ساخت قالب ریژه

تاثیر فرآیند ریخته گری بر ساخت قالب ریژه

قالب ها معمولا پیش از هر مرحله مذاب ریزی پیش گرم شده و قالب طی سیکل های ریخته گری در دمایی ثابت نگه داری می شود. این مسئله موجب کاهش خستگی دمایی می شود، به سیلان مواد کمک می کند و سرعت سرمایش مذاب را کنترل می کند.

 

بعد از پیش گرم قالب، یک پوشش نسوز به قالب پیش گرم شده اعمال شده و قالب محکم بسته می شود. پوشش نسوز از سطح حفرات قالب محافظت می کند و موجب جلوگیری از خستگی و شوک حرارتی قالب می شود. در ضمن از چسبیدن قطعه به قالب نیز جلوگیری می کند و پرداخت سطح قطعه را بهبود می بخشد. انتخاب نوع پوشش نسوز می تواند جز پارامترهای ساخت قالب ریژه باشد.

فلز مذاب به درون محفظه ریخته شده و درون سیستم تغذیه جریان می یابد تا حفره قالب را به وسیله نیروی جاذبه پر کند. بعد از اتمام انجماد، قالب باز می شود و قطعه ریخته گری شده برداشته می شود. از آنجایی که گرمای ریخته گری قبلی به عنوان پیش گرم برای مرحله بعدی ریخته گری عمل می کند، این فرآیند بلافاصله تکرار پذیر است و ماده نسوز هم برای چند مرحله ریخته گری پشت سر قابل استفاده است.

آلیاژهایی که معمولا در این قالب ریخته گری می شوند شامل آلومینیوم ، منیزیم، روی ، سرب و مس هستند. قالب های برنزی اغلب برای ریخته گری مواد با نقطه ذوب پایین مثل روی ، قلع و آلومینیوم استفاده می شوند و قالبهای فولادی سخت کاری شده و چدنی برای آلیاژهای بر پایه مس استفاده می شوند. چنانچه در ساخت قالب ثقلی از موادی مثل گرافیت استفاده شده باشد، ریخته گری آهن و چدن نیز با این روش ممکن می شود.

تاثیر پارامترهای ریخته گری بر عمر قالب ریژه

عمر قالب بستگی به عوامل متعدد زیر دارد.

هر چه نقطه ذوب آلیاژ ریخته گری شده بیشتر باشد، عمر قالب کمتر می شود. قالبی که ریخته گری آهن را انجام می دهد ممکن است تا 3000 چرخه عمر کند ولی همین قالب ممکن است قابلیت 100000 چرخه ریخته گری فلزات با دمای ذوب پایین تر را داشته باشد.

 

چنانچه در ساخت قالب ریژه از چدن خاکستری استفاده شده باشد، مقاومت خوبی در برابر خستگی دمایی دارد که در فولاد یا برنز دیده نمی شود. چدن خاکستری قابلیت ماشین کاری خوبی نیز دارد.

دمای مذاب هر چه بالاتر باشد عمر قالب کمتر می شود و احتمال ایجاد حفره انقباضی بیشتر می شود. بنابراین ساخت قالب ریژه باید به گونه ای انجام شود که تاثیر دمای مذاب و حفره های انقباضی به حداقل برسد.

 

دمای قالب نیز روی کیفیت قطعه گری شده و قالب تاثیر دارد. دمای پایین قالب موجب نرسیدن مذاب به حفره شده و دمای بالا موجب فرسایش قالب می شود. از سوی دیگر استفاده از سیستم های آب گرد در ساخت قالب ریژه برای کنترل سرمایش عمر قالب را کاهش می دهد.

طراحی قالب ریژه

در طراحی قالب ریژه برای افزایش پیچیدگی قطعه ریختگی می توان از ماهیچه های ماسه ای، گچی یا فلزی استفاده کرد. به قالب های ریژه ای که از ماهیچه های موقت استفاده می کنند قالب های نیمه دائم می گویند. همچنین می توان در یک قالب از چندین حفره بهره برد تا سرعت تولید قطعات بالا تر برود.

در ساخت قالب ریژه ، سیستم های تهویه هوا هم اهمیت زیادی دارند. تهویه از طریق کانال های بسیار کوچکی انجام می شود که هوا را از خود نفوذ می دهند.

 

نکته مهم دیگر در طراحی قالب ریژه ایجاد زاویه شیب در دیواره قالب است. ایجاد زاویه شیب به خروج قطعه از قالب کمک می کند. به طور مثال برای قالب های آلومینیومی زاویه شیب حدود 2 درجه در نظر گرفته می شود. از سوی دیگر طراحی مناسب خط جدایش در ساخت قالب ریژه نیز در کیفیت قطعه و ماندگاری قالب اهمیت دارد. خط جدایش می تواند صاف یا شکسته باشد. هزینه ساخت قالب ریژه با خط جدایش شکسته بیشتر است. اما ممکن است قراردهی خط جدایش شکسته موجب کاهش هزینه های ماشین کاری و عملیات حرارتی بعد از ریخته گری شود. برای مثل خط جدایش باید از مناطقی از قطعه که ماشین کاری سخت تر و پیچیده تری دارند، دور بماند تا در آن مناطق خط جدایش تاثیری روی قطعه نداشته باشد.

هزینه ساخت قالب ریژه

هزینه ساخت قالب ریژه بستگی به جنس قطعه ریخته گری شده، ابعاد و شکل کلی آن دارد. ماده سازنده قطعه ریخته گری شده هر چه دمای ذوب و گرانروی بیشتری داشته باشد، نیاز به مواد پایدار تری برای ساخت قالب بوده و عمر قالب به طور کلی کمتر و هزینه ساخت قالب ریژه بیشتر خواهد شد. ابعاد و شکل قطعه بر اندازه قالب و پیچیدگی آن و تنوع ماهیچه های مورد استفاده تاثیر دارند. برای مثل قطعه ای با پیچیدگی فراوان ممکن است نیاز به ماهیچه های متعدد داشته باشد یا تغییرات ضخامتی شدیدی داشته باشد که موجب افزایش شوک حرارتی قالب بشود. در این صورت هزینه ساخت قالب ریژه افزایش خواهد یافت.