدایش قالب به صورتی تعیین می گردد که در موقع باز شدن قالب قطعه دایکاست شده حتمأ به قسمت متحرک بچسبد واز صفحه ثابت جدا شود تا با حرکت قالب قطعه تزریق شده به بیرون پران شود.درنتیجه وقتی که قطعه ای دارای حفره ای در یک طرف باشد باید قسمت نر در قسمت متحرک تعبیه شود.
پینهای پران
پینهای پران،قطعه تزریق شده را از قالب جدا می کنند.تعداد پینهای پران ومحل آنها باید یه طریقی باشد تا در اثر پران شدن پیچشی در قطعه به وجود نیاید.از طرف دیگر محل آنها بایدطوری باشدکه در شکل ظاهری قطعه تولیدشده اثرنامطلوب به جانگذارد.این پینهای پران پس ازعمل دوباره به جای خودبازگشته وقالب آماده تزریق بعدی می شود.
قالب دایکاست باید طوری طراحی گردد که پس از باز شدن دو نیمه آن،قطعه از قالب جدا شود.اگر برای نیمه متحرک قالب شیب کافی در نظر گرفته نشود وقالب خوب پرداخت نشده باشد ویا نیمه متحرک آن آسیب دیده باشد،امکان دارد قطعه در مرحله پران به سطح قالب بچسبد .همچنین قطعه پس از انجماد در قالب هنوز داغ است وممکن است در اثر فشار پینهای پران کمی تغییر شکل دهد. برای آنکه،این تغییر شکل حداقل باشد،اولأ قطعه باید شیب کافی داشته باشد،وثانیأ در محلهایی از قالب که قطعه در آن منقبض می شود باید پین به تعداد مورد نیاز قرارداده شود وبرای آنکه به قطعه آسیبی نرسد،باید برای آن برجستگی مناسب پران در نظر گرفت.سرباره گیرها مکانهای خوبی برای وارد کردن ضربه پینهای پران هستند.لذا با اضافه کردن سرباره گیر به طرح قالب می توان به پران قطعه کمک کرد.
ماهیچه ها یا نرگی قالب
این قسمت حفره ها ویا تورفتگیها رادر قطعه به وجودمی آورند.اگردرراستای حرکت باز شدن قالب باشند،به صورت ثابت درقالب باقی بمانندوبرای پران شدن قطعه احتیاجی به حرکت دادن وخارج کردن آنها نیست.به این نوع ماهیچه،ماهیچه ثابت می گویند.پینهای پران قطعه را پس از تزریق از ماهیچه های ثابت جدامی کنند.ماهیچه هایی که حفره های جانبی د ر قالب به وجود می آورند به ماهیچه ها و یا برجستگیهای متحرک معروف می باشند این قسمت می باید قبل از پران شدن قطعه از قالب خارج شوند.
راهای خروج هوای داخل حفره
این راهها در واقع مجاری خروج هوای داخل حفره می باشند.همچنان که هوای داخل حفره خارج می شود و مذاب جایگزین آن می گردد.برای خروج هواچند روش وجود دارد:
۱٫ایجاد فضای مناسب در نقاط مناسب در صفحه جدایش قالب
۲٫ایجاد شکافهایی در قسمتهای متحرک قالب
۳٫ایجاد لقی مناسب در پینهای پران
۴٫ایجاد لقی مناسب در کشوییها
سرباره گیرها
در اغلب قطعات دایکاست شده حفره قطعه به حفره های سرباره گیرمتصل می شود و پس از خارج شدن قطعه سرباره از آن جدا می شوند .
سرباره گیرها وظایف مهم زیر را عهده دار هستند:
۱٫مواد مذابی که در ابتدا وارد حفره می شوند و معمولا قدری سردتر هستند و احتمالا اکسید شده اند وارد سرباره گیرها شده واثرات سوءتزریق سرد روی قطعه به وجود نمی آید. هوای داخل حفره از این محلها خارج شده وبه پر شدن بهتر حفره کمک می کنند.
۲٫ وجود سرباره گیرها وزن ظاهری تزریق رابالا می برد و نتیجتأ در مورد قطعات کوچک درجه حرارت مناسب را در قالب به وجود آورده و کارکردن با قالب سرد اجتناب می شود.
۳٫در مورد قطعاتی که لزومأ باید اثرات پین پران روی آنها نباشد این سرباره گیرها به عنوان محلهای پین پران مورد استفاده قرار می گیرند.
انواع مختلف قالب
انواع قالب عبارتند از:قالبهای تک حفره ای و چند حفره ای،قالب با حفره های مختلف برای قطعات مختلف وقالب با حفره های قابل تعویض.
قابلهای تک حفره ای
این قالبها در موارد زیر به کار می روند.
