قالب سازی 2

تکنیک های قالبسازی

برای ساخت قالبهای تزریق از چند روش و یا ترکیب آنها استفاده می شود.

شکل 5 نشانگر هزینه های نسبی ساخت کاویتی از مواد مختلف است.کاویتهای فولاد ،به مراتب گرانتر از کاویتهای ساخته شده از مواد دیگر هستند . علی رغم این موضوع ،معمولاً فولاد بر دیگر مواد ترجیح داده می شود. توضیح این تضاد ظاهری است که عمر مفید قالبهای فولاد ی بیشتر از بقیه قالبها است و همچنین هزینه های اضافی ساخت کاویتی فقط قسمتی از هزینه کل قالب است.

آماده شدن حفره قابلهای که با روکش کاری الکترونیکی ساخته می شوند. همانند روش های دیگر ،که در کارگاه انجام نمی شوند، ساعت کاری اضافه لازم دارد. این موضوع خوشایند نیست .ساخت مغریهایی که روکش کاری الکترولتی شده اند هفته ها و بلکه ماهها طول می کشد. برای نمونه سازی می توان کاویتی را از خنس فولاد گرم کار ساخت و همچنین می توان آنرا پرداخت نمود. هزینه های بالای تولید ،استفاده از مواد بهتر را توجیه می کند، چرا که هزرینه مواد معمولاً فقط %20-10 از کل هزینه قالب را تشکیل می دهد.

علیرغم تمامی مدرن برنامه ریزی،طراحی و تولید،ساخت قالب مستلزم استفاده از استاد کار های ماهر و شایسته،که در حال حاضر تعداد آنها کم است. ،میباشد. بنابراین ساخت قالب یک گلوگاه ایجاد می کند.

روشن است که تجهیزات جدید،فقط در ماشینهای مدرن قالبسازی مانند ماشین ابزارهای کنترل عددی وجود دارند، به کمک این تجهیزات فرایند کاری اتوماتیک شده و نیاز به کار انسانی نیست. و بنابراین تعداد ضایعات کم می شود. (مثلاًEDM )

2-1 ریخته گری

در بسیاری از موارد شرایط سطحی یا خواص مکانیکی ماده مصرفی محدودیتهایی برای فرآیند ماشین کاری ایجاد میکند. تکنیکهای بسیار جدید ریخته گری و کاربرد فولاد های مخصوص و آلیاژهای غیر آهنی ساخت قالبها و کاویتهای ریختگی را در ابعاد مختلف ممکن می سازد.

2-1-1 فرآیند ریخته گری

سه فرآیند ریخته گری وجود دارند،ریخته گری در ماسه ،ریخته گری در سرامیک و ریخته گری تحت فشار. کاربرد آنها به عواملی چون ابعاد قالب ،تلرانسهای ابعادی،قابلیت تولید مجدد مورد نیاز و کفیت سطحی مطلوب بستگی دارد.

2-1-2 ریخته گری در ماسه

این فرآیند در ساخت قالبهای بزرگ که هر نمینه قالب تا 3 تن وزن دارد (2) و همچنین در ساخت قالبهایی که به علت صحت ابعادی و کیفیت سطحی ویژه مورد نیاز از ابتدا ماشینکاری اضافی برای آنها برنامه ریزی شده است بکار می رود (3،2).ابتدا به وسیله یک مدل اصلی مثبت،مدل منفی که در آن ابعاد اضافی که ماشینکاری خواهند شد به ابعاد خارجی اضافه شده اند تهیه می شود. گوشت اضافی،با توجه به شکل و ابعاد با ایجاد یک شیب c 5 تا 1 (5 تا 2 ) بر دیوار خارجی ،ماشینکاری می شود مدی منفی تمام شده برای شکل دهی ماسه بکار می رود و پس از فشرده شدن مکانیکی ماسه از آن خارج می شود .پیش از قالب گیری قالب ماسه ای با صیقل دادن صاف می شود. صیقل دادن این سطح بر سطح محصول نهایی ریخته گری (قالب)موثر است.قالب ماسه ای در هنگام خارج کردن محصول ریختگی از بین می رود.این قالب از شن کرم –اُر ، سیلیکات زیر کونیم یا کوارتز همراه با عوامل اتصال با پایه شیشه مایع ، روغن یا رزینهایی عمل آوری سرد ساخته می شود ( 6 ، 4 ) . این ترکیب با فلز ریختگی واکنشی انجام نمی دهد . به علاوه از تشکیل ناخالصیهای غیر فلزی و حباب که کیفیت قالب را خراب می کنند جلوگیری می کند . کیفیت مدل و جنس آن علاوه بر قالب ماسه ای و فرایند ریخته گری ، کیفیت سطحی ، دقت ابعادی و شکلی را در ریخته گری تعیین می کند . از آنجا که برای تولید مجدد محصول در قالبهای تزریق ، این سه خاصیت مورد توجه هستند ، بنابراین پیشنهاد می شود که از رزین اپوکسی برای ساخت مدل استفاده شود . جدول 11 مقایسه ای بین مواد مختلف ساخت مدل را ارائه می کند .

در ساخت مدل ، اضافه ابعادی برای انقباض باید در نظر گرفت . برای تعیین انقباض کلی ، تغییر ابعادی فلز ریختگی که حاصل از انجام و سرد شدن است و همچنین انقباض پلاستیکی که در قالب ریخته می شود باید در نظر گرفت . اضافه ابعاد معمولی برای تعدادی از فلزات ریختگی در ریخته گری در ماسه ، در جدول 12 فهرست شده اند . موادی که در این جدول نیستند ، در قالبهای تزریق مطلوبیت کمتری دارند .

