در ریختهگری، مذاب در قالب شکل می‌گیرد و پس از انجماد به قطعه تبدیل میشود. اما «قالب» می‌تواند ماسهای یک‌بارمصرف، فلزی دائمی یا قالب فولادی دستگاه دایکاست باشد و همین تفاوت، هزینه، دقت و تیراژ اقتصادی را تعیین میکند. این مقاله روش‌های اصلی ریختهگری آلومینیوم را معرفی میکند، در یک جدول کنار هم می‌گذارد و نشان می‌دهد برای هر قطعه کدام روش منطقی‌تر است.
خلاصه در یک نگاه
- تیراژ کم یا قطعه بزرگ: ریختهگری ماسهای
- تیراژ متوسط و کیفیت ساختاری بالاتر: ریختهگری ثقلی یا کمفشار
- قطعه جدارنازک، دقیق و تیراژ بالا: دایکاست
- قطعه کوچک و بسیار پیچیده: ریختهگری دقیق
ریختهگری ماسهای
در ریختهگری ماسهای، قالب از ماسه و چسب ساخته میشود و پس از بیرون آوردن قطعه از بین می‌رود. هزینه ساخت مدل و قالب پایین است و محدودیت کمی در اندازه قطعه وجود دارد؛ به همین دلیل برای قطعات بزرگ، نمونه‌سازی و تیراژ پایین انتخاب متداولی است. در مقابل، دقت ابعادی و کیفیت سطح آن از روش‌های قالب فلزی کمتر است و قطعه معمولاً ماشینکاری بیشتری لازم دارد. کمینه ضخامت دیواره در این روش معمولاً حدود ۳ تا ۵ میلی‌متر است.
ریختهگری ثقلی و قالب دائمی
در این روش، قالب فلزی و قابل استفاده مجدد است و مذاب تنها با نیروی وزن خود وارد قالب میشود. قالب معمولاً پیش از ریختن تا حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه گرم میشود. سرد شدن سریع‌تر در قالب فلزی ساختار ریزتر و متراکم‌تری نسبت به ریختهگری ماسهای ایجاد میکند. هزینه قالب بیشتر از ماسهای و کمتر از دایکاست است و برای تیراژ متوسط مناسب است.
ریختهگری کمفشار
گونه‌ای نزدیک به ریختهگری ثقلی است: مذاب با فشار کم گاز از پایین و از راه یک لوله به قالب فلزی بالای کوره رانده میشود. پرشدن آرام و بدون تلاطم، اکسید کمتری وارد قطعه میکند. رینگ‌های آلومینیومی خودرو از شناخته‌شده‌ترین محصولات این روش‌اند و معمولاً از آلیاژ A356 ریخته می‌شوند.
دایکاست یا ریختهگری تحت فشار
در دایکاست، مذاب با سرعت و فشار بالا به داخل قالب فولادی تزریق میشود. این روش امکان تولید قطعات با جداره نازک، معمولاً حدود ۱ تا ۲ میلی‌متر، دقت ابعادی بالا و سطح تمیز را در تیراژ زیاد فراهم میکند؛ اما هزینه اولیه قالب و دستگاه بالاست و توجیه اقتصادی آن به تیراژ بستگی دارد. مراحل این فرآیند را در مقاله دایکاست آلومینیوم چیست؟ به تفصیل توضیح داده‌ایم.
روش‌های دیگر
ریختهگری دقیق
مدلی از موم ساخته و با لایه‌های سرامیکی پوشانده میشود. موم ذوب و خارج میشود و مذاب در پوسته سرامیکی ریخته میشود. نتیجه، قطعات کوچک و بسیار پیچیده با سطح و دقت خوب است؛ اما هزینه هر قطعه بالاتر است.
ریختهگری فوم فداشونده
مدل از فوم پلی‌استایرن ساخته و در ماسه بدون چسب قرار داده میشود. مذاب فوم را تبخیر میکند و جای آن را می‌گیرد. این روش برای قطعات پیچیده‌ای مانند سرسیلندر و بلوک موتور به کار رفته است.
