بررسی و تحقیق- ريخته گری تحت فشار و ریژه- در 60 صفحه-docx

دسته بندي : فنی و مهندسی » مکانیک
مقدمه

ریخته‌گری تحت فشار یا دایکاست (به انگلیسی: 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 می شود و امکان تولید قطعات با استحکام بالا را می‌دهد. ریخته‌گری تحت فشار کوتاه‌ترین راه تولید یک محصول ازفلز می‌باشد. یکی از مزایای این روش، تولید قطعات بسیار نازک و همچنین با استحکام بسیار زیاد می‌باشد که ساخت آن توسط روش‌های دیگر ریخته گری تقریباً غیرممکن می‌باشد. دراین روش از قالب‌های فلزی استفاده می‌شود. تفاوت اساسی روش‌های تحت فشار ریژه در روش پُر شدن قالب است. در روش ریژه پر شدن قالب براساس نیروی ثقل مذاب می‌باشد در حالی که درریخته گری تحت فشار، پر شدن قالب در اثر فشار وارد بر مذاب بوده و انجماد نیز تحت فشار انجام می‌گیرد. به همین دلیل در روش ریخته‌گری تحت فشار امکان تولید قطعات پیچیده‌تر وجود داشته و از لحاظ مک و حفره‌های گازی و نیز خواص مکانیکی شرایط بهتری نسبت به ریخته‌گری در قالب‌های ریژه دارد

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) و یا (دایکاست) گفته می‌شود؛ بنابراین زمانی که اصطلاح تحت فشار آورده شد، مقصود ریخته‌گری تحت فشار بالا می‌باشد از جنبه ای دیگر به دو دسته زیر تقسیم می شود:

الف) ریخته گری تحت فشار با محفظه داغ در ریخته گری تحت فشار با محفظه داغ، مخزنی از فلز مذاب در کوره مربوط به دستگاه نگهداری می شود. سپس پمپ دستگاه به داخل فلز مذاب فروبرده می شود و پمپ، مذاب را به داخل قالب می راند (شکل 1). استفاده از فرآیند محفظه داغ به فلزات زودگداز عمدتاً آلیاژهای روی که در دمای ۴۰۰ تزریق صورت می گیرد، منحصر می شود.ب)ریخته گری تحت فشار با محفظه سرد روش ریخته گری تحت فشار با محفظه سرد برای آلیاژهایی که دمای ذوب بالایی دارند مانند آلیاژهای آلومینیم که تزریق در بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد صورت می پذیرد، مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش محفظه در مجاورت قالب با فلز مذاب، بارگیری شده و سپس مذاب با فشار به داخل قالب رانده می شود. در این روش فشار اعمال شده در حدود4000-15000psi می باشد. شکل (2) شماتیكی از این روش را نشان می دهد.
پرتال جامع انرژی

مزایای ریخته گری تحت فشار Die Casting

ریخته گری تحت فشار نوعی ریخته گری می باشد که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزریق می شود. این سیستم بر خلاف سیستم هایی که مذاب تحت نیروی وزن خود به داخل قالب می رود، دارای قابلیت تولید قطعات محکم و بدون مک (حفره های درونی) می باشد. دای کاست سریع ترین راه تولید یک محصول از فلز می باشد.

مزایای ریخته گری تحت فشار:
1- تولید انبوه و با صرفه
2- تولید قطعه مرغوب باسطح مقطع نازک
3- تولید قطعات پیچیده
4- قطعات تولید شده در این سیستم از پرداخت خوبی برخوردار است.
5- قطعه تولید شده استحکام خوبی دارد.
6- در زمان کوتاه تولید زیادی را امکان می دهد.

معایب ریخته گری تحت فشار:
1- هزینه بالا
2- وزن قطعات در این سیستم محدویت دارد.
3- از فلزاتی که نقطه ذوب آنها در حدود آلیاژ مس می باشد می توان استفاده نمود.

ماشین های دایکاست:
این ماشین ها دو نوع کلی دارند:
1- ماشین های با محفظه تزریق سرد: Cold chamber در این نوع سیلندر تزریق خارج از مذاب بوده و فلزاتی مانند AL و Cu و mg تزریق می شود و مواد مذاب توسط دست به داخل سیلندر تزریق منتقل می شود.
2- ماشین های با محفظه تزریق گرم: Hot chamber در این نوع سیلند تزریق داخل مذاب و کوره بوده و فلزاتی مانند سرب خشک و روی تزریق می شود و مذاب اتوماتیک تزریق می شود.

