قطعات ریخته گری آلومینیوم و ریخته گری شن و ماسه آلومینیوم: فرآیندها، کاربردها و نگهداری
اجزای آلومینیومی از کف کارخانه از بیش از یک مسیر خارج می شوند. برخی از آنها تحت فشار بالا در داخل قالب فولادی سخت شده تشکیل می شوند، برخی دیگر به آرامی در داخل بستری از ماسه به هم چسبیده شکل می گیرند. انتخاب بین قطعات ریخته گری آلومینیومی و اجزای آلومینیومی ریخته گری شن و ماسه به ضخامت دیوار، حجم سفارش، بودجه ابزار و سطح تمام شده یک پروژه بستگی دارد. در بخشهای زیر نحوه عملکرد هر روش، محل استفاده از هر یک، مواردی که در طول شکلدهی ممکن است دچار مشکل شوند، و نحوه تمیز کردن سختافزار آلومینیومی تمامشده پس از استفاده از آن توضیح داده میشود.
تلورانس های قابل تکرار تنگ
تزریق فشار بالا حفره قالب را در کسری از ثانیه پر می کند، بنابراین ضخامت دیواره و موقعیت سوراخ ها از اولین شلیک تا ده هزارم تکرار می شود. این ثبات دلیل است قطعات ریخته گری آلومینیومی برای محفظه ها و براکت هایی انتخاب می شوند که باید بدون اتصال دستی به اجزای جفت شونده بچسبند.
قابلیت دیوار نازک
از آنجایی که آلومینیوم مذاب به جای ریختن توسط گرانش، تحت فشار به داخل حفره وارد می شود، دیوارهایی به نازکی یک میلی متر هنوز می توانند قبل از یخ زدن فلز به طور کامل پر شوند، که بدون کاهش استحکام، قطعات نهایی را سبک نگه می دارد.
سطح صاف به عنوان ریخته گری
قالبهای فولادی بافت سطحی ظریفی را مستقیماً روی قالب ریختهگری ایجاد میکنند، نیاز به ماشینکاری ثانویه روی سطوح آرایشی را کاهش میدهند یا از بین میبرند و میزان پسفرآوری مورد نیاز یک محفظه یا صفحه پوششی را قبل از ارسال کاهش میدهند.
کارآمد در حجم
زمانهای چرخهای که به جای چند دقیقه در ثانیه اندازهگیری میشوند، فرآیند را برای هزاران بار اجرای یک هندسه مناسب میسازد، به همین دلیل است که براکتهای موتور، محفظههای گیربکس و محفظههای الکترونیکی پس از نهایی شدن طراحی به این روش تکیه میکنند.
مزایای ریخته گری شن و ماسه برای قطعات آلومینیومی
ریخته گری شن و ماسه رویکرد متفاوتی دارد و به دلایل متفاوتی جایگاه خود را به دست می آورد. این فرآیند به جای فشار دادن فلز به قالب سخت شده، شن و ماسه مخلوط شده با یک چسب را در اطراف یک الگو بسته بندی می کند، سپس الگوی را حذف می کند تا حفره ای باقی بماند که آلومینیوم مذاب توسط گرانش آن را پر می کند. این امر اقتصاد و هندسه ای را که عملا می توان تولید کرد تغییر می دهد.
سرمایه گذاری کم ابزار
الگوها را می توان به جای فولاد سخت شده از چوب، فوم یا پلاستیک با چاپ سه بعدی ساخت که هزینه اولیه شروع شماره قطعه جدید را کاهش می دهد و زمان بین نقاشی تمام شده و اولین نمونه را کوتاه می کند.
قابلیت بخش بزرگ
ریختن گرانش همان محدودیت های فشار موجود در ریخته گری را اعمال نمی کند، بنابراین محفظه های پمپ، جعبه گیربکس و پایه های دستگاه با ضخامت بخش بسیار فراتر از آن چیزی که یک قالب می تواند با خیال راحت تحمل کند، بدون مشکل از قالب خارج می شوند.
