از زمان اختراع اولین تجهیزات ریخته گری دایکاست در اوایل قرن نوزدهم برای تولید حروف قابل حمل در صنعت چاپ، فناوری ریخته گری تحت فشار به مدت نزدیک به دویست سال توسعه یافته است. در ریخته گری تحت فشار، مذاب فلز با فشار بالا به درون حفره قالب تزریق میشود. معمولاً فلزات غیرآهنی مانند آلیاژهای مبتنی بر روی، مس، آلومینیوم، منیزیم، سرب و قلع در این روش استفاده میشوند. در حال حاضر، این روش به طور گستردهای در صنایع مدرن برای تولید انبوه قطعات و سازههای فلزی مختلف به کار میرود. این روش به دلیل داشتن فرآیند نسبتاً ساده، هزینه کم تولید هر محصول، ویژگیهای خوب شکلدهی، مناسب برای تولید انبوه و قابلیت تولید قطعات دقت ابعادی خوب مورد توجه قرار گرفته است.
البته، کیفیت نهایی قطعات تولیدشده تا حد زیادی به توانمندی و تخصص کارگاه ریختهگریای بستگی دارد که سفارش شما را اجرا میکند. عواملی همچون دقت در اجرای قالبگیری، انتخاب آلیاژ مناسب و مهارت نیروی انسانی، نقش مستقیم در دوام و عملکرد قطعه دارند. اگر به دنبال همکاری با مجموعهای مطمئن هستید، پیشنهاد میکنیم با خدمات تخصصی ما در کارگاه ریختهگری بیشتر آشنا شوید.
ظهور ریخته گری دایکاست
ورود ریخته گری دایکاست به عنوان یکی از مهمترین روشهای روز ریخته گری را به قرن ۱۸ منسوب میکنند و تاریخچه ریخته گری تحت فشار، به آن زمان برمیگردد.
به عبارتی میتوان گفت که با وجود تمامی مزایای ریختهگری ماسهای، تولید برخی قطعات فلزی، عموماً با سطح مقطع نازک، به این روش امکانپذیر نیست. بدین ترتیب در قرن ۱۸، اولین ماشین دایکاست توسط استورگس به جهت تولید کلیدهای چاپ معرفی شد و ثبت اختراع آن نیز به سال ۱۸۴۹ برمیگردد. در ابتدا کاربرد ماشینهای مذکور تنها به تولید کلیدهای چاپ محدود شده بود تا اینکه یک شرکت آمریکایی در بروکلین، ماشینهای دایکاست با کاربرد گستردهتر را تولید و به طور فراگیر به بازار ارائه کرد.
به مرور زمان، تکنولوژی پیشرفت کرد و قالبهایی با دقت ابعادی و طول عمر بالاتر به بازار آمد که هزینه تولید قطعات پیچیده در حجم بالا را نیز به شدت کاهش میداد. به این ترتیب، روش ریخته گری دایکست به عنوان یکی از بهترین روشهای در جهان شناخته شد.
درک بهتر این روش، با شناخت مفهوم و جزئیات ریخته گری برای شما سادهتر خواهد بود. اگر هنوز با مفهوم دقیق ریخته گری آشنایی ندارید مقاله “ریخته گری چیست” را مطالعه کنید.
ریخته گری دایکاست چیست؟
برای شناخت بهتر این روش، بهتر است تا جزئیتر آن را معرفی کنیم. روش ریخته گری دایکاست یا تحت فشار (Die Casting)، یکی از روشهای تولید صنعتی برای تولید انبوه قطعات است که در تولیدات نیازمند دقت بالا و شکلهای پیچیده بیشترین کاربرد را دارد.
در حالی که در دیگر روشها، مذاب فلز با نیروی وزن خود به داخل قالب وارد میشود، در این روش، فلز مذاب با فشار و همچنین سرعت پر کردن بالا، به داخل قالب تزریق میشود. این روش که مناسب برای ریخته گری فلزات با نقطه ذوب پایین است و کاربرد چندانی برای فلزات با نقطه ذوب بالا ندارد، امکان ساخت قطعات با استحکام بالا را نیز ممکن میسازد؛ آنچه در سایر روشهای ریخته گری، مشاهده نمیشود. البته، توصیه میشود که با سایر روشها نیز آشنا شوید تا مقایسه آنها برای شما سادهتر گردد. برای این منظور، پیشنهاد میکنم به صفحه “انواع روش های ریخته گری” مراجعه کنید.
