فرآیند ریخته گری قالب چیست؟?

مقدمه

دایکاست یکی از کارآمدترین و پیشرفته ترین فرآیندهای ساخت فلز برای تولید حجم بالا است., قطعات فلزی با دقت بالا.

با تزریق فلز مذاب به فولاد سخت شده تحت فشار بالا قالب می شود, تولید کنندگان می توانند قطعات پیچیده را با دقت ابعادی عالی تولید کنند, سطح صاف به پایان می رسد, و ثبات تولید استثنایی.

امروز, ریخته گری نقش مهمی در صنایعی مانند خودرو دارد, وسایل نقلیه برقی (EVS), هوا و فضا, ارتباطات از راه دور, لوازم الکترونیکی مصرف کننده, تجهیزات پزشکی, روباتیک, و اتوماسیون صنعتی.

افزایش تقاضا برای سازه های سبک وزن, چرخه های تولید کوتاه تر, و تولید انبوه مقرون به صرفه، ریخته گری را به یکی از سنگ بنای تولید مدرن تبدیل کرده است..

این مقاله به بررسی فرآیند ریخته گری قالب از دیدگاه های مهندسی متعدد می پردازد, از جمله اصول ساخت, مواد, تجهیزات, بهینه سازی فرآیند, کنترل کیفیت, تجزیه و تحلیل هزینه, و پیشرفت های فناوری آینده.

1. فرآیند ریخته گری قالب چیست؟?

ریخته گری یک فرآیند ریخته گری دائمی قالب است که در آن فلز مذاب به یک قالب فولادی با ماشینکاری دقیق تزریق می شود. (مردن) تحت فشار بالا و سرعت بالا.

پس از جامد شدن فلز, قالب باز می شود, پین های اجکتور ریخته گری تمام شده را آزاد می کنند, و چرخه دوباره شروع می شود.

بر خلاف ریخته گری شن و ماسه یا ریخته گری سرمایه گذاری, قالب بعد از هر بار ریخته گری از بین نمی رود.

در عوض, قالب فولادی ابزار سخت شده برای استفاده مکرر طراحی شده است, ساخت دایکاست مخصوصاً برای مدیوم- به تولید با حجم بالا.

ویژگی های معمولی عبارتند از:

• سازگاری ابعادی بالا
• قابلیت دیوار نازک
• پایان سطح عالی
• راندمان تولید بالا
• حداقل پس از ماشینکاری
• تکرارپذیری برتر

زیرا این فرآیند ابزار دقیق را با تولید خودکار ترکیب می کند, ریخته گری به طور گسترده به عنوان یکی از مقرون به صرفه ترین روش های تولید برای دوره های تولید بزرگ در نظر گرفته می شود..

اصل فرآیند اصلی

فرآیند دایکاست اساساً بر اساس آن است جریان فلزی با فشار بالا کنترل شده.

فلز مذاب با سرعت هایی که می تواند از آن بیشتر شود به داخل یک حفره فولادی بسته وارد می شود 50 متر بر ثانیه و فشارها از حدود 10 MPa به بیش از 150 MPA, بسته به فرآیند و آلیاژ.

چرخه تولید معمولاً از این مراحل پیروی می کند:

1. قالب تحت یک نیروی گیره بزرگ بسته می شود و قفل می شود.
2. فلز مذاب از طریق سیستم دروازه با سرعت بالا تزریق می شود.
3. حفره قبل از اینکه انجماد قابل توجهی رخ دهد به طور کامل پر می شود.
4. فشار در طول انجماد برای جبران انقباض فلز و بهبود چگالی حفظ می شود.
5. بعد از خنک کننده, قالب باز می شود و پین های اجکتور ریخته گری را جدا می کنند.
6. مواد اضافی مانند رانر, گیتس, و فلاش قبل از شروع چرخه بعدی حذف می شود.

ترکیبی از پر کردن سریع, فشار کنترل شده, و انتقال حرارت سریع بین فلز مذاب و قالب فولادی چرخه‌های کوتاه تولید را امکان‌پذیر می‌سازد و در عین حال اجزایی با قابلیت تکرار عالی و هندسه‌های پیچیده تولید می‌کند..

2. فرآیند تولید ریخته گری کامل

اگرچه ریخته گری به سرعت تولید بالا معروف است, دستیابی به ریخته گری با کیفیت بالا مستلزم کنترل دقیق در هر مرحله تولید است.

از آماده سازی آلیاژ تا بازرسی نهایی, هر مرحله بر دقت ابعاد تاثیر می گذارد, یکپارچگی سطح, خصوصیات مکانیکی, و راندمان تولید.

خطوط ریخته گری مدرن اتوماسیون پیشرفته را ادغام می کنند, نظارت بر فرآیند, و مدیریت حرارتی برای اطمینان از تکرارپذیری و به حداقل رساندن عیوب.

پله 1: طراحی و آماده سازی قالب

فرآیند تولید مدت ها قبل از تزریق فلز مذاب آغاز می شود.

یک قالب دقیق بر اساس هندسه قطعه طراحی شده است, ویژگی های آلیاژ, حجم تولید مورد انتظار, و تلورانس های ابعادی.