جدول مقایسه روش‌ها
| معیار | ماسهای | ثقلی (قالب دائمی) | تحت فشار (دایکاست) |
|---|---|---|---|
| هزینه قالب | کم | متوسط | زیاد |
| تیراژ اقتصادی | کم | متوسط | زیاد |
| دقت ابعادی | کم | متوسط | زیاد |
| کیفیت سطح | متوسط | خوب | بسیار خوب |
| کمینه ضخامت دیواره معمول | حدود ۳ تا ۵ میلی‌متر | حدود ۳ تا ۵ میلی‌متر | حدود ۱ تا ۲ میلی‌متر |
| اندازه قطعه | تا بسیار بزرگ | متوسط | محدود به ظرفیت دستگاه |
| عملیات حرارتی | ممکن | ممکن | معمولاً محدود |
| آلیاژ رایج | A356، LM6 | A356، LM6، LM13 | LM2، ADC12، A380 |
انتخاب روش بر اساس قطعه و تیراژ
| اگر قطعه شما… | روش پیشنهادی رایج |
|---|---|
| بزرگ است یا فقط چند عدد لازم است | ریختهگری ماسهای |
| باید عملیات حرارتی شود و چقرمگی بالایی بخواهد | ثقلی یا کمفشار با آلیاژی مانند A356 |
| جدارنازک است و در تیراژ هزاران عددی تولید میشود | دایکاست |
| کوچک و بسیار پیچیده است | ریختهگری دقیق |
هماهنگی ماده اولیه و فرآیند
هر روش، آلیاژ متناسب با خود را می‌طلبد. در دایکاست، آلیاژهای پرسیلیسیم با آهن کنترل‌شده برای پرشدن سریع قالب و جلوگیری از چسبیدن مذاب به قالب انتخاب می‌شوند. در ریختهگری ثقلی و ماسهای که قطعه ممکن است عملیات حرارتی شود، سقف ناخالصی‌هایی مانند آهن پایین‌تر است. شمشی که برای دایکاست تامین میشود لزوماً برای ریختهگری ماسهای بهترین انتخاب نیست؛ پیش از سفارش، مشخصات آلیاژ مورد نیاز خط تولید را با تامین‌کننده هماهنگ کنید. گریدهای رایج هر روش را در مقاله آلیاژهای متداول آلومینیوم ببینید.
دمای مناسب مذاب برای هر روش را در مقاله دمای ذوب آلومینیوم و عیوب رایج هر روش را در مقاله عیوب ریختهگری آلومینیوم بخوانید.
سوالات متداول
ارزانترین روش ریختهگری آلومینیوم کدام است؟
از نظر هزینه قالب، ریختهگری ماسهای. اما در تیراژ بالا، هزینه هر قطعه در دایکاست کمتر میشود، چون زمان هر سیکل کوتاه است و قطعه ماشینکاری کمتری لازم دارد. «ارزانترین» به تیراژ بستگی دارد.
چرا قطعات دایکاست معمولاً عملیات حرارتی نمیشوند؟
در دایکاست مقداری هوا و گاز در قطعه حبس میشود. در دمای بالای عملیات حرارتی این گاز منبسط میشود و روی سطح قطعه تاول ایجاد میکند. دایکاست تحت خلأ این محدودیت را کمتر میکند.
تفاوت ریختهگری ثقلی و کمفشار چیست؟
در ریختهگری ثقلی مذاب از بالا و با وزن خود قالب را پر میکند. در کمفشار، مذاب با فشار کم گاز از پایین و بهآرامی وارد قالب میشود؛ پرشدن آرامتر اکسید کمتری وارد قطعه میکند و بازده فلز بیشتر است.
برای هر روش چه شمشی لازم است؟
برای دایکاست، شمش دایکستی یا گریدهای استاندارد مانند LM2؛ برای فرآیندهای عمومی ریختهگری، شمشی با آنالیز متناسب با قطعه. انتخاب نهایی باید بر اساس برگه آنالیز و مشخصات قطعه انجام شود.
