۱۴۰۴ ۰۵ ۱۳
۰ دیدگاه
19 دقیقه
نویسنده: کیمیا حسینی
مطالب مرتبط
این مطلب تگ ندارد.
مطلب مفیدی بود
چاپ مطلب
اشتراک گذاری مطلب
ریخته گری آلومینیوم یعنی اینکه آلومینیوم مذاب یا آلیاژهای آن را داخل یک قالب بریزیم و بعد بگذاریم سرد شود تا به شکل دلخواه ما درآید. این روش به خاطر ویژگیهای خاص آلومینیوم مثل سبکی، مقاومت بالا در برابر زنگزدگی، انتقال عالی گرما و برق، و قابلیت بازیافت بینظیرش، خیلی محبوب شده است. در مواردی مانند قطعات موتور خودرو و هواپیما، وسایل خانگی و لوازم الکترونیکی، میتوان از ریخته گری آلومینیوم استفاده کرد. در ادامه این مقاله با میهن فولاد همراه باشید تا مفصل این ریخته گری را بررسی کنیم.
تفاوتهای مهم بین ریخته گری فولاد و آلومینیوم بیشتر به خواص فیزیکی و شیمیایی این دو فلز برمیگردد:
این شاید از بزرگترین تفاوتها باشد. آلومینیوم در دمای بسیار پایینتری (حدود 660 درجه سانتیگراد) ذوب میشود، در حالی که فولاد به دمای ذوب بسیار بالاتری (معمولاً بالای 1400 درجه سانتیگراد) نیاز دارد. این اختلاف دما تاثیر زیادی بر نوع کورهها، مواد قالبسازی و تجهیزات مورد نیاز میگذارد. ریخته گری فولاد نیازمند کورههای مقاومتر و قالبهایی است که بتوانند حرارت بسیار بالا را تحمل کنند.
آلومینیوم فلزی سبک است (چگالی حدود 2.7 گرم بر سانتیمتر مکعب)، در حالی که فولاد بسیار سنگینتر است (چگالی حدود 7.85 گرم بر سانتیمتر مکعب). این تفاوت در چگالی به این معنی است که قطعات آلومینیومی به طور قابل توجهی سبکتر از قطعات فولادی هماندازه خواهند بود.
آلومینیوم به طور طبیعی با تشکیل یک لایه اکسیدی روی سطح خود، مقاومت خوبی در برابر زنگزدگی دارد. فولاد، به خصوص فولاد کربن، مستعد زنگزدگی است و اغلب برای محافظت در برابر خوردگی نیاز به پوششدهی یا آبکاری دارد.
هر دو فلز هنگام سرد شدن و سفت شدن جمع میشوند، اما میزان این انقباض میتواند متفاوت باشد. طراحی قالب باید این انقباض را جبران کند تا از ایجاد حفرهها یا ترکها جلوگیری شود. به طور کلی، آلومینیوم انقباض کمتری نسبت به فولاد دارد، که میتواند فرآیند طراحی قالب را کمی سادهتر کند.
آلومینیوم راحتتر از فولاد ماشینکاری میشود. این یعنی برشکاری، سوراخکاری و شکلدهی قطعات آلومینیومی سادهتر و کمهزینهتر است.
هزینه اولیه مواد برای آلومینیوم ممکن است کمتر از فولاد باشد، اما این به نوع آلیاژ و شرایط بازار بستگی دارد. با این حال، فرآیند ریخته گری آلومینیوم (به دلیل دمای پایینتر ذوب و نیاز کمتر به تجهیزات بسیار مقاوم در برابر حرارت) میتواند از نظر انرژی و فرسایش قالب مقرونبهصرفهتر باشد.
