ریخته گری دایکاست

به روش تولید قطعه بوسیله تزریق فلزمذاب و تحت فشار به درون قالب دایکاست یا ریخته‌گری تحت فشار می گویند. در روش دایکاست بدلیل اینکه در آن فلز مذاب به داخل حفره ای به شکل قطعه ریخته می شود و بعد از سرد شدن قطعه موردنظر به دست می آید، بسیار به ریخته گری ریژه شبهت دارد. تنها تفاوت این دوروش نحوه نحوه پرکردن حفره قالب می باشد.

در قالب ریژه فلز مذاب تحت نیروی وزن خود سیلان پیدا می‌کند و به داخل قالب می‌رود، اما در روش دایکاست فلز مذاب تحت فشار و سرعت بیشتری به داخل قالب روانه می شود. به همین دلیل درروش دایکاست می توان قطعات با اشکال پیچیده‌تری را تولید کرد.

در قالب‌های دایکاست پس از بسته شدن قالب، مواد مذاب به داخل یک نوع پمپ یاسیستم تزریق (بسته به طرح دستگاه) هدایت می‌شوند، سپس در حالی که پیستون پمپ، مواد مذاب را با سرعت از طریق سیستم تغذیه قالب به داخل حفره می‌‏فرستد، هوای داخل حفره از طریق سوراخ‌های هواکش خارج می‌شود. این پمپ دربعضی از دستگاه‌ها دارای درجه حرارت محیط و در برخی دیگر دارای درجه حرارت مذاب است.

معمولاً مقدار مواد مذاب تزریق شده بیش از اندازه مورد نیاز برای پر کردن حفره است تا سرباره‌گیرها را پر کند و حتی پلیسه ها را در اطراف قطعه به وجودآورد. پس از آن  در مرحله دوم زمانی که ماده مذاب در حال سرد شدن در داخل حفرهاست، پمپ همچنان فشار خود را ادامه می‌دهد. در مرحله سوم قالب باز شده وقطعه به بیرون پرتاب می‌شود.

در مرحله اخر همچنان که قالب باز است داخل حفره قالب تمیز و در صورت نیازروغنکاری شده و دوباره قالب بسته و آماده تکرار عملیات قبل می‌شود.

مزایای تولید از طریق دایکاست:

تولید اشکال پیچیده‌ تر: زیرا در این روش قالب با سرعت و تحت فشار پر می‌شود قطعات با دیواره‌های نازکتری را می‌توان تولید کرد و خلاصه آنکه در این روش نسبت طول قطعه به ضخامت قطعه به مراتب بیشتر از سایر روش‌ها است.
نرخ تولید در این روش خیلی بالا است، به ویژه اگر قالب‌های چند حفره‌ای باشد: معمولاً قطعه تولید شده به وسیله دایکاست از پرداخت سطح خوبی برخوردار است واحتیاجی به عملیات ماشین‌کاری بعدی ندارد و به دلیل عملیات فوق‌العاده اقتصادی است.
 قالب‌های دایکاست مثل قالب‌های ریژه معمولاً قبل از آنکه فرسوده شوند و در ابعادقطعه تولید شده اختلافی به وجود آید، هزاران قطعه تولید خواهدکرد، در نتیجه سرمایه‌گذاری برای تولید قطعه کمتر است

نسبت به دیگر روش‌های تولید قطعه، از فلز مذاب با روش دایکاست مقاطع ظریفتری را روی قطعه می‌توان به وجود آورد.
اغلب قطعات تولید شده با کمترین پرداخت، آماده آب فلزکاری هستند.
قطعات آلومینیومی تولید شده توسط دایکاست معمولاً نسبت به روش‌های دیگر مانند ریخته‌گری آلومینیوم در ماسه مقاومت بیشتری دارند.

محدودیت های این روش:

در این روش وزن قطعه محدود است. به ندرت وزن قطعه از 25 کیلوگرم بیشتر است و معمولاً کمتر از 5 کیلوگرم است.
نسبت به شکل قطعه و سیستم تغذیه قالب، مک دار بودن قطعه به دلیل وجود حباب هوا از مشکلات این روش تولیدی است.
امکانات تولید از قبیل قالب، ماشین، و لوزام جنبی در این روش نسبتاً گران است و در نتیجه فقط تولید انبوه آن، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
به جز موارد استثنایی فقط فلزاتی را می‌توان در دایکاست مورد استفاده قرار داد که نقطه ذوب آنها چیزی در حد آلیاژهای مس باشد.