انواع ریخته گری دایکاست
بر اساس میزان فشار وارده به مذاب، دو نوع ریخته گری دایکست وجود دارد: ریخته گری تحت فشار بالا و پایین.
- در ریخته گری با فشار کم، اصولا از آلیاژهای با نقاط ذوب کم استفاده میشود و برای ریخته گری قطعاتی از ۲ تا ۱۵۰ کیلوگرم مناسب است. از مزایای آن میتوان امکان تولید قطعات با استحکام بالا، هندسه پیچیده و دقت ابعادی خوب را نام برد. هرچند، این روش برای ساخت قطعات با دیواره بسبار نازک مناسب نیست و چرخه ریخته گری در این روش نسبت به روش فشار بالا، کندتر است.
- ریخته گری با فشار بالا، سرعت بالاتر و در نتیجه چرخه ریخته گری شتاب بالاتری دارد. این روش، امکان تولید قطعات با دیواره باریکتر را فراهم میآورد. البته، هزینه عملیاتی این روش نسبتا بالاتر است.
به طور کلی، وجود فشار در هر دوی این روشها، سرعت فرایند را افزایش میدهد. به عنوان مثال، در ریخته گری ماسه ای که چنین فشاری وجود ندارد، نمیتوان کنترلی بر روی سرعت داشت. (اگر با این روش ریخته گری آشنایی ندارید به مقاله ریخته گری ماسه ای مراجعه کنید تا به راحتی بتوانید این روش را با انواع ریخته گری تحت فشار مقایسه کنید.)
روش ریخته گری دایکاست چه مزایایی دارد؟
شرایط ریخته گری دایکاست، مزایای فراوانی مانند تولید در حجم بالا، اشکال پیچیده و نزدیک به شکل نهایی، تولید قطعات با دیوارههای نازک، سطوح با حداقل نیاز به پرداخت و با تلرانسهای ابعادی بسیار دقیق را فراهم میآورد.
از سویی، قالبهای فولادی که در این روش مورد استفاده قرار میگیرند عمر بالایی دارند و تا مدتها قابل استفاده هستند. به عنوان مثال، این قالبها را میتوان بیش از صد هزار بار برای آلیاژهای آلومینیوم و بیش از یک میلیون بار برای ریختهگریهای روی مورد استفاده قرار داد. به این ترتیب، مزایای این روش را میتوان به صورت خلاصه چنین بیان کرد:
- مناسب برای تولید انبوه
- امکان تولید قطعات پیچیده
- تولید قطعات با دیواره نازک و در عین حال مستحکم
- کاهش نیاز به پرداخت نهایی قطعه
- کاهش هزینههای مربوط به مونتاژ با امکان تولید یکپارچه قطعات
- یکنواختی قطعات
- تولید قطعات با استحکام و تحمل بالا
- کاهش ضایعات تولید
- عمر طولانی تجهیزات بهویژه برای تولید آلیاژهای روی و منیزیم
شایان ذکر است، هر یک از روشهای ریخته گری مزایا و معایب مربوط به خود را دارند. برخی از روشها ممکن است سریعتر و برخی ممکن است کندتر باشند. هزینهبر بودن برخی از روشها قابل جبران و برخی غیرقابل جبران است. به عنوان مثال، اگرچه هزینه تولید قالب در روش دایکاست بالا است، اما از آنجا که قالب سالها قابل استفاده است، میتوان آن را منطقی دانست.
بیشتر بخوانید؛ ریخته گری لاست فوم
معایب ریخته گری تحت فشار
ریخته گری دایکاست با وجود مزایای فراوان و قالب توجه، معایبی نیز دارد که باید در نظر گرفته شوند:
- هزینه بالا برای تامین تجهیزات و ساخت قالب که موجب میشود این روش برای پروژههای با حجم کم تولید مقرون به صرفه نباشد.
- در ساخت به این روش ریخته گری، محدودیت مواد وجود دارد و برای فلزات خاصی چون آلومینیوم، روی، منیزیم مناسب است.
- ریخته گری دایکست برای تولید قطعات با اندازه کوچک تا متوسط مناسب است و در ابعاد بزرگتر محدودیتهایی دارد.
- پس از ساخت قالب، ایجاد تغییرات در طراحی قطعه هزینهبر است و انعطاف این روش در فرایند طراحی را کاهش میدهد.
