روش های ریخته گری آلومینیوم کدامند؟

آلومینیوم از مهم‌ترین و رایج‌ترین مواد برای ساخت قطعات فلزی مختلف است که محصول نهایی ازطریق ریخته‌گری تولید می‌شود. انواع مختلف روش های ریخته گری آلومینیوم وجود دارد که هرکدام ویژگی‌ها و مزایای خود را دارند. به همین دلیل نمی‌توان یک روش را به‌عنوان بهترین روش ریخته گری آلومینیوم نام برد. برخی از انواع ریخته گری آلومینیوم شامل ریخته‌گری پوسته‌ای، ریخته‌گری دایکست، ریخته‌گری پیوسته و ریخته‌گری دقیق آلومینیوم هستند که هرکدام به روش‌های خاص خود اجرا می‌شوند. در این مقاله از گروه صنعتی طلوع نورد پارس به موضوع روش های ریخته گری آلومینیوم، ویژگی‌ها و مزایا و معایب آن‌ها می‌پردازیم.

دلایل محبوبیت آلومینیوم در صنعت

متخصصان صنعت تولید آلومینیوم را به‌عنوان یکی از بهترین فلزات معرفی می‌کنند. آلومینیوم به دلیل ویژگی‌هایی همچون انعطاف‌پذیری، استحکام و مقاومت بالا در برابر عوامل محیطی، قابلیت چکش‌خواری، رسانا بودن و وزن سبک کاربرد زیادی در صنعت دارد. علاوه بر این، به دلیل اینکه آلومینیوم فلزی غیرسمی است در صنایع مختلف و ازجمله بسته‌بندی مواد غذایی کاربرد زیادی دارد. در ادامه به برخی از موارد کاربرد آلومینیوم می‌پردازیم:

• ساخت سینی، فویل، ظروف آلومینیومی، یخچال و…
• استفاده در ساخت دستگاه‌های الکترونیکی مانند تلویزیون، تلفن‌های هوشمند و لپ‌تاپ
• استفاده در صنعت حمل‌ونقل که موجب افزایش بازدهی سوخت و کاهش انتشار کربن می‌شود.
• استفاده در صنعت هواپیمایی برای ساخت ابزار ناوبری و قطعات هواپیما

استفاده از انواع روش های ریخته گری آلومینیوم برای تولید محصول نهایی و استفاده از آن در صنایع مختلف ضروری است.

آشنایی با مفهوم ریخته گری آلومینیوم

آلومینیوم خالص فلزی نرم است که نمی‌توان از آن در صنایع مختلف استفاده کرد و برای افزایش استحکام آن و برای استفاده در صنعت قطعه ‌سازی آن را با فلزات دیگر ترکیب می‌کنند تا به‌صورت آلیاژ آلومینیم درآید. در فرایند ریخته‌گری آلومینیوم، آلیاژ آلومینیوم را ذوب کرده و آن را به قالب تزریق می‌کنند. فرایند تولید آلیاژهای آلومینیوم یکی از فرایندهای مهم است که قبل از ریخته‌گری انجام شده است.

با سردشدن فلزمذاب از آن برای تولید قطعات مختلف استفاده می‌شود. البته بعد از ریخته‌گری و سردشدن قالب احتمالاً به عملیات حرارتی و پرداخت سطحی هم نیاز باشد. بهترین روش های ریخته گری آلومینیوم بر اساس نوع قطعه نهایی، هزینه تولید، پرداخت سطحی موردنیاز و عواملی ازاین‌قبیل مشخص می‌شود.

مزایای و معایب ریخته گری آلومینیوم

بیشترین قطعات آلومینیومی مورداستفاده در صنایع مختلف ازطریق انواع روش های ریخته گری آلومینیوم تولید می‌شوند. می‌توان یکی از مهم‌ترین مزایای استفاده از انواع ریخته گری آلومینیوم را امکان تولید قطعات مختلف با هندسه پیچیده برشمرد که هیچ‌کدام از روش‌های اکسترودر و ماشین نمی‌توانند قطعاتی با بهترین دقت تولید کنند.

به‌عنوان نمونه می‌توان قطعات پیچیده موجود در خودروها را مثال زد، قطعاتی مانند بلوک موتور و گیربکس که ازطریق بهترین روش ریخته گری آلومینیوم تولید می‌شوند. به‌طورکلی باید گفت ریخته‌گری آلومینیوم بهترین روش برای تولید قطعات پیچیده با بیشترین دقت و کارایی است.