|
ویژگی |
ریخته گری آلومینیوم |
ریخته گری فولاد |
|
دمای ذوب |
حدود ۶۶۰ درجه سانتیگراد. |
بالای ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد. |
|
وزن و چگالی |
سبک (تقریباً ۲.۷ گرم بر سانتیمتر مکعب). قطعات نهایی بسیار سبکتر هستند. |
سنگین (تقریباً ۷.۸۵ گرم بر سانتیمتر مکعب). قطعات نهایی بسیار سنگینتر هستند. |
|
مقاومت به خوردگی |
مقاومت طبیعی عالی در برابر زنگزدگی به دلیل تشکیل لایه محافظ اکسیدی. |
مستعد زنگزدگی، معمولاً نیاز به پوششدهی یا آبکاری برای محافظت دارد. |
|
انقباض انجمادی |
انقباض کمتر هنگام سرد شدن. |
انقباض بیشتر هنگام سرد شدن. |
|
قابلیت ماشینکاری |
بسیار خوب و آسانتر است، هزینههای ماشینکاری معمولاً پایینتر. |
سختتر است، نیاز به ابزارهای قویتر و هزینههای ماشینکاری معمولاً بالاتر. |
|
هزینه فرآیند و انرژی |
به دلیل دمای ذوب پایینتر، فرآیند کمانرژیتر و مقرونبهصرفهتر از نظر مصرف انرژی. |
به دلیل دمای ذوب بسیار بالا، فرآیند پرانرژیتر و گرانتر است. |
|
انواع قالبهای رایج |
ماسهای، دایکاست (فلزی دائم)، ثقلی (فلزی دائم)، دقیق. |
ماسهای، دقیق، سرامیکی. دایکاست کمتر رایج است (به دلیل دمای بالا). |
|
کاربردها |
قطعات خودرو (سبکوزن)، هوافضا، الکترونیک (خنککنندهها)، لوازم خانگی. |
قطعات سازهای سنگین، ماشینآلات صنعتی (اجزای مقاوم در برابر سایش و حرارت)، قطعات با استحکام و سختی بسیار بالا. |

فرآیند ریخته گری آلومینیوم چند مرحله اصلی دارد که هر کدام در کیفیت محصول نقش مهمی دارند:
اول از همه، شمشهای آلومینیوم یا ضایعات بازیافتی آلومینیوم را جمعآوری کرده و برای ذوب شدن آماده میکنند. تمیزی مواد اولیه در کیفیت محصول خیلی مهم است.
آلومینیوم را در کورههای مخصوص (مثل کورههایی که با برق یا شعله کار میکنند) تا دمای ذوبش (حدود ۶۶۰ درجه سانتیگراد، البته معمولاً کمی گرمترش میکنند تا روانتر شود) حرارت میدهند. در این مرحله، ممکن است موادی را به آن اضافه کنند تا خواص مکانیکی یا فیزیکی بهتری پیدا کند.
قالبها که میتوانند از مواد مختلفی مثل ماسه، فلز (در دایکاست) یا سرامیک باشند، باید قبل از ریختن فلز مذاب آماده شوند. این آمادهسازی شامل تمیز کردن، پوشاندن قالب با موادی برای جلوگیری از چسبیدن فلز به آن، و گاهی هم گرم کردن اولیه قالب است.
آلومینیوم ذوب شده را با دقت داخل حفرههای قالب میریزند. نحوه ریختن بستگی به نوع روش ریخته گری (مثل ریخته گری تحت فشار یا ریخته گری ماسهای) دارد. هدف این است که قالب کاملاً و یکنواخت پر شود بدون اینکه حباب هوا یا ایراد دیگری به وجود بیاید.
بعد از اینکه قالب پر شد، آلومینیوم مذاب کم کم سرد شده و سفت میشود. سرعت سرد شدن در شکلگیری ساختار داخلی و مقاومت قطعه نقش مهمی دارد.
وقتی قطعه کاملاً سفت شد، آن را از قالب بیرون میآورند. در ریخته گری ماسهای، قالب را میشکنند، ولی در دایکاست، قالب باز میشود و قطعه بیرون میآید.
قطعهای که از قالب بیرون میآید معمولاً نیاز به کارهایی برای کامل شدن دارد. این کارها شامل بریدن قسمتهای اضافی (مثل راهگاهها و تغذیهکنندهها)، تمیز کردن سطح، ماشینکاری برای رسیدن به ابعاد دقیق، و اگر لازم باشد، عملیات حرارتی برای بیشتر کردن مقاومت قطعه است.
برای اینکه بتوانیم نیازهای گوناگون صنایع را برآورده کنیم، روشهای مختلفی برای ریخته گری آلومینیوم ایجاد شده است. هر روش مزایا و محدودیتهای خودش را دارد:
ریخته گری دایکاست یکی از رایجترین روشها در صنعت ریخته گری آلومینیوم است، به خصوص برای تولید انبوه قطعاتی که نیاز به دقت ابعادی بالا و سطح خیلی صاف دارند. به نقل از سایت xometry: “ریختهگری تحت فشار از یک ابزار حفرهای دو قسمتی از جنس فولاد سختشده استفاده میکند که در آن آلومینیوم مذاب ریخته یا تحت فشار قرار میگیرد. این ابزارها عموماً 100000 تا 150000 چرخه عمر تزریق دارند”.