۱٫درموقعی که قطعه به حدی است که بیش از یک حفره،قالب را آنقدر بزرگ می کند که قابل نسب روی ماشین مورد نظر نیست.
۲٫حجم ماده مذاب مورد نیاز برای یک قطعه تقریبأ به اندازه ظرفیت دستگاه است.
۳٫تولید قطعه آنقدر زیاد نیست که قالب بیش ازیک حفره وماشین بزرگتر اقتصادی باشد.
۴٫ماشین مناسب وبزرگ در دسترس نیست.
۵٫بیش از یک حفره مستلزم وجود کشویی وماهیچه های بیش از حد می باشد.
قالبهای چند حفره ای
قالبهای چند حفره ای به قالبهایی گفته می شود که دارای چند حفره مشابه برای تولید یک قطعه باشند. این قالبها دارای چند مزیت هستند.
اولأتعداد قطعه تولید شده درواحد زمان بیشتر است. ثانیأ کیفیت قطعه در برخی موارد بهتر است،زیرا بالانس حرارتی و مکانیکی بهتری در کفه های قالب به وجود می آید.از طرف دیگر این نوع قالبها مشکلات مخصوص به خود را دارند که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱٫مشکلات تولیدی را افزایش می دهند.
۲٫در برخی حالات ضایعات را افزایش می دهند.
۳٫تعداد ضرب در ساعات تا حدی کاهش می یابد.
۴٫امکان دارد که به دلیل چند حفره ای بودن قالب،به دستگاه دایکاست بزرگتری نیاز باشد.
به طور کلی تعداد قطعه مورد نیاز از عوامل اصلی تعیین کننده نوع قالب ،اعم از یک حفره ای یا چند حفره ای می باشد.طرح خود قطعه نیز ا ز دیگر عوامل مهم انتخاب نوع قالب است.در مورد قطعاتی که دارای تلرانسهای دقیق هستند جهت پیدا کردن اندازه های قالب مورد نظر باید توسط روش سعی وخطا اندازه های دقیق قالب را پیدا کرد تا پس از آنکه قطعه از قالب بیرون آمده اندازه مورد نظر را داشته باشد. در مورد قالبهای چند حفره ای حتی اگر تمام حفره ها دقیقأ به اندازه ماشین شده باشند باز هم احتمال این که تمام قطعات از نظر اندازه مشابه هم باشند کم است. البته واقعیت فوق به دلیل محل وشکل راهگاهها وگلوییهای تزریق برای هر حفره است. برای حصول کیفیت بهتر،دقیقترین راه آن است که محل و اندازه ماهیچه های داخل قالب پس از درست کردن راهگاهها وگلویی تزریق وآزمایش قالب تعیین گردد.در مورد ساخت قالبهای خیلی دقیق روش معمول آن است که بخشهایی از قطعه را که باید دارای اندازه دقیقی باشند،با قدری اضافه اندازه باقی می گذارند و قالب را آزمایش می کنند.پس از آنکه قالب آزمایش شد،با اطلاعات کاملی که در مورد مقادیر انقباض و دیگر عوامل کسب گردید،قسمتهایی که دارای دقت هستند ماشینکاری می شوند
قالبهای ترکیبی
قالبهای ترکیبی همان طور که قبلأ نیز گفته شده عبارتند از :قالبهایی که برای تزریق چند قطعه مختلف در یک قالب مورد استفاده قرار می گیرند که معمولأ این قطعات بعدأ روی هم مونتاژ شده ویک قطعه مصرفی راتشکیل می دهند.مسئله مهم درمورداین نوع قالب انتخاب درست اندازه و محل راهگاهها وگلویی تزریق می باشد.این مسئله به خاطر آن است که اختلاف در اندازه وشکل قطعات باعث می شود که یک نوع عدم تعادل مکانیکی وحرارتی در قالب به وجود آید.در این نوع قالبها نیز بهتراست ابتدا قالب آزمایش شده وبعد اندازه های دقیق ماشینکاری شوند.البته در مقایسه با قالبهای چند حفره ای به دلیل آنکه برای هرقطعه یک حفره درقطعه وجود دارد پس ازسعی وخطا قطعات دقیقتری رادرنهایت می توان تولید کرد.
مشکلات و محدودیتهای این نوع قالبها بطور خلاصه عبارتند از:
۱٫در یک گروه قطعه تولیدی ممکن است یک قطعه پیچیده وجود داشته باشد که راندمان تولید را پایین بیاورد و چون گروه قطعات باهم تزریق می شوند،بقیه قطعات که می توانستند با سرعت بیشتری تولید شوند نیز باید کند تر تولید شوند.
