روش ریخته گری دقیق
در فرایند قالبگیری در ماسه، مدلهای چوبی یا فلزی برای ایجاد شکل قطعه در داخل مواد قالب استفاده می شود. در این روشها مدلها توانایی استفاده مجدد را دارند ولی قالب تنها یک بار می تواند استفاده شود. در روش دقیق هم مدل و هم قالب فقط یک بار استفاده می شود.
مزایا و محدودیتها
فرایند ریخته گری دقیق دارای مزایای بسیاری می باشد. از جمله مزایای حائض اهمیت آن عبارتند از:
الف- تولید گسترده قطعات با اشکال پیچیده که به وسیله مدل های دیگر ریخته گری نمی توان تولید کرد که توسط این فرآیندامکان پذیر می شود.
ب- مواد قالب ونیز تکنیک بالای این فرآیند، امکان تکرار تولید قطعات با دقت ابعادی و صافی سطح یکنواخت را می دهد.
ج- از این روش می توان برای تولید کلیه فلزات و آلیاژهای ریختگی استفاده کرد. همچنین امکان تولید قطعاتی از چند آلیاژ مختلف وجود دارد.
د- بوسیله این روش امکان تولید قطعاتی با حداقل نیاز به عملیات ماشینکاری و تمامکاری وجود دارد. بنابر این محدودیت استفاده از آلیاژهایی با قابلیت ماشینکاری بد از بین می رود.
ه- در این روش امکان تولید قطعات با خواص متالورژیکی بهتر وجود دارد.
و-قابلیت تطابق برای ذوب و ریخته گری قطعات در خلاء وجود دارد.
ی- خط جدایش قطعات حذف می شود و نتیجتاً موجب حذف عیوبی می شود که در اثر وجود خط جدایش به وجود می آید.
محدودیت ها
این روش از ریخته گری دارای محدودیت هایی نیز هست، محدودیت هایی از قبیل:
الف- اندازه و وزن قطعات تولید شده این روش محدود بوده و عموماً قطعات با وزن کمتر از 5 کیلوگرم تولید می شود.
ب- هزینه زیاد تجهیزات و ابزارها در این روش نسبت به سایر روشها
انواع روشهای ریخته گری دقیق
برای انجام ریخته گری دقیق دو روش وجود دارد. این روش ها عبارتند از روش پوسته ای و روش توپر. این دو روش در تهیه مدل باهم تفاوتی ندارند و تفاوت آن ها در نوع قالب می باشد.
فرآیند قالبهای پوسته ای سرامیکی در ریخته گری دقیق
در این مرحله مدل خوشه ای در معرض جریان باران ذرات ماسةنسوز قرار می گیرد، تا یک لایة نازک در سطح آن تشکیل شود. برای تولید قطعات ریختگی فولادی سادة کربنی، فولادهای آلیاژی، فولادهای زنگ نزن، مقاوم به حرارت و دیگر آلیاژهایی با نقطه ذوب بالای 100 0C این روش به کار می رود شماتیک روش تهیه قالب به ترتیب عبارتند از :
1. تهیة مدلها :مدلهای مومی یا پلاستیکی توسط روش های مخصوص تهیة می شوند.
2. مونتاژ مدلها: پس از تهیة مدلهای مومی یا پلاستیکی معمولاًتعدادی از آنها (این تعداد بستگی به شکل و اندازه دارد) حول یک راهگاه به صورت خوشه ای مونتاژ می شوند. در ارتباط با چسباندن مدلها به راهگاه بار ریز روشهای مختلف وجود دارد که سه روش معمولتر است و عبارتند از:
روش اول: محل اتصال در موم فرو برده می شود وسپس به محل تعیین شده چسبانده می شود.
روش دوم : فرایند این روش بدین ترتیب است که محل های اتصال ذوب شده به هم متصل می گردند که به جوشکاری مومی معروف است.
روش سوم: روش سوم استفاده از چسبهای مخصوص است که محل اتصال توسط چسبهای مخصوص موم یا پلاستیکی به هم چسبانده می شود.روش اتصال مدلهای پلاستیکی نیز شبیه به مدلهای مومی می باشد.
3. مدل خوشه ای ضمائم آن در داخل دوغاب سرامیکی فرو برده می شود. در نتیجه یک لایة دوغاب سرامیکی روی مدل را می پوشاند.
4. در این مرحله مدل خوشه ای در معرض جریان باران ذرات ماسة نسوز قرار می گیرد، تا یک لایه نازک در سطح آن تشکیل شود.
5. پوسته سرامیکی ایجاد شده در مرحله قبل کاملاً خشک می شوند تا سخت و محکم شوند و مراحل3و4 مجدداًبرای چند بار تکرار می شود. تعداد دفعات این تکرار بستگی به ضخامت پوستة قالب مورد نیاز دارد. معمولاً مراحل اولیه از دوغابهایی که از پودرهای نرم تهیه شده، استفاده شده و به تدریج می توان از دوغاب و نیز ذرات ماسة نسوز درشت تر استفاده نمود. صافی سطح قطعة ریختگی بستگی مستقیم به ذرات دوغاب اولیه ونیز ماسه نسوز اولیه دارد.
6. مدل مومی یا پلاستیکی توسط ذوب یا سوزاندن از محفظه قالب خارج می شوند، به این عملیات موم زدایی می گویند. در عملیات موم زدایی بایستی توجه نمود که انبساط موم سپس تنش و ترک در قالب نشود.
7. در قالبهای تولید شده عملیات بارریزی مذاب انجام می شود.
8. پس از انجماد مذاب، پوسته سرامیکی شکسته می شود.