انواع ماشین‌های دایکاست

ماشین‌های دایکاست دو نوع هستند:

    ماشین‌های تزریق با محفظه (سیلندر) گرم
    ماشین‌های تزریق با محفظه (سیلندر) سرد

اگر نقطه ذوب فلز تزریقی پایین باشد و به سیستم پمپ آسیب نرساند، پمپ می‌تواند مستقیماً در فلز مذاب قرار گیرد. به این سیستم، تزریق با محفظه گرم می‌گویند. در صورتی که فلز مذاب به سیستم پمپاژ آسیب برساند در یا صورتدستگاه پمپاژ نباید مستقیماً در فلز مذاب قرار گیرد. به این سیستم، تزریقبا محفظه سرد می‌گویند..

ماشین‌های دایکاست با سیستم تزریق محفظه گرم

در یک ماشین دایکاست محفظه گرم گردن غازی سیلندر تزریق در مواد مذاب غوطه‌ور است و در نتیجه در درجه حرارتی معادل نقطه ذوب مواد تزریقی، کارمی‌کند. در این سیستم مواد مذاب در حداقل زمان و حداقل افت حرارت به داخل حفره قالب تزریق می‌شوند..

در حالی که پیستون در بالا قرار دارد، مواد مذاب به داخل سیلندر فشار یا سیلندر تزریق راه یافته و پس از پایین آمدن پیستون ابتدا دریچه تغذیه بسته می‌شود، سپس مواد مذاب با فشار از طریق مجرای گردن غازی به داخل حفره راهمی‌یابد..

پس از گذشت زمان لازم برای انجماد مواد، پیستون دوباره بالا می‌رود و مواد جدید برای تزریق بعدی وارد سیلندر تزریق می‌شود. نیروی لازم که به پیستون تزریق منتقل می‌شود، بسته به طرح دستگاه می‌تواند پنیوماتیک و یا هیدرولیک باشد..

قطعات مختلف را از وزن چند گرم تا 25 کیلوگرم را می‌توان با این سیستم تولیدکرد. در این روش با تغییر اندازه مجرای غازی قطعات با وزن متفاوت رامی‌توان تولید کرد. وزن قطعاتی که می‌توان با این روش تزریق کرد بستگی به عوامل زیر دارد::

    آلیاژ تزریق
    اندازه سطح خارجی قطعه
    نیرویی که دو کفه قالب را بسته نگه می‌دارد.

بسته به طرح دستگاه و متغیرهای عمل تزریق با این سیستم می‌توان از 50 تا 500 ضرب در ساعت تزریق کرد، البته با ماشین‌های ویژه طرحzipper تا 2000 و 5000و حتی 18000 ضربدر ساعت می‌توان تزریق کرد. مجرای گردن غازی از چدن خاکستری و یا چدن آلیاژی نشکن و یا فولاد ریختگی ساخته می‌شود. نوع مواد بستگی به فشار دستگاه، مواد تزریقی و قیمت دستگاه دارد. در هر صورت مواد مورد استفاده برای ساخت این قسمت‌ها می‌یابد در مقابل حرارت و سایش مقاوم باشند. معمولاً مجرای گردن غازی دارای نازل قابل تعویض می‌باشد تا در صورت فرسوده شدن تعویض گردد،‌زیرا آب‌بندی ناز با قسمت تزریق قالب ازاهمیت بالایی      برخودار است. برای ساخت پوسته‌های داخلی مجاری عبور مذاب ازفولاد گرمکار نوع 13H یا فولاد گرمکار نیتروژه شده و یا فولاد نسوز ضدزنگ استفاده می‌شود. نازلباید دارای مقاومت در مقابل حرارت، فشار و سایش باشد، و معمولاً از چدن آلیاژی، و یا فولاد نسوز ضدزنگ ساخته می‌شود..

سمبه تزریق این سیستم دایکاست معمولاً از چدن آلیاژی ساخته می‌شود و می‌توان بدون عملیات سختکاری آن را مورد استفاده قرار داد. برای اعمال فشار بهتربرخی اوقات روی سمبه تزریق، رینگ (شبیه رینگ پیستون اتومبیل) تعبیه می‌شود. برای افزایش عمر سیلندر تزریق، سطح داخل آن را تا 0.7 میلیمتر اضافه‌تر از اندازه معمول (با پرداخت خوب ) می‌تراشند. پس از این عمل نسبت به اندازه  نهایی سیلندر، قطر سمبه (با رینگ و یا بدون رینگ) انتخاب می‌شود. لقی بین سمبه تزریق و سیلندر بین 0.002 تا 0.003 میلیمتر، به ازای هر میلیمتر قطرسیلندر پیشنهاد می‌شود.

