روش ریخته گری دقیق

در فرآیند قالب‌گیری در ماسه، از مدل‌های ساخته‌شده از چوب یا فلز برای ایجاد شکل موردنظر قطعه در داخل مواد قالب‌گیری استفاده می‌شود.

در این روش‌ امکان استفادۀ مجدد از مدل‌ها وجود دارد ولی قالب‌ها تنها یک بار ‏می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. این در حالی است که در روش ریخته‌گری دقیق هم مدل و هم قالب ‏فقط یک بار استفاده می‌شود.

ریخته ‌گری دقیق چیست؟

انتقال فلز ذوب‌شده درون قالب‌هایی از جنس نسوز به منظور انجماد و شکل‌گیری قطعۀ نهایی را ریخته‌‌گری دقیق می‌نامند. مهم‌ترین مزیت این روش ساخت قطعاتی است که هم دمای ذوب بالایی دارند و هم امکان قالب‌گیری در گچ یا فلز را ندارند. برخی از کاربران به‌اشتباه ریخته‌گری دقیق را ریخته‌‌گردی دقیق سرچ می‌کنند اما در واقع منظورشان همان ریخته‌‌گری دقیق است.

مراحل انجام روش ریخته ‌گری دقیق

ریخته‌گری دقیق را می‌توان با دو نوع مدل انجام داد: مدل موم اصلی (روش مستقیم) و مدل‌های کپی‌شده از یک الگوی اولیه که برای ساخت آن نیازی به استفاده از موم نیست (روش غیرمستقیم). در ادامه، مراحل ریخته‌گری دقیق به روش غیرمستقیم مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

ساخت الگوی اصلی:

در این مرحله قالب‌ساز الگوی اصلی را از موم، خاک رس، پلاستیک، و یا هر نوع مادۀ دیگر می‌سازد.

ساخت قالب:

در مرحلۀ نخست، قالب الگوی اصلی ساخته می‌شود. اگر الگوی اصلی از جنس فولاد باشد، می‌توان قالب را مستقیماً با استفاده از فلزی با نقطۀ ذوب پایین‌تر و از طریق ریخته‌گری بر روی الگوی اصلی تولید کرد. علاوه بر این، قالب‌های پلاستیکی نیز امکان ریخته‌گری بر اساس الگوی اصلی را فراهم می‌کنند.

در روش دوم قالب اصلی به صورت مستقیم ماشین‌کاری می‌شود و بدون ساخت الگو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

الگوهای مومی:

بر خلاف نام این الگوها، لزوماً از جنس موم ساخته نمی‌شوند، چرا که ممکن است علاوه بر موم از جنس‌هایی همچون جیوه و پلاستیک هم در ساخت آن‌ها استفاده شود.

الگوهای مومی با دو روش ساخته می‌شوند:

در روش اول مقداری موم داخل قالب ریخته می‌شود به طوری که سطح داخلی قالب با موم پوشانده شود. در روش دوم تمام قالب را با استفاده از موم پر می‌کنند و منتظر می‌مانند تا سرد شود و به حالت جامد تبدیل گردد.

سر هم کردن و مونتاژ الگوهای مومی:

برای ساخت خوشه یا درختی از الگوهای مومی، این الگوها به‌صورت یک مجموعۀ یکپارچه مونتاژ می‌شوند تا امکان ریخته‌گری دسته‌ای فراهم شود. در فرآیند اتصال الگوهای مومی، بخشی از سطح موم با استفاده از ابزارهای گرمایشی ذوب شده و سپس به بدنۀ اصلی فشرده و سرد می‌شود.

به‌کارگیری مواد دقیق:

قالب سرامیکی مراحل پوشش‌دهی و اندودکاری و سخت شدن را برای رسیدن به ضخامت مورد نظر، تکرار می‌نماید. در عملیات پوشش ریخته‌گری دقیق برای ایجاد پوشش سطحی یکنواخت در الگو، آن را درون دوغاب از مواد نسوز فرو می‌برند. به منظور حفظ جزئیات قالب از مواد ریز استفاده می‌شود که آن ‌را پوشش اولیه می‌نامند.

