تحقیق با عنوان ریخته گری تحت فشار
ریخته گری تحت فشار نوعی ریخته گری می باشد که مواد مذاب تحت فشار بداخل قالب تزریق می شود . این سیستم بر خلاف سیستم ریژه که مذاب تحت نیروی وزن خود بداخل قالب می رود امکانات تولید قطعات محکم وبدون مک می باشد. دایکاست کوتاهترین راه تولید یک محصول از فلز می باشد .
مزایای ریخته گری تحت فشار:
1-تولید انبوه و با صرفه
2-تولید قطعه مرغوب باسطح مقطع نازک
3-تولید قطعات پیچیده
4-قطعات تولید شده در این سیستم از پرداخت خوبی بر خوردار است.
5-قطعه تولید شده استحکام خوبی دارد.
6-در زمان کوتاه تولید زیادی را امکان می دهد.
معایب ریخته گری تحت فشار :
1-هزینه بالا
2-وزن قطعات در این سیستم محدویت دارد حداکثر 3 8 K g
3-از فلزاتی که نقطه ذوب آنها در حدود آلیاژ مس می باشد می توان استفاده نمود.
ماشینهای دایکاست:
این ماشینها دو نوع کلی دارند:
1-ماشینهای با محفظه تزریق سرد: cold chamber در این نوع سیلندر تزریق خارج از مذاب بوده و فلزاتی مانند A L و C u و m g تزریق می شود و مواد مذاب توسط دست به داخل سیلندر تزریق منتقل می شود .
2-ماشینهای با محفظه تزریق گرم : Hot chamber در این نوع سیلند تزریق داخل مذاب و کوره بوده و فلزاتی مانند سرب خشک و روی تزریق می شود و مذاب اتوماتیک تزریق می شود.
محدودیتهای سیستم سرد کار افقی:
1-لزوم داشتن کوره های اصلی و فرعی برای تهیه مذاب و رساندن مذاب به داخل سیلندر تزریق
2- طولانی بودن مراحل کاری
3-امکان بوجود آمدن نقص در قطعه بدلیل افت حرارت مذاب آکومولاتور یک سیلندر دو طرفه بازشوکه داخل آن یک پیستون شناور وجود دارد که یک سمت آن فشار گازاز نوع گاز بی اثر مانند گاز ازت که در سیستم با D Oمشخص می باشد ، تحت فشار است و در سمت دیگر فشار روغن که در سیستم با P N مشخص می باشد.
وظیفه آکو مولاتور:
چون پیستون شناور آکومولاتور بوسیله فشار روغن شارژ شده است و پشت آن هم فشار متراکم گاز وجود دارد در زمان تزریق وقتی فشار روغن در یک سمت کم می شود . فشار گاز با سرعت زیادی پیستون را به سمت روغن هدایت نموده و باعث سرعت زیادی در ضربه دوم تزریق شده و مذاب را در مدت زمان کوتاه بداخل حفره قالب می راند .
نقش آکومولاتور:
اگر این اجزاء عمل نکند و در واقع نقشی در تزریق مذاب نداشته باشد قطعات دارای مک و بد تزریقی بوده و استحکام لازم راندارد.
بسته نگه داشتن قالب : (قفل قالب D I E L O C K )
فشارهایی که در ریخته گری تحت فشار در فلز مذاب به وجود می آیند مستلزم داشتن تجهیزات ویژه جهت بسته نگهداشتن قالب می باشد تااز فشاری که برای باز کردن قالب در طی تزریق بوجود می آیدوباعث پاشیدن فلزاز سطح جدا کننده قالب می شود اجتناب شده و تلرانسهای اندازه قطعه ریختگی تضمین گردد. قالبهای دایکاست بصورت دو تکه ساخته می شوند یک نیمه قالب به کفشک ثابت ( طرف تزریق) و نیمه دیگر به کفشک متحرک ( طرف بیرون انداز) بسته می شود . قسمت متحرک قالب بوسیله ماشین روی خط مستقیم به جلو و عقب می رود و به این ترتیب قالب دایکاست باز و بسته می شود. بسته نگهداشتن هردونیمه قالب طی تزریق ،بسته به طراحی ماشین ریخته گری تحت فشار با روشهای مختلف صورت می گیرد. یک روش اتصال با نیرو است که از طریق اعمال یک نیروی هیدرولیکی بر کفشک متحرک به وجود می آید.روش دیگر،اتصال با فرم به کمک قفل و بند های مکانیکی صورت می گیرد این قفل و بند ها فقط با یک نیروی کوچک پیش تنش کار می کنند . در هر دو مورد یک بسته نگهدارنده ایجاد می گردد که با نیروی به وجود آمده باز کننده در قالب دایکاست مقابله می کند. نیروی باز کننده نتیجه فشار تزریق است که هنگام پر کردن قالب ایجاد می گردد.