در این روش، آلومینیوم مذاب را با فشار زیاد به داخل یک قالب فلزی دائمی (که به آن دای میگویند) تزریق میکنند. این فرآیند، که به آن دایکست آلومینیوم هم گفته میشود، توانایی تولید قطعات پیچیده با دیوارههای نازک را دارد. دایکاست به دو نوع اصلی تقسیم میشود: دایکاست محفظه سرد و دایکاست محفظه گرم که معمولاً نوع محفظه سرد برای آلومینیوم مناسبتر است. این روش در صنعت خودروسازی برای ساخت قطعاتی مثل بلوک موتور، رینگ چرخ و قطعات سیستم انتقال قدرت و همچنین در ساخت لوازم خانگی و قطعات الکترونیکی کاربرد زیادی دارد.
ریخته گری ماسهای یکی از قدیمیترین و در عین حال انعطافپذیرترین روشهای ریخته گری است. در این روش، یک قالب از جنس ماسه و یک ماده چسباننده (معمولاً نوعی رزین) ساخته میشود و پس از ریختن فلز مذاب، این قالب را میشکنند تا قطعه بیرون بیاید. این قالبها با استفاده از یک الگوی سهبعدی از قطعه (که به آن مدل میگویند) ساخته میشوند. مدل میتواند از چوب، فلز یا پلاستیک باشد. ریخته گری ماسهای به دلیل هزینه اولیه پایین و توانایی ساخت قطعات خیلی بزرگ و پیچیده، برای تولیدات در حجم کم تا متوسط و همچنین ساخت نمونههای اولیه (پروتوتایپ) بسیار مناسب است.
در ریخته گری ثقلی، آلومینیوم مذاب فقط با نیروی گرانش (جاذبه) و بدون استفاده از فشار خارجی، به داخل یک قالب فلزی دائمی ریخته میشود. این روش چیزی بین دایکاست و ریخته گری ماسهای است؛ از قالبهای دائمی (مثل دایکاست) اما بدون تزریق تحت فشار استفاده میکند.
به همین دلیل، سرعت تولید آن از دایکاست کمتر است، اما کیفیت سطح و دقت ابعادی بهتری نسبت به ریخته گری ماسهای به دست میآید. قطعات ساخته شده با این روش معمولاً مقاومت مکانیکی بالاتری نسبت به قطعات دایکاست دارند، زیرا فرآیند سرد شدن و سفت شدن فلز آرامتر اتفاق میافتد و این باعث میشود ساختار داخلی بهتری در فلز شکل بگیرد.
ریخته گری دقیق که به آن ریخته گری موم گمشده هم میگویند، برای ساخت قطعاتی با شکلهای بسیار پیچیده و دقت ابعادی فوقالعاده بالا استفاده میشود. این فرآیند با ساخت یک مدل مومی بسیار دقیق از قطعه مورد نظر شروع میشود. سپس این مدل مومی را با لایهای از سرامیک میپوشانند. بعد از اینکه پوشش سرامیکی خشک شد، موم را ذوب کرده و از قالب بیرون میآورند تا یک فضای خالی دقیقاً به شکل قطعه ایجاد شود. سپس فلز مذاب را به داخل این فضای خالی میریزند. با وجود اینکه این روش پیچیده و گران است، قطعات تولید شده دارای سطح بسیار صاف و حداقل نیاز به پرداخت نهایی هستند.