ذرات سرامیکی درشت در مرحلۀ اندودکاری با فروبردن الگوها به بستر مذاب به صورت دستی اعمال می‌شوند، و در ادامه، مرحلۀ سخت‌کاری اجازۀ بهبود پوشش را فراهم می‌کند. قالب نیز باید خشک شود که حدود 16 الی 48 ساعت زمان لازم دارد. مراحل فوق تا رسیدن به ضخامت دلخواه تکرار می‌شود.

موم‌زدایی:

برای ذوب و تبخیر موم از داخل قالب‌های سرامیکی، این قالب‌ها را به‌صورت وارونه درون کوره قرار می‌دهند. ازآنجاکه ضریب انبساط حرارتی موم بیشتر از سرامیک است، در این مرحله احتمال ترک‌خوردگی قالب وجود دارد. افزایش دما باعث انبساط موم و ایجاد تنش در آن می‌شود. به‌منظور کاهش این تنش‌ها، فرآیند گرمایش با بیشترین سرعت ممکن انجام می‌شود تا لایه‌های سطحی موم به‌سرعت ذوب و تخلیه شوند. بدین ترتیب برای انبساط موم باقی‌مانده، فضای کافی ایجاد می‌شود.

پیش‌گرم کردن قالب:

برای حذف رطوبت و موم باقی‌مانده از داخل قالب، آن را تا دمای حداکثر 1095 سانتی‌گراد گرم می‌کنند. فرآیند پیش‌گرم کردن معمولاً پس از سرد شدن قالب انجام می‌شود تا امکان بررسی و آزمایش آن فراهم شود، اما در برخی موارد می‌توان این مرحله را قبل از ریختن مواد مذاب نیز اعمال کرد. پیش‌گرم کردن قالب موجب افزایش مدت‌زمان مذاب ماندن فلز شده و به آن فرصت کافی می‌دهد تا تمام جزئیات قالب را به‌طور کامل پر کند. در نتیجه، دقت ابعادی قطعه نهایی به میزان قابل توجهی بهبود می‌یابد.

ریختن مواد مذاب:

نیروی گرانش و فشار هوا و سایر نیروها در ریختن مواد مذاب درون قالب نقش مهمی را ایفا می‌کنند. به همین دلیل قالب رو به بالا درون وان پر از ماسه قرار می‌گیرد و سپس مواد مذاب درون آن ریخته می‌شود.

عاری کردن:

بعد از انجام مراحل فوق، پوسته را چکش‌کاری می‌کنند و یا می لرزانند تا قطعۀ ریخته‌گری‌شده جدا شود. به منظور افزایش کیفیت و ظرافت کار با استفاده از سنگ‌زنی اثرات ریخته‌گری از روی قطعه پاک می‌شود.

مزایای فرآیند ریخته ‌گری دقیق‏

مزایای فرآیند ریخته‌گری دقیق در صنعت شامل موارد ذیل می‌باشد:

• تولید گستردۀ قطعات با اشکال پیچیده که ‏به وسیلۀ مدل‌های دیگر ریخته‌گری نمی‌توان تولید کرد، توسط این فرآیند امکان‌پذیر می‌شود.‏
• مواد قالب و نیز تکنیک پیشرفتۀ این فرآیند، ‏امکان تکرار تولید قطعات با دقت ابعادی ‏و صافی سطح یکنواخت را فراهم می‌نماید.‏
• از روش ریخته‌گری دقیق می‌توان برای تولید کلیۀ فلزات و ‏آلیاژهای ریختگی استفاده کرد. ‏همچنین امکان تولید قطعاتی از چند ‏‎آلیاژ مختلف وجود دارد.‏
• با ‏ریخته‌گری دقیق می‌توان قطعاتی با ‏حداقل نیاز به عملیات ماشین‌کاری را تولید نمود، بنابراین محدودیت ‏استفاده از آلیا‌ژهایی با قابلیت ماشین‌کاری ‏بد از بین می‌رود.‏
• قطعات با ‏خواص متالورژیکی بهتری تولید می‌گردند.
• ‏قابلیت تطابق برای ذوب و ریخته‌گری ‏قطعات در خلأ وجود دارد.‏
• خط جدایش قطعات حذف می‌شود وموجب حذف عیوبی می‌شود که ‏در اثر وجود خط جدایش ایجاد شده است.‏‏

