ریخته‏ گری دقیق

خدمات ريخته گري دقيق یا ریخته گری ظریف ، یکی از روش های ریخته گری در قالب موقت است و برای تولید و ساخت قطعات فلزی استفاده می شود. فرآیند تولید قطعه فلزی در این روش به این صورت است که مذاب فلز به قالب ریخته گری دقیق ریخته می شود. قالب ریخته گری دقیق دارای پوسته سرامیکی است. به روش ریخته گری ظریف ، ریخته گری با مدل های مومی یا ریخته گری لاست وکس نیز گفته می شود چرا که قالب ریخته گری دقیق با استفاده از یک مدل مومی که متناظر با ابعاد قطعه نهایی است، شکل گیری می شود. قالب مومی را در دوغاب ریخته گری لاس وکس که دوغابی سرامیکی است، فرو می برند تا لایه های پوشش دهنده تشکیل شوند.

ریخته گری دقیق قطعات فلزی

نام دیگر این روش، ریخته گری موم فداشونده است علت آن این است که، بعد از تشکیل قالب مومی، در دمای بالا درون فر به قالب حرارت داده می شود تا موم آن ذوب شده و حذف شود. از این روش برای تولید قطعاتی که شکل پیچیده دارند و دارای دیواره های نازک هستند می توان استفاده کرد.

مراحل ریخته گری ظریف

ریخته گری ظریف را با دو روش مستقیم و غیرمستقیم می توان انجام داد. در روش مستقیم ریخته گری لاست وکس ، از یک مدل موم اصلی استفاده می شود و در روش غیرمستقیم، از کپی های موم اصلی که نیازی نیست از موم ساخته شود استفاده می شود. مراحل خدمات ریخته گری دقیق که در ادامه به آن می پردازیم، مربوط به روش غیرمستقیم بوده و می تواند 2 تا 7 روز به طول انجامد.

شماتیک مراحل خدمات ریخته گری دقیق

ساخت الگوی اصلی

در این مرحله، یک الگوی اصلی توسط قالب ساز ساخته می شود. الگوی اصلی می تواند از موم، خاک رس، چوب، پلاستیک یا مواد دیگر ساخته شود.

ساخت قالب

در این مرحله از ریخته گری با مدل های مومی ، قالبی که مناسب الگوی اصلی باشد، ساخته می شود. اگر الگوی اصلی از جنس فولاد باشد، قالب را می توان از فلزی با نقطه ذوب پایین تر به روش ریخته گری ساخت. قالب های جنس پلاستیکی را نیز می توان به طور مستقیم از الگوی اصلی ریخته گری کرد.

قالب سازی برای انجام عملیات ریخته گری ظریف

در انجام این مرحله می توان قالب اصلی را به طور مستقل و بدون ساخت الگو ماشین کاری کرد.

تولید الگوهای مومی

الگوهای مومی علاوه بر موم می توانند از پلاستیک یا جیوه منجمد ساخته شوند. تولید الگوهای مومی با دو روش انجام می شود. در روش اول، موم داخل قالب ریخته شده و قالب حرکت داده شده و می چرخد تا سطح داخلی قالب با یک لایه موم پوشانده شود.

ریختن مذاب در قالب های ریخته گری ظریف

این کار به قدری تکرار می شود که، به ضخامت الگوی موردنظر برسیم. در روش دوم، قالب با موم مذاب پر می شود و برای تبدیل شدن به حالت جامد، سرد می شود.

مونتاژ الگوهای مومی

الگوهای مومی چندگانه به شکل یک الگوی بزرگ ساخته و مونتاژ می شوند تا در یک دسته ريخته گري دقيق شوند. در این مرحله از ریخته گری ظریف ، الگوها توسط یک وسیله گرمایشی تا سطح تعیین شده ای ذوب شده و الگوها به یک راهگاه مومی متصل می شوند تا یک حالت خوشه ای ایجاد شود. بعد از آن، به بدنه فشرده شده و سرد می شوند.

به کارگیری مواد دقیق  

قالب سرامیک ریخته گری دقیق تا زمانی که به ضخامت موردنظر ما برسد، تحت فرآیندهای پوشش، اندود و سخت شدن قرار می گیرد. فرآیند پوشش دهی به این صورت است که، الگو درون دوغاب ریخته گری دقیق از مواد نسوز فرو برده شده و سپس خارج می شود تا یک پوشش سطحی یکنواخت به دست آید.

