روش های ریخته گری آلومینیوم؛ انواع و تفاوت آن ها

روش های ریخته گری آلومینیوم برای تولید قطعات و نیمه محصولات آلومینیومی به کار می روند، اما همه این روش ها از یک نوع قالب، شیوه پرشدن یا شرایط انجماد استفاده نمی کنند. ریخته گری ماسه ای، ریژه، دایکاست، کم فشار، دقیق، فشاری و پیوسته از مهم ترین روش هایی هستند که بسته به شکل قطعه، تیراژ تولید، کیفیت سطح، دقت ابعادی و خواص موردنیاز انتخاب می شوند.

نکته مهم این است که تمام محصولات آلومینیومی مستقیماً به روش ریخته گری به شکل نهایی تولید نمی شوند. برای مثال، پروفیل آلومینیومی معمولاً از اکستروژن بیلت تولید می شود؛ بنابراین در بررسی قیمت پروفیل آلومینیوم، باید ریخته گری بیلت را از مرحله شکل دهی نهایی پروفیل جدا دانست. شناخت تفاوت این فرآیندها کمک می کند نقش ریخته گری در زنجیره تولید آلومینیوم دقیق تر مشخص شود.

ریخته گری آلومینیوم چیست

ریخته گری آلومینیوم فرآیندی است که در آن آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم پس از ذوب، وارد قالب یا سامانه انجماد می شود و با سردشدن، شکل موردنظر را به دست می آورد. در میان انواع روش های ریخته گری فلزات، نوع قالب، شیوه ورود مذاب، فشار اعمال شده و شرایط انجماد متناسب با فلز و محصول موردنظر متفاوت است؛ در ریخته گری آلومینیوم نیز همین عوامل مبنای تفکیک روش های مختلف قرار می گیرند.

بنابراین ریخته گری آلومینیوم یک روش واحد نیست. یک قطعه بزرگ و کم تیراژ ممکن است با قالب ماسه ای تولید شود، در حالی که برای قطعات پرتعداد با هندسه مشخص می توان روش هایی مانند ریژه یا دایکاست را بررسی کرد. در تولید بیلت، اسلب یا شمش نیز هدف و تجهیزات با تولید یک قطعه نهایی متفاوت است.

انواع روش های ریخته گری آلومینیوم

انتخاب روش مناسب زمانی معنا پیدا می کند که مشخصات قطعه و شرایط تولید مشخص باشند. هر روش مزایا و محدودیت های خاص خود را دارد و نمی توان یک گزینه را برای همه کاربردها مناسب دانست.

• ریخته گری ماسه ای آلومینیوم

در ریخته گری ماسه ای، حفره قطعه در قالبی از ماسه ایجاد می شود و آلومینیوم مذاب داخل آن قرار می گیرد. پس از انجماد، قالب برای خارج کردن قطعه باز یا تخریب می شود.

این روش به دلیل انعطاف در ابعاد و شکل قطعه، برای تولید قطعات بزرگ، تیراژهای پایین تر یا محصولاتی که ساخت قالب فلزی برای آن ها توجیه اقتصادی ندارد قابل استفاده است. در مقابل، کیفیت سطح و دقت ابعادی آن معمولاً به اندازه برخی روش های قالب فلزی نیست. اصطلاح ریخته گری آلومینیوم خشک نیز معمولاً به قالب گیری ماسه ای با قالب خشک شده اشاره دارد.

• ریخته گری آلومینیوم در قالب فلزی یا ریژه

در ریخته گری ریژه آلومینیوم از قالب فلزی چندبارمصرف استفاده می شود و در حالت متداول، مذاب با نیروی گرانش وارد حفره قالب می شود. به همین دلیل، این فرایند با دایکاست که در آن مذاب تحت فشار وارد قالب می شود، تفاوت دارد.

استفاده از قالب دائم باعث می شود ریخته گری آلومینیوم در قالب فلزی از نظر تکرارپذیری، کیفیت سطح و کنترل ابعادی نسبت به قالب ماسه ای شرایط متفاوتی داشته باشد. با توجه به هزینه اولیه ساخت قالب، ریخته گری آلومینیوم قالب ریژه بیشتر زمانی قابل بررسی است که تیراژ، هندسه قطعه و الزامات تولید، استفاده چندباره از قالب را توجیه کنند.

• دایکاست در ریخته گری آلومینیوم

در ریخته گری دایکاست آلومینیوم، آلومینیوم مذاب با فشار وارد قالب فلزی می شود. سرعت تولید بالا و امکان تکرار قطعات با هندسه مشخص از ویژگی های مهم این روش است و به همین دلیل در تولید انبوه بسیاری از قطعات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

• ریخته گری کم فشار آلومینیوم

در ریخته گری کم فشار، مذاب با فشار کنترل شده از مخزن به داخل قالب هدایت می شود. کنترل نحوه پرشدن قالب یکی از تفاوت های اصلی این روش با ریخته گری ثقلی است.