طراحی انعطاف پذیری بین اجراها
زمانی که طرح تغییر میکند، میتوان یک الگو را دوباره کار کرد یا یک الگوی جدید را به سرعت برش داد، و از صرف زمان و هزینه اصلاح یا جایگزینی قالب فولادی هر زمانی که یک بعد نیاز به تنظیم در طول توسعه دارد، اجتناب کرد.
مناسب برای اجراهای کم حجم
در جایی که تنها تعداد انگشت شماری واحد یا یک دوره تولید کوتاه مورد نیاز است، توزیع هزینه قالب فولادی در قطعات کم به ندرت منطقی به نظر می رسد، بنابراین قالب های شنی راه کاربردی تر برای نمونه های اولیه و کارهای سری محدود باقی می مانند.
مقایسه پارامترهای ریخته گری در کنار هم
جدول زیر سه مسیر متداول شکلدهی آلومینیوم را در مقابل متغیرهایی که اغلب تصمیم میگیرند یک نقشه باید به کدام یک هدایت شود، نشان میدهد.
| پارامتر | دایکستینگ | ریخته گری شن و ماسه | ریخته گری قالب دائمی |
|---|---|---|---|
| هزینه ابزار | بالا | کم | متوسط |
| دقت ابعادی | 0.05 ± تا 0.1 میلی متر معمولی | ± 0.5 تا 1.5 میلی متر معمولی | ± 0.2 تا 0.5 میلی متر معمولی |
| اندازه دسته توصیه شده | هزاران به بالا | تک واحدی تا چند صد | صدها تا چند هزار |
| ضخامت دیوار قابل دستیابی | 1 میلی متر تا 4 میلی متر | 5 میلی متر تا 50 میلی متر | 3 میلی متر تا 20 میلی متر |
| زبری سطح As-Cast | Ra 1.5 تا 3.0 میکرومتر | Ra 6.0 تا 12.5 میکرومتر | Ra 3.0 تا 6.0 میکرومتر |
| زمان چرخه معمولی | چند ثانیه تا چند دقیقه | ساعت ها شامل آماده سازی قالب | دقیقه در هر بازیگران |
کاربردهای قطعات معمول ریخته گری شن و ماسه آلومینیوم
از آنجایی که قالب های شنی بخش های بزرگ و سنگین و اشکال نامنظم را بدون محدودیت فشار قالب تحمل می کنند، دسته های خاصی از سخت افزار تقریباً منحصراً از این مسیر ساخته می شوند.
محفظه های پمپ
گذرگاه های داخلی آب و فلنج های نصب به صورت یک تکه ریخته می شوند و از درزهایی که در غیر این صورت نیاز به آب بندی دارند اجتناب می کنند.
بدنه شیر
دیوارهای ضخیم اطراف پورت های رزوه ای فشار را حفظ می کنند در حالی که کانال های جریان داخلی در هنگام ریختن به طور تمیز شکل می گیرند.
فلنج و اتصالات
دایره های پیچ و مهره ها نزدیک به اندازه نهایی ریخته می شوند و فقط سطح جفت گیری را برای ماشین کاری باقی می گذارند.
پایه های ماشین ابزار
مقاطع سنگین و سفت و سخت که لرزش را در حین کار مرطوب می کنند، اندازه آنها بسیار فراتر از محدودیت های ریخته گری قالب هستند.
قطعات تجهیزات کشاورزی
محفظه ها و براکت های گیربکس در معرض بارهای بیرونی و ضربه های مکرر در حین استفاده در میدان قرار می گیرند.
سخت افزار دریایی
براکت ها، محفظه ها و اتصالاتی که مقاومت در برابر خوردگی آلومینیوم را با قابلیت ریخته گری شن و ماسه با بخش بزرگ جفت می کنند.