سیستم قفل قالب به روش اتصال با نیرو معمولا شامل قسمتهای زیر است :
1-دومیز ثابت جلو و عقب و یک میز متحرک میانی
2-چهار عدد بازوی راهنما و هشت عدد مهرة فیکس
3-سیلندر محرک میز متحرک
قدرت قفل شوندگی قالب بستگی به موارد زیر دارد:
1-قدرت پمپ
2-قدرت سیلندر محرک میز
3-قدرت چهار عدد میله راهنما
4-زاویه شیب گوه ها
قالبهای دایکاست:
قالب دایکاست عبارت است یک قالب دائمی فلز ی بر روی یک ماشین ریخته گری تحت فشار که برای تولید قطعات ریختگی تحت فشار بکار می رود. هدایت کردن فلز مذاب به درون حفره قالب توسط کانالهایی انجام می گیرد که به آن سیستم مدخل تزریق – راهگاه - گلویی گفته می شود . هر قالب دایکاست از دو قسمت تشکیل شده است تا بتوان قطعه را بعد از انجماد از حفره قالب بیرون آورد. اجزاء قالب دایکاست که با فلز ریختگی مذاب در تماس هستند از فولاد گرم کار و یا از آلیاژهای مخصوص نسوز و مقاوم در برابر تغییر دما ساخته می شود .
ساختمان قالب:
در زیر جنبه های مهم طراحی قالب را مورد برسی قرار می دهیم:
تقسیم قالب:
همانطور که ذکر شدهر قالب دایکاست بصورت دو تکه است یعنی قالب ازیک نیمه ثابت(طرف تزریق)ویک متحرک (طرف بیرون انداز)تشکیل شده است . نیمه ثابت قالب (نیمه تزریق قالب)به کفشک ثابت ماشین ریخته گری تحت فشار مونتاژ می شود . در حالی که نیمه متحرک قالب (نیمه بیرون انداز قالب )به کفشک متحرک محکم می شود هر دو نیمه قالب در حالت آماده تزریق بسته هستند و با نیروی بسته نگهدارنده ای که از طرف ماشین ایجاد می گردد،در حالت بسته نگه داشته می شوند . سطح تماس هر دو نیمه قالب ، سطح جدایش قالب نامیده می شود. برای اجتناب از نفوذ فلز مذاب به خارج بایستی سطح قالب کاملاً آب بندی و از این جهت به صورت سطح سنگ زنی شده و یا هم سطح شده باشد .دقت انطباق صفحات قالب که روی هم قرار می گیرند اهمیت زیادی دارند .بهتر است که لبة خارجی در هر دو صفحه قالب حدواً 1 m m تا 2 m m تحت زاویه 4 5 پخ زده شوند . به این ترتیب از خرابی لبه ها توسط ضربه یا برخورد که منجر به تغییر شکل لبه ها می گردد و می توانند دقت انطباق را بر هم بزنند اجتناب می شود .
در خاتمه یک مطلب در مورد تعیین ابعاد سطح جدایش قالب ذکر می گردد که سطح جدایش دور تا دور حفره قالب یک سطح به اندازه کافی بزرگ آب بندی را بوجود بیاورد.
تخلیه هوای قالب :
یکی از شرایط مهم برای تولید قطعات مهم تولید تزریقی بدون عیب آن است که در موقع تزریق مقدار گازهای محبوس در ساختار قطعه محبوس در ساختار قطعه تا حد امکان کم باشد . و این تعداد کم تخلخلهای گازی با ابعاد کوچک میکروسکوپی به هم فشرده شوند . بدین ترتیب دو خواسته مطرح می گردد .
اولاً باید در پروسه تزریق تا حد امکان هیچ هوایی از تجهیزات تزریق به درون مذاب نفوذ نکند و ثانیاً هوای موجود در کانال تغذیه و حفره قالب بتواند هنگام تزریق بطور کامل خارج گردد.