۲٫ممکن است در یک گروه قطعه یکی از قطعات به علت پیچیدگی دارای ضایعات زیاد باشد وچون همه قطعات معمولا برای تولید ومونتاژشدن روی یک مجموعه مورداستفاده قرار می گیرند،همیشه برخی قطعات گروه زیاد تولید می شوند و برخی کم .
قالب با یک کفشک وحفرههای قابل تعویض
طراحی این قالب به نحوی است که از یک دست کفشک مادر برای سوراخ کردن حفره های مختلف جهت تولید قطعات مختلف می توان استفاده کرد.در واقع ساخت قالب مادر یک نوع سرمایه گذاری به حساب می آید. دریک قالب باحفره های قابل تعویض،حفره ها ممکن است روی قطعات قابل جاگذاری ایجاد شوند ویا به طور مستقیم روی بلوک یکپارچه فولادی درست شوند.اصول اقتصادی نوع مناسب را تعیین می کند.دراین نوع قالبها باید راهگاهها در قسمت قابل تعویض طوری ساخته شوند که پس از مونتاژ درست در راستای کفشک مادر قرار گیرند.از سوی دیگر باید سیستم بست مناسبی طراحی وساخته شود،طوری که بتوان در حالی که کفشک مادر روی دستگاه تزریق قرار دارد حفره ها را باز کرده ویا نصب کرد.نازل وسیستم تزریق در حین تعویض حفره ها دست نخورد باقی می ماند. علاوه بر سیستم تزریق،مکانیزم پران نیزنیازی به اصلاح وتغییر ندارد.در این نوع قالب نیز هانند قالبهای چند حفره ای با وجود آنکه سرمایه گذاری قالبسازی برای قطعات مختلف کاهش می یابد ولی چون هر قطعه احتیاج به شرایط جدیدی برای تولید دارد(حرارت قالب،فشاروغیره )اشکالاتی در تنظیم به وجود می آید این مسئله خصوصأ برای قطعات با ضخامت دیواره متفاوت بیشتر مشهود است.
مواد مناسب برای ساخت قالبهای دایکاست
انتخاب مواد درجه اول بستگی به میزان تولید ونوع فلزی دارد که باید تزریق شود.
جدول فولادهای مناسب برای حفره های اصلی قالب پیشنهاد شده است
فولاد پیشنهادی برای تعداد ضرب فلز تزریقی
۱۰۰۰۰۰۰ضرب ۲۵۰۰۰۰ضرب ۵۰۰۰۰ضرب
P20(b),H13(b) P20(a),(b) P20(a),(b) آلیاژروی
اندازه حفره حدودcm 3
4150 mod P20(a),(c) P20(a),(b)
H13(b) 4150 mod آلیاژروی
اندازه حفره حدودcm10
H13,H11 H11,H13 H11,H13 آلیاژهای آلومینیوم و منیزیوم
………. ……….. H21,H20,H22 آلیاژهای مس
(a)280تا۳۲۰درجه برینل باید سختی داده شوند،درمواقعی که صافی سطح زیاد مطرح نباشد می توان از فولاد ۴۱۴۰پیش سخت شده نیز استفاده کرد
(b)بیشتربرای جایگذاری حفره ها پیشنهاد می شود.
(c)سختی پذیری این فولاد زیاد مناسب نیست
جدول فولاد مناسب برای ماهیچه گذاری ،کشوییها وپرانها
فولادپیشنهادی فلز تزریقی
(a)ماهیچه ها و کشوئیها
۴۴۰B(b),H13,H11,H11 آلیاژهای روی
H13,H11,H12 آلیاژهای آلومینیوم ومنیزیم
H21,H20,H22 مس
(a) فولاد مناسب برای پرانها
,۷۱۴۰,H11,H13 فولادهای نیتروره شده H12, آلیاژهای روی
,Z140,H11,H13 فولادهای نیتروره شدهH12, آلیاژهای آلومینیوم-منیزوم
H21,H20,H22 مس
(a)فولادهای استفاده شده برای قسمتهای متحرک جهت افزایش سایشی باید نیتروره شوند،مگر آنهایی که برای قالبهای تزریق آلیاژهای مس به کار روند
(b)فقط برای ماهیچه ها.
طراحی قالب:
طبیعتأ هرقالب باید شکل قطعه ای را داشته باشد که قرار است تولید شود ولی درساخت قالب عوامل زیر نباید از نظر دور بمانند :
۱٫شیب دیواره ها
۲٫اضافه اندازه برای انقباض مواد
۳٫در مورد قطعات خیلی دقیق،در نظرگرفتن انبساط حفره در اثر حرارت
ازطرف دیگر محل قرارگرفتن حفرۀاصلی درکفشکها به عوامل زیر بستگی دارد:
۱٫انتخاب محل خط جدایش قالب
۲٫محل کشوییها و ماهیچه های متحرک
۳٫انتخاب محل گلویی تزریق،طوری که در قسمتی از قطعه قرار گیرد که دارای حساسیت زیاد نباشد.