یک قالب معمولی شامل:

• ثابت می میرند نیمه (پوشش بمیر)
• متحرک نیمه جان (اجکتور می میرد)
• درج های هسته
• سیستم های رانر و دروازه
• سرریز چاه
• کانال های تهویه
• مدارهای خنک کننده
• مکانیسم های پین اجکتور

قبل از شروع تولید, قالب از قبل تا دمای کاری مناسب گرم می شود, به طور معمول بین 180درجه سانتی گراد و 250 درجه سانتی گراد برای آلیاژهای آلومینیومی.

دمای قالب پایدار شوک حرارتی را به حداقل می رساند, جریان فلز را بهبود می بخشد, و زندگی مرده را گسترش می دهد.

قبل از هر بار شلیک یک لایه نازک از روان کننده قالب بر روی حفره اسپری می شود.

علاوه بر اینکه به عنوان عامل رهاسازی عمل می کند, روان کننده همچنین انتقال حرارت را تنظیم می کند, لحیم کاری قالب را کاهش می دهد, و از سطوح بحرانی قالب در برابر خستگی حرارتی محافظت می کند.

پله 2: ذوب آلیاژ و آماده سازی فلزات

آلیاژ انتخاب شده در یک کوره کنترل شده ذوب می شود و در یک محدوده دمایی باریک نگهداری می شود تا ترکیب شیمیایی و عملکرد ریخته گری آن حفظ شود..

در طول ذوب, چندین اقدامات کنترل کیفیت اجرا شده است:

• حذف فیلم های اکسیدی
• گاز زدایی برای از بین بردن هیدروژن محلول
• جداسازی سرباره و تفاله
• تنظیم ترکیب شیمیایی
• تثبیت دما

تمیز نگه داشتن فلز مذاب ضروری است زیرا دارای اجزای غیر فلزی است, محتوای گاز بیش از حد, یا نوسانات دما می تواند به طور قابل توجهی عیوب ریخته گری مانند تخلخل را افزایش دهد, اجزاء, و سرد می بندد.

پله 3: تزریق فلز تحت فشار بالا

هنگامی که قالب بسته می شود و نیروی گیره مورد نیاز به دست می آید, فلز مذاب به داخل آستین شات منتقل می شود (اتاق سرد) یا مستقیماً از کوره تزریق می شود (اتاق گرم).

سیستم تزریق معمولاً در دو مرحله عمل می کند:

فاز آهسته شات

پیستون به آرامی پیشروی می کند تا فلز مذاب را به سمت دروازه حرکت دهد در حالی که تلاطم را به حداقل می رساند و از گیر افتادن هوا جلوگیری می کند..

فاز شات سریع

همانطور که فلز مذاب به دروازه نزدیک می شود, سرعت تزریق به سرعت افزایش می یابد, پر کردن کل حفره در چند میلی ثانیه قبل از شروع انجماد.

هدف دستیابی است:

• پر کردن کامل حفره
• جریان فلزی صاف
• توزیع فشار یکنواخت
• حداقل تلاطم
• تخلیه هوای کنترل شده

قابلیت پر کردن سریع دایکاست، تولید مقاطع جدار نازک را امکان پذیر می کند., دنده های پیچیده, و هندسه های پیچیده ای که ساخت آنها با استفاده از روش های ریخته گری گرانشی دشوار است.

پله 4: نگهداری فشار و انجماد

پس از پر شدن کامل حفره, فشار بالا در طول انجماد حفظ می شود.

این فشار چندین عملکرد مهم را انجام می دهد:

• انقباض انجماد را جبران می کند
• تراکم ریخته گری را بهبود می بخشد
• تخلخل داخلی را کاهش می دهد
• ثبات ابعادی را افزایش می دهد
• همانندسازی سطحی بهتری تولید می کند

زیرا قالب فولادی به سرعت گرما را از آلیاژ مذاب استخراج می کند, انجماد بسیار سریعتر از ریخته گری شن و ماسه یا سرمایه گذاری اتفاق می افتد.

زمان خنک شدن معمولاً از چند ثانیه تا کمتر از یک دقیقه متغیر است, بسته به اندازه قطعه و ضخامت دیواره.

کنترل حرارتی کارآمد در این مرحله مستقیماً بر پالایش دانه تأثیر می گذارد, خصوصیات مکانیکی, و زمان چرخه.

پله 5: باز کردن قالب و بیرون ریختن قالب

هنگامی که ریخته گری به اندازه کافی جامد شد, واحد گیره قالب را باز می کند.

سپس پین‌های اجکتوری، ریخته‌گری را به‌طور دقیق کنترل‌شده به بیرون از حفره فشار دهید تا از تغییر شکل یا آسیب سطحی جلوگیری شود..

در این مرحله, بازیگران هنوز هم شامل:

• گیتس
• دونده
• بخش های سرریز
• فلاش

این ویژگی های کمکی در طول عملیات تکمیل بعدی حذف می شوند.