فشردن تخلخلهای باقیمانده درقطعه از طریق اعمال فشار نهایی بعد از پر شدن قالب صورت می گیرد این فشار نهایی را می توان از طریق اتصال یک مولتی بلیکاتور افزایش داد.اولین خواسته به خصوص به واحد ریخته گری و در اینجا قبل از هر چیز به سیستم کنترل محرک ریختگی و مربوط می باشد . بایستی توجه داشت که پیستون مذاب آهسته حرکت کرده و فلز مذاب قبل از آنکه با سرعت برای پوشیدن قالب شتاب بگیرد در محفظه انتقال جمع گردد .تجمع در محفظه انتقال بدون تشکیل یک موج برگشتی از نفوذ هوا به درون محفظه انتقال جلوگیری کرده و شرایط را برای خروج بلا مانع هوای وارد شده از طریق جریان فلز به درون کانال تغذیه وحفره قالب و سپس از آنجا توسط کانالهای تخلیه هوا به بیرون آماده فرایندهای ویژه ، مانند حرکت شتابدار پیستون مذاب ، تأثیرمبتنی بر کاهش هوا و ناخالصیهای گازی در فلز تزریقی می گذارند.
درخواست دوم مربوط به تخلیه هوای حفره قالب مربوط است . هوای نفوذ ی توسط جریان فلز بایستی به راحتی خارج گردد. بنابر این بایستی کانالهایی برای تخلیه هوا در نظر گرفت تا هوای گازهای قالب بتوانند از طریق آنها به بیرون انتقال یابند تخلیه ناقص هوا از قالب یکی از علتهای رایج عدم نفوذ کیفیت قطعه می باشد . برحسب تجربه پایین بودن بیش از اندازه سرعت فلز باعث عیوب ریختگی مانند سطح خارجی زبرورگه دار تزریق سرد و ناخالصیهای گازی می گردد .
بنابر این سرعت جریان فلز مذاب د رحفره قالب تاوقتی که قالب کاملاً پر شود با ازدیاد فشار گاز ( در نتیجه تخلیه خیلی آهسته هوا) کاهش می یابد. فشار گاز در حفره قالب از گلوئی تا اخرین ناحیه پر شده حفره قالب افزایش می یابد ، با توجه به میزان اثر گذاری تخلیه هوای قالب ، اندازه حد اکثر فشار گاز متفاوت است . تجمع عیوب ریختگی در آخرین قسمت های پر شده قطعه تزریقی همیشه نمایانگر آن است که تخلیه هوا ناقص انجام گرفته است . بهبود و توسعه تخلیه هوای قالب در این نقاط از حفره قالب خطر عیوب ریختگی را کاهش می دهد ، زیرا به این ترتیب فشار گاز پایین آمده و متناسب با آن سرعت جریان فلز مذاب کمتر می گردد .
به این ترتیب بایستی در قالب دایکاست کانالهایی با ابعاد کافی برای سطح مقطع جهت تخلیه هوا تغییر گردند همه سطوح انطباقی قسمت های قالب در حفره قالب (مغزیها قالب، ماهیچه ها ثابت و متحرک ، پینهای پران ) و طبیعتاً سطح جدایش قالب نیز در تخلیه هوا مؤثر هستند اما معمولاً این مقاطع که در تخلیه هوا نقش دارند به آن اندازه ای نیستند که هوای موجود در قالب تزریق را در مدت زمان بسیار کوتاه پر شدن قالب بطور کامل تخلیه نمایند . سطوح جدایش قالب بویژه در قالب های جدید غالباً با دقت زیادی ماشینکاری و آب بندی می گردند . بطوری که سهم آنها در تخلیه هوا ناچیز است .
کانال های تخلیه هوا در سطح جدایش قالب مرز کاری می گردند و از کناره حفره قالب یا از سر باره گیره ها بصورت خط مستقیم تا لبة خارجی هدایت می شود.
عرض کانال ها در حدود 10mm تا 15mm و عمق آنها 0.1mm تا 0.2 mm است فلز مذاب به درون کانال های تخلیه هوا نفوذ می کنند ، اما طول نفوذ برای یک کانال با عمق 0.2mm بسیار کوتاه است . برای جلوگیری از تخلخل های ایجاد شده در اینجا ، کانالهای تخلیه هوا در سر باره گیره ها قرار داده می شود و این سر باره گیره ها در پلیسه گیری ان جدا می گردند.