۴٫انتخاب محل گلویی تزریق،طوری که مواد ورودی به حفره با مانعی نظیر ماهیچه ها برخورد مستقیم نداشته باشد.
باید توجه کرد در دایکاست بهترین راهنمای طراح،تجربیات گذشته اوست ولی به هر صورت تغییرات جزئی ویا در مواردی تغییرات اساسی باید روی یک قالب ساخته شده صورت گیرد وچندین بار آزمایش شود تا این که نتیجه مطلوب به دست آید.
انقباض مواد
اندازه های حفره وماهیچه های قالب پس از در نظر گرفتن مقدار انقباض مواد،در اثر سرد شدن،تعیین می شوند.جدول زیر مقدار اضافه اندازه برای جبران انقباض یا جمع شدن مواد در موارد مختلف را نشان می دهد.
مواد تزریقی اضافه اندازه پیشنهادی برای جبران انقباض مواد بر حسب میلیمتر اضافه اندازه به ازای هر میلیمترطول
آلیاژهای روی .۰۰۵ mm/mm0
آلیاژهای آلومینیوم ۰٫۰۰۶ mm/mm
آلیاژهای منیزیم ۰٫۰۰۸ mm/mm
آلیاژهای مس ۰٫۰۰۸ – ۰٫۰۱۸ mm/mm
*توضیح این که اولأ مقادیر فوق به تناسب شکل واندازه قطعه تغییرپذیر هستند وثانیأ برای جلوگیری از پیچش قطعه شاید احتیاج باشد که در برخی از مقاطع تغییراتی در طراحی محصول داده شود.
شیب دیواره ها
برای اینکه قطعه به راحتی از درون قالب بیرون آید،دیواره های حفره ها باید همگی دارای شیب باشند.مقدار این شیب بستگی به نوع مواد تزریقی وارتفاع دیواره دارد.مقدار شیب دیواره،اثر بسیار تعیین کننده ای روی مقدار روغنکاری حفره ،سرعت تولید ودقت قطعه کار دارد.
شکل و محل خط جدایش قالب
هزینه ساخت وکارایی هر قالب بستگی به خط جدایش آن قالب دارد ودر نتیجه از اهمیت بالایی برخوردار است. در صورتی که شکل قطعه اجازه دهد بهترین نوع خط جدایش نوع مسطح آن است،زیرا اولأ ساخت قالب را آسانتر می کند وثانیأ بهترین آب بندی را بین دو کفه قالب به وجود می آورد.ساخت کشوییها وقسمتهای متحرک از موارد پر هزینه بوده ودر نتیجه ممکن است شرایط ایجاد کند که خط جدایش از حالت مسطح بیرون آید.
کشوییها
کشوییها از قسمتهای متحرک یک قالب هستند وموقعی لزوم پیدا می کنند که وجود شیارها ویا سوراخهای جانبی در قطعه اجتناب ناپذیر باشد.اگر قراراست نقش جانبی روی قطعه به وجود آید این نقش ضرورتأ باید روی سطح کشویی به وجود آید.کشوییها اولا باید در مسیرهای کاملا دقیق عقب وجلو بروند وثانیا قبل از پران قطعه حتما به عقب بر گردند.یک سیستم قفل نیز برای هر کشویی باید در نظر گرفته شود.طبیعتأ وجود کشویی هزینه ساخت یک قالب را به صورت قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.
گرچه در موارد استثنایی برای خروج ازبرخی قسمتهای قالب وجود کشوییها مفید می باشد ولی در طراحی قطعه وقالب باید حداکثر تلاش را به عمل آورد که قالب بدون وجود کشویی ساخته شود.این امردر عمر مفید قالب وهزینه های ساخت آن اثر تعیین کننده دارد.برای اجتناب از ایجاد کشویی در قالب به ماشینکاری بعد ازدایکست نیز باید توجه کرد.در این رابطه باید تصمیم گیری براساس یک برسی اقتصادی صورت گیرد،بدین معنی که آیا ایجاد کشویی در قالب با صرفه تر است ویا با ماشین کاری نهایی قطعه.در هر صورت اگر ایجاد کشویی اجتناب ناپذیرباشد باید حداکثر تعداد ٤کشویی در یک قالب به کار برد.البته مواردی هست که یک قالب پیچیده باید بیشتر از این مقدار کشویی داشته باشد.