محدودیت های سیستم سرد کار افقی:
1- لزوم داشتن کوره های اصلی و فرعی برای تهیه مذاب و رساندن مذاب به داخل سیلندر تزریق
2- طولانی بودن مراحل کاری
3- امکان به وجود آمدن نقص در قطعه به دلیل افت حرارت مذاب آکومولاتور

بسته نگه داشتن قالب: (قفل قالب DIE LOCK)
فشارهایی که در ریخته گری تحت فشار در فلز مذاب به وجود می آیند مستلزم داشتن تجهیزات ویژه جهت بسته نگه داشتن قالب می باشد تا از فشاری که برای باز کردن قالب در طی تزریق به وجود می آید و باعث پاشیدن فلز از سطح جدا کننده قالب می شود اجتناب شده و تلرانس های اندازه قطعه ریختگی تضمین گردد. قالب های دایکاست به صورت دو تکه ساخته می شوند یک نیمه قالب به کفشک ثابت (طرف تزریق) و نیمه دیگر به کفشک متحرک (طرف بیرون انداز) بسته می شود. قسمت متحرک قالب بوسیله ماشین روی خط مستقیم به جلو و عقب می رود و به این ترتیب قالب دایکاست باز و بسته می شود. بسته نگه داشتن هر دو نیمه قالب طی تزریق، بسته به طراحی ماشین ریخته گری تحت فشار با روش های مختلف صورت می گیرد. یک روش اتصال با نیرو است که از طریق اعمال یک نیروی هیدرولیکی بر کفشک متحرک به وجود می آید. روش دیگر اتصال با فرم به کمک قفل و بندهای مکانیکی صورت می گیرد. این قفل و بند ها فقط با یک نیروی کوچک پیش تنش کار می کنند. در هر دو مورد یک بسته نگهدارنده ایجاد می گردد که با نیروی به وجود آمده باز کننده در قالب دایکاست مقابله می کند. نیروی باز کننده نتیجه فشار تزریق است که هنگام پر کردن قالب ایجاد می گردد.

قالب های دایکاست:
قالب دایکاست عبارت است یک قالب دائمی فلز ی بر روی یک ماشین ریخته گری تحت فشار که برای تولید قطعات ریختگی تحت فشار به کار می رود. هدایت کردن فلز مذاب به درون حفره قالب توسط کانال هایی انجام می گیرد که به آن سیستم مدخل تزریق –راهگاه- گلویی گفته می شود. هر قالب دایکاست از دو قسمت تشکیل شده است تا بتوان قطعه را بعد از انجماد از حفره قالب بیرون آورد. اجزاء قالب دایکاست که با فلز ریختگی مذاب در تماس هستند از فولاد گرم کار و یا از آلیاژهای مخصوص نسوز و مقاوم در برابر تغییر دما ساخته می شود.

بعضی قطعاتی که با دای کستینگ تولید می شوند عبارتند از: کاربراتورها، موتورها، قطعات ماشین های اداری، قطعات لوازم کار، ابزارهای دستی و اسباب بازی ها. وزن اکثر قطعات ریختگی این فرآیند از کمتر از 90 گرم تا حدود 25 کیلوگرم تغییر می کند.