فرآیند پوشش دادن در ساخت قالب سرامیک ریخته گری دقیق

در فرآیند اندودکاری، الگو در یک بستر مذاب قرار می گیرد تا ذرات سرامیکی درشت به آن اعمال شود. این کار به صورت دستی نیز می تواند انجام شود. در مرحله سخت شدن فرآیند ریخته گری لاست وکس نیز به پوشش فرصت بهبود پیدا کردن داده می شود. مراحل ذکر شده آنقدر تکرار می شود که به ضخامت موردنظر برسیم.

بعد از این، قالب باید خشک شود که این پروسه می تواند 16 تا 48 ساعت طول بکشد. برای سرعت دادن به فرآیند خشک کردن می توان از خلا استفاده نمود یا رطوبت محیط را به حداقل رساند.

موم زدایی

بعد از اینکه قالب سرامیک ریخته گری دقیق به طور کامل بهبود یافت، آن را به صورت وارونه درون کوره قرار داده تا موم آن ذوب شود. موم در فرآیند گرم شدن انبساط پیدا کرده و تنش در آن ایجاد می شود. برای اینکه این تنش ها به حداقل برسد، باید سرعت گرم کردن افزایش یابد. در برخی موارد نیز برای حل این مشکل، قبل از گرم کردن قالب، سوراخی در آن ایجاد می شود تا این تنش ها کاهش یابند.

قالب های آماده شده برای فرآیند ریخته گری با مدل های مومی

موم های خارج شده از قالب، بازیافت شده و دوباره استفاده می شود.

پیش گرم کردن قالب

پیش از استفاده از قالب به منظور خروج هرگونه رطوبت و موم باقی مانده، در دمای 870 تا 1095 درجه سانتی گراد گرم می شود. پیش گرم کردن قالب ریخته گری دقیق باعث می شود فلز مدت زمان بیشتری مذاب باقی بماند و در تمام جزئیات قالب رفته و آن را پر کند درنتیجه دقت ابعادی افزایش می یابد.

ریختن مذاب

قالب به صورت روبه بالا درون یک وان پر از ماسه قرار داده می شود و فلز مذاب داخل قالب ریخته می شود. ریختن مذاب درون قالب می تواند توسط نیروی گرانش، فشار هوا یا نیروهای دیگر انجام شود. در روش ریخته گری خلا ، مذاب به کمک فشار و در روش ریخته گری گریز از مرکز ، مذاب توسط نیروی گریز از مرکز درون قالب ریخته می شود.

انجام فرآیند مذاب ریزی در خدمات ریخته گری دقیق

عاری کردن

برای اینکه قطعه ریخته گری شده از قالب جدا شود، آن را چکش کاری کرده و یا می لرزانند.

بعد از آن قطعه قرار گرفته تحت عملیات ریخته گری با مدل های مومی ، تمیز شده تا نشانه های ریخته گری از آن پاک شود. این کار معمولا توسط سنگ زنی انجام می شود.

آلیاژهای قابل استفاده در ریخته گری با مدل های مومی

بیشتر آلیاژهای فلزی را می توان با این روش ریخته گری کرد. این آلیاژها شامل کربن استیل، فولاد کم آلیاژ و پرآلیاژ، فولاد ضدزنگ سری 300 و 400، آلیاژهای پایه آلومینیوم، مس، نیکل، کبالت و سوپرآلیاژها نمونه هایی از آلیاژهایی هستند که می توانند در روش ریخته گری ظریف استفاده شوند.

ریخته گری فشاری در خلا

همان طور که پیش تر اشاره کردیم، اگر عمل ریختن مذاب توسط فشار گاز و خلا انجام شود، ریخته گری فشاری در خلا خواهیم داشت. در این روش، ایجاد تخلخل در قطعه به حداقل می رسد. دستگاه های ریخته گری فشاری در خلا دارای یک محفظه بالایی هستند که مذاب در آن قرار می گیرد و یک محفظه پایینی نیز دارند که، قالب ریخته گری دقیق در آن وجود دارد. با اعمال فشار به محفظه بالایی، در محفظه پایینی خلا ایجاد می شود و مجرا باز می شود.

دستگاه ریخته گری فشاری در خلا

 این روش از دقت و تمیزی قطعه نهایی فوق العاده ای برخوردار است. این روش بیشتر برای تولید جواهرات طلا و نقره استفاده می شود.