ماهیچه گذاری
دراین قسمت به مواردی که باید در طراحی ماهیچه مد نظر قرار گیرد اشاره می شود.برای ایجاد سوراخهای طویل وظریف نباید از ماهیچه ها استفاده کرد.در جدول زیر حداکثر عمق سوراخ با احتساب قطر ماهیچه نشان داده شده است.
جدول حداکثر عمق سوراخ با احتساب قطر ما هیچه
۱۹ ۱۶ ۱۳ ۹٫۵ ۶ ۵ ۴ ۳ قطرماهیچه
mm
آلیاژ تزریقی
ماکزیمم عمق
ماهیچه ۱۴۴ ۷۹ ۵۰ ۳۸ ۲۵ ۱۹ ۱۴ ۹٫۵
۱۱۴ ۷۹ ۵۰ ۳۸ ۲۵ ۱۶ ۱۳ ۸
۸۶ ۵۰ ۳۱٫۵ ۲۵ ۱۲٫۵ – – – آلیاژ روی
آلومینیوم و منیزم
مس
مقدارعمق به ازای قطر ماهیچه بیش از٢٥میلیمتر،برای آلیاژهای روی ،آلومینیوم ومنیزیم تا٦برابرقطروبرای آلیاژهای مس حداکثرتا٥برابرقطرپیشنهادمی شود.درساخت ماهیچه قالبهای دایکاست همچنین باید شیب مناسب به دیواره های ماهیچه داده شود تا بتواند به راحتی از قطعه جدا شود.مقدارشیب همچنین بستگی به ثابت ویا متحرک بودن ماهیچه دارد.معمولا مقدار شیب لازم برای ماهیچه های ثابت بیشتر از ماهیچه های متحرک باید در نظر گرفته شود. این اختلاف به آن جهت است که همیشه سعی بر این است که نیروی کمتری به میله های پران وارد آید ونیز از تاب برداشتن قطعه در هنگام پران جلو گیری شود.ماهیچه های متحرک به دلیل این که حرکتشان مستقل از حرکت مستقیم باز وبسته شدن قالب است می توانند به تناسب شکل قطعه حرکتهای مختلفی داشته باشند،مانند حرکت زاویه دار،دایره ای وپیچشی. ولی در هر صورت طراح قالب باید سعی داشته باشد حتی در ازای پله دار کردن خط جدایش قالب تا سر حد امکان از به وجود آوردن ماهیچه متحرک به دلیل پیچیده شدن قالب ،خوداری کند.
سیستم راهگاهی
سیستم راهگاهی شامل راهگاهها، ورودیها به گلویی تزریق،گلوییهای تزریق،سرباره گیرها،هواکشها واجزای خنک کننده قالب می باشد. مهمترین عامل در تولید مطلوب یک قطعه طراحی صحیح سیستم راهگاهی قالب دایکست است. بدین منظور باید نکات زیر رعایت شود:
۱٫در طول مدت پر کردن حفره قالب ،جریان مذاب باید در هر مرحله تزریق یکنواخت باشد.
۲٫در یک سیستم راهگاهی مناسب باید اکسیدها وروغن روی سطح حفره ودیگر ناخالصیهای همراه مذاب در جایی خارج از قطعه به نام سرباره گیرها جمع آوری شود.
۳٫باید از اغتشاش مذاب در حرکت به درون حفره قالب جلوگیری شود.
برای کاهش انقباض قطعه،باید در سیستم راهگاهی،تغذیه کافی در نظر گرفته شود.
سیستم راهگاهی باید از حبس هوا در قطعه ودر نتیجه ایجاد خلل وفرج درآن جلوگیری کند و بر زمان پر شدن حفره قالب تأثیر نامطلوب نداشته باشد.زمان پر شدن قالب توسط این عوامل تعیین میشود:ضخامت قطعه، نوع فلزمذاب،درجه حرارات مذاب، درجه حرارت قالب،شکل قطعه،پیچیدگی قالب وحجم قطعه.
راهگاهها
در اکثر طرحها، راهگاه در نیمه متحرک قالب ماشینکاری می شود ونیمه ثابت وجه مسطح آن را تشکیل می دهد. سطح مقطع راهگاه معمولأ تا رسیدن به گلویی تزریق ثابت باقی می ماند وتنها امکان دارد در ورودی به گلویی تزریق، عمق آن کاهش یافته وبه پهنای آن اضافه شود. به طورکلی عمق وپهنای راهگاهها به حجم مذاب تزریق شده بستگی دارد. همچنین تغییردر شکل راهگاهها می تواند سرعت مذاب را در ورود به حفره قالب کاهش یا افزایش دهد.(شکل راهگاهها باید به نحوی باشد که از چرخشی شدن حرکت مذاب جلوگیری کند،زیرا حرکت چرخشی مذاب درراهگاهها به حبس شدن هوای موجود در این قسمت در درون مذاب کمک می کند).
