0
04136674922

استفاده از فن آوری تحت خلاء در ریخته گری دایکاست

ریخته گری دایکاست

ریخته گری در قالب های دائم (Permanents Molds) فرایندی از ریخته گری است که در آن از قالب های دائم (با طول عمر زیاد) برای تولید انبوه قطعات به طور مکرر و بدون تعویض قالب در هر بار ریخته گری استفاده می شود. روش های ریخته گری در قالب های دائمی بر اساس نحوه پر شدن قالب را می توان به سه نوع متداول زیر دسته بندی کرد:

 

 

در ریخته گری تحت فشار، مذاب تحت یک فشار معین وارد محفظه ی قالب می شود. مقدار فشار به عوامل مختلفی از جمله جنس فلز، وزن قطعه و غیره بستگی دارد. تفاوت این روش با روش ثقلی یا ریژه در نحوه ی پر کردن قالب توسط مذاب است. به طوری که در روش ریژه، پر شدن قالب بر اساس نیروی ثقلی یا همان مذاب مذاب صورت می گیرد، در حالی که در ریخته گری تحت فشار، هم ورود مذاب به داخل محفظه قالب و هم انجماد آن تحت فشار بیش از یک اتمسفر انجام می گیرد. به همین دلیل قطعات ریختگی تحت فشار از نظر مک و حفره های گازی و انقباضی و نیز خواص مکانیکی شرایط بهتری نسبت به قطعات ریخته گری در قالب ریژه دارند.

ریخته گری تحت فشار بر اساس نیروی فشار اعمال شده به دو روش ریخته گری تحت فشار زیاد و ریخته گری تحت فشار کم دسته بندی می شود. روش ریخته گری تحت فشار زیاد کاربرد وسیع تری نسبت به فشار کم دارد و در صنعت به همین روش تحت فشار زیاد، ریخته گری تحت فشار یا دایکاست گفته می شود.

 

 

فن آوری خلاء در ریخته گری دایکاست

در سالیان اخیر، تجارت و بازار تولید ریخته های تحت فشار، رقابت فشرده و نزدیکی را برای تولید کنندگان به وجود آورده است و در این عرصه تولید با زمان تلف شده و با داشتن درصد بالای ضایعات بسیار خطر آفرین می باشد. در اغلب موارد، مشکلی که تولید را با بحران مواجه می سازد وجود عیوبی نظیر مک در قطعات تولیدی است و این موضوع در صورت داشتن حباب های محبوس پراکنده ریسک بیشتری را به وجود خواهد آورد.

بنابراین ضرورتی به یادآوری این مسئله نیست که به دلیل سرعت بالای پرشدن، تسریع در تخليه محفظه قالب از هوای درونی امری ضروری است و باعث حذف مک های گازی که به دلیل نامناسب بودن تخلیه هوای قالب در قطعات به وجود می آیند، خواهد شد.

امروزه به لطف پیشرفت فرایندهای تولید، استفاده از فن آوری تخلیه هوای داخل قالب به روش خلاء مزیت های زیادی نسبت به طراحی مرسوم خروجی هوا در قالب های دایکاست دارد، چرا که طراحی این خروجی ها بر اساس تجربه خواهد بود و امکان سعی و خطا نیز در چنین سیستمی بسیار محتمل می باشد. فن آوری خلاء به دو صورت در قالب های دایکاست استفاده می شود، سیستم خلاء با شیر کنترل، سیستم خلاء بدون شیر کنترل.

در این مقاله ضمن معرفی مزیت های فناوری خلاء به ویژگی سیستم های دارا و فاقد شیر کنترل خواهیم پرداخت. شایان ذکر است، از پیشرفت ها و دستاوردهای ارزنده این سیستم برای تولید این قطعات حساس نمی توان چشم پوشید، چرا که روزانه آمار کسانی که از روش های مرسوم و سنتی قالب سازی دست کشیده و خروجی های هوا را بر اساس سیستم خلاء تنظیم و طراحی می نمایند در حال افزایش است و علت اصلی این تغییر رویه، قابلیت اعتماد و اتکای بالای این فن آوری در افزایش کیفیت قطعات تولیدی می باشد.