سلول های تولیدی مدرن اغلب از ربات های صنعتی برای استخراج خودکار مواد ریخته گری استفاده می کنند, کاهش زمان چرخه در عین جلوگیری از آسیب حمل و بهبود ایمنی اپراتور.

پله 6: پیرایش و تکمیل

بلافاصله پس از تخلیه, مواد اضافی با استفاده از قالب های برش اختصاصی یا عملیات ماشینکاری حذف می شوند.

فرآیندهای متداول تکمیل شامل:

• برش فلاش
• حذف دروازه
• فروکش
• انفجار شات
• پرداخت سطح
• ماشینکاری CNC
• ضربه زدن به موضوع
• حفاری سوراخ

بسته به نیاز محصول, فرآیندهای اضافی مانند تست نشت, صاف کردن, یا عملیات حرارتی نیز ممکن است انجام شود.

پله 7: بازرسی و تضمین کیفیت

تضمین کیفیت به جای اینکه به بازرسی نهایی محدود شود، در سراسر فرآیند ریخته گری قالب ادغام می شود.

تولیدکنندگان معمولاً از چندین روش بازرسی استفاده می کنند, از جمله:

3. انواع فرآیندهای ریخته گری قالب

ریخته گری یک روش تولیدی واحد نیست، بلکه خانواده ای از فرآیندهای شکل دهی فلزات با فشار بالا است که برای برآوردن ویژگی های مواد مختلف توسعه یافته است., هندسه محصول, الزامات مکانیکی, و حجم تولید.

انتخاب روش ریخته گری مناسب اغلب یکی از مهمترین تصمیمات مهندسی است زیرا مستقیماً بر کیفیت محصول تأثیر می گذارد., کارایی تولید, سرمایه گذاری ابزار, و هزینه کلی ساخت.

در میان فرآیندهای مختلف موجود امروزه, ریخته گری اتاق گرم, ریخته گری اتاق سرد, خلاء ریخته گری, ریخته گری فشاری, ریخته گری نیمه جامد, وت ریخته گری کم فشار نشان دهنده گسترده ترین فناوری های پذیرفته شده در تولید مدرن است.

ریخته گری اتاق داغ

ریخته گری اتاق داغ با یک سیستم تزریق مشخص می شود که به طور مداوم در حمام فلز مذاب غوطه ور می شود..

آلیاژ مذاب مستقیماً به داخل محفظه تزریق کشیده می شود و از طریق مکانیزم یقه غاز به داخل قالب می رود..

زیرا فاصله انتقال فلز بسیار کوتاه است, زمان چرخه به طور قابل توجهی سریع است, این فرآیند را برای تولید انبوه قطعات نسبتاً کوچک بسیار مناسب می کند.

اصل فرآیند

چرخه تولید این مراحل را دنبال می کند:

• فلز مذاب به طور خودکار گردن غاز را پر می کند.
• پیستون تزریق، فلز مذاب را وارد حفره قالب می کند.
• فشار در طول انجماد حفظ می شود.
• قالب باز می شود, و ریخته گری خارج می شود.
• محفظه تزریق بلافاصله برای چرخه بعدی پر می شود.

کل چرخه اغلب فقط به چند ثانیه نیاز دارد.

مواد مناسب

سیستم‌های محفظه داغ عمدتاً برای آلیاژهایی با دمای ذوب نسبتاً پایین استفاده می‌شوند, از جمله:

• آلیاژهای روی
• آلیاژهای منیزیم
• آلیاژهای سرب
• آلیاژهای قلع

این آلیاژها به طور تهاجمی به اجزای تزریق غوطه ور حمله نمی کنند.

مزایا

• سرعت تولید بسیار بالا
• زمان چرخه کوتاه
• تکرارپذیری عالی
• بهره وری بالا
• اکسیداسیون کم فلز در حین انتقال
• مناسب برای قطعات دقیق دیواره نازک
• سازگاری با اتوماسیون بالا

محدودیت ها

• برای آلومینیوم یا آلیاژهای مس مناسب نیست
• اجزای تزریق در معرض فلز مذاب باقی می مانند
• محدود به آلیاژهای با نقطه ذوب پایین
• معمولا برای ریخته گری های کوچکتر استفاده می شود

برنامه های معمولی

ریخته گری محفظه داغ به طور گسترده ای استفاده می شود:

• محوطه الکترونیکی
• سخت افزار خودرو
• قفل و لولا
• سخت افزار تزئینی
• محصولات مصرفی
• اتصالات دقیق
• اجزای دستگاه پزشکی

ریخته گری اتاق سرد

ریخته گری اتاق سرد رایج ترین فرآیند برای ریخته گری آلومینیوم است و به طور گسترده در ساخت خودرو و سازه استفاده می شود..

بر خلاف سیستم های اتاق گرم, قبل از هر چرخه تزریق، فلز مذاب در یک آستین شات ریخته می شود.

اصل فرآیند

فرآیند شامل:

1. آلیاژ مذاب از کوره ذوب منتقل می شود.
2. فلز در آستین گلوله ریخته می شود.
3. یک پیستون هیدرولیک فلز را به داخل حفره قالب تزریق می کند.
4. فشار بالا در طول انجماد حفظ می شود.
5. قالب پس از سرد شدن خارج می شود.