شیارهای هواکش
ازآنجا که هوای داخل حفره قالب باید تخلیه شود،وجود یک سیستم تخلیه هوا ضروری است. لذا به کمک روشهای مختلف این عمل را انجام می دهند، مثلأمی توان هوای درون قالب را از طریق سرباره گیرها خارج کرد.همچنین ممکن است این عمل توسط شیارهایی که خط جدایش را قطع می کنند ویا توسط لقی اطراف پینهای پران یا ماهیچه های متحرک وکشوییها انجام گیرد.
همان طور که اشاره شد از شیارهایی که ازخط جدایش عبور می کنند نیز برای عمل هواگیری قالب استفاده می شود.عمق این شیارها بین ۰٫۱ تا ۰٫۲ میلیمتراست.این شیارها ضمن این که اجازه می دهند هوای درون قالب خارج شود،در عین حال از خروج فلز مذاب نیز جلوگیری می کنند. اگر در فشار زیاد تزریق،مذاب به درون شیار هواکش رانده شود،باید از یک یا چند باریکه خنک ساز استفاده کرد . این باریکه ها به صورت شیارهای جفت شونده در دو نیمه قالب د ر اطراف سوراخهای هواکش توسط ماشینکاری ایجاد می شوند وسطح آنها را موجدار می سازند،تا هنگامی که درون آنها آب جریان یافت،با بازه بیشتری سوراخهای هواکش را خنک کنند.غیر از عمل هواگیری ،از سرباره گیرها برای جمع آوری پس مانده فلز مذاب،اکسید ودیگر ذرات شسته شده از درون قالب ومجرای گردن غازی استفاده می شود.همچنین اگر بخشی از قطعه نازک باشد برای ایجاد تعادل حرارتی ورسیدن مذاب به این بخش باید در مجاورت آن از سرباره گیر استفاده شود. در ماشینکاری سرباره گیرها برروی قالب باید به دو نکته توجه داشت. اولأ سرباره گیرها در قسمتهای باریک حفره در اطراف آن ودر مکانهایی دور از گلویی تزریق جا داده شوند وثانیأ تعداد واندازه سرباره گیرها باید با احتیاط تعیین شود،زیرا تزریق زیاد از حد فلز باعث فرسودگی قالب در گلوییها تزریق می شود و همچنین زمان بیشتری برای بریدن وآرایش کردن قطعه ودوباره ذوب کردن اضافات صرف می شود.
خنک سازی قالب
مواد مذاب با درجه حرارت بالا برای مدتی در داخل حفره قرار می گیرند،در نتیجه پس از تکرار عمل تزریق قالب بیش از حد گرم می شود.مخصوصأ در اطراف سوراخ تزریق ومقاطع ضخیم ،به این دلیل می باید قالب رابا گرداندن آب در اطراف حفره ها ومحل تزریق خنک کرد.میزان خنک سازی قالب بستگی به میزان گرمایی دارد که توسط فلز مذاب به قالب منتقل می شود واین مسئله خود به جنس فلز و وزن تزریق در هر مرتبه بستگی دارد(منظور از وزن تزریق ،وزن خود قطعه ،گلوییهای تزریق، راهگاهها ،سرباره گیرها ،وپولک منجمد شده دربوش تزریق است). قالب را می توان به عنوان یک مبدل حرارتی در نظر گرفت که دارا ی یک دمای بهینه است که باید در حین کار حفظ شود. در عمل قالب را با تعداد کانال خنک سازی بیشتر از حد نیاز طراحی می کنند و در ابتدای کار قالب ،میزان آب کاهش می دهند وبعد از این که دمای قالب به دمای کار رسید،میزان آب را افزایش می دهند.معمولأ یک سوم حرارت ورودی توسط مذاب به وسیله جابجایی وتشعشع ودو سوم آن توسط خنک سازی وروشهای دیگرخارج می شود.مثلأ برای ریختن یک قطعه آلومینیومی که ورودی گرما در آن ۱۵۱۲۰ کیلوکالری است،۵۰۴۰ کیلوکالری توسط جابجایی وتشعشع و۱۰۰۸۰ کیلوکالری باید توسط آب خنک کاری خارج شود.میزان حرارت ۱۰۰۸۰ کیلوکالری مقدار آب مورد نیاز برای خنک سازی قالب را تعیین می کند ولی مکان کانالهای آب را مشخص نمی کند. اندازه ضخامت قطعه و محل نقاط تجمع حرارتی و نرخ تزریق ،جایگاه کانالهای خنک سازی را معین می کنند.