منبع: http://www.metallurgyis.ir/ftopicp-215-.htm

ریخته گری تحت فشار (دایکاست): عبارت است از یک روش ریخته گری که در آن فلز مایع تحت تاثیر یک فشار نسبتا بالا به داخل قالب های چند تکه پرس می شود.بنابراین عمل پرکردن قالب همانند ریخته گری ماسه ای تحت تاثیر نیرود وزن نیست ،بلکه عمدتاٌ بر اساس تبدیل انرژی فشاری که به فلز ریختگی مایع اعمال می شود به انرژی جنبشی صورت می پذیرد به این ترتیب هنگام عمل ریختن ، جریانهای سیالی با سرعت بالا به وجود می آیند تا اینکه بالاخره در انتهای پرکردن قالب انرژی جنبشی مواد متحرک به انرژی فشاری و حرارتی تبدیل می شود .
ریخته گری تحت فشار از درون ریخته گری با قالب فلزی ریژه توسعه پیدا کرده است . وجه مشترک هر دو روش استفاده از قالب های فلزی دائمی است . اما ریخته گری با قالب های فلزی ریژه محدودیت هایی دارد ، زیرا پر کردن قالب فقط تحت تاثیر نیروی ثقل انجام می گیرد و از این جهت دسترسی به سرعت های بالا برای جریان سیال امکان پذیر نیست . بر این اساس قطعات ریختگی جدار نازک با دقت اندازه بالا و همچنین گوشه ها و لبه های تیز فقط تحت شرایطی با این روش قابل تولید هستند . در ریخته گری تحت فشار ( دایکاست ) فلز مایع با سرعت زیاد به داخل حفره قالب فشرده می شود . تاثیر فشار را که در اثر آن فلز مایع از درون باریکترین سطوح مقاطع نیز جریان می یابد و به دیواره قالب برخورد می کند برای تطبیق دقیق قطعه ریختگی با شکل قالب با کیفیت سطح بالا فراهم می گردد و می توان از ابعاد بیش از اندازه بزرگ در طراحی قطعات ریختگی اجتناب و در نتیجه در مصرف مواد ریختگی صرفه جویی نمود . از این جهت ریخته گری تحت فشار به لحاظ فنی و اقتصادی مزایای قابل توجهی دارد ، بویژه اینکه این روش نه فقط بهره وری بالایی را میسر می سازد ، بلکه کوتاهترین راه تولید یک محصول از فلز نیز می باشد .

گرم كردن قالب :

قالب دايكاست بايستي بر روي ماشين دايكاست قبل از شروع بكار تا دماي لازم گرم گردد. تحت هيچ شرايطي نبايستي با يك قالب سرد و يا به قدر كافي خنك نشده ريخته گري را آغاز نمود ، در غير اين صورت تنش هاي حرارتي بالايي در سطح خارجي قالب پديد مي آيند ، كه معمولاً از بين نمي روند و باعث تشكيل تركهاي زود رس ناشي از سوختگي مي گردند .

دماي گرم كردن قالب بايستي تقريباً به اندازه ميانگين دماي قالب که براي ريخته گري ضروري است باشد ( آلياژ آلومينيم از ۲۵۰ تا ۳۱۰ ) بطور كلي اگر در مرز بالاي درجه حرارت هاي توصيه شده براي قالب بهتر بوده و طول عمر قالب مي تواند بطور قابل ملاحظه اي افزايش يابد ، زيرا اختلاف بين دماي ريخته گري و دماي قالب كمتر است . اندازه تنش هاي متناوب حرارتي به عنوان عامل تشكيل ترك هاي ناشي از سوختگي به دماي قالب بستگي دارد . هر چه افت حرارتي بين دماي ريختگري و دماي قالب كمتر باشد ، به همان نسبت نيز انبساط در سطح خارجي قالب و خطر ايجاد ترك كمتر است.

خنك كردن قالب :

درهر سيكل تزريقي گرما به قالب دايكاست انتقال مي يابد براي بدست اوردن قطعه تزريقي بايستي فلز مذاب منجمد ، تا دماي انجماد سرد گردد. براي اينكه بتوان قطعه تزريقي را از قالب گرفت و يا به بيرون پرتاب نمود ، بايستي آنرا تا دماي باز هم پايين تر خنك نمود . اين بدان معني است که براي خنك كردن مطلوب فلز تزريقي بايستي مقداري گرماي زيادي از طرف قالب دريافت و انتقال داده شود. خواص حرارتي جنس ماده قالب به گونه أي كه اين تخليه گرمايي امكانپذير مي گردد اما بايستي اين گرما از خود قالب هم خارج شود و اين وظيفه سيستم خنك كننده قالب است . به عنوان ماده خنك كننده ، معمولاً از آب و بعضاً نيز از روغن موجود در دستگاههاي تنظيم دما ، در صورتي كه هم براي گرم كردن و هم براي خنك كردن بكار رود استفاده مي شود .