- اگرچه ضخامت دیوارههای متغیر یکی از مزایای ریخته گری تحت فشار است، اما همچنان محدودیتهایی در حداقل و حداکثر ضخامت دیواره وجود دارد که باید رعایت شوند.
انواع فرایندهای ریخته گری تحت فشار
در ریخته گری مذکور، دو فرایند در ماشینهای دایکاست قابل استفاده است:
ریخته گری تحت فشار با محفظه گرم
فرآیند محفظه داغ برای ریختهگری مواد با نقطه ذوب کمتر (روی، سرب، قلع و منیزیم) استفاده میشود. در این عملیات، محرک هیدرولیکی در تماس مستقیم با فلز مذاب قرار دارد (شکل۲). در دایکاست محفظه داغ، اثرگذاری توربولانس، اکسیداسیون و هدررفت گرما بر فلز مذاب به حداقل میرسد. با این حال تماس طولانی
مدت مذاب با اجزاء سیستم مشکلاتی را در تولید ایجاد میکند.
ریخته گری تحت فشار با محفظه سرد
فرآیند محفظه سرد، با جداسازی مخزن نگهدارنده فلز مذاب از محرک، چالش فرایند قبل را برطرف کرده است (شکل۳). همچنین به حداقل رساندن تماس محرک هیدرولیکی با مذاب در این فرآیند، قابلیت دایکاست فلزات با نقطه ذوب بالاتر همچون آلومینیوم، مس و برخی آلیاژهای آهنی را ممکن کرده است.
مراحل ریخته گری تحت فشار
مراحل ریخته گری دایکست شامل موارد زیر میشود:
- آمادهسازی قالب: مرحله اول ایجاد قالب است. قالبها معمولاً از فولاد ساخته میشوند و برای تحمل دماها و فشارهای بالا طراحی شدهاند. پس از ساخت قالب، آمادهسازی آن با یک عامل روانکننده انجام میشود. این کار در نهایت به خارج کردن قطعه ریختهشده کمک میکند. سپس قالب با فشار بالا محکم و بسته میشود.
- آمادهسازی فلز: در مرحله بعدی، فلز برای فرآیند تزریق آماده میشود. فلز معمولاً آلیاژی از آلومینیوم، روی یا منیزیم است که با استفاده از یک کوره ذوب شده و در ظرفی فلزی ریخته میشود.
- تزریق فلز: فلز ذوب شده به داخل محفظه شات سرد یا داغ (شاتچمبر) ریخته میشود. سپس، فلز ذوب شده با استفاده از فشار بالا به داخل قالب تزریق میگردد.
- خنککردن: قالب و مذاب درون آن برای شکلدهی قطعه، خنک میشوند.
- خروج: پس از خنک شدن، قطعه سخت و جامد شده و میتوان آن را از داخل قالب خارج کرد.
- برش و تراشکاری: مرحله نهایی ریختهگری، مرحله تراشکاری است. این شامل برداشتن هر نوع فلز اضافی روی محصول است.
برای چه فلزاتی از انواع ریخته گری دایکاست استفاده میشود؟
تعداد زیادی از آلیاژها (عمدتا آلیاژهای غیرآهنی) را میتوان به روش دایکاست ریخته گری کرد. ریخته گری دایکاست روشی متداول برای ریختهگری آلیاژهای پایه آلومینیوم، روی، منیزیم و مس میباشد. البته قلع، سرب و برخی آلیاژهای آهنی را نیز میتوان به این روش ریختهگری کرد.
سه گروه از آلیاژهای پرکاربرد به شرح زیر هستند:
ریخته گری دایکاست آلومینیوم
آلیاژهای آلومینیوم به دلیل خصوصیات منحصر به فرد خود به طور گسترده در ریخته گری تحت فشار به کار میروند. آلیاژهای معروفی همچون ۳۸۰، ۳۶۰، ۳۹۰، و ۴۱۳ دارای دماهای عملیاتی بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی، چگالی کم، استحکام عالی، و هدایت حرارتی خوب هستند. علاوه بر این، آلیاژهای آلومینیوم سختی مناسب و نسبت استحکام به وزن مطلوبی را ارائه میدهند. این آلیاژها همچنین میتوانند دماهای بالا را تحمل کنند و پایداری ابعادی را با دیوارههای نازک حفظ میکنند.