تأثیر نوع فلز ریخته گری در طرح قالب
تغییر یک نوع آلیاژبه آلیاژدیگری از همان فلز مبنا،به ندرت مستلزم تغییر در طراحی قالب است ولی اگر بخواهیم آلیاژمورد استفاده را به آلیاژدیگری با فلز مبنای دیگر که نقطه ذوب آن بالاتر یا پایینتر است تغییر دهیم،هم سیستم تغذیه قالب وهم جنس قالب باید تغییر کند.باید به این نکته توجه کرد که قالب برای سوار شدن برروی چه نوع ماشین تزریق طراحی شده است.مثلأ قالب فلز روی برای استفاده در ماشین به محفظه گرم وقالب فلز آلومینیوم برای تزریق توسط ماشین با محفظه سرد طراحی می شود.
حال اگر بنا به دلایلی بخواهیم قالب بسازیم که قادر باشد هم قطعات از جنس آلیاژروی وهم قطعات از جنس آلیاژآلومینیوم را بریزد،باید اولأ جنس قالب برای ریخته گری قطعه آلیاژآلومینیوم انتخاب شود، زیرااز جنس فلزی که برای ساخت قالب ریخته گری آلیاژآلومینیوم به کار می رود،می توان برای ساخت قالب آلیاژروی هم استفاده کرد. ثانیأ طراحی سیستم تغذیه قالب باید به نحوی باشد که با ایجاد تغییرات لازم در قالب بتوان آن را در ماشین تزریق با محفظه گرم به کاربرد.
این تغییرات عبارتند از:
۱٫در سوراخ تزریق قالبی که قبلأ با ماشین تزریق محفظه سرد کار می کرده است،یک بوش تزریق قرار داده شود.
۲٫در ابتدای بوش تزریق یک قسمت گود و مناسب برای قرار گرفتن نازل ماشین با محفظه گرم تعبیه شود.
۳٫در نیمه متحرک قالب ودر جلو سوراخ تزریق باید یک مخروط پای سوراخ تزریق نصب شود.
۴٫به تعداد کانالهای خنک سازی اطراف بوش تزریق اضافه شود ودر داخل مخروط ودر اطراف آن نیز کانالهای لازم ایجاد شود.
۵٫باید در اطراف مخروط و هر راهگاهی که اضافه می شود، پینهای پران تعبیه شود.
۶٫توسط روش سعی وخطا، عمق گلوییهای تزریق وعمق راهگاهها ،متناسب با ریخته گری قطعات از جنس آلیاژروی تعیین شود.
شیب دیواره در قالب آلومینیومی بیش از شیب دیواره در قالب قطعات روی است، لذا شیب موجود مشکلی را به وجود نمی آورد.همچنین چون ضریب انقباض برای آلیاژروی تنها حدود ۰٫۰۰۱ میلیمتر بر میلیمتر کمتر از مقداری است که برای آلیاژآلومینیوم در نظر گرفته می شود،تفاوت در ضریب انقباض برای تولید قطعات کوچک، مشکلی را در زمینۀ تغییر جنس مذاب ایجاد نمی کند.
اگر بخواهیم از قالبی که قبلأ درآن آلیاژآلومینیوم تزریق می کرده ایم ،برای تولید قطعات از جنس آلیاژ منیزیم استفاده کنیم، چون در تزریق هردو نوع آلیاژاز ماشین با محفظه سرد استفاده می شود،تغییر اساسی در سیستم تزریق لازم نیست. تنها باید قالب را برای اطمینان از مقاومت در برابر افزایش سرعت تزریق آزمایش کرد،زیرا برای تولید قطعات آلیاژمنیزیم ،سرعت پیستون ماشین تزریق باید افزایش یابد. به علت تفاوت در خواص دو نوع فلزممکن است برای فلزمنیزیم مجبوربه انجام اصلاحات جزئی درروش ریخته گری بشویم. میزان حرارتی که نیم کیلو منیزیم ایجاد می نماید برابر حرارت ایجاد شده توسط همین وزن آلومینیوم است،ولی از آنجا که وزن یک حجم مشخص از منیزیم ۳/۱ کمتر از وزن همین حجم ازآلومینیوم است، میزان حرارت تولید شده نیز ۳/۱ کمتر از حراراتی است که توسط آلیاژآلومینیوم ایجاد می گردد(چون حجم قالب تغییر نکرده است).لذا برای آلیاژمنیزیم یا باید سرعت آن خنک کننده را کاهش داد ویا سرعت تزریق را افزایش داد. بهتر است برای تسریع در روند ریخته گری سرعت تزریق را افزایش داد.ضریب انقباض برای قطعات از جنس آلیاژمنیزیم ۰٫۰۰۱ میلیمتر بر میلیمتر بزرگتر از ضریب انقباض برای آلیاژهای آلومینیوم است؛ این میزان تفاوت برای قطعات کوچک قابل اغماض است،ولی برای تولید قطعات بزرگ حتمأ باید آن را درنظر گرفت.