 

فرایند ریخته گری دایکاست تحت خلاء

 

 مزایای تکنولوژی خلاء

  • ١- به دلیل پیچیدگی قطعات و قالب های ریخته گری تحت فشار، امکان طراحی و تعبیه خروجی هوا برای تمام اجزاء و قطعات قالب و قطعه وجود ندارد. بنابراین نسبت سطح خروجی هوا به سطح قطعه عدد کوچکی خواهد بود و این محدودیت امکان تخلیه سریع و مناسب هوای داخل محفظه قالب را با مشکل مواجه می نماید.
  • ۲- در طراحی خروجی هوا در حالت موسوم، تخلیه هوا بر عهده ماشین می باشد. اما در سیستم خلاء یک مکانیزم جداگانه برای تخلیه هوا وجود دارد که می تواند عملکرد دستگاه را بهبود بخشد، این موضوع استهلاک را کاهش می دهد. بنابراین ضمن صرفه جویی و کاهش زمان های توقف و تعمیرات و نگهداری و کاهش هزینه های مربوطه، نرخ تولید را نیز افزایش خواهد داد.
  • ٣- تکنولوژی خلاء می تواند عیوب ناشی از انحلال هوا در خلال عمليات تزریق و پر شدن محفظه قالب را کاهش دهد. اما این سیستم عیوب مک گازی ناشی از تنظیم نامناسب فازهای اول و دوم و انحلال گاز درون سیلندر تزریق را کاهش نخواهد داد (همچنین گازهای حل شده درون مذاب)، اما به کاهش اثرات مخرب این عیوب بر کیفیت قطعات تولیدی کمک موثری می نماید.

 

در عملیات ریخته گری تحت فشار سه نوع مک در قطعات مشاهده می شود که ناشی از عوامل زیر می باشد:

  • هوای موجود در سیستم تزریق (سیلندر تزریق) و محفظه قالب
  • گازهایی که در حین تزریق و در اثر برخورد مذاب با روانسازها بوجود می آید.
  • انقباض ها

 

استفاده از فن آوری خلاء همان گونه که قبلاً اشاره شد می تواند تاثیر بسزایی در حذف و کاهش عیوب ردیف ۱ و ۲ داشته باشد. اما عملیات ریخته گری تحت فشار را نمی توان به صرف در اختیار داشتن سیستم خلاء، خالی از نظارت و کنترل دقیق اجرا نمود، چرا که پارامترهای دیگری نیز در این فرایند موثرند که سیستم خلاء نمی تواند به تنهایی مشکلات پیش آمده ناشی از این عوامل را برطرف نماید.

استفاده از سیستم خلاء می تواند ضعف ناشی از پر شدن محفظه قالب را بهبود داده و با کاهش مقدار مک، کیفیت قطعات تولیدی و خواص مکانیکی را ارتقاء دهد، بعلاوه کیفیت سطحی را نیز بهبود می بخشد.

در عملیات پوشش دهی به دلیل افزایش درجه حرارت در سطح قطعات در صورتی که قطعه دارای حباب و مک زیر سطحی باشد، هوای حبس شده درون این مک ها، منبسط گردیده و می تواند لایه سطحی را بشکافد، این موضوع باعث مردودی قطعات رنگ یا آبکاری شده می گردد.

استفاده از این سیستم به دلیل حذف عیوب سطحی و حفره های زیرسطحی در قطعات دایکاستی، مشکلات فرایند رنگ کاری و پوشش دهی الکتریکی را نیز کاهش می دهد. بنابراین، اگر احیاناً عیبی در قطعه وجود داشته باشد در قسمت های ضخیم تر مخفی شده و تاثیری در پوشش کاری نخواهد داشت. بنابراین کیفیت رنگ یا آبکاری الکتریکی قطعات تولیدی افزایش خواهد یافت، بعلاوه با افزایش دانسیته و فشردگی ناشی از حذف مک، قابلیت جوشکاری افزایش یافته و احتمال وجود نشتی در قطعات نیز به شدت کاهش می یاید.

