ریخته گری دقیق: تعریف، نحوه کار، مزایا

آخرین به روزرسانی

مقدمه

ریخته گری دقیق به انگلیسی investment casting (یا موم ذوب شده) یک فرآیند باستانی است. داستان فلزکاری با موم ذوب شده در واقع سرگذشت نوآوری های فناورانه عصر برنز است. در دنیای مدرن امروز، ریخته گری دقیق هنوز جایگاه فعالی در صنعت جواهرسازی دارد. از همه مهمتر، این فرآیند برای تولید دقیق قطعاتی استفاده می شود که ساخت آنها به روش های دیگر تقریباً غیرممکن است، مانند تیغه های توربین پیچیده و توخالی.

تولید انبوه چنین قطعاتی از طریق ماشینکاری CNC قالب های فولادی صورت می گیرد که موم به سرعت در آنها ریخته می شود. این روش، سطحی از تکرارپذیری را امکان پذیر می کند که نمی توان با نمونه های اصلی ساخته شده به صورت دستی به دست آورد.

در اینجا، منظور از واژه investment (سرمایه گذاری) “پوشاندن یا روکش کردن ” است. به بیان دقیقتر، یک شیء مومی ابتدا با پوششی از سرامیک “سرمایه گذاری” می شود و سپس موم از طریق حرارت از بین می رود تا یک حفره کاملا دقیق در ماده نسوز باقی بماند. فلز مذاب به داخل حفره ریخته می شود تا پس از سرد و جامد شدن، جزئیات دقیق الگوی مومی اولیه را بازتولید کند.

در این مقاله به بررسی بیشتر ریخته گری دقیق، نحوه عملکرد، مزایا و مثال هایی از آن پرداخته خواهد شد.

ریخته گری دقیق چیست؟

ریخته گری دقیق یک روش ریخته گری است که برای ساخت قطعات فلزی پیچیده و ظریف با دقت ابعادی بالا و پرداخت سطح عالی استفاده می شود. این روش ریخته گری برای تولید قطعاتی با کیفیت بالا، دارای جزئیات پیچیده، ویژگی های ظریف و تلرانس های محدود ایده آل است. ریخته گری دقیق معمولا در صنایعی مانند هوافضا، خودروسازی، جواهرسازی و تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد که در آنها دقت بالا و طرح های پیچیده ضروری هستند.

همچنین قطعاتی با تلرانس های بسیار محدود و دقت ابعادی بالایی تولید می کند. قطعات تولید شده توسط ریخته‌گری دقیق معمولاً دارای سطوح صاف و پرداخت شده هستند. ریخته گری دقیق را می توان برای طیف وسیعی از مواد از جمله فلزات و آلیاژهای مختلف استفاده کرد. این روش همچنین می تواند قطعاتی با اشکال پیچیده، حفره های داخلی و دیواره های نازک که تولید آنها با سایر روش های ریخته گری چالش برانگیز است، بسازد.

چرا به ریخته گری دقیق، فرآیند موم ذوب شده نیز گفته می شود؟

موم ذوب شده یک نام جایگزین و توصیفی برای این فرآیند است. لایه ای پوششی از جنس مواد نسوز و به صورت خمیری بر روی مدل مومی ایجاد می شود. سپس اجازه داده می شود تا این پوشش خشک شود. بعد از آن، در دمای بالا پخت صورت می گیرد. این فرآیند دو هدف دارد: اول اینکه، جسم نسوز، سخت و به طور شیمیایی به هم جوش خورده می شود تا یک ماده محکم تشکیل دهد. دوم، موم از بین می رود و از جسم نسوز یک پوسته سخت و توخالی باقی می ماند که دقیقاً شکل موم غایب را دارد.

این حفره تبدیل به فضایی خواهد شد که با فلز مذاب پر می شود. بنابراین، موم ذوب می شود و از بین می رود و از این رو به این روش این نام داده شده است.

تفاوت ریخته گری دقیق با سایر روش های ریخته گری در چیست؟

در تمامی روش های ریخته گری، یک حفره مقاوم در برابر حرارت به کار می رود که شکل قطعه مورد نظر را داشته و مملو از فلز مذاب است. پس از سرد شدن و انجماد، قطعه از قالب خارج می شود. روش هایی که برای ایجاد این حفره استفاده می شوند، وجه تمایز اصلی بین روش های مختلف ریخته گری به شمار می روند.