زیرا محفظه تزریق به طور مداوم در فلز مذاب غوطه ور نیست, ماشین های اتاق سرد می توانند آلیاژهای با دمای بالاتر را بدون سایش بیش از حد تجهیزات پردازش کنند.

مواد مناسب

ریخته گری اتاق سرد معمولاً برای:

• آلیاژهای آلومینیوم
• آلیاژهای مس
• برنج
• آلیاژهای منیزیم با مقاومت بالا

مزایا

• مناسب برای آلیاژهای مهندسی با مقاومت بالا
• ریخته گری سازه های بزرگ را تولید می کند
• دقت ابعادی عالی
• خواص مکانیکی خوب
• سازگار با سیستم های خلاء کمکی
• ایده آل برای اجزای ساختاری خودرو

محدودیت ها

• چرخه تولید کمی کندتر
• مرحله انتقال فلز اضافی
• مصرف انرژی بالاتر
• در صورت عدم بهینه سازی حمل و نقل فلز، خطر اکسیداسیون بیشتر است

برنامه های معمولی

ریخته گری محفظه سرد بر صنایعی که به استحکام ساختاری نیاز دارند غالب است, از جمله:

• بلوک موتور
• محورهای گیربکس
• محفظه باتری EV
• محفظه های موتور
• جعبه دنده
• ماشین آلات صنعتی
• قطعات ساختاری هوافضا

خلاء ریخته گری

ریخته گری خلاء یک خلاء کنترل شده را در داخل حفره قالب بلافاصله قبل از تزریق فلز وارد می کند..

حذف هوا از حفره به طور قابل توجهی گیر افتادن گاز را کاهش می دهد, یکی از دلایل اصلی تخلخل در ریخته گری معمولی.

خصوصیات فرآیند

در مقایسه با ریخته گری معمولی, سیستم های خلاء کمکی فراهم می کنند:

• تخلخل گاز کمتر
• تراکم داخلی بهبود یافته است
• خصوصیات مکانیکی بهتر
• کاهش تشکیل تاول
• جوشکاری بهبود یافته
• قابلیت عملیات حرارتی پیشرفته

ریخته گری تحت خلاء به فناوری مطلوب برای ساخت قطعات آلومینیومی حیاتی برای ایمنی مورد استفاده در خودروهای الکتریکی و سازه های سبک خودرو تبدیل شده است..

برنامه های معمولی

محصولات معمولی شامل:

• برج های شوک خودرو
• اجزای تعلیق
• گره های بدنه ساختاری
• محفظه های باتری
• اجزای شاسی

ریخته گری فشرده

ریخته گری فشاری ویژگی های آهنگری و ریخته گری تحت فشار را با اعمال فشار بسیار بالا در کل فرآیند انجماد ترکیب می کند..

به جای اینکه به سادگی حفره را به سرعت پر کنید, فلز مذاب در حالی که تحت نیروی فشاری مداوم قرار می گیرد، جامد می شود.

خصوصیات فرآیند

این فرآیند چندین مزیت منحصر به فرد را ارائه می دهد:

• ریزساختار تقریباً بدون منافذ
• چگالی مواد بالا
• پالایش دانه ریز
• قدرت خستگی برتر
• سفتی فشار عالی
• خواص مکانیکی نزدیک به اجزای آهنگری

زیرا تخلخل انقباض بسیار کاهش می یابد, ریخته گری فشاری اغلب برای اجزای ساختاری با بارگذاری بالا انتخاب می شود.

محدودیت ها

فرآیند به طور کلی شامل:

• زمان چرخه طولانی تر
• هزینه تجهیزات بالاتر
• نیروهای گیره بزرگتر
• کنترل فرآیند پیچیده تر

برنامه های معمولی

برنامه های مشترک شامل:

• بازوهای تعلیق
• گره های فرمان
• کالیپرهای ترمز
• براکت های هوافضا
• قطعات هیدرولیک سنگین

ریخته گری نیمه جامد

ریخته گری نیمه جامد, همچنین به عنوان شناخته می شود تیکسوکستینگ یا ریوکستینگ, فلز را در حالت نیمه جامد به جای مذاب کاملاً مایع پردازش می کند.

آلیاژ رفتار تیکسوتروپیک را نشان می دهد, جریان تحت فشار در حالی که ریزساختار کروی را حفظ می کند.

مزایای فرآیند

در مقایسه با ریخته گری معمولی, پیشنهادات پردازش نیمه جامد:

• کاهش تلاطم در هنگام پر کردن
• انقباض پایین
• تخلخل کاهش یافته
• ثبات ابعادی عالی
• بهبود خواص مکانیکی
• قابلیت عملیات حرارتی بهتر
• فرسایش قالب پایین تر

زیرا جریان فلز بیشتر کنترل می شود, پردازش نیمه جامد به ویژه برای تولید اجزای ساختاری پیچیده که نیاز به یکپارچگی بالا دارند موثر است..