نحوه ریخته گری قطعات آلومینیومی
صرف نظر از اینکه کدام نوع قالب استفاده می شود، تشکیل یک قطعه آلومینیومی از همان توالی گسترده از الگو تا ریخته گری کامل پیروی می کند.
آماده سازی الگو یا قالب
الگویی برای قالبگیری شن و ماسه ساخته میشود، یا قالب فولادی سختشده برای ریختهگری تحت فشار ماشینکاری میشود، که با هندسه قسمت نهایی به اضافه مقدار انقباض مطابقت دارد.
ذوب شدن
آلیاژ آلومینیوم تا حدود 660 تا 720 درجه سانتیگراد در یک بوته یا کوره القایی گرم می شود تا زمانی که به حالت کاملا مایع و قابل ریختن برسد.
گاز زدایی و روان شدن
یک عامل گاززدایی هیدروژن محلول را حذف می کند و یک شار مواد اکسید را به سطح می کشد و تخلخل در ریخته گری تمام شده را کاهش می دهد.
ریختن یا تزریق
فلز مذاب توسط نیروی جاذبه به داخل یک حفره شنی ریخته می شود، یا تحت فشار به داخل قالب تزریق می شود و قبل از اینکه سطح شروع به جامد شدن کند، قالب را پر می کند.
خنک سازی و انجماد
خنکسازی کنترلشده به قالب اجازه میدهد تا از نازکترین بخشها به سمت ضخیمترین بخش جامد شود و حفرههای انقباض و تنش داخلی را محدود کند.
تخریب و تکمیل
ریختهگری از ماسه یا قالب جدا میشود، دروازهها و رایزرها بریده میشوند و قطعه به سمت آسیاب، عملیات حرارتی یا ماشینکاری در صورت نیاز حرکت میکند.
نحوه ریخته گری قطعات آلومینیومی at Home
یک نسخه ساده از همین فرآیند در دسترس یک کارگاه سرگرمی است. یک کوره کوچک پروپان یا زغال سنگ، ضایعات آلومینیوم را در یک بوته فولادی یا گرافیتی ذوب می کند، در حالی که یک الگوی چوبی یا چاپ سه بعدی فشرده شده در ماسه ریخته گری مرطوب، حفره را تشکیل می دهد. پس از برداشتن الگو، یک دروازه ریختن و یک کانال هواکش با دست قبل از بسته شدن و بسته شدن نیمه های قالب بریده می شود. فلز مذاب به طور پیوسته ریخته می شود تا از به دام افتادن هوا جلوگیری شود، سپس بدون مزاحمت رها می شود تا زمانی که ریخته گری به اندازه کافی خنک شود تا بتوان آن را تحمل کرد. تجهیزات ایمنی در این مقیاس اهمیت بیشتری دارند تا کمتر: محافظ صورت، دستکشهای مقاوم در برابر حرارت و آستینهای بلند در برابر پاشش پاشیده شدن، و ریختن آن باید همیشه روی یک سطح خشک و غیرقابل اشتعال به دور از هر گونه اثری از رطوبت اتفاق بیفتد، زیرا آب محبوس شده در ماسه مرطوب یا ابزار مرطوب در تماس با آلومینیوم مذاب میتواند به بخار تبدیل شود.
از چه چیزی می توانم برای ریخته گری آلومینیوم استفاده کنم؟
انتخاب مواد در دو جهت انجام می شود: مواد قالب و خود آلیاژ آلومینیوم.
مواد قالب
ماسه سیلیکا با خاک رس یا چسب های شیمیایی برای قالب های یکبار مصرف، فولاد ماشینکاری شده برای چرخه های ریخته گری مکرر، و گرافیت یا چدن برای قالب های دائمی که در یک دوره تولید متوسط استفاده می شوند.
گریدهای آلیاژی رایج
A356 و A357 برای قطعاتی که پس از عملیات حرارتی به استحکام بالاتری نیاز دارند، ADC12 و A380 برای قالبهای قالبی عمومی، و 6061 که در آن ریختهگری بعداً ماشینکاری میشود و به ماشینکاری خوب نیاز دارد.