در ریخته گری دایکاست (ریژه)، از یک قالب دو تکه (یا بیشتر) که از فولاد سخت شده ساخته شده است، استفاده می شود. قالب توسط ماشینکاری دقیق از شمش فولاد ساخته می شود که فرایندی گران قیمت است. در ریخته گری ماسه ای، با استفاده از ماسه و یک عامل چسبنده، حفره ای اطراف یک مدل قابل استفاده مجدد از قطعه ایجاد می شود. در ریخته گری دقیق، با خشک کردن و سپس پخت یک لایه نازک از مواد نسوز بر روی یک الگو یا مدل از قطعه که در ادامه از بین می رود، حفره مورد نظر به وجود می آید.

میزان دقت و جزئیات بین روش های ریخته گری بسیار متفاوت است. ریخته گری دایکاست دارای دقت بالایی است، اگرچه ریخته گری ثقلی در آن نسبت به انواع مختلف ریخته گری تحت فشار دقت کمتری دارد. ریخته‌گری تحت فشار امکان جبران آب‌رفتگی را فراهم می‌کند که منجر می شود شکل و ابعاد قالب با دقت بیشتری در قطعه ریخته‌گری حفظ شود. قطعات ریخته‌گری تحت فشار می توانند جزئیات بالایی داشته باشند، مشروط بر اینکه بتوان جزئیات مورد نظر را از اجزای قالب استخراج کرد.

ریخته گری ماسه ای دارای دقت متوسطی است، زیرا ماهیت این روش، خود را با ایجاد حفره های بسیار دقیق و قابل تکرار وفق نمی دهد. این روش برای ساخت قطعات ضخیم تر و قطعاتی که جزئیات زیادی ندارند مورد استفاده قرار می گیرد. ریخته گری دقیق به دلیل ترکیب دقت و جزئیات بالا مشهور است در حالی که هزینه های اولیه بالای ریخته گری دایکاست را ندارد.

هدف اصلی ریخته گری دقیق چیست؟

هدف اصلی ریخته‌گری دقیق، تولید قطعات فلزی پیچیده ظریف و با دقت بالا و همچنین پرداخت سطح استثنایی است. که از این بین کدام جنبه از اهمیت بیشتری برخوردار باشد، تا حد زیادی به کاربرد خاص آن قطعه بستگی دارد. این روش مخصوصاً برای ساخت قطعاتی که تولیدشان با سایر روش های تک مرحله ای از نظر هندسی دشوار یا حتی غیرممکن است، نیاز به جزئیات دقیق و مقاطع نازک دارند و سطح پیچیدگی و دقتشان خارج از دسترس سایر روش هاست، مناسب است.

ریخته گری دقیق در چه صنایعی استفاده می شود؟

ریخته‌گری دقیق بیشتر در صنایعی استفاده می‌شود که در آنها دقت، پیچیدگی و جزئیات دقیق بسیار مهم هستند و حجم تولید به اندازه‌ای کافی نیست که هزینه ریخته‌گری دایکاست را توجیه کند. صنعت هوافضا از ریخته‌گری دقیق برای ساخت قطعات توربین گازی با پیچیدگی بالا مانند پره‌های توربین و اجزای سیستم سوخت استفاده می‌کند. در صنایع خودروسازی، این روش برای ساخت قطعات در تیراژ تولید محدود و برای خودروهای مسابقه ای، تجهیزات سنگین ساختمانی، تراکتورها و ماشین آلات کشاورزی استفاده می شود. ریخته گری دقیق در بخش پزشکی برای تولید قطعات دستگاه های MRI، صندلی چرخدار، تخت های بیمارستانی، تجهیزات اتاق عمل و ابزارهای جراحی کاربرد دارد.

نحوه عملکرد ریخته گری دقیق چگونه است؟

ریخته گری دقیق با اعمال روکش هایی به مدل – قبل از تشکیل قالب ریخته گری دقیق، یا روی قالب – پس از آن که پخت شد، انجام می شود. این کار چندین هدف مهم دارد. پوشش‌های نسوز روی سطح داخلی قالب اعمال می‌شوند تا یک مانع بین مواد قالب و فلز مذاب ایجاد کنند. این کار باعث کاهش اکسیداسیون، آلودگی و ایجاد عیوب می شود. یک لایه گچ کاری در داخل قالب می تواند استخراج قطعه و بافت سطح آن را بهبود بخشد و همچنین با پنهان کردن عیوب جزئی، زیبایی ظاهری را افزایش دهد.

