قالب سازی دایکاست

ریخته گری دایکاست فرآیندی است که معمولا در صنایعی با حجم تولید بالا به کار برده می شود. خروجی این فرآیند سرعت بالایی دارد (در حدود 100 تا 800 قطعه در ساعت) اما معمولا صد ها هزار قطعه باید تولید شود تا بالا بودن قیمت ساخت قالب دایکاست را جبران کند. به طور معمول، یک خودرو از 20 تا 70 کیلوگرم قطعه های ریخته گری دایکاست تشکیل می شود. همچنین قطعات تولید شده با این فرآیند در کاربردهای خانگی، ادارات، لوازم حمام و دستشویی، ساعت ها، جواهرات و ابزار دیگر نیز به کار می روند.

دستگاه دایکاست بسته به دمای ذوب فلز ریخته گری شده به دو نوع محفظه داغ و سرد تقسیم می شود.

دستگاه دایکاست محفظه داغ

دستگاه دایکاست محفظه داغ برای آلیاژ هایی با نقطه ذوب پایین، همانند روی، قلع و سرب استفاده می شوند. در این فرآیند پمپ در تماس مستقیم با مذاب است و دمای ذوب بالای آلیاژ های دیگر به پمپ آسیب می رساند. فلز در یک دیگ رو باز نگه داری می شود که درون کوره ای قرار داده شده و تا دمای ذوب حرارت داده می شود. فلز ذوب شده سپس از طریق یک ورودی به درون محفظه تزریق هدایت شده و یک سیلندر فشار، با نیروی هیدرولیک، فلز مذاب را از درون یک مجرای گردن غازی به قالب دایکست هدایت می کند. فشار تزریق معمول برای انجام عمل تزریق در دستگاه دایکاست داغ حدود 10مگاپاسکال است. آلیاژ های مورد استفاده در قالب سازی دایکست در این روش به دلیل دمای بارریزی کمتر نیاز به مقاومت سایش کمتری نسبت به قالب سازی دایکاست دستگاه محفظه سرد دارند.

بعد از هدایت فلز ذوب شده درون محفظه قالب، سیلندر فشار پایین می ماند تا فشار را تا لحظه انجماد مذاب درون حفره قالب دایکاست حفظ کند. بعد از انجماد، سیستم هیدرولیک سیلندر را جمع می کند و قطعه بوسیله واحد چفت کننده بیرون انداخته می شود. پیش از تزریق فلز مذاب، این واحد وظیفه بستن و چفت کردن دو نیمه قالب را دارد. قالب سازی دایکست به گونه ای انجام می شود که هر نیمه قالب به دو کفشک بزرگ متصل شود. نیمه جلویی یا نیمه پوشش دهنده قالب در راستای سر نازل به کفشک ثابت وصل شده و نیمه عقبی قالب یا نیمه پران به کفشک متحرک وصل است. موتور هیدرولیکی واحد چفت کننده صفحه متحرک را به سمت صفحه ثابت حرکت می دهد.

دستگاه دایکاست محفظه سرد

دستگاه دایکاست محفظه سرد برای آلیاژ هایی استفاده می شوند که دمای ذوب بالایی دارند. از آنجایی که در دمای بالا احتمال آسیب رسانی به پمپ وجود دارد، آلیاژ هایی از جمله آلومینیوم، برنج و منیزیوم با روش محفظه داغ ریخته گری نمی شوند. در این روش قالب سازی دایکست و طراحی دستگاه به صورتی انجام می شود که مذاب با هیچ بخشی از دستگاه تماس مستقیم نداشته باشد.

در دستگاه دایکاست محفظه سرد فلز مذاب همانند روش قبل در دیگ نگه داری می شوند که درون کوره ای قرار داده شده است، با این حال در این فرآیند دیگ با دستگاه دایکاست تماسی ندارد و مذاب برای هر نوبت ریخته گری با پاتیل از دیگ به دستگاه منتقل می شود. فلز ذوب شده از پاتیل درون سوراخی در  محفظه تزریق ریخته می شود. معمولا این محفظه به صورت افقی قرار داده می شود و مجرای گردن غازی ندارد. یک سیلندر فشار که به وسیله نیروی هیدرولیک هدایت می شود، فلز مذاب را در راستای محفظه تزریق به داخل مجرای تزریق هدایت می کند. فشار معمول اعمال شده برای انتقال مواد در دستگاه دایکاست محفظه سرد بین 20 تا 55 مگاپاسکال برای آلیاژهای آلومنیوم و 241 مگاپاسکال برای مس است. باقی فرآیند دستگاه دایکاست محفظه سرد مشابه محفظه گرم انجام می شود.

فرآیند قالب سازی دایکاست

قالب سازی دایکاست همانطور که گفته شد از دو نیمه پوشش دهنده یا قسمت ثابت و نیمه پران یا قسمت متحرک تشکیل می شود. دو نیمه قالب دایکاست در خطی به اسم خط جدایش به همدیگر متصل می شوند. قسمت ثابت مستقیما به نازل متصل است و سیستم راهگاهی اصلی را در خود جای می دهد. قسمت متحرک یا پران مکانیسم جداسازی قطعه از قالب را در خود جای می دهد.

قطعه پس از انجماد به نیمه متحرک چسبیده و پس از جداسازی دو نیمه قالب توسط واحد چفت کننده، مکانیسم پران فعال شده و قطعه توسط سوزن پران از قالب بیرون انداخته می شود.

جزئیات طراحی قالب دایکاست

در طراحی قالب دایکاست نکات بسیاری در نظر گرفته می شود تا قطعه دچار عیب نشود یا به قالب آسیبی نرسد. در این بخش به تعدادی از این نکات اشاره مختصری می شود. لازم به ذکر است که رعایت این نکات در کیفیت قطعه نهایی و عمر قالب تاثیر به سزایی دارد. در ساخت این نوع قالب ها از انواع روش های ماشین کاری مانند ماشینکاری اسپارک یا فرز CNC استفاده می شود.