ریخته گری دقیق آلومینیوم

در فرآیند ريخته گري دقيق آلومينيوم ، می توان آلیاژهای مختلفی از آلومینیوم را ساخت که دقت و ظرافت بالایی دارند و محصولات آلومینیومی که جزئیات دقیقی و اشکال پیچیده ای دارند، توسط روش ریخته گری دقیق آلومینیوم ساخته می شوند. قالب های مورد استفاده در ریخته گری دقیق الومینیوم باید کیفیت و دقت بالایی داشته باشند. به همین دلیل، از بهترین مواد و توسط ماشین کاری فرز CNC ساخته می شوند.

عملیات ریخته گری دقیق آلومینیوم

مهم ترین نکته ای که در مورد روش ريخته گري دقيق الومينيوم باید بدانید این است که، قالب و مدل مومی ریخته گری دقیق آلومینیوم تنها یک بار قابل استفاده هستند. در نتیجه محصولات حاصل از ریخته گری دقیق آلومینیوم از دقت و ظرافت بالایی برخوردارند و نیاز این قطعات به عملیات ماشین کاری حداقل مقدار است.  

مزایای فرآیند ریخته گری ظریف

فلزاتی که دمای ذوب بالایی دارند و نمی توانند در قالب های گچی یا فلزی قالب گیری شوند را می توان به روش ریخته گری ظریف ساخت.

فرآیند ریخته گری ظریف می تواند برای ریخته گری اجسامی که شکل هندسی پیچیده دارند و قابلیت ریخته گری را دارند، کاربرد دارد.

دمای کاری فرآیند ریخته گری با مدل های مومی بالاست در نتیجه این روش در صنعت خودروسازی، هواپیما و نظامی کاربرد دارد.

قطعات ظریف و گرانبهایی که با روش ریخته گری با مدل های مومی ساخته شده اند

با استفاده از خدمات ريخته گري دقيق می توان قطعاتی با ظرافت و دقت ابعادی بالا تولید کرد که سطوح صافی در مقابل روش های دیگر ایجاد می کند. به همین دلیل از روش ریخته گری لاست وکس می توان برای تولید زیورآلات و جواهرات که دقت ابعادی و ظرافت در آن ها مهم است، استفاده کرد.

یکی از روش های تولید الگو، پرینت سه بعدی است که می توان با این روش قطعات با پوسته خارجی یکنواخت و ساختار داخلی شبکه ای و لانه زنبوری ساخت. این روش ساخت الگو، هزینه های مصرف ماده را کاهش داده و وزن قطعه نهایی کاهش می یابد.

محدودیت های روش ریخته گری لاست وکس

هزینه ریخته گری دقیق از لحاظ تولید قالب و نیروی کار بالاست.

روش ریخته گری با مدل های مومی از لحاظ سایز قطعات محدودیت دارد و می توان قطعاتی که حداکثر در محدوده وزنی 70 کیلوگرمی قرار دارند را ريخته گري دقيق کرد.

خدمات ریخته گری دقیق

خدمات ریخته گری دقیق شامل ساخت قالب، تولید و مونتاژ الگوهای مومی، بکارگیری مواد دقیق، موم زدایی، ریختن مذاب درون قالب و درنهایت شکل گیری قطعه و جدا کردن آن از قالب می شود. کارگاه ها و کارخانجات صنعتی خدمات ریخته گری دقیق را انجام می دهند.

ساخت قالب ریخته گری دقیق

مراکز مختلف ارائه دهنده خدمات ریخته گری دقیق ، این فرآیند را بسته به درخواست مشتری به روش های مختلف مانند ریخته گری دقیق در خلا ، ریخته گری ظریف پوسته ای و غیره انجام می دهند. از دیگر خدمات ریخته گری دقیق می توان به ریخته گری دقیق فولاد و ریخته گری دقیق آلومینیوم اشاره کرد. در خدمات ریخته گری دقیق فولاد ، قطعات صنعتی از جنس فولاد و آلیاژهای آن تولید می شود. خدمات ریخته گری دقیق آلومینیوم نیز علاوه بر تولید قطعات صنعتی ، مربوط به قطعاتی که ظرافت و دقت ابعادی بالاتری نیاز دارند می شود.

هزینه ریخته گری دقیق

بخش مهمی از هزینه ریخته گری دقیق مربوط به هزینه ساخت قالب است. اگر چه هزینه ریخته گری دقیق مربوط به قالب آن بالاست اما اگر تعداد سفارشات دریافتی زیاد باشد، استفاده از روش ریخته گری ظریف به صرفه خواهد بود.

بخش دیگری از هزینه ریخته گری دقیق مربوط به هزینه تعمیر قالب است. چرا که این قالب ها بعد از مدتی فرسوده شده و نیاز به تعمیر دارند که تعمیر آن هزینه بالایی دارد.