دانلود تحقیق ریخته گری تحت فشار

 پروژه و تحقیق ریخته گری تحت فشار

تعداد صفحات : 60 با فرمت ورد و قابل ویرایش

مقدمه

ریخته‌گری تحت فشار یا دایکاست (به انگلیسی: Die casting) نوعی ریخته‌گری است که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزریق می‌شود. در این سیستم بر خلاف روش‌های دیگر ریخته‌گری که مذاب تحت نیروی وزن خود به داخل قالب می‌رود ، مواد مذاب با فشار داخل قالب تزریق میشود و در همان  حالت یعنی تحت فشار مواد مذاب منجمد می شود و امکان تولید قطعات با استحکام بالا را می‌دهد. ریخته‌گری تحت فشار کوتاه‌ترین راه تولید یک محصول ازفلز می‌باشد. یکی از مزایای این روش، تولید قطعات بسیار نازک و همچنین با استحکام بسیار زیاد می‌باشد که ساخت آن توسط روش‌های دیگر ریخته گری  تقریباً غیرممکن می‌باشد. دراین روش از قالب‌های فلزی استفاده می‌شود. تفاوت اساسی روش‌های تحت فشار ریژه در روش پُر شدن قالب است. در روش ریژه پر شدن قالب براساس نیروی ثقل مذاب می‌باشد در حالی که درریخته گری تحت فشار، پر شدن قالب در اثر فشار وارد بر مذاب بوده و انجماد نیز تحت فشار انجام می‌گیرد. به همین دلیل در روش ریخته‌گری تحت فشار امکان تولید قطعات پیچیده‌تر وجود داشته و از لحاظ مک و حفره‌های گازی و نیز خواص مکانیکی شرایط بهتری نسبت به ریخته‌گری در قالب‌های ریژه دارد

ریخته‌گری تحت فشار بر اساس نیروی فشار اعمال شده به دو دسته تقسیم می‌شود:

۱-ریخته‌گری تحت فشار بالا

۲-ریخته‌گری تحت فشار کم

روش ریخته‌گری تحت فشاربالا کاربرد وسیع‌تری نسبت به روش ریخته‌گری تحت فشار کم دارد و در صنعت اصطلاحاً به آن (ریخته‌گری تحت فشار) و یا (دایکاست) گفته می‌شود؛ بنابراین زمانی که اصطلاح تحت فشار آورده شد، مقصود ریخته‌گری تحت فشار بالا می‌باشد از جنبه ای دیگر به دو دسته زیر تقسیم می شود:

الف) ریخته گری تحت فشار با محفظه داغ  در ریخته گری تحت فشار با محفظه داغ، مخزنی از فلز مذاب در کوره مربوط به دستگاه نگهداری می شود. سپس پمپ دستگاه به داخل فلز مذاب فروبرده می شود و پمپ، مذاب را به داخل قالب می راند (شکل 1). استفاده از فرآیند محفظه داغ به فلزات زودگداز عمدتاً آلیاژهای روی که در دمای ۴۰۰ تزریق صورت می گیرد، منحصر می شود.ب)ریخته گری تحت فشار با محفظه سرد  روش ریخته گری تحت فشار با محفظه سرد برای آلیاژهایی که دمای ذوب بالایی دارند مانند آلیاژهای آلومینیم که تزریق در بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد صورت می پذیرد، مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش محفظه در مجاورت قالب با فلز مذاب، بارگیری شده و سپس مذاب با فشار به داخل قالب رانده می شود. در این روش فشار اعمال شده در حدود4000-15000psi می باشد. شکل (2) شماتیکی از این روش را نشان می دهد.

پرتال جامع انرژی

مزایای ریخته گری تحت فشار Die Casting

ریخته گری تحت فشار نوعی ریخته گری می باشد که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزریق می شود. این سیستم بر خلاف سیستم هایی که مذاب تحت نیروی وزن خود به داخل قالب می رود، دارای قابلیت تولید قطعات محکم و بدون مک (حفره های درونی) می باشد. دای کاست سریع ترین 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 برخوردار 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. 
3- از فلزاتی که نقطه ذوب آنها در حدود آلیاژ مس می باشد می توان استفاده نمود.

ماشین های دایکاست: 
این ماشین ها دو نوع کلی دارند: 
1- ماشین های با محفظه تزریق سرد: Cold chamber در این نوع سیلندر تزریق خارج از مذاب بوده و فلزاتی مانند AL و Cu و mg تزریق می شود و مواد مذاب توسط دست به داخل سیلندر تزریق منتقل می شود. 
2- ماشین های 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.

محدودیت های 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 به وجود آمدن نقص در قطعه به دلیل افت حرارت مذاب آکومولاتور

بسته نگه داشتن قالب: (قفل قالب DIE LOCK) 
فشارهایی که در ریخته گری تحت فشار در فلز مذاب به وجود می آیند مستلزم داشتن تجهیزات ویژه جهت بسته نگه داشتن قالب می باشد تا از فشاری که برای باز کردن قالب در طی تزریق به وجود می آید و باعث پاشیدن فلز از سطح جدا کننده قالب می شود اجتناب شده و تلرانس های اندازه قطعه ریختگی تضمین گردد. قالب های دایکاست به صورت 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 نگه داشتن هر دو نیمه قالب طی تزریق، بسته به طراحی ماشین ریخته گری تحت فشار با روش های 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 بندهای 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.