9. در آخرین مرحله قطعات از راهگاه جدا می شوند.
مواد نسوز در فرآیند پوسته ای دقیق
از سیلیس به دلیل انبساط حرارتی کم به طور گسترده ای به عنوان نسوز در روش پوسته ای دقیق استفاده می شود. این ماده نسوز برای ریخته گری آلیاژهای آهنی وآلیاژهای کبالت مورد استفاده قرار می گیرد.زیرا بیشترین کاربرد را به عنوان نسوز در فرآیند پوسته ای دارد. این ماده بهترین کیفیت را در سطوح قطعه ایجاد نموده و در درجة حرارتهای بالا پایدار بوده و نسبت به خوردگی توسط مذاب مقاوم است.آلومین به دلیل مقاومت کم در برابر شک حرارتی کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. به هر حال در برخی موارد به دلیل مقاومت در درجه حرارت بالا (تا حدود0C1760) مورد استفاده قرار می گیرد.
عملیات و مونتاژ و سوار کردن مدلهای مومی روی سیستم راهگاهی
چسبهاو مواد نسوز یه وسیله چسبها به یکدیگر می چسبد این چسبها معمولاً شیمیایی می باشند مانند سیلیکات اتیل، سیلیکات سدیم و سیلیس کلوئیدی . سیلیکات اتیل باعث پیدایش سطح تمام شده بسیار خوب می شوند. سیلیس کلوئیدی نیز باعث بوجود آمدن سطح تمام شدة عالی می شود.
اجزای دیگر: یک ترکیب مناسب بجز مواد فوق شامل مواد دیگری است که از هر کدام به منظور خاصی استفاده می شود. این موارد به صورت زیر می باشد:
الف- مواد کنترل کنندة ویسکوریته.
ب- مواد ترکننده جهت کنترل سیالیت دوغاب و قابلیت مرطوب سازی مدل.
ت- مواد ضد کف جهت خارج کردن حبابهای هوا.
ث- مواد ژلاتینی جهت کنترل در خشک شدن و تقلیل ترکها.
فرآیند تهیه قالبهای توپر در ریخته گری دقیق
مراحل تهیه قالبهای توپر به شرح زیر می باشد:
1.تهیة مدلهای ذوب شونده .
2.مونتاژ مدلها
3.مدلهای خوشه ای و ضمائم آن در داخل جعبه ای قرار می گیرد و دوغاب سرامیکی اطراف ریخته می شود تا درجه با دوغاب دیرگداز پر شود. به این دوغاب، دوغاب پشت بند نیز گفته می شود. این دوغاب در هوا سخت می شود و بدین ترتیب قالب به اصطلاح توپر تهیه می شود.
4.عملیات بارریزی انجام می شود.
5.قالب سرامیکی پس از انجماد مذاب شکسته می شود.
6.قطعات از راهگاه جدا می شوند
ملاحظات مهم در ریخته گری
1- طرح الگو چگونه روی ماسه ساخته می شود؟
صنعت گران شکل مورد نظر را با دست یا به وسیله ماشین روی ماسه حک می کنند.
2- چرا طرح ایجاد شده دقیقا شبیه قطعه نیست؟
به وسیله طرح ما تنها سطح خارجی قطعه را می سازیم . سطوح داخلی توسط ماهیچه ها ایجاد می شوند. باید مقدار فضای لازم را برای انقباض قطعه ریخته گری شده بعد از انجماد پیشبینی کرد
3- وقتی دو درجه تشکیل دهنده قالب را از هم جدا کنیم و طرح ایجاد شده توسط درجه پایینی و بالایی را به دو نیم تقسیم کنیم به یک برشی عرضی از قطعه می رسیم .سطح خارجی ای برش عرضی را " خط جدا کننده" می نامند. اولین گام در طراحی قالب تشخیص این خط است .(چرا)
4- برای جلوگیری از صدمه دیدن سطح قالب هنگام خارج کردن الگو، قطعات چوبی مربوط به لوله های هوا، راه گاه ها و غیره ، باید سطوح عمودی قطعه را کمی مایل طراحی کنیم. به این شیب ملایم taper گفته می شود. اگر می دانیم که قطعه ما توسط ریخته گری ساخته خواهد شد، باید هنگام طراحی در طرح اولیه به سطوح عمودی شیب ملایمی بدهیم.
5- ماهیچه ها توسط اجزایی به نام برجسته گی های ماهیچه(core print) در جای خود نگه داشته می شوند.اگر طراحی طوری باشد که ساپورت کافی برای نگه داشتن ماهیچه در جای خود وجود نداشته باشد، از نگه دارنده های فلزی به نام چپلت استفاده میشود.چپلت ها در داخل قطعه نهایی جاسازی می شوند.
6- بعد از به دست آمدن قطعه ریخته گری شده باید آن را با فشار هوا تمیز کرد.
7- نهایتا ، فلزات اضافی کنار دروازه ها ، لوله های تغذیه و منافذ هوا باید بریده شوند. سطوح مهم باید ماشین کاری شوند تا سطحی پرداخت شده و دقیق حاصل گردد. ربات قالبها را از دیپ سرامیک به آرامی در می آورد و چند لحظه ای در بالای دیپ منتظر می شود که مواد اضافی به مخزن بازگردد. ربات مذاب را به داخل قالبها می ریزد و ربات قطعات فالب ریزی شده را پرداخت می کند. ربات تقریبا" می تواند کلیه مراحل کاری این صنعت را پوشش دهد.
در صنعت خودرو سازی ورق های متعددی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از این ورق ها، ورق های بدون پوشش می باشد.