محدودیت ها

با وجود مزایای فنی آن, ریخته گری نیمه جامد نیاز دارد:

• تهیه بیلت تخصصی
• کنترل دما پیچیده
• سرمایه گذاری تجهیزات بالاتر
• مدیریت فرآیند با تقاضای بیشتر

برنامه های معمولی

صنایعی که از ریخته گری نیمه جامد استفاده می کنند عبارتند از:

• هوافضا
• وسایل نقلیه برقی
• تجهیزات پزشکی
• رباتیک دقیق
• سیستم های خودرویی با کارایی بالا

ریخته گری کم فشار

ریخته گری فشار پایین اساساً با ریخته گری فشار بالا متفاوت است.

به جای تزریق فلز با سرعت بسیار بالا, گاز فشرده به آرامی فلز مذاب را از طریق یک لوله بالابر به داخل حفره قالب به سمت بالا هل می دهد..

فرآیند پر کردن کندتر، آشفتگی و تشکیل اکسید را به حداقل می رساند.

خصوصیات فرآیند

مزایای عمده عبارتند از:

• جریان صاف فلزی آرام
• سطوح گنجاندن پایین تر
• سفتی فشار بهبود یافته
• کیفیت متالورژیکی عالی
• استفاده از مواد زیاد
• کاهش اکسیداسیون

هر چند, چرخه تولید به طور قابل توجهی طولانی تر از ریخته گری معمولی است.

برنامه های معمولی

ریخته گری فشار پایین اغلب برای این کار انتخاب می شود:

• چرخ های آلومینیومی
• سرهای سیلندر
• محفظه پمپاژ
• پوشش های کمپرسور
• اجزای بزرگ مقاوم در برابر فشار

4. تجهیزات و ابزار ریخته گری قالب

ماشین ریخته گری

اصول طراحی قالب

مرگ (ابزار) گران ترین جزء در ریخته گری دایکاست (معمولاً بیش از 30000 تا 200000 دلار است). طراحی آن کیفیت قطعه را تعیین می کند, زمان چرخه, و زندگی ابزار.

5. سیستم های آلیاژی ریخته گری قالب

آلیاژهای آلومینیوم (اتاق سرد غالب)

آلیاژهای روی (اتاق گرم غالب)

آلیاژهای منیزیم

6. پارامترهای فرآیندی که کیفیت ریخته گری را تعیین می کنند

در ریخته گری با فشار بالا, کیفیت محصول نه تنها توسط یک متغیر بلکه توسط هماهنگی دقیق پارامترهای فرآیندی متعدد کنترل می شود.

جریان فلز, پر کردن حفره, تثبیت, و انتقال فشار در چند میلی ثانیه اتفاق می افتد, به این معنی که حتی انحرافات جزئی می تواند منجر به نقص هایی مانند تخلخل شود, خلوت های سرد, فلاش, یا بی ثباتی بعدی.

بنابراین ریخته گری مدرن به کنترل فرآیند حلقه بسته متکی است, نظارت بر زمان واقعی, و بهینه سازی فرآیندهای آماری برای اطمینان از تولید ثابت.

فشار: پر کردن کامل حفره رانندگی

فشار تزریق نیروی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن فلز مذاب از طریق سیستم دروازه و به هر بخش از حفره قالب را فراهم می کند..

برای آلیاژهای آلومینیومی, فشار تزریق معمولاً از 30 به 175 MPA, بسته به اندازه ریخته گری, ضخامت دیواری, و ظرفیت دستگاه.

اگر فشار کافی نباشد:

• فلز مذاب ممکن است نتواند بخش های جدار نازک را به طور کامل پر کند.
• حفره های انقباضی و تخلخل گاز بیشتر می شود.
• پرداخت سطح به دلیل تکرار ناقص حفره خراب می شود.

برعکس, فشار بیش از حد بالا می تواند چالش های جدیدی ایجاد کند:

• در خط جدایی فلش بزنید
• افزایش فشار مکانیکی روی قالب
• تسریع سایش قالب و خستگی
• خطر بیشتر اعوجاج ابعادی

فشار تزریق بهینه باعث پر شدن کامل و حفظ طول عمر قالب و پایداری فرآیند می شود.

سرعت شلیک: متعادل کردن سرعت پر کردن و پایداری جریان

سرعت شات تعیین می کند که فلز مذاب با چه سرعتی وارد حفره قالب می شود.

ریخته گری آلومینیوم معمولاً از سرعت پر کردن بین استفاده می کند 1 وت 5 ام‌اس, اگر چه سرعت دروازه محلی ممکن است به طور قابل توجهی بالاتر باشد.

سرعت پر کردن خیلی کم اغلب منجر به این می شود:

• انجماد زودرس
• خلوت های سرد
• سوء هاضمه
• پر کردن ناقص بخش های نازک

سرعت بیش از حد, هر چند, تلاطم داخل حفره را افزایش می دهد, به:

• گیر افتادن هوا
• تشکیل فیلم اکسیدی
• تخلخل گاز
• علائم جریان سطحی

هدف دستیابی است پر کردن با سرعت بالا و در عین حال آرام, به حداقل رساندن تلاطم و حصول اطمینان از پر شدن کامل حفره قبل از شروع انجماد.