 

 

برای روشن شدن موضوع به مثال زیر توجه فرمایید:

به گفته آقای دنی اشلاگر از شرکت Twin City Die casting از مینایولیس ایالات متحده، در یک قالب چهار حفره ای که برای تولید قطعات بسیار ساده دیسکی شکل استفاده می شد، در بازرسی اولیه و کنترل کیفیت قطعات هیچ گونه مشکلی مشاهده نمی شد. اما در عملیات ماشین کاری در کف قطعات، با حجم بسیار بالایی از مک مواجه شدیم و این مسئله درصد ضایعات را به حدود ۸۰ درصد رسانده بود.

مسئله قابل باور نبود، به کمک مهندسین طراح، دو عدد بلوک خلاء بدون شیر کنترل را بر روی قالب نصب نمودیم، به نحوی که هر بلوک دو محفظه را پوشش می داد. برای دستیابی به عملکرد مناسب سیستم تعبیه شده، سیستم راهگاهی مجدداً محاسبه و اصلاح گردید.

همچنین بر روی دستگاه و سیکل تولید نیز به کمک مهندسین نصب کننده سیستم خلاء تنظیمات مجدد انجام گردید. با اجرای این سلسله اقدامات، درصد ضایعات به شدت کاهش یافت و به حدود ۵ درصد رسید.

با محاسبات هزینه ها و اقتصاد تولید امروزه، در زمانی که فرایند ریخته گری تحت فشار هر روز پیچیده تر می گردد، منطقی است که با استفاده از چنین تجهیزاتی علاوه بر افزایش توانایی تولید، زمان توقف را کاهش داده و قیمت تمام شده را نیز به صورت منطقی کاهش دهیم.

 

سیستم خلاء

 

بلوک های دارا و فاقد شیر کنترل

امروزه دو نوع بلوک و سیستم خلاء بر روی قالب های دایکاست نصب می گردد: بلوک های بدون شیر کنترل و بلوک های دارای شیر کنترل.

در بلوک های دارای شیر کنترل، یک شیر قطع کن برای بستن مسیر خروجی و جلوگیری از ورود مذاب درون سیستم در خلال تزریق وجود دارد که از انسداد مسیر مکش هوا (سیستم خلاء) جلوگیری می نماید. این بلوک ها به دلیل داشتن شیر و قطعات متحرک دیگر نیازمند اجرای برنامه بازرسی، کنترل و تعمیرات و نگهداری دوره ای می باشند.

در هر سیستم و مکانیزمی که صحبت از تعمیرات و نگهداری می شود ممکن است برخی موضوعات غیرقابل پیش بینی در حین کار به وجود آید. بنابراین لازم است برای تداوم تولید، قطعات یدکی مورد نیاز به همراه برنامه کنترل و تعمیرات پیشگیرانه وجود داشته باشد.

بلوک های فاقد شیر کنترل، اجزاء متحرک در مسیر جریان مذاب نداشته و بر مبنای شرایط انجماد و افت جریان سیال (مذاب) طراحی شده اند تا بدین صورت مسیر مکش هوا مسدود نگردد

بلوک های فولادی مورد اشاره از فولاد گرمکار H13 عملیات حرارتی و نیتراته شده ساخته شده اند. بنابراین می توان کانال های خنک کن برای این بلوک ها در نظر گرفت و از این طریق کنترل دقیق تری بر انجماد مذاب اعمال نمود.

در بلوک های حاوی شیر کنترل، توسط دو مکانیزم مهار کننده همزمان، جریان مذاب تحت کنترل در می آید، یک شیر ثانویه یا یک کلید الکتریکی برای قطع جریان مذاب و یک شیر اطمینان برای مسدود نمودن مسیر مکش هوا. بنابراین در این سیستم عمل مکش و ایجاد خلاء تا انتهای زمان انجماد ادامه خواهد داشت.