آلیاژهای روی
آلیاژهای روی، شامل Zamak #2، #۳، #۵، #۷، ZA8 وZA27، تعادلی از استحکام، مقاومت و سختی را ارائه میدهند. این آلیاژها به خاطر قابلیت ریختگی بهبود یافته و عمر طولانیتر قالب شناخته میشوند. ویژگیهای مکانیکی آلیاژهای روی با مواد رایج دیگر ریخته گری تحت فشار مانند آلومینیوم، منیزیم، و برنز رقابت میکند و آنها توانایی استفاده از انعطافپذیری بالای ریختهگری را دارند که به تولید قطعات کوچکتر، سبکتر و اقتصادیتر منجر میشود.
آلیاژهای منیزیم
منیزیم، به ویژه آلیاژ AZ91D، به دلیل مقاومت بالا، دوام، سبکی و قابلیت ریختگی مناسب، برجسته است. با وزنی که ۷۵% سبکتر از فولاد و ۳۳% سبکتر از آلومینیوم است، بدون کاهش استحکام، آلیاژهای منیزیم برای کاربردهایی که نیاز به ریختهگری پیچیده با تحملهای دقیق دارند، ترجیح داده میشوند. مقاومت عالی این ماده در برابر خوردگی نیز جذابیت آن را افزایش میدهد. آلیاژهای منیزیم در روش ریخته گری دایکاست ترکیب مقاومت و کاهش وزنی ارزشمندی ارائه میدهند که آنها را برای اجزای صنعتی و خودرو مناسب میسازد.
سایر آلیاژها در ریخته گری تحت فشار
علاوه بر آنچه گفته شد، ریخته گری تحت فشار میتواند شامل آلیاژهای دیگری مانند برنز، مس، برنج، سرب و قلع باشد. قلع به خاطر جریان بالا و نقطه ذوب پایینش شناخته میشود که باعث کمتر شدن فرسایش بر روی قالبها میشود. از طرف دیگر، برنز، به ویژه برنز سفید، به دلیل نقطه ذوب پایینش، در صنعت جواهرات کاربرد دارد.
کاربرد ریخته گری دایکست
ریخته گری تحت فشار در صنایع مختلف کاربردهای بسیاری دارد که از برخی از این کاربردهای رایج شامل موارد زیر میشوند:
- صنعت خودروسازی: بسیاری از قطعات خودرویی مانند دندهها، پیستونها و قابها از قطعات ریخته گری تحت فشار ساخته میشوند.
- صنعت هواپیما: آلومینیوم ریختهگریشده به روش دایکاست، به خصوص برای قطعات هوافضا به دلیل سبک بودن آن بسیار محبوب است.
- الکترونیک: قابها و اتصالگرهای الکترونیکی معمولاً از آلومینیوم، زینک یا منیزیم ریختهگری شده به روش دایکست، ساخته میشوند که علاوه بر عملکرد خوب الکتریکی، حفاظت مناسبی را نسبت به تداخلات فرکانس رادیویی (RFI) و تداخلات الکترومغناطیس (EMI) ارائه میدهند.
- ساخت و ساز: قابهای پنجره، روکش و سایر قطعات ساختاری معمولاً از فلزات ریختهگری شده دایکاست، به ویژه آلومینیوم، ساخته میشوند.
۴ نکته اساسی در طراحی قالب در ریخته گری دایکاست
کیفیت محصول تولید شده به روش دایکاست، ارتباط تنگاتنگی با کیفیت و طراحی قالب دارد. برای طراحی یک قالب مناسب، توجه به نکات زیر توصیه میشود:
- سرعت زیاد فرآیند دایکاست منجر به نرخ بالای پرشوندگی در اشکال پیچیده جدار نازک میگردد. همین امر از وقوع انقباض انجمادی در قطعه ریخته شده جلوگیری میکند. بنابراین طراح قالب باید به کیفیت سطحی قالب و ابعاد آن توجه ویژه داشته باشد.
- خطوط جدایش تا حد ممکن مسطح طراحی شود.
- ضخامت دیوارههای قالبهای دایکاست یکنواخت طراحی شود تا سرعت انجماد در تمامی نقاط قالب یکسان باشد.
- جهت حصول یک عملیات دایکاست مقرون به صرفه باید به تغییرات ابعادی حین فرآیند توجه شود. عدم توجه به عوامل ابعادی منجر به افزایش هزینههای تولید خواهد شد.