طول کانالهای تخلیه هوا باید حداقل 100 mm باشد و به همان اندازه بایستی ما برای آن بر روی سطح جدایش در اختیار باشد . وجود کانالهای تخلیه هوا فقط در یکی از دونیمه قالب در سطح جدایش کافی است.
بهتر است همیشه از ماهیچه های ثابت موجود در قالب دایکاست نیز جهت تخلیه هوای قالب بهره برد. برای این منظور با یک لقی انطباق حدوداً 0.05 mm در صفحه قالب قرار داده می شوند.
باید به فاصله تقریباً 100mm از پشت دیواره قالب ، یک گاه در نظر گرفته شود تا هوای رانده شده جمع آوری و سپس از طریق سطح ایجاد شده بر روی شفت ماهیچه به خارج انتقال یابد.همچنین سطوح لغزش ماهیچه های متحرک ، که دارای یک لقی انطباق زیاد در حدود 0.1 mm هستند و نیز پینهای پران که معمولاً بالقی کمتر از 0.03 mm نصب می گردند در تخلیه هوا مؤثرند.
در حالی که روشهای ممکن جهت تخلیه هوای قالب که از آنها نام برده شد ، تنها برای آن بکار می روند تا هوای رانده شده از فلز تزریقی را از حفره قالب دور نگهدارند و از تشکیل یک فشار معکوس و مزاحم گاز در حفره قالب جلوگیری کنند ، بایستی از طرف دیگر تدابیری نیز جهت انتقال هوای محبوس در جریان فلز به بیرون اندیشد معمولاً تا حدودی تشکیل حرکت گردابی در جریان پر کننده اجتناب ناپذیر است، بطوری که مثلاً در تغییر مسیر جریان و در برخورد ماهیچه های بر آمده و دیوارهای قالب و همچنین توسط یک جریان برگشتی امکان تشکیل گرداب وجود دارد بعلاوه باقیمانده مواد جدایش با جریان تزریق همراه شده و یا توسط آن شسته می شوند از این رو اتخاذ تدابیر بایستی هوا ، گازهای قالب و یا اکسید های به وجود آمده توسط حرکت گردابی فلز مذاب جمع اوری و از حفره قالب خارج گردند برای این منظور از قسمتهای بنام سر باره گیرها مناطق فرز گازی شده کوچکی در صفحه قالب نزدیک کنارحفره قالب می باشند که توسط یک گلویی نازک به حفره قالب متصل می گردند.به این ترتیب فلز مذاب به درون سر باره گیر سر ریز می شود . با توجه به اینکه بخصوص ابتدای جریان تزریق ، یعنی جبهه جریان ، از هوا ، اکسیدها و باقیمانده مواد جداکننده فنی می باشد سر باره گیرها بویژه در جایی در نظر گرفته می شوند که در آنجا جبهه جریان به دیواره قالب پرتاب می گردد. بنابراین سر باره گیر فلز تزریقی را که دیگر شرایط مطلوب کیفی را دار نمی باشد گرفته و از حفره قالب دور می کند .
برای طراحی صحیح سر باره گیر بایستی تصور روشنی از نحوه تغییرات جریان داشت. سرباره گیره ها بر حسب نوع گلویی ، که نحوه تغییرات جریان را مشخص میکنند همیشه در ناحیه انتهای جریان پرکننده قرار داده می شوند .
گرم کردن و خنک کردن قالب
گرم کردن قالب :
قالب دایکاست بایستی بر روی ماشین دایکاست قبل از شروع بکار تا دمای لازم گرم گردد. تحت هیچ شرایطی نبایستی با یک قالب سرد و یا به قدر کافی خنک نشده ریخته گری را آغاز نمود ، در غیر این صورت تنش های حرارتی بالایی در سطح خارجی قالب پدید می آیند ، که معمولاً از بین نمی روند و باعث تشکیل ترکهای زود رس ناشی از سوختگی می گردند .
دمای گرم کردن قالب بایستی تقریباً به اندازه میانگین دمای قالب که برای ریخته گری ضروری است باشد ( آلیاژ آلومینیم از 250 تا 310 ) بطور کلی اگر در مرز بالای درجه حرارت های توصیه شده برای قالب بهتر بوده و طول عمر قالب می تواند بطور قابل ملاحظه أی افزایش یابد ، زیرا اختلاف بین دمای ریخته گری و دمای قالب کمتر است . اندازه تنشهای متناوب حرارتی به عنوان عامل تشکیل ترکهای ناشی از سوختگی به دمای قالب بستگی دارد . هر چه افت حرارتی بین دمای ریختگری و دمای قالب کمتر باشد ، به همان نسبت نیز انبساط در سطح خارجی قالب و خطر ایجاد ترک کمتر است.