ترکیبات جدایش که بر روی سطوح قالب اعمال می شوند استخراج قطعه را در هنگام شکست قالب تسهیل می کنند. پوشش‌های مانع حرارتی که به‌صورت گزینشی روی الگو اعمال می‌شوند، می‌توانند نرخ خنک‌سازی را کنترل کرده و از انجماد سریع جلوگیری کنند. پوشش‌های ضد نفوذ که بر روی الگو اعمال می‌شوند می‌توانند نفوذ مذاب به داخل ماده نسوز را کاهش دهند تا کیفیت پرداخت سطح افزایش یابد.

مراحل گام به گام فرآیند ریخته گری دقیق چیست؟

در زیر مراحل گام به گام فرآیند ریخته گری دقیق فهرست و مورد بحث قرار گرفته است:

1.ایجاد و مونتاژ الگوهای مومی

سه روش اصلی برای ارائه مدل های مومی دقیق وجود دارد که نقطه شروع ریخته گری دقیق هستند. برای اقلام تزئینی و محصولات تک عددی مانند جواهرات یا اقلام فنی که دقت در اولویت کمتری قرار دارد، متداول است که مستقیماً الگوی مومی به ابعاد و شکل دلخواه تراشیده شود. این کار یا با مونتاژ اشکال از پیش آماده شده از جنس موم برای تشکیل قطعه شروع یا با استخراج قطعه از یک بلوک جامد موم از طریق برش یا ذوب موضعی انجام می شود.

برای اقلام تولید انبوه که به صورت ریخته گری دقیق در حجم نسبتاً بالا تولید می شوند، معمولاً ساخت یک ابزار فولادی که حفره قالب مومی را تشکیل می دهد، ترجیح داده می شود.اخیراً، امکان چاپ سه بعدی (نمونه سازی سریع) قطعات مومی نسبتاً کوچک برای امکان تولید انبوه بدون نیاز به هزینه ابزار قالب مومی فراهم شده است. این روش برای توسعه گام به گام و تکرار تغییرات جزئی بدون صرف هزینه های هنگفت بسیار مفید است.

2.سوار کردن الگوهای مومی

در مرحله اول، برای پر شدن موفق قالب، باید یک ساختار تغذیه شامل راهگاه و کانال به قطعه وصل کرد. سپس قطعه و ساختار تغذیه به یک تخته قالب متصل می‌شوند تا فلاسک (قالب ریخته‌گری کامل) به طور امن قرار گیرد. در هر ناحیه‌ای که احتمال تخلیه ضعیف هوا وجود دارد، باید گذرگاه‌های هوا تعبیه شوند. در مواردی که چندین قطعه در یک نوبت ریخته‌گری می‌شوند، این ساختارها به عنوان حفره‌ها/گالری‌های جداگانه ایجاد می‌شوند و از یک راهگاه/نقطه ریختگی واحد تغذیه می‌شوند. در نهایت، دقت و تجربه در فعال کردن پر شدن موثر، به خصوص زمانی که ساختار گالری یا هندسه قطعه پیچیده‌تر است، از اهمیت بالایی برخوردار است.

3.ساخت پوسته قالب

اولین غوطه وری در دوغاب به درستی فرموله شده، سطوح مدل/راهگاه/ساختار پشتیبان را پوشش می دهد. پس از پوشش مونتاژ، می توان آن را خارج کرد و اجازه داد تا آب آن چکه کند. پس از تخلیه، یک لایه گچ – پودر خشک که روی همه سطوح پاشیده می شود – برای تثبیت لایه اول اعمال کنید. مراحل غوطه وری/تخلیه/گچ کاری را تا زمانی که ضخامت کافی در تمام سطوح ایجاد شود، تکرار کنید. زمان استراحت/خشک شدن بین لایه ها می تواند چندین ساعت باشد تا زمان کافی برای خشک شدن و تثبیت هر لایه فراهم شود. برای سفت و سخت شدن کامل پوشش، آن را به طور کامل خشک کنید و زمان کافی برای این کار در نظر بگیرید.