عیب در ریخته گری دایکاست
در ریخته گری دایکست، عیوب ریخته گری به دلیل نوع فرایند آن ممکن است ایجاد شوند. عیوبی که در ادامه شرح داده میشوند، اهمیت کنترل دقیق شرایط فرایند، کیفیت مذاب و طراحی بهینه قالب در این فرایند را نشان میدهند. لازم به ذکر است تشکیل یک عیب دایکاست به یک منبع محدود نبوده و میتواند چندین منشاء داشته باشد.
- عیوب ناشی از اشکالات مکانیکی: عیوبی چون گالینگ و شیارهای کشیده معمولا به دلیل شیب نامناسب قالب ایجاد میشوند. این اشکالات اغلب در نقاطی از قالب رخ میدهند که فشار ناهمسان در زمان تزریق مذاب فلزی بر آنها اعمال میشود. سیستم تزریق نامناسب نیز ممکن است منجر به بروز چنین اشکالاتی شوند.
- عیوب ناشی از اشکالات متالورژیکی: از جمله مهمترین این عیوب میتوان به سیالیت ضعیف، چسبیدن مذاب به دیواره قالب، حفرات انقباضی، ترک گرم و حفرات گازی اشاره کرد. کنترل کیفیت مذاب فلزی از لحاظ ترکیب شیمیایی، مقدار گاز حل شده، ذرات ناخالصی (همانند اکسیدها و ترکیبات بین فلزی) و دمای مذاب میتواند به کاهش تشکیل این عیوب منجر شود.
- عیوب ناشی از برهمکنش جریانهای گرما و مذاب: جوش سرد، حفرات گازی، حفرات انقباضی، چسبیدن مذاب به سطوح قالب و ترک خوردگی قالب در اثر خستگی حرارتی از مهمترین عیوب حرارتی هستند. برهمکنش نامناسب جریانهای گرما و مذاب بر اثر طراحی نادرست راهگاه، تهویهگاه و خواص حرارتی غیرقابل قبول قالب ایجاد میشود.
ریخته گری دایکاست، روشی حرفهای در صنعت
ریخته گری دایکاست یا تحت فشار، یک روش تولید صنعتی است که برای تولید انبوه قطعات فلزی با دقت بالا و شکلهای پیچیده به کار میرود. این فرآیند این امکان را میدهد تا قطعات با استحکام بالا و تحمل بار خوبی تولید شوند.
مزایای این روش شامل تولید در حجم بالا، امکان شکلدهی نزدیک به شکل نهایی، کاهش نیاز به پرداخت نهایی و کاهش ضایعات تولید است. اما هزینههای بالای ساخت قالب و محدودیتهای در ابعاد بزرگتر از معایب آن هستند که نمیتوان آنها را نادیده گرفت. این روش، به عنوان یکی از برترین روشهای ریخته گری در صنعت شناخته میشود و نیازمند دقت و مهارت بالا است تا عیوب احتمالی ناشی از آن به حداقل برسد.
متالکست، با ارائه برترین خدمات ریخته گری، سفارشات ریخته گری دایکاست را در کوتاهترین زمان ممکن و با بالاترین کیفیت، ارائه میدهد. جهت دریافت اطلاعات بیشتر میتوانید از طریق تلفن ۰۲۱۹۱۰۳۵۵۹۰ با کارشناسان ما در تماس باشید.
منبع ما در تهیهی این مقاله سایت sciencedirect است.
سوالات متداول
آیا ریخته گری دایکاست به عنوان یک روش ریخته گری دقیق شناخته میشود؟
بله. ریخته گری تحت فشار به طور کلی روشی دقیق در نظر گرفته میشود. ریخته گری دقیق به تکنیکهای تولید قطعات با دقت بالا و جزئیات پیچیده با حداقل پردازش پسا تولید اطلاق میشود که دایکست نیز با این تعریف همخوانی دارد.
آیا پس از ریخته گری تحت فشار، همیشه ماشینکاری نیاز است؟
با توجه به نوع فرایند، قطعات تولید شده به این روش معمولا به حداقل ماشینکاری پس از تولید نیاز دارند. با اینحال با توجه به نوع قطعه و کیفیت تولید شما، ممکن است قطعه نهایی به ماشینکاری نیاز داشته باشد.
ریخته گری دایکست در مقایسه با سایر فرآیندهای ریخته گری چگونه است؟
در مقایسه با دیگر انواع، ریخته گری دایکاست معمولاً بهرهوری بالاتر، ضایعات مواد کمتر و دقت ابعادی بهتری را ارائه میدهد.