محدودیت های روش ریخته‌ گری دقیق

روش ریخته‌‌گری دقیق دارای محدودیت‌هایی نیز است، محدودیت‌هایی از قبیل:

• اندازه و وزن قطعات تولیدشده این ‏روش محدود است و عموماً قطعات با ‏وزن کمتر از 5 کیلوگرم تولید می‌شود.‏

ریخته گری دقیق تجهیزات

هزینۀ زیاد تجهیزات و ابزارها در روش ریخته‌گری دقیق ‏نسبت به سایر روش‌ها (به همین دلیل ریخته‌گری دایکاست گزینۀ بهتری در این زمینه به شمار می‌آید).

انواع روش‌های ریخته گری دقیق

برای انجام ریخته‌ گری دقیق دو روش وجود دارد: روش پوسته‌ای و روش توپر. این دو روش ریخته گری دقیق در تهیه مدل باهم تفاوتی ندارند و تفاوت آن‌ها در نوع قالب‌ها می‌باشد.

ریخته گری دقیق پوسته‌ای

در این روش ریخته‌گری دقیق مدل خوشه‌ای در معرض جریان باران ‏ذرات ماسۀ ‌نسوز قرار می‌گیرد، تا لایه‌ای نازک در ‏سطح آن تشکیل شود. برای تولید قطعات ریختگی ‏فولاد ابزار کربنی ، فولادهای آلیاژی، فولاد زنگ‌نزن ، فولاد  mo40 ، فولاد  ck45 ، مقاوم به حرارت و دیگر آلیاژهایی با نقطه ذوب ‏بالای 100 ‏‎درجۀ سانتی‌گراد،‏ این روش را به کار می‌گیرند.

مواد نسوز در فرآیند پوسته‌ای دقیق

از سیلیس به ‏دلیل انبساط حرارتی کم به طور گسترده‌ به عنوان مادۀ ‏نسوز در روش پوسته‌ای دقیق استفاده می‌شود. این مادۀ نسوز به ویژه برای ریخته‌گری آلیاژهای آهنی ‏و آلیاژهای کبالت مورد استفاده قرار می‌گیرد. ‏زیرا بیشترین کاربرد را به عنوان نسوز در ‏فرآیند پوسته‌ای دارد. سیلیس سطح قطعه را با بهترین کیفیت پوشش می‌دهد، در دماهای بالا پایدار است و نسبت به خوردگی ناشی از فلز مذاب مقاوم می‌باشد. ‏آلومینوم به دلیل مقاومت کم در برابر شوک حرارتی ‏کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، با این حال، در برخی موارد که نیاز به مقاومت بالا در دماهای زیاد باشد، می‌تواند گزینه‌ای مناسب باشد.

ریخته‌گری دقیق (investment casting) یکی از روش‌های پیشرفته برای تولید قطعات پیچیده و دقیق است که استانداردهای متعددی برای کنترل کیفیت آن وجود دارد. از مهم‌ترین استانداردهای این روش می‌توان به ASTM E155 برای ارزیابی کیفیت با تصاویر رادیوگرافی، ISO 8062-3  برای تلرانس‌های ابعادی و هندسی، و AMS 2175 برای طبقه‌بندی و مشخصات قطعات ریخته‌گری اشاره کرد.

این استانداردها به تضمین کیفیت، و دقت ابعادی و خواص مکانیکی قطعات تولیدشده کمک می‌کنند. رعایت این استانداردها در فرآیند ریخته‌گری دقیق، منجر به تولید قطعاتی با کیفیت بالا می‌شود که با نیازهای صنعتی هم‌راستا هستند.