4.حذف موم

فلاسک کامل و خشک شده را برای خارج کردن موم و ادغام کامل پوشش نسوز بپزید. دما و زمان های توصیه شده توسط تامین کننده برای این مرحله به نوع ماده مانند: شیشه آب، رس و سیلیس بستگی دارد. در پایان این فرآیند پخت، قالب یا فلاسک به طور کامل به یک بدنه واحد و محکم ذوب می شود. موم به طور کامل تبخیر یا سوخته شده است. حفره یا حفره ها، راهگاه و گالری ها کاملا واضح و باز خواهند بود. ساختار پشتیبانی از مواد نسوز و اتصالات قادر به پشتیبانی از ساختار و آماده پر شدن خواهد بود.

5.ذوب و ریخته گری فلز

بوته را با انبر بلند کنید و محتویات آن را داخل دریچه بالایی راهگاه بریزید. پر کردن/شارژ باید تا زمانی که کل ساختار پر شود ادامه یابد. این معمولاً با مشاهده وجود فلز مذاب در دریچه های بالایی، که نشان دهنده جریان خوب در طول مسیر است، تأیید می شود.

6.نهایی کردن قطعات ریخته گری

پس از سرد شدن قالب، مواد نسوز را بدون تغییر شکل فلز ریخته گری شده جدید جدا کنید. در برخی موارد، مانند قطعات ریخته گری ساده و محکم از جنس فولاد ضد زنگ و برنز، این فرآیند می تواند سریع و پرانرژی باشد. اما در مورد قطعات ظریف تر و فلزات نرم تر مانند طلا و نقره، باید دقت بیشتری اعمال شود.

جدا کردن مواد ریخته گری از راهگاه، دریچه ها و ساپورت ها به قطعه نهایی آسیب می رساند. هرگونه آسیب ظاهری را می توان با استفاده از فرزکاری، اره کاری و برش و سپس ترمیم سطح با سنباده زنی و پولیش کاری به دلخواه تعمیر کرد.

مواد مناسب برای ریخته گری دقیق

برخی از نمونه های مواد مناسب برای ریخته گری دقیق عبارتند از:

1.فولاد کربن

فولاد کربن را می توان به عنوان نماینده ای از آلیاژهای مختلف با تفاوت های جزئی در خواص در نظر گرفت که به طور گسترده در تمام بخش ها استفاده می شوند. این مواد به طور گسترده در ریخته گری دقیق استفاده می شوند، زیرا این روش امکان ایجاد قطعات با شکل خالص را بدون نیاز به کار زیاد پس از ریخته گری فراهم می کند. این روش برای قطعات پیچیده و ظریف با دقت و تکرارپذیری ابعادی بالا، ارزش بالا و الزامات کیفی بالا مناسب تر است.

استفاده از فولاد کربن برای ریخته گری دقیق نیاز به انتخاب دقیق آلیاژ دارد. برای اطمینان از اینکه ریخته گری نهایی مطابق با الزامات باشد، مشاوره با متخصصان ریخته گری بسیار مهم است. به طور خاص برای فولادها، ریخته گری دقیق مزایایی را ارائه می دهد که فلزات سبک تر و با نقطه ذوب پایین تر نیز می توانند از طریق ریخته گری دایکاست به دست آورند، که در مورد همه فولادها غیرعملی است.

2.آلومینیوم

آلومینیوم به دسته گسترده‌ای از آلیاژها بر پایه آلومینیوم با عناصر جزئی اضافه شده برای تغییر خواص در جهات مختلف مانند چقرمگی، ماشینکاری و قابلیت سخت‌کاری اشاره دارد. به دلیل طیف مطلوبی از خواص و ویژگی‌ها، این ماده به طور رایج در ریخته‌گری دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد. آلومینیوم مزایای زیادی در تولید عمومی ارائه می‌دهد و برای ریخته‌گری دقیق مناسب است. این ماده دارای ویژگی‌های ریخته‌گری عالی مانند نقطه ذوب پایین، ویسکوزیته متوسط و انقباض کلی کم در حین انجماد است.

با این حال، اکثر آلیاژهای آلومینیوم مناسب برای ریخته‌گری دقیق، نسبتاً پرهزینه هستند. آلومینیوم برای قطعات ریخته‌گری دقیق با ارزش بالا و متوسط تا زیاد که جزئیات ظریف در آنها محدود است و سطح کیفیت تجهیزات بالاتر از حد معمول است، مناسب است.