تجهیزات کوره
کورههای بوتهای که توسط پروپان، گاز طبیعی یا عناصر مقاومت الکتریکی برای دستههای کوچکتر، و کورههای القایی برای ذوب سریعتر زمانی که توان عملیاتی بیش از هزینه سوخت است، روشن میشوند.
مواد کمکی
قرصهای گاز زدایی، شار پوشش، پوششهای آزادکننده قالب و آستینهای بالابر که هرکدام به جای شکل خود قطعه، خطر نقص خاصی را در حین ذوب و ریختن نشان میدهند.
خط جدایی ریخته گری آلومینیوم چیست؟
خط جدایی جایی را نشان می دهد که دو نیمه قالب یا قالب به هم می رسند و از هم جدا می شوند تا ریخته گری تمام شده آزاد شود. موقعیت آن در عریض ترین مقطع قطعه انتخاب می شود تا هر دو نیمه بتوانند بدون قفل شدن در برابر یک زیر برید به طور تمیز دور شوند. یک خط جداکننده با قرارگیری نامناسب، کار هسته اضافی را ایجاد می کند، زوایای پیش نویسی را اضافه می کند که در غیر این صورت مورد نیاز نبودند، یا فلاش اضافی باقی می ماند که باید با دست زمین شود. در یک ریختهگری تمامشده، خط جداسازی معمولاً بهصورت یک درز کمرنگ یا یک خط کمی برجستهشده در اطراف قطعه نشان داده میشود، و طبیعی است که در طول بازرسی نهایی، به جای تلقی کردن آن بهعنوان نقص، ماشینکاری یا سنگزنی سبک در امتداد آن درز مشاهده شود.
ریخته گری آلومینیوم چقدر دشوار است؟
آلومینیوم در وسط محدوده سختی ریخته گری فلز قرار می گیرد. نقطه ذوب متوسط و سیالیت خوب آن را نسبت به آهن یا فولاد بخشنده تر می کند، اما تعداد انگشت شماری از انواع عیب هنوز در هر مرحله از ریختن نیاز به توجه دارند.
تخلخل گاز
آلومینیوم مذاب در دمای بالا به راحتی هیدروژن را جذب می کند و با سرد شدن فلز، گاز از محلول خارج می شود و حفره های کوچکی باقی می ماند مگر اینکه قبل از ریختن، گاز زدایی به درستی انجام شود.
حفره های انقباضی
آلومینیوم هنگام جامد شدن به طور قابل توجهی منقبض می شود، بنابراین بخش های ضخیم که پس از گیرش فلز اطراف خنک می شوند، می توانند به سمت داخل کشیده شوند و یک فضای خالی داخلی ایجاد کنند.
سرد بسته
دو جریان فلز پس از شروع به پوسته شدن، به طور کامل با هم ترکیب نمی شوند و یک خط ضعف قابل مشاهده بر روی سطح ریخته گری باقی می ماند.
پاره شدن داغ
بخشهای نازکی که در مجاورت یک توده ضخیمتر قرار دارند، میتوانند ترک بخورند در حالی که هنوز تا حدی مذاب هستند، اگر قالب در طول سرد شدن انقباض طبیعی را مهار کند.
گزینه های تکمیل و تحمل سطح برای قطعات آلومینیومی ریخته گری
ریخته گری خام به ندرت دقیقاً همانطور که از قالب بیرون می آید از کف مغازه خارج می شود. وجههای نصب ماشینکاری شده، پوششهای آنودایز شده برای مقاومت در برابر خوردگی، پوشش پودری برای محفظههای همرنگ، و لایهبرداری شات برای یک بافت مات یکنواخت، همگی بسته به جایی که قطعه مورد استفاده قرار میگیرد، اعمال میشوند. طبقات تحمل معمولاً از ابعاد عمومی به عنوان ریخته گری در وجوه غیر بحرانی گرفته تا حفره های ماشینکاری دقیق و الگوهای پیچ و مهره ای که در چند صدم میلی متر نگه داشته می شوند، جایی که قطعات جفت کننده آن را می طلبند، متغیر است. تأیید ضخامت دیوار، بازرسی اشعه ایکس برای تخلخل داخلی، و آزمایش فشار بر روی قطعاتی که سیال را نگه میدارند، مراحل معمولی هستند که در بازرسی نهایی قبل از انتشار یک دسته ساخته شدهاند.