سوزن های پران در قالب سازی دایکاست

نحوه جایگذاری سوزن های پران در طراحی قالب دایکست از اهمیت بالایی برخوردار است. در بدترین شرایط در صورتی که سوزن پران نیروی اضافه و نامتعادل به بخشی از قطعه وارد کند، موجب بروز اعوجاج در ساختار قطعه می شود. به خصوص در مواردی که قطعه درگیری زیادی با قالب دارد. از سوی دیگر سوزن های پران به دلیل نیروی زیادی که وارد می کنند، معمولا نقطه اثری روی قطعه به جا می گذارند.

قرار گرفتن سوزن ها در قالب سازی دایکاست بایستی به صورت باشد که تاثیر ناشی از اعمال نیروی سوزن ها روی قطعه موجب تخریب قطعه نشود و پلیسه یا عیب ایجاد شده به سادگی قابل رفع باشد. نکته مهم دیگر در قالب سازی دایکست دمای انجام فرآیند پراندن قطعه است. اگر سوزن به قطعه داغ نیرو وارد کند تغییر شکل شدید تر بوده و عیب بزرگ تری ایجاد می  شود.

تعبیه مجراها در قالب سازی دایکاست

در طراحی قالب دایکاست ، مجراهایی برای سرریز مواد در نظر گرفته می شود تا انقباض مواد حین انجماد را جبران کنند و موجب کمبود مواد در قالب نشوند. این مجرا معمولا در محلی از قالب ساخته می شود که در آخرین مرحله تزریق پر خواهند شد.

مجراهای های کوچکی نیز در قالب سازی دایکاست به منظور خروج هوا و روغن از حفره اصلی قالب در نظر گرفته می شود که به بیرون قالب راه دارند و نقش تهویه را بازی می کنند. مذابی که در این مجراها منجمد می شود، بایستی بعد از پایان فرآیند ماشین کاری شده و از قطعه حذف شود. مجرای سرمایش در قالب سازی دایکست به موازات حفره قالب تعبیه می شود و به وسیله آب و روغن عمل سرمایش قالب را انجام می دهند.

طراحی زاویه شیب

نکته بسیار مهم دیگر در قالب سازی دایکست ، لحاظ کردن زاویه شیب در دیواره های حفره است. زاویه شیب بایستی به شکلی که در تصویر زیر ترسیم شده است، در هنگام قالب سازی دایکاست ایجاد شود. زوایای منفی موجب خارج نشدن قطعه از قالب شده و زاویه های عمود، سایش بین قطعه و حفره قالب را افزایش می دهد. کم بودن زاویه شیب در قالب سازی دایکاست در نهایت موجب تخریب قطعه و سایش دیواره قالب در زمان پراندن خواهد شد.

در طراحی قالب دایکاست این زاویه برای مواد مختلف مقداری متفاوت در نظر گرفته می شود. این مقدار برای آلومینیوم حدود یک درجه، برای منیزیوم 0.75 درجه و برای روی نیم درجه در نظر گرفته می شود.

قالب سازی دایکاست می تواند به صورت تک حفره، چند حفره یا ترکیبی انجام شود. قالبهای دایکاست تک حفره در هر چرخه ریخته گری تنها یک قطعه تولید می کنند. برای تولیدات پرتیراژ، قطعات کوچک و متوسط چندین حفره در قالب تعبیه شده و با مجراهای کوچکی به راهگاه اصلی متصل می شوند. اگر قالب سازی دایکست برای ساخت چند قطعه با اشکال و ابعاد مشابه استفاده شود، به آن قالب دایکاست ترکیبی گفته می شود.

مواد اولیه قالب سازی دایکاست

در قالب سازی دایکاست از مواد متنوعی استفاده می شود. فولادهای ابزار پرکاربردترین ماده برای ساخت قالب های دایکاست هستند که طیف وسیعی از آلیاژ ها را پوشش می دهند. فولادهای کم کربن برای مصارف سبک تر همانند ریخته گری فلزاتی با دمای ذوب کم مثل روی کاربرد دارند. مواد دیگری که برای قالب سازی دایکاست استفاده می شوند شامل کروم، مولیبدن، آلیاژ های نیکل، تنگستن و وانادیوم هستند. به منظور سخت کاری سطحی و جلوگیری از سایش این نوع قالب ها می توان از فرآیند هایی همچون نیتراسیون یا لایه نشانی به روش PVD استفاده کرد

قیمت ساخت قالب دایکاست

قیمت ساخت قالب دایکاست به طراحی ماشین و قالب و پیچیدگی ماشین کاری حفره ها بستگی دارد. مهمترین پارامتر اثرگذار در طراحی قالب دایکاست روی قیمت در درجه اول ابعاد کلی قطعه است. قطعه بزرگتر نیاز به قالب و تجهیزات بزرگتر و گرانتری دارد. هندسه قطعه پیچیدگی ماشین کاری حفرات را مشخص می کند. سطح مقطع قطعه و عمق حفرات عوامل تعیین کننده دیگر پیچیدگی ماشین کاری حفرات و قیمت ساخت قالب دایکاست هستند.

حجم تولید روی عمر ابزار تاثیر می گذارد و بنابراین عامل بسیار موثری روی قیمت ساخت قالب دایکست است. مواد با دمای ریخته گری بالاتر همانند مس، عمر ابزار را کاهش می دهند. ریخته گری این مواد به خصوص در حجم های تولید بالا قیمت ساخت قالب دایکاست را بسیار افزایش می دهد.