با اینکه ریخته گری آلومینیوم مزایای زیادی دارد، اما با چالشهایی هم همراه است که باید به آنها توجه کنید:
|
معایب و چالشها |
توضیحات |
|
جذب گاز |
آلومینیوم مذاب به راحتی گاز هیدروژن را جذب میکند. این اتفاق میتواند باعث ایجاد حفرههای کوچک گازی (که به آن پوروزیته میگویند) در قطعه نهایی شود و مقاومت آن را کم کند. برای جلوگیری از این مشکل، باید محیط کوره را به دقت کنترل کرد و عملیات گاززدایی (مثلاً با استفاده از گاز نیتروژن یا آرگون) را انجام داد. |
|
جمع شدن هنگام سرد شدن (انقباض انجمادی) |
آلومینیوم وقتی از حالت مایع به جامد تبدیل میشود، حجمش کم شده و جمع میشود. اگر این جمع شدن به درستی جبران نشود، میتواند باعث ایجاد فضاهای خالی داخلی یا ترک در قطعه شود. طراحان قالب با دقت برنامهریزی میکنند و از قسمتهای اضافی به نام تغذیهکننده (رایزر) استفاده میکنند تا این جمع شدن را جبران کرده و قطعهای سالم داشته باشیم. |
|
واکنش با مواد قالب |
آلومینیوم مذاب ممکن است با برخی مواد قالب (به خصوص در دماهای بالا) واکنش دهد که این واکنش میتواند باعث ایجاد ایراداتی روی سطح یا داخل قطعه شود. برای جلوگیری از این مشکل، باید مواد مناسبی برای قالب انتخاب کرد و از پوششهای محافظ استفاده کرد. |
|
مدیریت دما |
کنترل دقیق دمای فلز مذاب (برای اینکه روان بماند و اکسید نشود) و دمای قالب (برای کنترل سرعت سرد شدن و جلوگیری از شوک حرارتی) بسیار مهم است تا قطعه بهترین خواص مکانیکی را داشته باشد و ایرادی پیدا نکند. نوسانات دما میتواند باعث ترکخوردگی یا تخلخل شود. |
|
هزینه اولیه سرمایهگذاری |
به خصوص در روش دایکاست، هزینه اولیه ساخت قالبها (که معمولاً از فولادهای خاص ساخته میشوند) و تجهیزات تزریق میتواند بالا باشد. برای همین، این روش بیشتر برای تولید در حجم زیاد بهصرفه است تا بتوان این هزینه اولیه را جبران کرد. |
|
تشکیل اکسید |
آلومینیوم مذاب به سرعت با اکسیژن هوا واکنش میدهد و لایههای اکسید (زنگزدگی) روی سطحش تشکیل میشود. این لایهها ممکن است در داخل مذاب گیر کنند و باعث ایجاد ایراداتی به نام آخالهای اکسیدی شوند که بر مقاومت قطعه تاثیر منفی میگذارد. |
انتخاب آلیاژ مناسب در ریخته گری آلومینیوم خیلی مهم است، چون خواص مکانیکی، فیزیکی و توانایی ریخته گری قطعه را تعیین میکند. آلیاژهای آلومینیوم معمولاً با فلزات دیگری مثل سیلیسیوم (Si)، مس (Cu)، منیزیم (Mg)، روی (Zn) و غیره ترکیب میشوند تا ویژگیهای خاصی را به دست آورند.
ریخته گری آلومینیوم در صنایع مختلفی کاربرد دارد:
متاسفانه، در فرآیند ریخته گری آلومینیوم، ممکن است قطعات دچار ایراداتی شوند که بر کیفیت و عملکرد آنها تأثیر میگذارد. شناخت این ایرادات و راههای پیشگیری از آنها برای تولید قطعات با کیفیت بسیار مهم است.
تعیین هزینه دقیق ریخته گری آلومینیوم به عوامل مختلفی بستگی دارد که میتوانند قیمت یک قطعه را به شدت تغییر دهند. این عوامل شامل موارد زیر هستند:
قابلیت ریخته گری آلومینیوم برای تولید قطعات با ابعاد بسیار بزرگ یا بسیار کوچک، بستگی به روش ریخته گری که انتخاب میکنیم دارد. در کل بله، برای تولید هر دو نوع قطعات بسیار بزرگ و بسیار کوچک مناسب است، اما انتخاب روش ریخته گری مناسب برای آن ابعاد خاص بسیار مهم است. برای قطعات بسیار بزرگ، ریخته گری ماسهای استفاده میشود. برای قطعات بسیار کوچک نیز، ریخته گری دقیق گزینه بهتری است و دایکاست نیز برای تولید انبوه قطعات کوچک و متوسط بسیار کاربردی است.
۰نظر ارسال شده است
نظر خود را در مورد مطلب ریخته گری آلومینیوم چیست؟ بنویسید
کلیه حقوق این وب سایت متعلق به گروه میهن فولاد است