در پی راه حل های سبک وزن و با کارایی بالا برای صنایع مدرن، ریخته گری تحت فشار به عنوان یک فناوری شکل دهی فلز بالغ و بسیار سودمند برجسته می شود. این فرآیند تولید کارآمد و اقتصادی قطعات فلزی را که الزامات سختگیرانه را برآورده می کنند، امکان پذیر می کند و آن را به یک انتخاب ترجیحی در بخش های مختلف تبدیل می کند. از اجزای خودرو گرفته تا لوازم الکترونیکی مصرفی، ریخته گری تحت فشار دقت و مقرون به صرفه بودن بی نظیری را برای تولید انبوه ارائه می دهد.
ریخته گری تحت فشار یک فرآیند ریخته گری فلز است که شامل تزریق فلز مذاب تحت فشار بالا به داخل حفره قالب است، جایی که خنک می شود و به شکل دلخواه جامد می شود. این روش قادر به تولید قطعات با هندسه های پیچیده، ابعاد دقیق و پرداخت سطح عالی است. کاربردها از بلوک های موتور و چرخ دنده ها در خودروها تا دستگیره ها و اجزای الکترونیکی در لوازم خانگی متغیر است.
مزایای کلیدی ریخته گری تحت فشار شامل تولید سریع، راندمان هزینه و کیفیت ثابت است که آن را برای تولید انبوه با حجم بالا ایده آل می کند.
فرآیند ریخته گری تحت فشار شامل چندین مرحله حیاتی است که هر کدام بر کیفیت و عملکرد محصول نهایی تأثیر می گذارد.
قالب، قلب فرآیند ریخته گری تحت فشار است. معمولاً از فولاد یا آلومینیوم ساخته شده است، باید در برابر دما و فشارهای بالا مقاومت کند. طراحی قالب با یک مدل CAD از قطعه شروع می شود که شامل ملاحظاتی برای هندسه، دقت ابعادی، پرداخت سطح و سهولت خروج است. قالب های مدرن اغلب با استفاده از ماشینکاری CNC برای دقت تولید می شوند.
انتخاب آلیاژ فلزی مناسب بسیار مهم است، با انتخاب های رایج از جمله آلومینیوم، منیزیم، روی، مس و آلیاژهای سرب. فلز انتخاب شده در کوره ذوب می شود، با کنترل دما و گاززدایی که خلوص و سیالیت را تضمین می کند.
فلز مذاب تحت فشار بالا (معمولاً 10-210 مگاپاسکال) به داخل حفره قالب تزریق می شود و از پر شدن کامل و ریخته گری متراکم اطمینان حاصل می شود. سرعت تزریق با دقت تنظیم می شود تا از نقص هایی مانند تخلخل جلوگیری شود.
پس از تزریق، فلز خنک و جامد می شود. نرخ های خنک کننده از طریق سیستم های آب یا روغن مدیریت می شوند تا ریزساختار بهینه شود. پس از جامد شدن، قالب باز می شود و پین های اجکتور قطعه را آزاد می کنند.
قطعات ریخته گری اغلب تحت برش قرار می گیرند تا مواد اضافی (به عنوان مثال، اسپرو و فلش) حذف شوند، و به دنبال آن عملیات سطحی مانند سندبلاست، پولیش یا آبکاری انجام می شود. عملیات حرارتی نیز ممکن است برای افزایش خواص مکانیکی اعمال شود.
روش های مختلف ریخته گری تحت فشار برای مواد خاص، اندازه قطعات و نیازهای تولید در نظر گرفته شده است:
| نوع | مواد | مزایا | معایب | کاربردها |
|---|---|---|---|---|
| محفظه سرد | آلومینیوم، منیزیم، آلیاژهای مس | ایده آل برای فلزات با نقطه ذوب بالا؛ استحکام بالای قطعه | زمان چرخه طولانی تر؛ انتقال دستی فلز مورد نیاز است | بلوک های موتور، گیربکس |
| محفظه داغ | روی، آلیاژهای سرب | تولید سریع برای فلزات با نقطه ذوب پایین | محدود به مواد با ذوب پایین؛ خطر خوردگی | الکترونیک، کالاهای مصرفی |
| خلاء | آلومینیوم، منیزیم، آلیاژهای روی | تخلخل را کاهش می دهد؛ خواص مکانیکی را بهبود می بخشد | هزینه بالاتر؛ فرآیند پیچیده | قطعات خودرو با استحکام بالا |
| گرانشی | آلومینیوم، روی، آلیاژهای مس | هزینه قالب کمتر؛ خواص مکانیکی بهتر از ریخته گری ماسه ای | دقت کمتر از ریخته گری تحت فشار با فشار بالا | شیرها، لوله ها |
| فشار بالا | آلومینیوم، روی، آلیاژهای منیزیم | پرداخت سطح عالی؛ دقت بالا؛ تولید سریع | هزینه قالب بالا؛ پتانسیل تخلخل | خودرو، الکترونیک، لوازم خانگی |
| فشار کم | آلیاژهای آلومینیوم | یکپارچگی ساختاری خوب؛ مناسب برای قطعات بزرگ | آهسته تر؛ بهترین برای دسته های کوچک | چرخ ها، اجزای ساختاری |
انتخاب مواد مناسب به عواملی مانند استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، هدایت حرارتی و هزینه بستگی دارد. مواد رایج ریخته گری تحت فشار عبارتند از:
| ماده | نمونه های آلیاژ | ویژگی های کلیدی | کاربردها |
|---|---|---|---|
| آلومینیوم | A380, A383, ADC12 | سبک وزن، مقاوم در برابر خوردگی، قوی، ماشین کاری | خودرو، هوافضا، الکترونیک |
| منیزیم | AZ91D, AM60B | فوق العاده سبک وزن، نسبت استحکام به وزن خوب | قطعات سبک وزن خودرو، هوافضا |
| روی | Zamak 3, Zamak 5 | قابلیت ریخته گری عالی، دقت بالا، رسانا | الکترونیک، کالاهای مصرفی کوچک |
| مس | برنج، برنز | مقاومت در برابر خوردگی بالا، هدایت حرارتی/الکتریکی | لوله کشی، اتصالات الکتریکی |
| سرب | سرب، آلیاژهای سرب-قلع | چگالی بالا، آسان برای ریخته گری | باتری ها، محافظ تشعشع |
ریخته گری تحت فشار به طور گسترده در موارد زیر استفاده می شود:
این فرآیند همه کاره همچنین به صنایع پزشکی، ساختمانی و اسباب بازی خدمت می کند و سازگاری آن را با نیازهای تولید متنوع نشان می دهد.