3.آلیاژهای فولاد ضد زنگ

ریخته گری دقیق فولاد ضد زنگ به دلیل اثرات فرآیند ریخته گری و خواص مواد، گاه می تواند به پرداخت سطحی ضعیف منجر شود. محتوای کروم و نیکل فولاد ضد زنگ به دلیل تعامل شیمیایی با مواد نسوز، یک لایه اکسید قوی را تشکیل می دهد که می تواند به دلیل ناهمواری سطح و زبری ناشی از آن باشد. برخی پوشش ها و انتخاب مواد نسوز مناسب می تواند تا حد زیادی از این مشکل جلوگیری کند.

آلیاژهای مختلف فولاد ضد زنگ دارای خصوصیات ریخته گری و واکنش پذیری متفاوتی با مواد قالب هستند. به همین دلیل، انتخاب دقیق توسط اپراتورهای باتجربه اغلب ضروری است. برای جلوگیری از چالش های دستیابی به نتایج خوب در ریخته گری دقیق فولاد ضد زنگ، کنترل دقیق تمام جنبه های فرآیند، از کیفیت الگوی مومی تا پرداخت سطحی پس از ریخته گری، الزامی است.

4.برنج

برنج به دلیل تنوع، زیبایی و مقاومت در برابر خوردگی، به طور گسترده در ریخته گری دقیق، هم برای کاربردهای تزئینی و هم کاربردهای عملی، استفاده می شود. برنج به عنوان یک ماده ریخته گری، از مزایای دمای ذوب و ویسکوزیته پایین و همچنین انقباض کم در هنگام سرد شدن و تبدیل شدن به جامد برخوردار است. برنج ظاهری طلایی براق دارد و اغلب برای کاربردهای تزئینی و زینتی استفاده می شود.

با این حال، خواص برنج در فرآیند ریخته گری نیز چالش هایی را به همراه دارد. به عنوان مثال، تبخیر روی از مذاب می تواند منجر به تغییر در خواص شود. آلیاژهای برنج در حالت مایع نیز مستعد اکسیداسیون هستند که بر کیفیت سطح تأثیر می گذارد. طراحی قالب مناسب، کنترل اکسیژن اتمسفر و پوشش های قالب می توانند این اثر را تعدیل کنند.

5.ریخته گری دقیق شیشه

ریخته گری دقیق شیشه، تکنیکی خاص برای ساخت اشیاء هنری و تزئینی است. در این روش، به جای مذاب فلز، از پودر شیشه در فلاسک استفاده می‌شود. قیف بزرگی پر از پودر شیشه نیز بالای راهگاه قرار می‌گیرد. سپس کل مجموعه در کوره قرار داده می‌شود تا شیشه ذوب و در قالب همگن شود. پودر موجود در قیف به ذوب شدن کامل شیشه و پر شدن فضای خالی بین ذرات پودر کمک می‌کند.

به جز موارد ذکر شده، فرآیند ریخته گری دقیق شیشه شبیه به ریخته گری دقیق فلز است. اما قطعات شیشه به دلیل ظرافت بیشتر، به مراقبت بیشتری در هنگام خارج شدن از قالب و جابجایی نیاز دارند.

زمان لازم برای ریخته گری دقیق از مذاب ریزی تا پایان چقدر است؟

زمان لازم برای اتمام ریخته گری دقیق به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• نوع ماده: جنس فلزی که ریخته گری می شود، بر زمان فرآیند تاثیر می گذارد.
• طراحی: پیچیدگی طرح قطعه، زمان لازم برای ساخت قالب و ریخته گری را افزایش می دهد.
• ماشین آلات: نوع و کارایی ماشین آلات مورد استفاده در فرآیند، بر سرعت آن تاثیر می گذارد.

به طور کلی، برای قطعات کوچک ریخته گری دقیق (زیر 1 کیلوگرم) حدود 2 تا 5 روز طول می کشد تا یک فلاسک آماده برای ریخته گری به طور کامل پردازش شود.