نگرانی از بالا بودن هزینه های تعمیرات و نگهداری و هم چنین اعمال شرایط کنترلی بر عملیات تولید تحت نظارت سیستم خلاء باعث گردیده است که بسیاری از تولید کنندگان قطعات دایکاستی، علی رغم مزایای بیشمار این سیستم ها و افزایش کیفیت قطعات تولیدی، هیچ گونه اقدامی برای استفاده از این فن آوری نمایند. اما برای رفع نگرانی این دسته افراد، امروزه فن آوری بلوک های بدون شیر کنترل که مکانیزم ساده تری دارد پیشنهاد می گردد.

برای اطمینان از صحت عملکرد سیستم خلاء لازم است قطعات مدارها و مجموعه های کنترل کننده و ابزار دقیق مانند سیستم PLC و یا تایمرهای دقیق نصب گردد تا از بروز هرگونه خطایی در سیستم تولید جلوگیری به عمل آید.

البته لازم است شرایط کاری کارگاه های دایکاست را نیز برای نصب چنین سیستم هایی در نظر بگیریم، محیطی که به واسطه حضور عوامل مختلف می تواند اثرات منفی بر صحت عملکردی سیستم خلاء داشته باشد. لذا بر روی این سیستم فیلترهایی نصب می گردد تا این گونه آلودگی هایی که در سیستم تولید وجود دارد تاثیری بر سیستم خلاء نداشته باشد. این فیلترها برای جلوگیری از تاثیر گازها و باقی مانده های مواد فرار و قابل اشتعال و ذرات فلزی که می تواند بر عملکرد شیرها و سایر تجهیزات اثر بگذارد بسیار مفید می باشد.

با توجه به استفاده از فیلتر در سیستم خلاء، لازم است صحت عملکردی و سطح موثر فیلترها به صورت دوره ای، کنترل گردد تا کاهش سطح مفید فیلتر قدرت سیستم خلاء را کاهش ندهد.

یکی از موارد مهم در بازرسی دوره ای فیلترها این است که هر فیلتر دارای یک سری پارامتر ساده است. مقدار مشخصی از سیال را می تواند عبور دهد، نیازی به تعمیرات خاصی نداشته و در پایان مدت سرویس دهی به راحتی قابل تعویض می باشد.

شرایط انتخاب یک بلوک بدون شیر کنترل بر اساس تناسب سایز بلوک با مقدار سطح لازم برای تخلیه کامل محفظه قالب می باشد. برای داشتن یک انتخاب صحیح طراح قالب لازم است بر اساس سطح مورد نیاز، ظرفیت سیستم خلاء را محاسبه نماید و با داشتن این اطلاعات نسبت به انتخاب بلوک مناسب اقدام نماید.

برای ساده شدن این محاسبات، تولید کنندگان بلوک ها در کاتالوگ های خود جداول و یا سیستم محاسبات نرم افزاری خاصی را قرار داده اند و بدین صورت شرایط انتخاب بلوک مناسب را ساده تر نموده اند.

شایان ذکر است، استفاده از بلوک های فاقد شیر کنترل از دهه پنجاه میلادی مرسوم بوده و لذا محاسبات مربوط به تعیین سطح لازم برای خروجی هوا نیز پدیده جدیدی محسوب نمی شود. در ابتدا به دلیل اینکه بلوک ها برای هر قالبی به صورت خاص طراحی می شد استاندارد و فرمولاسیون جامعی برای این بلوک ها وجود نداشت، اما در سال ۱۹۹۵ میلادی اقدام عمومی برای استانداردسازی این بلوک ها به وجود آمد و امروزه شاهد تاثیر مثبت این استانداردسازی در طراحی قالب های دایکاست هستیم.

از مزایای دیگر این استانداردسازی کاهش هزینه های خرید بلوک هاست، به نحوی که امروزه با حذف اختصاصی بودن طراحی و ساخت بلوک ها، با پرداخت مبالغ بسیار کمتر از قیمت های گذشته می توان بلوک مورد نیاز را خریداری نمود.

 

منبع: ماهنامه صنعت ریخته گری – نویسنده: مهندس ناصر نوتاش

 

 

ارسال دیدگاه