مشکلات رایج ریخته گری | مهم‌ترین ایرادها در فرایند تولید قطعات ریخته گری

بروز مشکلات ریخته گری تاثیر منفی بر عملکرد قطعه می‌گذارند

گاهی اوقات فرایند ریخته گری به درستی انجام نمی‌شود و در نتیجه شاهد بروز ایرادهایی در قطعه نهایی هستیم. ریخته گری یک پروسه پیچیده و چند مرحله‌ای است که به روش‌های مختلف انجام می‌شود. این فرایند انواع مختلف دارد که هر کدام از آن‌ها نیازمند سطح فنی متفاوت و مختص به خود هستند. مهارت‌ اپراتور، چگونگی مدیریت و تجهیزات مورد استفاده در ریخته گری می‌توانند کیفیت محصول را تحت تاثیر قرار دهند. ایرادهای قطعات ریخته گری موجب افزایش هزینه‌ها و ضایعات خط تولید می‌شوند و تاثیر منفی بر عملکرد محصول می‌گذارند. در این مطلب با مشکلات رایج ریخته گری و دلایل ایجاد آن‌ها آشنا می‌شویم.

مشکلات رایج ریخته گری چیست؟

ریخته گری یک فرایند تولید است که در آن فلز مذاب به درون قالب ریخته می‌شود تا پس از سرد شدن شکل و جزئیات موردنظر را پیدا کند. مشکلات رایج ریخته گری می‌توانند به دلایل مختلف مانند نحوه پر کردن قالب، شرایط محیطی، ترکیب آلیاژ و … ظاهر شوند. بروز این ایرادها تاثیر مستقیم بر یکپارچگی و عملکرد محصول می‌گذارند. هرچند می‌‎توان با بروز برخی از آن‌ها کنار آمد، اما باید بیشتر ایرادها را حذف یا از بروز آن‌ها پیشگیری کرد. در جدول زیر می‌توانید برخی از مشکلات رایج ریخته گری را مشاهده کنید.

حفره‌های سطحی	ایجاد جوش روی قطعه	ترک داغ	سرریز کردن ماده مذاب
حفره‌های داخلی	کافی نبودن آلیاژ مذاب	نقاط داغ	عدم تطابق قطعه
سوراخ شدن بدنه	انبساط قطعه	سوختن قطعه	تاب برداشتن
انقباض قطعه (باز)	قطره‌ای شدن قطعه	بسته شدن قالب	ایجاد فین و برآمدگی
انقباض قطعه (بسته)	رگه‌ای شدن سطح	ورود اشتباه مواد مذاب
وجود ترک و حفره (قالب)	نفوذ فلز	انجماد سریع ماده مذاب

تخلخل و به دام افتادن گاز

مشکل تخلخل زمانی روی می‌دهد که گازهای مختلف مانند نیتروژن، اکسیژن یا هیدروژن در هنگام انجام فرایند ریخته گری در داخل قطعه به دام می‌افتند. در این حالت پس از سرد شدن قطعه نقاط خروج گاز به صورت حفره قابل مشاهده هستند.

این مشکل خود به چند دسته تقسیم می‌شود که عبارتند از:

• حفره‌های سطحی: این نوع حفره‌ها بسیار ریز هستند و معمولا بر روی بخش بالایی قالب و هنگام خروج گاز تشکیل می‌شوند. تعداد این حفره‌ها در بیشتر موارد بسیار زیاد است و می‌توان آن‌ها را با چشم غیرمسلح مشاهده کرد
• حفره‌های داخلی: این نوع حفره‌ها ابعاد نسبتا بزرگی دارند و می‌توانند در داخل قطعه ریخته گری شده ایجاد شوند؛ به این ترتیب دیدن آن‌ها در برخی موارد ممکن نیست و در این حالت باید از امواج فراصوت، هارمونیک، میدان مغناطیسی یا تصویربرداری اشعه ایکس برای یافتن آن‌ها استفاده کرد
• سوراخ شدن بدنه: این مشکل به دلیل تهویه ضعیف در قالب و روند نامناسب خشک شدن قطعه در داخل قالب روی می‌دهد. برای پیشگیری از بروز این ایراد معمولا فلز را در خلاء ذوب می‌کنند

انقباض قطعات ریخته گری شده

در شرایطی که چگالی فلزات در حالت مذاب کمتر از حالت جامد باشد ممکن است با مشکل انقباض قطعات ریخته گری مواجه شوید. به این ترتیب گوشه‌های زاویه‌دار و ترک‌ها بر روی سطح قطعه پدیدار خواهند شد. گاهی انقباض قابل توجه قطعه موجب شکستن آن می‌شود.