برچسب‌ها: ریخته گری تحت فشار, دایکاست, قالب های دایکاست, Diecast, ریخته گری
ریخته‌گری تحت فشار یا دایکاست(Die casting): نوعی ریخته‌گری است که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزریق میشود. در این سیستم بر خلاف روشهای دیگر ریخته‌گری که مذاب تحت نیروی وزن خود به داخل قالب می‌رود، مواد مذاب با فشار داخل قالب تزریق میشود و در همان حالت یعنی تحت فشار مواد مذاب منجمد میشود و امکان تولید قطعات با استحکام بالا را می‌دهد. ریخته‌گری تحت فشار کوتاه‌ترین راه تولید یک محصول از فلز می‌باشد. یکی از مزایای این روش، تولید قطعات بسیار نازک و همچنین با استحکام بسیار زیاد می‌باشد که ساخت آن توسط روشهای دیگر ریخته‌گری تقریباً غیرممکن می‌باشد.
ریخته‌گری تحت فشار بر اساس نیروی فشار اعمال شده به دو دسته تقسیم میشود:
۱-ریخته‌گری تحت فشار بالا
۲-ریخته‌گری تحت فشار کم
روش ریخته‌گری تحت فشاربالا:
کاربرد وسیع‌تری نسبت به روش ریخته‌گری تحت فشار کم دارد و در صنعت اصطلاحاً به آن (ریخته‌گری تحت فشار) یا (دایکاست) گفته میشود؛ بنابراین زمانی که اصطلاح تحت فشار آورده شد، مقصود ریخته‌گری تحت فشار بالا می‌باشد از جنبه‌ای دیگر به دو دسته زیر تقسیم میشود:
الف) ریخته‌گری تحت فشار با محفظه داغ: در ریخته‌گری تحت فشار با محفظه داغ، مخزنی از فلز مذاب در کوره مربوط به دستگاه نگهداری میشود. سپس پمپ دستگاه به داخل فلز مذاب فروبرده میشود و پمپ، مذاب را به داخل قالب می‌راند. استفاده از فرایند محفظه داغ به فلزات زودگداز عمدتاً آلیاژهای روی که در دمای ۴۰۰ تزریق صورت میگیرد، منحصر میشود.
ب) ریخته‌گری تحت فشار با محفظه سرد: روش ریخته‌گری تحت فشار با محفظه سرد برای آلیاژهایی که دمای ذوب بالایی دارند مانند آلیاژهای آلومینیم که تزریق در بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد صورت می‌پذیرد، مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش محفظه در مجاورت قالب با فلز مذاب، بارگیری شده و سپس مذاب با فشار به داخل قالب رانده میشود. در این روش فشار اعمال شده در حدود4000-15000psi می‌باشد.
ریخته‌گری در قالبهای فلزی تحت فشار کم:
به طور کلی در این روش قطعات ریختگی که اصولاً از نوع فلزات سبک هستند را به وسیله قالبهای فلزی دائم بر روی ماشینهای خاص ریخته‌گری کم فشار تولید می‌کنند. دراین فرایند، بوته مذاب فلزات سبک که در داخل محفظه‌های گرمی در بسته قرار دارد، از طریق لوله انتقال مذاب با قالب فلزی در تماس قرار میگیرد. هوای فشرده یا همان گاز را به منظور پر کردن قالب به محفظه مذاب هدایت می‌کنند تا در نتیجه فشاری در حدود ۰٫۲ تا ۰٫۵ بار بر آن اعمال شود و مذاب از طریق لوله انتقال به سمت بالای قالب فرستاده میشود تا در نهایت قالب پر شود. لازم به توضیح است که در مرحله انجماد مذاب، فشار اعمالی بایستی همچنین برقرار باشد تا ساختار بلوری متراکم و یکنواختی بوجود بیاید.
نکته: پیش از خارج نمودن قطعه، فشاری که اعمال میشود بایستی قطع شود تا مذاب بتواند در لوله به سمت پایین هدایت شود.
مزایا
معایب
گروه تولیدی فورج یار با پشتوانه بیش از 12 سال تجربه مبادرت به تولید انواع مواد افزودنی در صنعت ریخته گری نموده است. بهبود مستمر سیستم مدیریت کیفیت، برآورده ساختن نیازها و انتظار مشتریان و ارتقاء کارایی و راندمان تولید به لحاظ بالا بردن ظرفیت اسمی شرکت و آموزش کارکنان به منظور افزایش کیفیت محصولات خط مشی کلی این شرکت است.
