ریخته گری لاست فوم

ریخته گری لاست فوم (lost-foam casting) یا ریخته گری به روش فوم هدر رونده یکی از روش های ریخته گری در قالب موقت است. این روش برای شکل دادن فلزات و آلیاژهای مختلف استفاده می شود که در آن، ساخت قطعات صنعتی توسط ریختن مذاب فلز در قالب لاست فوم صورت می گیرد. از این روش برای ریخته گری آلومینیوم، چدن داکتیل و چدن خاکستری استفاده می شود.

فرآیند ریخته گری لاست فوم

فومی که در ریخته گری لاست فوم استفاده می شود از پلی استایرن منبسط شده ساخته می شود و درون ماسه بدون چسب قرار داده می شود.

مذاب ریزی در فرآیند ریخته گری لاست فوم

در این روش ماهیچه حذف می شود و از مدل های فومی برای ریخته گری قطعاتی که شکل هندسی پیچیده دارند استفاده می شود. در ریخته گری به روش لاست فوم ، روی مدل فومی روکش سرامیکی داده می شود. این روکش بجای سرامیک می تواند ازمواد نسوز هم باشد. مدل های فومی پس از ریختن مذاب به درون قالب لاست فوم تبخیر شده و حذف می شوند. بعد از سرد شدن مذاب و تبدیل شدن آن به جامد، خارج شده و باقی مراحل همانند سایر روش های ریخته گری است.

مراحل فرآیند ریخته گری لاست فوم

مراحل انجام فرآیند ریخته گری لاست فوم شامل ساخت مدل فومی، پوشش دهی مدل، قالبگیری و ساخت قطعه و مذاب ریزی و انجماد است که در ادامه به توضیح هر کدام پرداخته می شود.

مراحل انجام فرآیند ریخته گری لاست فوم

ساخت مدل فومی

همانطور که پیش تر اشاره شد، مدل فومی از جنس پلی استایرن منبسط شده (EPS) است. این ماده یک عامل فرار و حجیم شونده هیدروکربنی دارد که باعث می شود ذرات این ماده تا چگالی 18g.cm^-3 منبسط شده و با این چگالی پایین می تواند قالب های پیچیده را پر کند و در عین حال صلبیت خود را نیز حفظ کند.

در مرحله ساخت مدل فومی ابتدا به دانه های پلی استایرن حرارت داده می شود تا منبسط شوند سپس EPS منبسط شده وارد قالب نهایی می شود و با حرارت بیشتر بزرگتر شده و فضای خالی و قسمت های گوشه را پر می کند. این حرارت دهی ثانویه توسط بخار آب انجام می شود. بعد از آن باید مدل ها خنک شوند. این کار توسط پاشش آب به دیواره قالب یا توسط ایجاد خلا اتفاق می افتد.

مرحله ساخت مدل فومی در فرآیند ریخته گری لاست فوم

دقت ابعادی مدل فومی وابسته به پارامترهایی چون، نوع پلیمر مورد استفاده، دمای بخار آب، زمان قرار دادن مدل تحت گرمای بخار آب و زمان خارج کردن مدل از قالب وابسته است.

پوشش دهی مدل

پوشش دهی مدل توسط دوغابی انجام می شود که این دوغاب پس از خشک شدن به صورت پوسته های محکمی روی سطح مدل درمی آید. پوشش دهی مدل به صورت غوطه وری در حوضچه و یا اسپری مواد پوشش دهی روی سطح انجام می شود.

مرحله پوشش دهی در کارگاه ریخته گری لاست فوم

قابلیت نفوذپذیری یکی از ویژگی های مهم ماده پوشش دهی است. هر چه ضخامت پوشش بیشتر باشد، قابلیت نفوذپذیری آن کمتر است.

مدل فومی در اثر تجزیه به صورت مایع یا گاز درمی آید. برای مثال در چدن به صورت گازی و در آلیاژهای آلومینیوم به صورت مایع است. دلیل استفاده از ماده پوشش دهی، نگه داشتن ماسه و جلوگیری از فروریختن آن است. علاوه بر این، استفاده از این لایه باعث می شود حرارت ماده مذاب بیشتر حفظ شود و سیالیت آن افزایش یابد.

خشک کردن مدل های پوشش داده شده در ریخته گری لاست فوم

ماده پوشش دهی، از تغییر شکل مدل فومی در حین قالب گیری جلوگیری می کند درنتیجه، دقت ابعادی حفظ خواهد شد.

قالب گیری

خوشه، که شامل سیستم ورودی و الگو می شود که به هم چسبانده شده اند، در طی سه مرحله توسط ماسه خشک روان دارای کربن پر می شود و بعد از هر مرحله، در سه جهت تحت حرکات ارتعاشی قرار میگیرد تا تمامی حفرات قطعه پر شود. به منظور جلوگیری از آسیب احتمالی به مدل فومی در حین انجام فرآیند ریخته گری لاست فوم ، یک صفحه فلزی کوچک در حین تزریق ماسه بالای قطعه قرار می گیرد.

انتقال خوشه به خط ریختن در ریخته گری با مدل فومی فداشونده

برای متراکم و مستحکم کردن ماسه، خوشه از کف تحت مکش هوا قرار میگیرد. هم چنین برای جلوگیری از خروج ماسه از کف خوشه، آن را با فیلترهایی می پوشانند.

مذاب ریزی و انجماد

فلز ذوب شده از راهگاه که مذاب را به سمت خوشه هدایت می کند، ریخته می شود. گرمای مذاب باعث می شود الگو از بین رفته و حذف شود.