ریخته گری دقیق چقدر دقت دارد؟

در صورتی که فلاسک با مهارت و دقت آماده شده باشد، فرآیند ریخته گری دقیق می تواند قطعاتی با دقت بسیار بالا و مطابق با مدل تولید کند. دقت مدل به شدت به روش ساخت آن بستگی دارد. برای افزایش دقت مدل مومی می توان از روش های مختلفی استفاده کرد. به عنوان مثال، اگر مدل با استفاده از ابزار قالب گیری ساخته شود، می توان با تنظیم فشار تزریق موم، خطاهای ابعادی را تعدیل کرد. همچنین می توان قسمت هایی از مدل که نیاز به دقت بالایی دارند را پس از ساخت، با ماشین کاری یا قالب گیری دقیق (قالب گیری با حفره فولادی دقیق در دو قسمت) به دقت بیشتری رساند.

مزایای محصولات ریخته گری دقیق چیست؟

ریخته گری دقیق مزایای متعددی دارد که آن را به یک فرآیند تولیدی بسیار مهم تبدیل می کند. این مزایا عبارتند از:

1. قابلیت تولید هندسه های پیچیده، دیواره های نازک و جزئیات ظریف: این فرآیند به شما آزادی عمل قابل توجهی در طراحی می دهد و به شما امکان می دهد تا قطعاتی با اشکال پیچیده را به طور قابل اعتمادی تولید کنید.
2. دقت ابعادی و تکرارپذیری بالا: به شرطی که الگوها منظم و یکسان باشند، دقت ابعادی و تکرارپذیری قطعات ریخته گری بسیار خوب خواهد بود.
3. کیفیت سطح عالی: به طور کلی، کیفیت سطح قطعات ریخته گری دقیق خوب است و می توان فرآیند را برای دستیابی به کیفیت سطح استثنایی و بافت های دقیق تنظیم کرد.
4. محدودیت کم در انتخاب مواد: این فرآیند برای طیف گسترده ای از مواد از جمله رزین، سرامیک، سیمان، اکثر فلزات/آلیاژها و شیشه قابل استفاده است.
5. خواص مشابه مواد اولیه: خواص کلی قطعه ریخته گری به طور دقیق خواص مواد اولیه را بازتولید می کند.
6. ضایعات مواد بسیار کم: ضایعات مواد بسیار کم است، زیرا تمام قطعات تغذیه/راهگاه (به جز رزین های ترموست) قابل استفاده مجدد هستند.
7. کاهش زمان مونتاژ و نقاط نقص احتمالی: مجموعه های پیچیده از اجزای متعدد را می توان در یک قالب ریخته گری دقیق ادغام کرد، که زمان مونتاژ و نقاط نقص احتمالی را کاهش می دهد.
8. هزینه ابزار کم: هزینه ابزار در مقایسه با ریخته گری دایکاست پایین است.
9. نیاز به پردازش پس از تولید کمتر: در مقایسه با ریخته گری ماسه ای معمولی، به پردازش پس از تولید کمتری نیاز دارد.

معایب محصولات ریخته گری دقیق چیست؟

ریخته گری دقیق فرآیندی بی نقص نیست و باید محدودیت ها و موانع آن را در نظر گرفت. این معایب عبارتند از:

1. هزینه های بالاتر در فرآیندهای غیر خودکار: در مقایسه با ریخته گری ماسه ای، هزینه های فرآیندهای غیر خودکار در ریخته گری دقیق بیشتر است.
2. هزینه های بالاتر قطعات در حجم بالا: در مقایسه با ریخته گری دایکاست، هزینه های قطعات در حجم بالا همیشه در ریخته گری دقیق بیشتر است.
3. احتمال خطا: مراحل متعدد در این فرآیند، احتمال خطا را افزایش می دهد.
4. محدودیت در اندازه و وزن: اندازه و وزن قطعاتی که می توان در یک قطعه ریخته گری کرد، در مقایسه با ریخته گری ماسه ای، بسیار محدودتر است.
5. هزینه بالاتر در تولیدات تک: در تولیدات تک، هزینه هر قطعه در ریخته گری دقیق بیشتر از ریخته گری ماسه ای است. با افزایش اتوماسیون و حجم تولید، این اختلاف به سرعت کاهش می یابد.
6. محدودیت های مواد: اگرچه محدودیت های مواد در این فرآیند قابل توجه نیست، اما باید در نظر گرفته شوند.

آیا ریخته گری دقیق گران است؟

پاسخ به این سوال به عوامل مختلفی بستگی دارد. قطعات ریخته گری دقیق به ندرت می توانند “ارزان” توصیف شوند، اما به طور گسترده به عنوان مقرون به صرفه شناخته می شوند.