این روش برای برخی قطعاتی که یکنواختی پرشدن و کنترل فرآیند اهمیت بیشتری دارد مناسب است، اما انتخاب آن به هندسه قطعه، آلیاژ، تیراژ و الزامات کیفی بستگی دارد.

• کاربرد ریخته گری دقیق برای قطعات آلومینیومی

در ریخته گری دقیق، از الگوی مصرف شونده و قالب سرامیکی استفاده می شود و این روش برای تولید قطعاتی با هندسه پیچیده و جزئیات ظریف اهمیت دارد.

• ریخته گری فشاری آلومینیوم

در ریخته گری فشاری یا Squeeze Casting، اعمال فشار در فرآیند شکل گیری و انجماد قطعه نقش مهمی دارد. این روش برای برخی کاربردهایی مطرح است که کاهش تخلخل و دستیابی به ساختار متراکم تر اهمیت دارد.

ریخته گری فشاری را نباید با دایکاست یکی دانست؛ نحوه اعمال فشار و شرایط انجماد در این دو فرآیند متفاوت است و انتخاب بین آن ها به الزامات قطعه بستگی دارد.

• ریخته گری پیوسته و شمش آلومینیوم

هدف همه روش های ریخته گری تولید قطعه نهایی نیست. در ریخته گری شمش آلومینیوم و فرآیندهای پیوسته یا نیمه پیوسته، محصول می تواند به صورت شمش، بیلت یا اسلب تولید شود و سپس وارد مراحل دیگری مانند نورد یا اکستروژن شود.

در این روش ها کنترل جریان مذاب، انتقال حرارت و انجماد اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل ریخته گری بیلت یا اسلب از نظر هدف تولید با دایکاست یا ریخته گری ماسه ای یک قطعه نهایی تفاوت دارد.

مقایسه روش های ریخته گری آلومینیوم

انتخاب روش ریخته گری آلومینیوم به چه عواملی بستگی دارد

برای انتخاب میان روش های ریخته گری آلومینیوم باید مشخصات قطعه و محدودیت های تولید به صورت هم زمان بررسی شوند. مهم ترین عوامل عبارت اند از:

• ابعاد و هندسه قطعه
• تیراژ موردنیاز
• دقت ابعادی
• کیفیت سطح مورد انتظار
• ضخامت و تغییرات مقطع
• خواص مکانیکی موردنیاز
• نوع آلیاژ
• هزینه ساخت و نگهداری قالب
• سرعت تولید
• میزان ماشین کاری یا عملیات تکمیلی پس از ریخته گری

در ریخته گری آلیاژهای آلومینیوم، انتخاب آلیاژ نیز بخشی از همین تصمیم است. رفتار مذاب، قابلیت پرکردن قالب، نحوه انجماد و خواص نهایی در همه آلیاژها یکسان نیست؛ بنابراین انتخاب آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم باید متناسب با فرآیند و نیاز قطعه انجام شود.

مواد اولیه و تجهیزات ریخته گری آلومینیوم چه نقشی دارند

مواد مورد استفاده در یک واحد ریخته گری فقط به آلومینیوم مذاب محدود نمی شوند. بسته به فرآیند، مواد اولیه ریخته گری آلومینیوم می تواند شامل آلیاژ یا شارژ فلزی مناسب، مواد قالب، پوشش ها و سایر مواد مصرفی مرتبط با همان روش باشد.

تجهیزات ریخته گری آلومینیوم نیز متناسب با نوع فرآیند انتخاب می شوند. کوره ذوب و نگهداری مذاب، قالب، تجهیزات انتقال مذاب، ابزار کنترل دما و دیگر لوازم ریخته گری آلومینیوم بسته به روش تولید متفاوت اند؛ برای مثال، تجهیزات موردنیاز در یک خط دایکاست با ریخته گری ماسه ای یا ریخته گری پیوسته یکسان نیست.

ارزیابی فنی قطعات ریخته گری آلومینیوم

انتخاب روش تولید فقط شروع کار است؛ کیفیت محصول نهایی به ترکیب آلیاژ، شرایط ذوب و انجماد، عیوب احتمالی و خواص موردنیاز قطعه نیز وابسته است. بررسی این موارد می تواند به کمک آزمون های متالورژیکی و مکانیکی انجام شود.

مجموعه فولاد حامیران علاوه بر تأمین محصولاتی مانند پروفیل آلومینیوم، ورق آلومینیوم و ورق آلومینیوم آجدار، در حوزه کنترل و بررسی مواد نیز خدمات تخصصی ارائه می کند. خدمات آزمایشگاهی حامیران شامل آزمون های مکانیکی، متالوگرافی، کوانتومتری و آزمایش های شیمیایی است که متناسب با نوع نمونه و هدف بررسی می توانند برای ارزیابی فلزات و آلیاژها مورد استفاده قرار گیرند.

در پروژه هایی که انتخاب ماده، بررسی ترکیب یا ارزیابی خواص محصول اهمیت دارد، ترکیب تجربه تأمین مواد با امکانات آزمایشگاهی می تواند مسیر تصمیم گیری فنی را دقیق تر کند.