نحوه تمیز کردن قطعات آلومینیومی ریخته گری
تمیز کردن عمومی قطعات آلومینیومی ریخته گری با آب گرم و یک شوینده ملایم و غیر ساینده که با یک برس نرم برای از بین بردن گرد و غبار و آلودگی سطحی اعمال می شود، شروع می شود. از اسیدهای قوی و پاک کننده های قلیایی باید اجتناب شود زیرا آنها به لایه اکسید طبیعی که آلومینیوم را از خوردگی محافظت می کند حمله می کنند. باقیمانده های سرسخت را می توان با خیساندن مختصر در یک پاک کننده فرموله شده برای آلومینیوم قبل از شستشوی نهایی و خشک کردن کامل با یک پارچه بدون پرز، شل کرد، زیرا رطوبت به دام افتاده در فرورفتگی ها یا سوراخ های رزوه ای منجر به اکسیداسیون تازه می شود.
تمیز کردن قطعات آلومینیومی ریختگی ماشین
چرخها، منیفولدهای ورودی و محفظههای انتقال، گرد و غبار جاده و بقایای ترمز را در طول زمان جمعآوری میکنند. ابتدا شستن شن های شل شده، سپس استفاده از یک پاک کننده آلومینیومی ایمن برای چرخ و یک برس نرم روی پره های فرو رفته، از خراشیدگی ذرات ساینده روی سطح جلوگیری می کند. یک پوشش سبک از موم محافظ پس از آن، بازگشت اکسیداسیون بین شستشو را کند می کند.
تمیز کردن قطعات آلومینیوم ریخته گری موتور
اجزای موتور دارای لایه روغن پخته شده و رسوبات کربنی هستند که آب ساده جابجا نمی شود. اجازه دهید قطعه کاملاً خنک شود، روی یک چربیگیر اسپری کنید، و آن را با برس نایلونی به جای برس فلزی روی دندهها و پیچ و مهرهها قرار دهید، از ایجاد لکهدار روی سطح جلوگیری میکند. دمیدن هوای کاملا خشک و فشرده از سوراخ های کور مانع از تداخل باقیمانده پاک کننده با مهر و موم واشر در مونتاژ مجدد می شود.
تمیز کردن روتین تعمیر و نگهداری
برای قطعاتی که در سرویسهای معمولی در فضای باز یا صنعتی قرار دارند، یک شستشوی ماهانه ساده با صابون ملایم و پارچهای نرم، و به دنبال آن بازرسی از نظر حفرهزدگی یا شکوفههای اکسید سفید، قبل از پخش شدن به حفرههایی که برای برداشتن آن نیاز به پرداخت مکانیکی دارد، خوردگی زودرس را میگیرد.
انتخاب فرآیند مناسب برای قسمت جدید
یک نقاشی به ندرت با روش ریخته گری از قبل تعیین شده می رسد. ضخامت دیوار، مقدار سفارش مورد انتظار، الزامات تحمل روی وجه های جفت گیری، و اندازه قطعه همگی به سمت قالب، قالب ماسه ای یا قالب دائمی قبل از ذوب شدن یک گرم آلومینیوم است. بررسی زودهنگام این عوامل، در کنار درجه آلیاژی که به بهترین وجه برای نیازهای مکانیکی و خوردگی قطعه مناسب است، پس از شروع تولید، تغییرات مجدد و ابزارآلات را به حداقل می رساند.