نکات مهم در ریخته گری دقیق

صنعتگران شکل مورد نظر را با دست یا به وسیلۀ ماشین روی ماسه حک می‌کنند. به وسیلۀ طرح فقط سطح خارجی قطعه ساخته می‌شود. سطوح داخلی توسط ماهیچه‌ها ایجاد می‌شود و باید مقدار فضای لازم برای انقباض قطعۀ ریخته‌گری‌شده بعد از انجماد را پیش‌بینی کرد.

هنگامی که دو درجۀ تشکیل‌دهندۀ قالب را از هم جدا شوند و طرح ایجادشده توسط درجۀ پایینی و بالایی را به دو نیم تقسیم گردد، یک برش عرضی از قطعه حاصل می‌شود. سطح خارجی‌ برش عرضی که در آن قالب از هم جدا می‌شود، خط جداکننده نامیده می‌شود. اولین گام در طراحی قالب، شناسایی و تعیین موقعیت دقیق این خط است.

برای جلوگیری از صدمه دیدن سطح قالب هنگام خارج کردن الگو، قطعات چوبی مربوط به لوله‌های هوا، راه‌گاه‌ها و غیره، باید سطوح عمودی قطعه کمی مایل طراحی شود. به این شیب ملایم taper گفته می‌شود.

ماهیچه‌ها توسط اجزایی به نام برجستگی‌های ماهیچه (core print) در جای خود نگه داشته می‌شوند. اگر طراحی طوری باشد که مقاومت کافی برای نگه داشتن ماهیچه در جای خود وجود نداشته ‌باشد، از نگه‌دارنده‌های فلزی به نام چپلت استفاده می‌شود. چپلت‌ها در داخل قطعۀ نهایی جاسازی می‌شوند. بعد از به دست آمدن قطعۀ ریخته‌گری‌شده باید آن را با فشار هوا تمیز کرد.

در نهایت، فلزات اضافی کنار دروازه‌ها و لوله‌های تغذیه و منافذ هوا باید بریده شوند. سطوح مهم باید به‌طور دقیق ماشین‌کاری شوند تا تا سطحی صاف و پرداخت‌شده به دست آید. ربات قالب‌ها را از دیپ سرامیک به‌آرامی درمی‌آورد و چند لحظه در بالای دیپ باقی می‌مانند تا مواد اضافی به مخزن بازگردد. ربات مواد مذاب را به داخل قالب‌ها می‌ریزد و قطعات قالب‌ریزی‌شده را پرداخت می‌کند. ربات تقریباً می‌تواند کلیۀ مراحل کاری این صنعت را انجام دهد.

 

نقش کلیدی ریخته‌گری در صنعت با همراهی فولاد حامیران

ریخته‌گری به‌عنوان یکی از قدیمی‌ترین و پراستفاده‌ترین فرآیندهای تولیدی در صنعت، نقشی حیاتی در شکل‌دهی فلزات و ساخت قطعات پیچیده ایفا می‌کند. این روش با بهره‌گیری از انعطاف‌پذیری بالا، امکان تولید قطعات با هندسه‌های متنوع و ویژگی‌های خاص را فراهم می‌آورد و به عنوان پایه‌ای برای بسیاری از صنایع، از جمله خودروسازی و ماشین‌آلات سنگین و ساختمان‌سازی، شناخته می‌شود.

برای دستیابی به بالاترین کیفیت در فرآیند ریخته‌گری و تأمین مواد اولیۀ مطمئن، فولاد حامیران به ‌عنوان یکی از پیشروان این حوزه، خدمات و محصولات متنوعی را ارائه می‌دهد. با همراهی این مجموعه می‌توانید از مشاورۀ فنی، تأمین مواد با کیفیت بالا و پشتیبانی حرفه‌ای را فراهم می‌سازد و بدین ترتیب، گامی مؤثر در مسیر پیشرفت و موفقیت صنعتی برداشته می‌شود.