مراحل مختلف عمل تزریق

در مرحله اول 2 کفه قالب بسته بوده و پیستون در عقب ترین موضع خود قرار دارد. به صورتی که سوراخ بارگیری کاملاً باز است. در مرحله دوم پیستون شروع به حرکت کرده، ابتدا سوراخ بارگیری را مسدود کرده و سپس مواد مذاب را با فشار به سوی قالب می‌راند. در آخرین مرحله یعنی مرحله سوم پس از آنکه زمان مناسبیبه مذاب داده شد که منجمد شود دو کفه قالب از یکدیگر باز می‌شوند. هم زمان پیستون باز هم قدری جلو می‌آید که اولاً بیسکویت (پولک منجمد شده در قسمت جلوی سیلندر تزریق) را بیرون بیاورد و ثانیاً کمک کند پس از اتمام اینمراحل، قطعه از قالب به بیرون پران شده و دو کفه قالب بسته شود، پیستون عقب آید و دستگاه آماده تکرار مراحل فوق و تزریق بعدی شود.

سیستم تزریق با محفظه سرد تقریباً برای تزریق کلیه فلزاتی مورد استفاده قرارمی‌گیرد که قابلیت دایکاست شدن را دارند، ولی معمولاً برای تزریق آلومینیم، منیزیم و آلیاژهای مس استفاده می‌شود. مهم ترین مزیت این سیستم این است که اولاً اثرات حرارت فلز مذاب روی بخش تزریق دستگاه ناچیز است و ثانیاً بااین سیستم، فشار تزریق را می‌توان به مراتب بالا برد. این سیستم برای فشاراز 500 تا 2000kg/cm2 طراحی شده است ولی در سیستم‌های ویژه آزمایش فشار در حدkg/cm2 3000 هم امتحان شده است (در خیلی از کتابها و دستورالعمل‌های طراحی قالب، فشار 300 تا 600kg/cm2 برای تزریق آلومینیوم و فشار حدودkg/cm2 140 برای تزریق آلیاژهای روی پشنهاد شده است).

مهمترین محدودیت‌های این سیستم عبارتند از:

الزام داشتن وسایل جنبی برای تهیه ذوب و انتقال آن به سیلندر تزریق
طولانی‌تر بودن مراحل مختلف تزریق به دلیل جدا بودن وسایل جنبی از دستگاه
امکان ایجاد نقص در قطعه تولیدی به دلیل افت درجه حرارت مذاب

اندازه سیلندر و پیستون تزریقی بستگی به حجم ماده‌ای دارد که برای تزریق موردنیاز است. اگر سیلندر تزریق بیش از اندازه بزرگ باشد مواد مذاب در کف آنقرار می‌گیرد و احتمال این که حباب‌های هوا در سیلندر محبوس شوند زیادخواهد بود..

از طرفی اگر سیلندر تزریق بیش از اندازه کوچک باشد، مقدار مذاب کمتر از مقدار مورد نیاز برای تزریق قطعه خواهد بود و ممکن است مقداری از مذاب در مرحله شروع حرکت پیستون از سوراخ بارگیری به بیرون پاشیده شود.

لذا در طراحی سیستم تزریق و در تنظیم محل پیستون تزریق سعی بر آن است که درمرحله اول پیستون تزریق سوراخ بارگیری را ببندد. حتی در بعضی طرح‌ها ابتداپیستون تزریق آهسته حرکت کرده، سوراخ بارگیری را می‌پوشاند و سپس با سرعت خیلی بیشتر ادامه مسیر داده و مذاب را به داخل قالب، تزریق می‌کند.

سرعت پیستون تزریق بستگی به آلیاژ مذاب، اندازه و شکل قطعه، طرح و شکل راهگاه و گلویی تزریق قالب دارد و مقدار آن ب لق نبودن سیلندر و پیستون تزریق و جذب بودن حرکت آنها در داخل یکدیگر الزامی است در غیر این صورت مذاب از جدار پیستون پس زده می‌شود و امکان گریپاژ پیستون وجود خواهد داشت. جنس پیشانی پیستون اغلب از آلیاژ بریلیوم و مس یا فولاد آلیاژی نیتروره شده می‌باشد..

جنس سیلندر تزریق اغلب از فولاد گرمکار 13H و یا فولاد آلیاژی نیترور شده است و باید بتواند در برابر فرسایش و حرارت مقاومت کند. از طرف دیگر مکانیزم تزریق باید محکم و مقاوم بوده و حرکت‌هایسلیندر به پیستون نیرو دهنده و پیستون تزریق در یک راستا و نظام باشند. درصورتی که مورد فوق رعایت نشوند سیلندر تزریق و پیستون تزریق به سرعت فرسوده می‌شوند.

ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد عمودی

این دستگاه‌ها به ماشین‌های دایکاست هم معروف هستند. به طور کلی دو نوع ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد عمودی وجود دارد. در نوع اول صفحات قالببه صورت افقی (همان گونه که در شکل زیر نشان داده شده است) و در نوع دوم صفحات قالب به صورت عمودی قرار می‌گیرند. مواد مذاب از پایین قالب تزریق می‌شود. هوای داخل حفره تخلیه گشته و در اثر افت فشار مواد مذاب به داخل محفظه تزریق مکیده می‌شوند. فشاری که دو کفه قالب را به یکدیگر قفل می‌کند و فشار تزریق هر دو از یک منبع کنترل می‌شوند تا همیشه حالت بالانس بین این دو نیرو که عکس یکدیگر عمل می‌کنند، برقرارشود وحسن این سیستم این است که به دلیل آنکه صفحات قالب به صورت افقی وسیلندر تزریق در پایین قرار گرفته احتمال این که قبل از اعمال فشار توسطپیستون تزریق مقداری مواد مذاب به داخل حفره رانده شود، به کلی از بین می‌رود.

در این سیستم برای بهبود تزریق و تعادل آن در قالب‌های چند حفره‌ای همان طوری که در شکل زیر ملاحظه می‌شود بهتر است تزریق از مرکز اعمال شود. در اینصورت راهگاه از هر نقطه در محیط سیلندر می‌تواند منشعب شده و به گلوییتزریق وصل شود. البته در بعضی از طرح‌ها بسته به نیاز، سیلندر تزریق درحالت خارج از مرکز هم گذاشته می‌شود..

در آخرین مرحله، پس از گذشت زمان لازم برای انجماد مذاب، پیستون بالا به جای خود بازگشته، پیستون پایین بالا آمده و باقیمانده مواد را از بوش رابط قطعکرده و بیرون می‌آورد. البته همزمان قطعه تزریق شده نیز پران می‌شود..

یکی از نکات منفی این روش دایکاست این است که وجود دو پیستون که با هم کارمی‌کنند باعث می‌شود که دستگاه بیشتر نیاز به تعمیر پیدا کند. از طرف دیگراز محاسن دستگاه‌های دایکاست با محفظه سرد عمودی شده‌اند همان عمودی قرار گرفتن محفظه تزریق می‌باشد که باعث می‌شوداولاً مواد مذاب فقط پس از حرکت پیستون و به صورت یک توده به داخل قالب رانده شوند و ثانیاً حرکت آشفته مایع مذاب به حداقل رسیده وجود مک و یاحفره‌های ریز در قطعه تزریق شده کاهش یابد..

به طور کلی ماشین عمودی موقعی مورد استفاده قرار می‌گیرد که قطعه را با ماشین محفظه افقی نتوان تولید کرد. مثلاً قطعاتی که نیاز به فشردگی بیشتری دارند یا در مورد آنها قرار دادن قطعات اضافی در حفره قالب قبل از تزریق الزامی است و یا قطعاتی که با قرار دادن محل تزریق در وسط با کیفیت بهتری می‌توان آنها را تولید کرد..

قطعاتی که با ماشین‌های عمودی تزریق می‌شوند معمولاً در مقایسه با قالب‌های ریژه از پرداخت و فشردگی بیشتری برخوردارند و میزان تولید نیز به مراتب بالاتراست. همین صفحات مشبک اکنون با موفقیت به کمک ماشین عمودی با صفحات قالب افقی با سرعت و میزان بیشتری تولید می‌شود. خیلی از قطعات آلومینیوم آلیاژی مثلاً صفحه اتو با همین روش تولید می‌شوند..

ساخت این قطعه اتفاقاً از قطعات نسبتاً مشکل می‌باشد زیرا اولاً المنت حرارتی نسبتاً بزرگی قبل از تزریق باید در داخل حفره قرار گیرد ثانیاً کف صفحه دارای مقطع ضخیم بوده و در سمت بالای آن مقاطع خیلی ظریف قرار دارد. فشردگی (بدون حباب هوا بودن) قسمت پایین این قطعه از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا باید تا حد آینه پرداخت شود. علاوه بر آن تولید این قطعه فقط در تعداد خیلی زیاد و در حد 10000 قطعه در روز اقتصادی می‌باشد. این قطعه معمولاًبا این روش تولید می‌شود..

ماشین‌های عمودی معمولاً‌برای تولید قطعاتی به کار می‌روند که محل تزریق و قالب می‌باید ضرورتاً در مرکز باشد. قطعاتی را که دارای ضخامت نسبتاً زیادی درمرکز و پره‌های ظریف در کنار باشند با این نوع دستگاه می‌توان با کمترین حباب هوا تولید نمود. تولید ماشین‌های عمودی به مراتب بالاتر از تولید باروش ریژه می‌باشد وی اصولاً ماشین‌های عمودی چه از نوع صفحات قالب افقی وچه از نوع صفحات قالب عمودی در مقایسه با ماشین‌های محفظه تزریق افقی کندتر می‌باشند..