درجه حرارت: کنترل رفتار انجماد

دمای قالب تأثیر مستقیمی بر سرعت خنک شدن دارد, جریان فلزی, پایان سطح, و ثبات بعدی.

برای آلیاژهای آلومینیومی, دمای قالب به طور کلی بین حفظ می شود 150درجه سانتی گراد و 250 درجه سانتی گراد

یک قالب که زیر دمای بهینه کار می کند ممکن است باعث شود:

• خلوت های سرد
• تکثیر سطحی ضعیف
• پر کردن ناقص
• افزایش چسبندگی در هنگام تخلیه

اگر قالب بیش از حد داغ شود:

• فلز مذاب ممکن است به سطح قالب لحیم شود
• زمان چرخه به دلیل خنک شدن کندتر افزایش می یابد
• تخلخل داخلی بارزتر می شود
• خستگی حرارتی قالب تسریع می شود

به جای تمرکز صرف بر روی دمای متوسط ​​قالب, تولیدکنندگان اولویت دارند توزیع حرارتی یکنواخت در سراسر قالب برای اطمینان از انجماد مداوم در سراسر ریخته گری.

دمای فلز مذاب: حفظ سیالیت بدون اکسیداسیون بیش از حد

دمای ریختن باید سیالیت کافی را فراهم کند و در عین حال اکسیداسیون و جذب گاز را به حداقل برساند. آلیاژهای آلومینیوم معمولاً بین آنها ریخته می شود 620درجه سانتی گراد و 720 درجه سانتی گراد

دمای مذاب ناکافی می تواند منجر شود:

• سیالیت ضعیف
• خلوت های سرد
• سوء هاضمه
• پایان سطح خشن

دمای ریختن بیش از حد احتمال را افزایش می دهد:

• جذب هیدروژن
• تشکیل ادغام اکسید
• تخلخل گاز
• فرسایش
• ریزساختارهای درشت تر

حفظ دمای مذاب پایدار در طول تولید برای کیفیت ریخته‌گری قابل تکرار ضروری است.

تشدید فشار: کاهش انقباض در طول انجماد

پس از پر شدن حفره, اضافی فشار تشدید, به طور معمول دو تا سه برابر فشار پر شدن اولیه

این فشار ثانویه چندین عملکرد مهم را انجام می دهد:

• انقباض انجماد را جبران می کند
• تراکم ریخته گری را بهبود می بخشد
• تخلخل انقباض را کاهش می دهد
• خصوصیات مکانیکی را افزایش می دهد
• سفتی فشار را بهبود می بخشد

هر چند, فشار تشدید بیش از حد ممکن است فلز مذاب را وارد فضای خالی قالب کند, افزایش تشکیل فلاش و اعمال بارهای مکانیکی بالاتر بر ابزار.

از این رو, فشار باید به دقت با هندسه آلیاژ و اجزاء مطابقت داده شود.

زمان چرخه: ایجاد تعادل بین بهره وری و کیفیت

زمان چرخه کارایی کلی تولید را تعیین می کند و شامل تزریق است, تثبیت, باز کردن مرگ, تخلیه, روانکاری, و در حال بسته شدن بمیرند.

زمان چرخه ریخته گری معمولی آلومینیوم از 10 به 60 ثانیه

چرخه طولانی غیر ضروری راندمان تولید را کاهش می دهد و هزینه تولید را افزایش می دهد.

در مقابل, یک چرخه بسیار کوتاه ممکن است قبل از اینکه انجماد کافی رخ دهد، قالب ریخته گری را خارج کند, در نتیجه:

• تحریف
• Warpage
• آسیب سطحی
• بی ثباتی بعدی

بهینه سازی زمان چرخه نیاز به متعادل کردن توان با خنک کننده کافی برای حفظ کیفیت قطعه ثابت دارد.

کمک خلاء: یک فناوری کلیدی برای ریخته گری با یکپارچگی بالا

ریخته گری فشار بالا معمولی اغلب هوا را در داخل حفره در هنگام پر کردن با سرعت بالا به دام می اندازد..

ریخته گری به کمک خلاء با تخلیه حفره تا حدودی این مشکل را برطرف می کند 1050 کیلو پاسکال قبل از تزریق فلز.

در مقایسه با ریخته گری معمولی, کمک خلاء چندین مزیت مهم را ارائه می دهد:

• هوای محبوس شده را کاهش می دهد 70-90 ٪
• به طور قابل توجهی تخلخل گاز را کاهش می دهد
• تراکم و یکپارچگی ساختاری را بهبود می بخشد
• عملکرد خستگی را افزایش می دهد
• بعدی را فعال می کند عملیات حرارتی T5 یا T6 بدون تشکیل تاول
• جوش پذیری اجزای ساختاری را بهبود می بخشد

در نتیجه, ریخته گری تحت خلاء به فناوری ترجیحی برای ساخت قطعات آلومینیومی حیاتی مانند ساختارهای بدنه خودرو تبدیل شده است., محفظه های باتری, قطعات تعلیق, و اجزای شاسی خودروهای الکتریکی.