مزایای اصلی که باعث مقرون به صرفه بودن ریخته گری دقیق می شوند عبارتند از:

1. کاهش هزینه مونتاژ: اگر قطعات ریخته گری به جای مونتاژ پیچیده قطعات مجزا تولید شوند، ریخته گری دقیق مقرون به صرفه خواهد بود.
2. تولید قطعات با هندسه های پیچیده: اگر هندسه قطعات به گونه ای باشد که نتوان آنها را در یک مرحله و با شکل نهایی تولید کرد، ریخته گری دقیق تنها گزینه منطقی است.
3. کیفیت و دقت بالا: زمانی که کیفیت و دقت از هزینه مهمتر هستند، به دلایل تجاری، این فرآیند به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

نمونه هایی از محصولات ریخته گری دقیق چیست؟

ریخته گری دقیق در ساخت محصولات زیر بسیار ارزشمند و کاربردی است:

1. پره های توربین توخالی و پیچیده در آلیاژهای خاص: برای توربین های گاز و بخار
2. تولید انبوه قطعات موتور احتراق داخلی (ICE): مانند بلوک موتور، سرسیلندر و میل لنگ
3. توربین های شعاعی توربوشارژر: که در سیستم های مکش موتورهای احتراق داخلی به کار می رود
4. جواهرات و اشیاء تزئینی: در تولیدات تک و محدود
5. ایمپلنت های دندانی: به صورت انبوه و همچنین روکش و بریج فلزی برای ساخت سفارشی
6. ایمپلنت های ارتوپدی سفارشی: مانند مفصل مصنوعی ران و زانو
7. قطعات اسلحه و مهمات: برای جابجایی و شلیک گلوله

عمر مفید محصولات ریخته گری دقیق چقدر است؟

محصولات ریخته گری دقیق عمر ذاتی مشخصی ندارند. نمونه های اولیه ریخته گری دقیق قدمتی بین سه تا پنج هزار سال دارند.

معمولاً خرابی قطعات ریخته گری دقیق به دلیل خوردگی، بارگذاری بیش از حد/شکستگی و سایش ناشی از استفاده است.

عوامل موثر بر عمر مفید

• نوع ماده: جنس فلزی که ریخته گری می شود، بر عمر مفید قطعه تاثیر می گذارد.
• طراحی: طراحی قطعه، به خصوص ضخامت دیواره و هندسه، بر عمر مفید آن تاثیر می گذارد.
• کیفیت ساخت: کیفیت فرآیند ریخته گری و دقت ابعادی قطعه بر عمر مفید آن تاثیر می گذارد.
• شرایط محیطی: شرایط محیطی که قطعه در آن استفاده می شود، بر عمر مفید آن تاثیر می گذارد.

نکاتی برای افزایش عمر مفید

• انتخاب مواد مناسب: انتخاب ماده ای که در برابر خوردگی و سایش مقاوم باشد، عمر مفید قطعه را افزایش می دهد.
• طراحی صحیح: طراحی قطعه با ضخامت دیواره مناسب و هندسه ای که تنش را به حداقل می رساند، عمر مفید آن را افزایش می دهد.
• ساخت با کیفیت: استفاده از فرآیند ریخته گری دقیق با کیفیت بالا و دقت ابعادی مناسب، عمر مفید قطعه را افزایش می دهد.
• محافظت از قطعه: محافظت از قطعه در برابر شرایط محیطی خورنده و ساینده، عمر مفید آن را افزایش می دهد.

محصولات ریخته گری دقیق چقدر بادوام هستند؟

دوام قطعات ریخته گری دقیق به طور مستقیم به طراحی، محدودیت های عملیاتی و انتخاب مواد بستگی دارد. برای مثال، یک سطح یاتاقان ساخته شده از برنج اگر قطعه مقابل سخت باشد، دوام بالایی خواهد داشت. همچنین، یک مفصل سگ دست اگر به طور مناسب روغن کاری شود، می تواند برای چندین دهه عمر کند. در مقابل، همین قطعه اگر خشک و آلوده به مواد ساینده باشد، به سرعت خراب می شود.