این مشکل به انواع مختلف تقسیم می‌شود که عبارتند از:

• انقباض قطعه (باز): در این حالت قطعه در مجاورت با هوای آزاد قرار دارد. قطعه پس از انقباض شکل و فرم مدنظر را از دست می‌دهد و قابل استفاده نخواهد بود
• انقباض قطعه (بسته): این نوع انقباض در داخل قالب و هنگام ریخته گری رخ می‌دهد. در صورتی که انقباض به صورت ماکرو باشد می‌توان آن را به راحتی تشخیص داد، اما انقباض میکرو تنها با تست قابل تشخیص است. معمولا انقباض بسته قطعه در نقاط داغ و ایزوله روی می‌دهد. با بهبود ساختار قالب و روند ریخته گری می‌توان از این انقباض پیشگیری کرد

مشکلات قالب ریخته گری

گاهی مشکلات قطعه به دلیل وجود ایراد در قالب ریخته گری روی می‌دهند. در این حالت برای رفع آن‌ها باید قالب را تعویض یا ترمیم کنید. در بسیاری از موارد ریخته گری با شن انجام می‌شود و می‌توان با انجام برخی بهینه‌سازی‌ها ایراد را برطرف کرد.

برخی از مشکلات رایج ریخته گری در این دسته‌بندی عبارتند از:

• وجود ترک و حفره: ترک و حفره‌ها به نقاطی از قالب گفته می‌شود که از بین رفته‌اند. در این حالت سطح قطعه تخریب می‌شود و علاوه بر این به مواد بیشتری برای پر کردن تمام بخش‌های نیاز خواهد بود. در صورتی که از روش ریخته گری با شن استفاده می‌کنید در صورتی که ورودی مواد مذاب به خوبی طراحی نشده باشد این احتمال وجود دارد که فشار ورود مواد سبب تخریب دیواره قالب و ایجاد حفره شود
• ایجاد جوش روی قطعه: در فرایند ریخته گری با شن، اگر دمای بالای ماده مذاب موجب ذوب شدن دانه‌های شن و چسبیدن آن به بدنه شود، با این مشکل مواجه هستیم. این بخش به صورت شیشه‌ای است و برای رفع آن باید طراحی قالب و دمای فلز مذاب را تغییر دهید
• کافی نبودن آلیاژ مذاب: در این مشکل ماده مذاب از قالب نشت می‌کند و به مقدار کافی در داخل آن جریان پیدا نخواهد کرد. طراحی اشتباه قالب یا فلاسک می‌تواند سبب بروز این ایراد شود. گاهی دمای بسیار بالای فلز مذاب دیواره قالب را تخریب می‌کند و نشت مواد را خواهیم داشت
• انبساط قطعه: یکی از مشکلات رایج ریخته گری تاول زدن قطعه است. در این حالت سطح قالب به دلیل طراحی نامناسب و کیفیت پایین پس از ورود فلز مذاب دچار انبساط می‌شود که بر روی قطعه نهایی تاثیر می‌گذارد. ساخت قالب با استفاده از متریال باکیفیت از بروز این ایراد جلوگیری می‌کند
• قطره‌ای شدن قطعه: این ایراد به شکل نقاط قطره‌ای بر روی قطعه ظاهر می‌شود. چنین قطراتی بر اثر ذوب قالب شنی به وجود می‌آیند. برای رفع این مشکل باید قالب شنی را تقویت کنید
• رگه‌ای شدن سطح: این رگه‌های غیرعادی یا ترک‌ها معمولا در کف قالب ظاهر می‌شوند. دمای بسیار بالای فلز مذاب در هنگام ورود به قالب و طراحی نامناسب قالب از مهمترین عوامل بروز این ایراد هستند

مشکلات و ایرادهای متالورژیکی

ایرادهای متالورژیکی با علم مواد و فلزات در ارتباط هستند. به این ترتیب برای رفع آن‌ها باید از علوم مهندسی مواد استفاده کرد و ویژگی‌های متریال مورد استفاده را مدنظر قرار داد. در ادامه با مشکلات رایج ریخته گری در این حوزه آشنا می‌شویم:

• ترک داغ: این ترک‌ها موجب تشکیل شکاف‌های نامنظم بر روی سطح قطعه می‌شوند. برخی از این ترک‌ها با چشمان غیر مسلح و برخی دیگر باید استفاده از میدان مغناطیسی قابل شناسایی هستند. معمولا این ایراد در هنگام سرد شدن قطعه ایجاد می‌شود. طراحی نامناسب قالب مهمترین دلیل بروز این مشکل رایج ریخته گری است
• نقاط داغ: این نقاط در مقایسه با نواحی اطراف سختی بیشتری دارند. دلیل ایجاد آن‌ها سرد شدن سریع‌تر این نقاط است و می‌توان به راحتی و کمی دقت از آن جلوگیری کرد

ایرادهای رایج در هنگام ریختن مواد مذاب در قالب

ایرادهایی که در هنگام ریختن مواد مذاب در داخل قالب روی می‌دهند را می‌توان با طراحی بهتر قالب و انجام برخی بهینه‌سازی‌ها برطرف کرد. بسته بودن محل ورود مواد مذاب، سرد بودن مواد مذاب و سر ریز کردن مواد در هنگام پر کردن قالب برخی از رایج‌ترین مشکلات ریخته گری در این حالت هستند. شما می‌توانید با افزایش سیالیت ماده مذاب، بهینه‌سازی طراحی قالب و بازطراحی محل ورود ماده مذاب به داخل قلاب این مشکل را برطرف کنید. اضافه کردن فیلتر سرامیکی به محل ورود مواد مذاب نیز می‌تواند از جلوی این مشکلات را بگیرد.

ایرادهای ظاهری و حجمی ریخته گری

این نوع مشکلات برای شکل کلی قطعه ریخته گری ایجاد می‌شوند. برای مثال گاهی قالب‌هایی که دو نیمه دارند دچار جابجایی (معمولا در هسته مرکزی) می‌شوند که در نهایت موجب ساخت قطعات معیوب و دارای فرم اشتباه خواهد شد. ایجاد فین و برآمدگی در هنگام ساخت قطعات ریخته گری نیز در هنگام تزریق فلز مذاب ایجاد می‌شود و معمولا به ایجاد دیواره‌های نازک و متورم خواهد انجامید. در برخی موارد نیز با گذر زمان و به دلیل تغییرات ابعادی شاهد خم‌شدگی در قطعه هستیم.

شناسایی و رفع مشکلات رایج ریخته گری اهمیت بالایی دارد

ایرادها و مشکلات رایج ریخته گری را باید پیش از تولید قطعات با تیراژ بالا برطرف کنید. ساخت محصولات معیوب و بی‌کیفیت هزینه‌ها را افزایش می‌دهد و فرایند تولید را بسیار طولانی می‌کند. انجام دقیق فرایند کنترل کیفی از ارائه محصولات و قطعات معیوب به مشتری جلوگیری می‌کند. به این ترتیب باید با بررسی همیشگی تلرانس و فاکتورهای کیفی ساخت قطعات معیوب را به حداقل برسانید. متالکست به عنوان سامانه آنلاین پذیرش سفارشات ریخته گری تمامی مراحل تولید را به بهترین شکل انجام می‌دهد. بنابراین شما می‌توانید برای ریخته‌گری آسان و بدون مشکل از خدمات ما بهره‌مند شوید.

 

سوالات متداول

چگونه می‌توان مشکلات رایج ریخته گری را شناسایی کرد؟

شما می‌توانید با استفاده از فیبروسکوپ مفصلی قطعات ریخته گری را به صورت دقیق بررسی کنید. دیگر روش‌های موجود شامل ضربه زدن به قطعه با چکش و بررسی صدا و عکس‌برداری با امواج فراصوت و پرتوهای اشعه ایکس می‌شوند.

ترک‌ و پارگی داغ به چه دلیل در قطعات ریخته گری ایجاد می‌شود؟

این ایراد معمولا به دلیل سرد شدن و انقباض بسیار سریع قطعات پدید می‌آید. برای جلوگیری از این مشکل باید طراحی قالب را مورد بازنگری قرار دهید.

تخلخل بالای قطعات ریخته گری چه تاثیر منفی بر عملکرد آن‌ها می‌گذارد؟

تخلخل بالای قطعات ریخته گری تا حد زیادی موجب کاهش دوام و مقاومت آن‌ها می‌شود.