ادغام فرآیند: اهمیت هماهنگی پارامترها

هر یک از پارامترهای فرآیند بر سایر پارامترها تأثیر می گذارد. افزایش سرعت شلیک بدون بهبود تهویه ممکن است تخلخل گاز را افزایش دهد;

افزایش دمای ریختن بدون تنظیم خنک کننده قالب می تواند فرسایش قالب را تسریع کند; فشار تزریق بالاتر ممکن است عیوب انقباض را کاهش دهد اما اگر نیروی گیره کافی نباشد فلاش را افزایش می دهد..

در نتیجه, تولیدکنندگان برجسته ریخته گری دیگر پارامترها را به صورت جداگانه بهینه نمی کنند.

در عوض, آنها استخدام می کنند ویندوز فرآیند یکپارچه, ترکیب سنسورهای بلادرنگ, نظارت بر فشار حفره, تصویربرداری حرارتی, و کنترل فرآیندهای آماری (SPC) برای حفظ هر متغیر در محدوده عملیاتی پایدار.

این رویکرد مبتنی بر سیستم، تنوع فرآیند را به حداقل می رساند, تکرارپذیری را بهبود می بخشد, طول عمر را افزایش می دهد, و به طور پیوسته ریخته گری با کیفیت بالا را برای کاربردهای صنعتی با تقاضا ارائه می دهد.

7. عملیات سطحی و عملیات ثانویه

اگرچه ریخته گری می تواند اجزایی با دقت ابعادی و کیفیت سطح عالی را مستقیماً از قالب تولید کند, بسیاری از محصولات به عملیات ثانویه نیاز دارند تا عملکرد خود را برآورده کنند, لوازم آرایشی, یا الزامات مونتاژ.

این مراحل پس از پردازش مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد, عملکرد را بپوشید, ظاهر, و دقت ابعادی در حین آماده سازی ریخته گری برای کاربرد نهایی آن.

برش و حذف فلاش

بلافاصله پس از تخلیه, مواد اضافی تولید شده توسط سیستم دروازه, چاه های سرریز, و خطوط جداسازی باید حذف شوند.

روشهای متداول شامل:

• پرس های پیرایش هیدرولیک
• پیرایش CNC
• برش اره نواری
• تخلیه رباتیک
• تکمیل دستی برای قطعات پیچیده

پیرایش کارآمد زمان جابجایی را کاهش می دهد و ریخته گری را برای پردازش پایین دست آماده می کند.

تمیز کردن و اتمام سطح

روان کننده های باقیمانده, اکسید, و سوراخ ها برای بهبود کیفیت سطح برداشته می شوند.

روش های معمولی تمیز کردن عبارتند از:

• انفجار شات
• انفجار مهره های شیشه ای
• پایان ارتعاش
• انفجار شن
• تمیز کردن اولتراسونیک
• تمیز کردن شیمیایی

روش انتخاب شده به زبری سطح مورد نیاز و عملیات تکمیل بعدی بستگی دارد.

ماشینکاری دقیق

در حالی که دایکاست قطعاتی شبیه به شبکه تولید می کند, ویژگی های حیاتی اغلب برای دستیابی به تلرانس های تنگ نیاز به ماشین کاری دارند.

عملیات ماشینکاری معمولی شامل:

• آسیاب CNC
• حفاری
• نواحی
• بهره برداری
• فرز با نخ
• معکوس
• سنگ زنی سطحی

ریخته‌گری فشار بالا، ظرفیت ماشین‌کاری را به حداقل می‌رساند, کاهش هزینه های تولید در مقایسه با ریخته گری های معمولی.

عملیات حرارتی

برخی از آلیاژهای دایکاست می توانند تحت عملیات حرارتی قرار گیرند تا عملکرد مکانیکی را افزایش دهند.

درمان های مشترک شامل:

• پیری مصنوعی
• استرس تسکین
• درمان راه حل (برای آلیاژهای با تخلخل کم توسعه یافته خاص)
• عملیات حرارتی T5 و T6 برای ریخته گری تحت خلاء یا فشاری انتخاب شده

قالب های فشار بالا متداول که حاوی تخلخل گاز قابل توجهی هستند، عموماً برای عملیات حرارتی محلول به دلیل خطر تشکیل تاول نامناسب هستند..

فن آوری های پوشش سطحی

درمان های سطحی هم عملکرد عملکردی و هم جذابیت بصری را بهبود می بخشد.

پوشش پودری

تصویب کردن:

• مقاومت در برابر خوردگی عالی
• انتخاب رنگ گسترده
• دوام
• مقاومت خوب در برابر اشعه ماوراء بنفش

آندایز کردن

عمدتا برای تولید آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود:

• لایه های اکسید سخت
• مقاومت در برابر سایش بهبود یافته است
• محافظت در برابر خوردگی پیشرفته
• پایان های تزئینی

آندایزینگ با کیفیت بالا به آلیاژهایی با محتوای سیلیکون و مس کنترل شده نیاز دارد, زیرا عناصر آلیاژی بیش از حد ممکن است بر یکنواختی رنگ تأثیر بگذارد.