مرحله ماسه ریزی در ریخته گری به روش فوم هدر رونده

بعد از اینکه قالب پر شد، زمان لازم برای انجماد و جامد شدن به آن داده می شود. بعد از انجماد، قالب شکسته شده و قطعه از آن خارج می شود. قطعه فلزی ساخته شده در صورت لزوم تحت عملیات حرارتی یا ماشین کاری یا سایر عملیات اصلاحی قرار میگیرد.

کارگاه ریخته گری لاست فوم

از جمله تجهیزاتی که در یک کارگاه ریخته گری لاست فوم استفاده می شود می توان به دستگاه های ساخت مدل فومی، دستگاه منبسط کننده فوم، دستگاه های اتوماتیک چسب زنی، کوره های خشک کن با گردش هوا، خطوط اتوماتیک قالب گیری و تجهیزات مذاب ریزی اشاره کرد.

تولید الگو توسط ماشین اتومات چسب زنی در ریخته گری با مدل فومی فداشونده

مزایای روش ریخته گری به روش فوم هدر رونده

یکی از مزایای این روش این است که، ماهیچه در این روش حذف می شود درنتیجه مراحل ریخته گری و قطعه ریخته گری شده بهبود می یابند و دقت کار بالا می رود چرا که، فضای داخلی مدل فومی به وسیله ماسه بدون چسب برمی گردد و مدل فومی بدون نیاز به ماهیچه، خودش حفره های داخلی قطعه را ایجاد می کند.

سرعت سرد شدن در ریخته گری به روش فوم هدر رونده ، پایین است، به همین دلیل احتمال تاب برداشتن قطعه و ایجاد ترک های سطحی در آن پایین می آید.

تصویر قطعات ساخته شده به روش ریخته گری به روش فوم هدر رونده

قطعات پیچیده که به صورت یکجا قابلیت ساخت ندارند را می توان با ریخته گری به روش لاست فوم شکل دهی کرد، چراکه قسمت های مختلف یک قطعه را می توان جداگانه ساخت و توسط چسب به هم متصل کرد.

معایب ریخته گری به روش لاست فوم

در هر بار قالب گیری در فرآیند ریخته گری لاست فوم ، مدل از بین می رود و این یکی از معایب بزرگ این روش ریخته گری است. از طرفی به دلیل پایین بودن استحکام فوم، مدل های فومی ساخته شده شکننده و آسیب پذیر هستند درنتیجه برای نگهداری و جابجایی آن ها دقت عمل زیادی باید به خرج داد.

مقایسه ریخته گری به روش لاست فوم و ریخته گری دقیق

ریخته گری به روش لاست فوم بسیار به ریخته گری دقیق شباهت دارد. تفاوتی که این دو فرآیند دارند این است که، در ریخته گری به روش لاست فوم ، به جای موم از فوم استفاده می شود. این روش نسبت به ریخته گری با مدل های مومی ، مرحله ذوب و خارج کردن موم از قالب را ندارد و به همین دلیل نسبت به این روش برتری دارد.  

خط ریخته گری با مدل فومی فداشونده

حداکثر اندازه قطعه ریخته گری در ریخته گری دقیق ، 300-200 میلی متر است ولی در ریخته گری لاست فوم ، هیچ محدودیتی در اندازه ریخته گری وجود ندارد چرا که الگوی پلی استایرن میتواند به صورت مقطعی قالب بندی شده و درنهایت به شکل یک الگوی واحد درآید.

برای الگوسازی و ساخت نمونه اولیه در ریخته گری دقیق با پرینت سه بعدی می توان این کار را انجام داد اما در ریخته گری به روش فوم هدر رونده ، به راحتی می توان فوم EPS را ماشین کاری و مونتاژ کرد.

پوشش دهی الگو در ریخته گری به روش فوم هدر رونده

در اثر گرمای هوا امکان تاب برداشتن و خم شدن الگوی مومی در ریخته گری دقیق وجود دارد اما گرمای هوا هیچ تاثیری بر الگوی EPS که در قالب لاست فوم سرد شده است، ندارد.

هزینه ریخته گری لاست فوم

از آن جایی که مدل های فومی مدل هایی ارزان هستند، هزینه ریخته گری لاست فوم به صرفه می باشد. از طرفی، در ساخت قطعات صنعتی با تعداد بالا، می توان آن ها را به صورت خوشه هایی به هم متصل کرد که این کار مراحل پوشش دهی و قالب گیری را کم می کند و بازده را افزایش می دهد درنتیجه این موارد می توانند هزینه ریخته گری لاست فوم را پایین آورند.

کارگاه ریخته گری لاست فوم

مورد دیگری که هزینه ریخته گری لاست فوم را تحت تاثیر قرار می دهد تعداد مراحل کم آن است که باعث می شود نسبت به ریخته گری دقیق از لحاظ اقتصادی به صرفه تر باشد.

خدمات ریخته گری لاست فوم

خدمات ریخته گری لاست فوم شامل قالب سازی و مدل فومی، پوشش دهی مدل، قالب گیری، ریختن مذاب فلز در قالب و انجماد و درنهایت بیرون آوردن قطعه سرد شده است. کارگاه های ریخته گری انواع مختلف ریخته گری از جمله خدمات ریخته گری لاست فوم را ارائه می دهند. برای ساخت قطعات کوچک و یا قطعات بزرگ با شکل هندسی پیچیده می توان از خدمات ریخته گری لاست فوم با دقت ابعادی بالا استفاده کرد.