آیا محصولات ریخته گری دقیق مقاوم به حرارت هستند؟

بله، محصولات ریخته گری دقیق مقاوم به حرارت هستند. مقاومت حرارتی قطعات ریخته گری دقیق (فلزی) به طور مستقیم به خواص مواد انتخاب شده بستگی دارد. به عنوان مثال، یک قطعه فولاد ضد زنگ با دمای بالا از آلیاژ 316 می تواند تا دمای 900 درجه سانتیگراد به طور ایمن کار کند. مشخصات مناسب در مرحله طراحی و انتخاب مواد، سطح بالایی از اطمینان را در مورد عملکرد دمایی قطعات ارائه می دهد.

ریخته گری دقیق بهتر است یا دایکاست؟

پاسخ به این سوال به عوامل مختلفی بستگی دارد. ریخته گری دقیق می تواند نتایجی را ارائه دهد که دایکاست قادر به انجام آن نیست. این روش محدودیت های طراحی بسیار کمتری دارد، زیرا به هیچ قطعه “لغزنده” در فرآیند ریخته گری نیاز ندارد. این ویژگی ها عمر ابزار دایکاست را به شدت محدود می کند، در حالی که وجود آنها در ابزار فولادی برای ریخته گری با موم هیچ گونه عواقبی به دنبال ندارد.

ریخته گری دقیق با مواد با دمای بالا مانند فولاد ضد زنگ و آلیاژهای تیتانیوم به طور کامل در دسترس است، در حالی که فرآیندهای دایکاست از نظر دما محدودیت های بیشتری دارند. به طور کلی، پرداخت سطح در مواد مشابه در ریخته گری دقیق بهتر از دایکاست در نظر گرفته می شود.

دایکاست نیز دارای نقاط قوت و مزایای زیادی است که آن را به فرآیند ترجیحی برای بسیاری از کاربردها تبدیل می کند. در مواردی که مواد و هندسه ها مناسب باشند، دایکاست در حجم های بالا، هزینه به ازای هر قطعه بسیار کمتری را ارائه می دهد. در حالی که ریخته گری دقیق می تواند برای حجم های بیشتر خودکار شود، انجام این کار بسیار گران تر از دایکاست است. علاوه بر این، کنترل ناهمسانگردی (عدم وجود تنوع استحکام در یک موقعیت) در دایکاست آسان تر از ریخته گری دقیق است.

تفاوت بین ریخته‌گری دقیق و ریخته‌گری ماسه‌ای چیست؟

ریخته‌گری ماسه‌ای و ریخته‌گری دقیق دو روش برای تولید قطعات فلزی با شکل نهایی نزدیک به مدل اصلی هستند. با این حال، با وجود شباهت‌ها در توصیف ساده‌شده آن‌ها، این دو روش تقریباً در هر جنبه‌ای متفاوت هستند. ریخته‌گری ماسه‌ای از ماسه فشرده برای ساخت قالب‌های شکننده استفاده می‌کند، در حالی که ریخته‌گری دقیق از مواد نسوز برای ساخت قالب‌های مستحکم‌تر بهره می‌برد. ریخته‌گری ماسه‌ای می‌تواند قطعات با هندسه نسبتاً ساده و حفره‌های داخلی محدودی را تولید کند. ریخته‌گری دقیق محدودیت‌های بسیار کمتری بر هندسه داخلی و تقریباً هیچ محدودیتی بر هندسه خارجی تحمیل نمی‌کند.

ریخته‌گری ماسه‌ای سطوح خشنی را تولید می‌کند که نشان‌دهنده ماسه فشرده‌ای است که برای ساخت قالب استفاده شده است. ریخته‌گری دقیق می‌تواند بافت‌هایی از بسیار صاف تا هر درجه‌ای از زبری ویژگی که ممکن است نیاز باشد، تولید کند. هر دو روند برای اندازه دسته‌هایی از یک تا هزاران مناسب هستند، به شرطی که فرآیند هنوز از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه باشد. ریخته‌گری ماسه‌ای به راحتی و بسادگی اجرا می شود، اگرچه مهارت بالا می‌تواند نتایج قابل توجهی به دست آورد. ریخته‌گری دقیق یک فرآیند پیچیده، حساس و ماهرانه چند مرحله‌ای است.

سوالات متداول

خلاصه

این مقاله به معرفی ریخته‌گری دقیق پرداخت، آن را توضیح داد و نحوه کارکرد و مثال‌هایی از آن را ارائه کرد.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه ساخت و تولید ایران به نشانی Digimfg.ir منتشر شده است.

منابع

xometry.com/resources/casting/investment-casting

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.