آبکاری

پوشش های رایج شامل:

• نیکل
• کروم
• روی
• مس

آبکاری آبکاری ظاهر را بهبود می بخشد, مقاومت در برابر پوشیدن, و عملکرد الکتریکی.

پوشش الکتروفورتیک (پوشش الکترونیکی)

پیشنهاد:

• ضخامت فیلم یکنواخت
• مقاومت در برابر خوردگی عالی
• راندمان تولید بالا
• چسبندگی قوی

به طور گسترده برای قطعات خودرو که نیاز به پوشش های محافظ بادوام دارند استفاده می شود.

8. نقص های معمول در ریخته گری دایکاست: علل و راه حل ها

با وجود دقت و بهره وری بالا, ریخته گری در معرض طیف وسیعی از عیوب ساخت باقی می ماند.

بیشتر عیوب ناشی از اختلال در جریان فلز است, مدیریت حرارتی, تخلیه گاز, یا شرایط مرگ.

درک علل ریشه ای آنها برای اجرای اقدامات اصلاحی موثر ضروری است.

9. ریخته گری در مقابل سایر فرآیندهای تولیدی

انتخاب فرآیند تولید بهینه مستلزم متعادل کردن عوامل مهندسی متعدد است,

از جمله حجم تولید, دقت ابعادی, استفاده از مواد, عملکرد مکانیکی, سرمایه گذاری ابزار, و کل هزینه ساخت.

10. نوآوری ها و روندهای آینده در ریخته گری دایکاست

11. پایان

ریخته گری دایکستینگ یک فرآیند شکل دهی هسته ای غیرقابل جایگزینی است که در تولید دقیق مدرن و تولید صنعتی سبک وزن است..

مکانیسم پر کردن فشار بالا با سرعت بالا و منحصر به فرد آن, راندمان تولید فوق العاده بالا, دقت ابعادی عالی,

و سازگاری گسترده با آلیاژ، آن را به فرآیند ترجیحی برای تولید انبوه اجزای دقیق آلیاژ غیرآهنی تبدیل می کند..

اتاق گرم, محفل سرد, با فشار زیاد, کم فشار, و فرآیندهای ریخته گری تحت خلاء یک سیستم فنی کامل را تشکیل می دهند, پوشش قطعات جرمی با دقت پایین تا قطعات دقیق ساختاری با مقاومت بالا.

اگرچه ریخته گری سنتی دارای عیوب ذاتی مانند ریز تخلخل است, بهینه سازی مداوم فناوری از جمله کمک خلاء, پیش بینی شبیه سازی, و کنترل پارامترهای هوشمند عملکرد محصول و مرزهای برنامه را تا حد زیادی بهبود بخشیده است.

با توسعه سریع وسایل نقلیه انرژی جدید, الکترونیک هوشمند, و ساخت سبک وزن هوافضا,

فن آوری ریخته گری به سمت یکپارچه سازی ادامه خواهد داد, هوش, با دقت بالا, و قدرت بالا, تبدیل شدن به یک نیروی محرکه اصلی برای ارتقاء صنعت مدرن تولید دقیق فلزات.

 

متداول

تفاوت اساسی بین ریخته گری با محفظه گرم و سرد چیست؟?

ریخته گری محفظه داغ سیستم های ذوب و تزریق را یکپارچه می کند, مناسب برای آلیاژهای مبتنی بر روی با نقطه ذوب پایین با سرعت چرخه سریع.

ریخته گری محفظه سرد ذوب و تزریق را جدا می کند, قابل استفاده برای آلومینیوم با نقطه ذوب بالا, منیزیم, و آلیاژهای مس با فشار تزریق بالاتر و کاربرد صنعتی گسترده تر.

چرا قطعات ریخته گری فشار بالا سنتی را نمی توان عملیات حرارتی کرد؟?

فرآیندهای سنتی HPDC به راحتی هوا را به دام می اندازند تا ریز تخلخل داخلی را تشکیل دهند.

عملیات حرارتی معمولی باعث انبساط داخلی گاز می شود, ایجاد حباب و عیوب تغییر شکل در سطح قطعه.

ریخته گری تحت خلاء به طور موثر این مشکل را حل می کند و از تقویت عملیات حرارتی پشتیبانی می کند.

چگونه به طور موثر عیوب تخلخل ریخته گری را از بین ببریم?

سیستم ریخته گری تحت خلاء را بپذیرید, سرعت تزریق مرحله ای را برای جلوگیری از جریان آشفته بهینه کنید, تقویت گاز زدایی فلزات مذاب و حذف سرباره,

بهبود ساختار تهویه قالب, و میدان دمای قالب را تثبیت کنید تا به طور جامع گیر افتادن گاز و تخلخل را کاهش دهید.

چه سناریوهای تولیدی برای دایکاست مناسب نیستند?

ریخته گری دایکست برای قطعات سفارشی کم دسته قابل اجرا نیست (هزینه قالب بالا), قطعات ساختاری مقاوم در برابر ضربه با چقرمگی بالا (تخلخل ذاتی چقرمگی را محدود می کند), و اجزای آلیاژ فولادی با نقطه ذوب بالا.