قالب های 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 به کار می رود. هدایت کردن فلز مذاب به درون حفره قالب توسط کانال هایی 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.

بعضی قطعاتی که با دای کستینگ تولید می شوند عبارتند از: کاربراتورها، موتورها، قطعات ماشین های اداری، قطعات لوازم کار، ابزارهای دستی و اسباب بازی ها. وزن اکثر قطعات ریختگی این فرآیند از کمتر از 90 گرم تا حدود 25 کیلوگرم تغییر می کند.

منبع: http://www.metallurgyis.ir/ftopicp-215-.htm

ریخته گری تحت فشار (دایکاست): عبارت است از یک روش ریخته گری که در آن فلز مایع تحت تاثیر یک فشار نسبتا بالا به داخل قالب های چند تکه پرس می شود.بنابراین عمل پرکردن قالب همانند ریخته گری ماسه ای تحت تاثیر نیرود وزن نیست ،بلکه عمدتاٌ بر اساس تبدیل انرژی فشاری که به فلز ریختگی مایع اعمال می شود به انرژی جنبشی صورت می پذیرد به این ترتیب هنگام عمل ریختن ، جریانهای سیالی با سرعت بالا به وجود می آیند تا اینکه بالاخره در انتهای پرکردن قالب انرژی جنبشی مواد متحرک به انرژی فشاری و حرارتی تبدیل می شود .
ریخته گری تحت فشار از درون ریخته گری با قالب فلزی ریژه توسعه پیدا کرده است . وجه مشترک هر دو روش استفاده از قالب های فلزی دائمی است . اما ریخته گری با قالب های فلزی ریژه  محدودیت هایی دارد ، زیرا پر کردن قالب فقط تحت تاثیر نیروی ثقل انجام می گیرد و از این جهت دسترسی به سرعت های بالا برای جریان سیال امکان پذیر نیست . بر این اساس قطعات ریختگی جدار نازک با دقت اندازه بالا و همچنین گوشه ها و لبه های تیز فقط تحت شرایطی با این روش قابل تولید هستند . در ریخته گری تحت فشار ( دایکاست ) فلز مایع با سرعت زیاد به داخل  حفره قالب فشرده می شود . تاثیر فشار را که در اثر آن فلز مایع از درون باریکترین سطوح مقاطع نیز جریان می یابد و به دیواره قالب برخورد می کند برای تطبیق دقیق قطعه ریختگی با شکل قالب با کیفیت سطح بالا فراهم می گردد و می توان از ابعاد بیش از اندازه بزرگ در طراحی قطعات ریختگی اجتناب و در نتیجه در مصرف مواد ریختگی صرفه جویی نمود . از این جهت ریخته گری تحت فشار به لحاظ فنی و اقتصادی مزایای قابل توجهی دارد ، بویژه اینکه این روش نه فقط بهره وری بالایی را میسر می سازد ، بلکه کوتاهترین راه تولید یک محصول از فلز نیز می باشد .

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 ۲۵۰ تا ۳۱۰ ) بطور کلی اگر در مرز بالای درجه حرارت های توصیه شده برای قالب بهتر بوده و طول عمر قالب می تواند بطور قابل ملاحظه ای افزایش یابد ، زیرا اختلاف بین دمای ریخته گری و دمای قالب کمتر است . اندازه تنش های متناوب حرارتی به عنوان عامل تشکیل ترک های 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.

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 پایین تر 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 صرف نظر 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 ماشین های اتوماتیک سریع با محفظه ضروری است .

برا ی خنک کردن قالب، کانال هایی در قالب دایکاست برای جریان یافتن ماده خنک کننده تعبیه می گردد این کانال ها بطرف ناحیه ای از 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 کانال های خنک کن در داخل صفحه قالب فاقد مغزی قالب باشد کانال های خنک کن در داخل صفحه قالب سوراخ کاری شده و به مدار سیستم خنک کننده مربوط متصل می گردد.

کانال های خنک کن در قسمتی از قالب که بایستی خنک گردد به روش های گوناگون طراحی می گردند . نحوه  هدایت کانال بایستی طور انتخاب شود که بخصوص ناحیه ای از قالب که پشت حفره قالب قرار دارد 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 .

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 .

دراین شیوه فلز مذاب را با فشار زیادی (چند هزار پوند بر اینچ مربع) به داخل قالب می رانند و مذاب در تمام طول مدت انجماد در همان فشار نگه داشته می شود. با کمک این روش می توان قطعاتی با ظرافت عالی تولید کرد.

از آنجا که قالب های مصرفی را غالباً از فولاد ابزار سخت می سازند (چدن تحمل فشارهای زیاد را ندارد) عموماً پر هزینه اند. به منظور امکان باز کردن قطعه، قالب باید حداقل ۲ تکه باشد ولی غالباً خیلی پیچیده تر از این است و دارای قسمتهای مختلفی است که در جهات متفاوت حرکت می کنند. به علاوه هر قسمت باید دارای کانال های عبور آب سرد و بیرون انداز قطعه باشد. اینها سبب می گردد قیمت هر دست قالب از اینگونه قالبها بسیار گران قیمت باشد.