برای گرم کردن از دستگاه های گرم کننده به تنهایی و همراه با دستگاه های خنک کننده استفاده می شود. مشعلهای گازی بخاطر اینکه اجزاء بر جسته قالب ، ماهیچه های نازک و پینهای پران شدید تر از نواحی ضخیمتر قالب گرم می کنند مناسب نمی باشند در این گونه مواد خطر گرم شدن بیش از اندازه موضعی در فولاد عملیات حرارتی شده قالب وجود دارد، که تأثیری مانند عملیات بازگشت پس از آن به جا می گذارد و می تواند باعث کاهش استحکام گردد. برای این منظور گرم کننده های مادون قرمز و یا گرم کننده های سرامیکی ، گازی که توزیع حرارتی نسبتاً یکنواختی بوجود می آورند و مناسب ترند این نوع دستگاهها به شکل قاب و یا جعبه ساخته شده و بین دو نیمه باز شده قالب قرار داده می شوند . اما در اینجا هم بایستی توجه داشت که هیچ جایی بیش از اندازه گرم نشود و یا در نواحی مشخص از قالب سد حرارتی ایجاد نگردد.
خنک کردن قالب :
درهر سیکل تزریقی گرما به قالب دایکاست انتقال می یابد برای بدست اوردن قطعه تزریقی بایستی فلز مذاب منجمد ، تا دمای انجماد سرد گردد. برای اینکه بتوان قطعه تزریقی را از قالب گرفت و یا به بیرون پرتاب نمود ، بایستی آنرا تا دمای باز هم پایینتر خنک نمود . این بدان معنی است که برای خنک کردن مطلوب فلز تزریقی بایستی مقداری گرمای زیادی از طرف قالب دریافت و انتقال داده شود. خواص حرارتی جنس ماده قالب به گونه أی که این تخلیه گرمایی امکانپذیر می گردد اما بایستی این گرما از خود قالب هم خارج شود و این وظیفه سیستم خنک کننده قالب است . به عنوان ماده خنک کننده ، معمولاً از آب و بعضاً نیز از روغن موجود در دستگاههای تنظیم دما ، در صورتی که هم برای گرم کردن و هم برای خنک کردن بکار رود استفاده می شود .
برای قطعات تزریقی کوچک و یا جدار بسیار نازک ممکن است بتوان از خنک کردن قالب بطور کامل صرفنظر نمود ، به شرطی که گرمای ارائه شده از طریق افزایش تعداد تزریق ها بیشتر از گرمای پس داده شده به بهترین وجه از طریق تشعشع ، همرفت و هدایت نباشد . طبیعی است که این موضوع برای ریخته گری آلیاژ های با دمای ذوب نسبتاً پایین هم مانند قطعات دایکاست کوچک و جدار نازک سرب و قلع صادق است .
حتی د رقطعات دایکاست جدار ضخیم هم گاه نیازی به خنک کردن قالب نیست ولی معمولاً در ماشینهای اتوماتیک سریع با محفظه ضروری است .
برا ی خنک کردن قالب، کانالهایی در قالب دایکاست برای جریان یافتن ماده خنک کننده تعبیه می گردد این کانال ها بطرف ناحیه ایاز قالب که با قطعه تماس دارد هدایت می شوند یعنی جایی که انتقال گرما از قطعه تزریقی یه سمت قالب آغاز می گردد اگر صفحه قالب فاقد مغزی قالب باشد کانالهای خنک کن در داخل صفحه قالب فاقد مغزی قالب باشد کانالهای خنک کن در داخل صفحه قالب سوراخکاری شده و به مدار سیستم خنک کننده مربوط متصل می گردد.
کانال های خنک کن در قسمتی از قالب که بایستی خنک گردد به روشهای گوناگون طراحی می گردند . نحوه هدایت کانال بایستی طور انتخاب شود که بخصوص ناحیه ای از قالب که پشت حفره قالب قراردارد بتواند خوب خنک گردد.
کانال های درون قالب به صورت مستقیم هدایت می شوند اما درعین حال تغییر زاویه و تطبیق این کانال ها به لبه های قالب هم امکانپذیر است .
و ...
در فرمت word
قابل ویرایش
در 20 صفحه
تحقیق با عنوان ریخته گری تحت فشار