براي قطعات تزريقي كوچك و يا جدار بسيار نازك ممكن است بتوان از خنك كردن قالب بطور كامل صرف نظر نمود ، به شرطي كه گرماي ارائه شده از طريق افزايش تعداد تزريق ها بيشتر از گرماي پس داده شده به بهترين وجه از طريق تشعشع ، همرفت و هدايت نباشد . طبيعي است كه اين موضوع براي ريخته گري آلياژ هاي با دماي ذوب نسبتاً پايين هم مانند قطعات دايكاست كوچك و جدار نازك سرب و قلع صادق است .

حتي د رقطعات دايكاست جدار ضخيم هم گاه نيازي به خنك كردن قالب نيست ولي معمولاً در ماشين هاي اتوماتيك سريع با محفظه ضروري است .

برا ي خنك كردن قالب، كانال هايي در قالب دايكاست براي جريان يافتن ماده خنك كننده تعبيه مي گردد اين كانال ها بطرف ناحيه اي از قالب كه با قطعه تماس دارد هدايت مي شوند يعني جايي كه انتقال گرما از قطعه تزريقي يه سمت قالب آغاز مي گردد اگر صفحه قالب فاقد مغزي قالب باشد كانال هاي خنك كن در داخل صفحه قالب فاقد مغزي قالب باشد كانال هاي خنك كن در داخل صفحه قالب سوراخ كاري شده و به مدار سيستم خنك كننده مربوط متصل مي گردد.

كانال هاي خنك كن در قسمتي از قالب كه بايستي خنك گردد به روش هاي گوناگون طراحي مي گردند . نحوه هدايت كانال بايستي طور انتخاب شود كه بخصوص ناحيه اي از قالب كه پشت حفره قالب قرار دارد بتواند خوب خنك گردد.

كانال هاي درون قالب به صورت مستقيم هدايت مي شوند اما درعين حال تغيير زاويه و تطبيق اين كانال ها به لبه هاي قالب هم امكانپذير است .

تخليه هواي قالب :

يكي از شرايط مهم براي توليد قطعات مهم توليد تزريقي بدون عيب آن است كه در موقع تزريق مقدار گازهاي محبوس در ساختار قطعه محبوس در ساختار قطعه تا حد امكان كم باشد . و اين تعداد كم تخلخلهاي گازي با ابعاد كوچك ميكروسكوپي به هم فشرده شوند . بدين ترتيب دو خواسته مطرح مي گردد .

دراين شيوه فلز مذاب را با فشار زيادي (چند هزار پوند بر اينچ مربع) به داخل قالب مي رانند و مذاب در تمام طول مدت انجماد در همان فشار نگه داشته مي شود. با كمك اين روش مي توان قطعاتي با ظرافت عالي توليد كرد.

از آنجا كه قالب هاي مصرفي را غالباً از فولاد ابزار سخت مي سازند (چدن تحمل فشارهاي زياد را ندارد) عموماً پر هزينه اند. به منظور امكان باز كردن قطعه، قالب بايد حداقل ۲ تكه باشد ولي غالباً خيلي پيچيده تر از اين است و داراي قسمتهاي مختلفي است كه در جهات متفاوت حركت مي كنند. به علاوه هر قسمت بايد داراي كانال هاي عبور آب سرد و بيرون انداز قطعه باشد. اينها سبب مي گردد قيمت هر دست قالب از اينگونه قالبها بسيار گران قيمت باشد.
دستگاههايي كه براي ريخته گري تحت فشار به كار مي روند اساساً بر دو نوع هستند.

۱- دستگاه با مخزن داغ.
همانطور كه در تصوير مشاهده مي شود،دستگاه با مخزن داغ (گردن غازي) داراي لوله اي
غوطه ور به شكل گردن غاز در حوضچه فلز مذاب است. يك پيستون مكانيكي مذاب را با فشار از داخل لوله گردن غازي به قالب ميراند و در آنجا سريعاً انجماد صورت مي گيرد. سرعت عمل اين نوع دستگاهها زياد است و امتياز مشخص آنها اين است كه تزريق فلز ازهمان مخزني كه در آن ذوب مي شود صورت مي گيرد. اين روش را نمي توان براي فلزات با نقطه ذوب بالا به كار برد. در ريخته گري آلومينيوم،مذاب اين فلز تمايل به جذب آهن از تجهيزات ريخته گري دارد.