امتیاز بزرگی قالبهای ریختگی این است که قالب تقریباً پس از ریختگی آماده است . عملیات اضافی ، مخصوصاً در صورت یکی کردن سیستم انتقال گرما با قالب به وسیله یک سیستم لوله کشی پیش ساخته ، کمتر می شود .

2-1-3 ریخته گری دقیق – ریخته گری در سرامیک

این فرآیند در ساخت قالبهای یا کاویتهای مغزی که برای تولید محصول با سطح دقیق مورد نیاز هستند به کار می رود . ساختار سطحی محصول تولید شده مانند چوب ، چرم و منسوجات است . شکل 6 مراحل واقعی فرآیند از مدل تا مغزی نهایی را نشان می دهد . از مدل اصلی ، معمولاً یک مدل طبیعی ، مدل منفی ، گرفته می شود ، که این مدل اغلب از جنس لاستیک سیلیس دار عمل آوری سرد ساخته می شود . از این مدل برای ساخت قالب سرامیک ریختگی استفاده می شود . این قالب به یک صفحه قالبگیری که در جعبه قالب است متصل می شود ، و سرامیک مایع داخل آن ریخته شود . با توجه به اندازه مدل و صحت تولید مجدد محصول که مورد نیاز است ترکیب شیمیایی مختلفی به کار می روند . با توجه به ترکیب شیمیایی ، به خصوص نوع عامل اتصال ، فرآیندهای متفاوتی ، البته با فرق کمی نسبت به فرآیند استاندارد به کار می رود . معروفترین آنها فرآیندهای unicast و show هستند .

ترکیب ریخته گری سرامیک مایع ، اغلب از دانه های زیرکونیم که کاملاً مسطح شده اند و عامل اتصال مایع ( رزین سختی پذیر ) است . پس از عمل آوری ، مدل در داخل یک حمام سخت گردانی غوطه ور شده و یا بوسیله آن خیسانده می شود. پس از این فرآیند پایدار سازی شیمیایی ، عامل اتصال و ماده سخت کن با سوزاندن آنها از ترکیب خارج می شوند و مدل برای چندین ساعت در داخل کوره پخته می شود ( 7 ، 2 ) ، سپس مدل برای ریخته گری آماده است . مراحل بعدی مشابه ریخته گری در ماسه است .

2-1-4 ریخته گری تحت فشار ( دایکاست )

در ریخته گری در سرامیک و ماسه ، فلز مذاب در داخل یک قالب باز و بدون تأثیر فشار خارجی منجمد می شود . در ریخته گری تحت فشار ، مواد مذاب تا پایان انجماد تحت فشار خارجی هستند . بنابراین تجهیزات قابل توجهی لازم است . از آنجا که در این روش نیازی به مدلهای تغییر شکل نیست و زمان تولید کمتر است ، قسمتی از هزینه های اضافی تولید که بر اثر ساخت قالب فولادی و تجهیزات  هیدرولیک مورد نیاز ایجاده شده اند جبران می شود . بر خلاف ریخته گری در قالب باز که عملاً همه نوع ابعادی را می توان در آن تولید کرد ، در این فرآیند ابعاد به قدرتی که می توان به درستی تجهیزات دادمحدود می شود . ابعاد ریخته گری تحت فشار تقریباً تا مساحت    1000  cm(3) محدود می شود . بنابراین ، این فرآیند در ساخت قالبها یا حفره قالبهای مغزی کوچکتر که در آنها تلرانس دقیق و بیشترین کیفیت سطحی محصول نهایی مورد نیاز است به کار می رود .

همانطور که پیش از این ذکر شده ریخته گری تحت فشار در قالبهای فولادی که از جنس فولاد گرمکار مناسب ساخته می شوند انجام می شود . فولاد هوا سخت پیشنهاد می شود ( 8 ) . در ساخت مدل باید یک شیب حداقل 5، o ، ترجیحاً 1 یا بیشتر ، در نظر گرفت . انقباض قالب ریخته گری تحت فشار و همچنین مواد پلاستیکی که به کار خواهند رفت ، همچنین گوشت اضافه لازم برای ماشینکاری مغزی برای جازنی آن در پایه قالب باید در نظر گرفته شود . این گوشت اضافه حداقل باید  mm5 باشد ( شکل 7 ) . در صورت استفاده از قالبهای فولادی ، مقدار انقباض فلزات ریخته شده تحت فشار را می توان از جدول 13 به دست آورد ( 9 ) .

شکل 7 یک مدل فولادی ریخته گری و ابعاد مهم آن را نمایش می دهد . پس از مساحت مدل ، مدل مثبت برای ماتریسها و مدل منفی برای ماهیچه ها ، آنرا داخل یک پایه با ابعاد قالب یا کاویتی مغزی اخیر ، با در نظر گرفتن گوشت اضافه ماشینکاری قرار می دهند و سپس روی میز یک پرس هیدرولیک نصب می کنند . قالب با فلز مذاب پرشده و تحت فشار هیدرولیک بسته می شود . فشار تا انجماد فلز حفظ می شود . در نتیجه یک محصول ریختگی با ساختار یکنواخت ، ظریف و بدون تخلخل به دست می آید . سپس محصول از داخل قالب خارج می شود . این کار با یک حرکت عمودی ساده و یاحرکت چرخشی انجام می شود . حرکت اخیر ساخت کاویتهای مغزی برای قالبگیری پیچ یا چرخنده های حلزونی پلاستیکی را ممکن می سازد .

بر خلاف ریخته گری در قالب باز ، در ریخته گری تحت فشار سیستم تبادل گرمایی در حین ریخته گری وجود ندارد .