مهم‌ترین مزایای استفاده از روش های ریخته گری آلومینیوم عبارت‌اند از:

• سرعت بالا در تولید قطعات
• تولید قطعاتی با سطح صاف و یکنواخت
• مورداستفاده در صنایع مختلف
• تولید قطعاتی با طول عمر بالا
• پیچیدگی هندسی بالا
• تولید قطعاتی در ابعاد مختلف
• قابلیت کاربرد برای آلیاژهای مختلف آلومینیوم
• مناسب‌بودن هزینه نهایی ریخته‌گری آلومینیوم
• کاهش قابل‌توجه نیاز به ماشین‌کاری ثانویه

البته دراین‌بین باید به معایب احتمالی در روش های ریخته‌ گری آلومینیوم نیز اشاره کرد که عبارت‌اند از:

• چسبندگی به قالب: die soldering یا چسبندگی به قالب یکی از معایب رایج در انواع ریخته گری آلومینیوم است که در اثر آن قطعه به دیواره‌های قالب چسبیده و بیرون‌کشیدن آن سخت می‌شود. چسبندگی به قالب موجب آسیب‌دیدن قالب و قطعه می‌شود.
• ترک داغ: یکی دیگر از مشکلاتی است که ممکن است در ریخته‌گری آلومینیوم پیش آید ترک داغ است. این مشکل بسیار مهم است؛ زیرا می‌تواند موجب ترک یا پارگی در سطح و قسمت داخلی قطعه شود.

ریخته گری آلومینیوم از چه مراحلی تشکیل شده است؟

روش ‌های ریخته ‌گری آلومینیوم مختلف هستند که بر اساس نوع کاربرد هرکدام از آن‌ها در جای خود می‌توانند بهترین روش ریخته‌ گری آلومینیوم باشند. هرکدام از روش‌ها فرایندهای متفاوتی دارند؛ ولی مراحل کلی آن‌ها با یکدیگر مشابه هستند. مراحل کلی ریخته‌گری آلومینیوم عبارت‌اند از:

• مدل‌سازی: مدل پلاستیکی یا مومی قطعه موردنظر ساخته می‌شود.
• قالب‌گیری: با پوشش‌دادن مدل با لایه سرامیکی فرایند قالب‌گیری انجام می‌شود.
• ذوب موم: مدل مومی ذوب شده و از قالب خارج می‌شود.
• ریخته‌گری آلومینیوم: حفره قالب با آلومینیوم مذاب پر می‌شود.
• سردکردن و انجماد: قطعه آلومینیوم تشکیل‌شده سرد می‌شود.
• کنترل کیفیت: ابعاد قطعه و خواص مکانیکی آن و عدم وجود ناهمواری بررسی می‌شود.
• تمیز‌کاری و پرداخت: قطعه ساخته شده برای استفاده آماده می‌شود.

روش های ریخته گری آلومینیوم

یکی از روش‌های قدیمی برای استفاده از فلزات ریخته‌گری است. باتوجه‌به مزایای آلومینیوم و وسعت استفاده از آن در صنایع مختلف و صنعت قطعه‌سازی با استفاده از روش های ریخته گری آلومینیوم، قطعات موردنظر برای صنایع مختلف تولید می‌شود.

اولین تجهیزات لازم برای این فرایند کوره‌های ریخته‌گری هستند که نمونه‌های ابتدایی کوره‌ها از جنس خاک رس بودند. در ادامه روش‌های مختلف ریخته‌گری آلومینیوم را معرفی می‌کنیم.

1. ریخته گری دایکست

یکی از روش های ریخته گری آلومینیوم ریخته گری تحت فشار یا دایکست است که در آن از قالب‌های دائمی فلزی که روی ماشین‌های مخصوص ریخته‌گری نصب می‌شوند استفاده می‌شود. با استفاده از روش دایکست که به روش تحت‌فشار نیز شناخته می‌شود می‌توان قطعات کوچک با وزن 5 کیلو یا بیشتر تولید کرد.

نکته مهم اینکه برای عملیات حرارتی و جوشکاری روش دایکست بهترین روش ریخته گری آلومینیوم نیست. در روش دایکست مواد مذاب با فشار بالا به داخل قالب تزریق می‌شوند و بعد از آنکه شکل قالب را گرفتند تحت عملیات انجماد سرد شده و قطعه نهایی تولید می‌شود.

2. ریخته گری ثقلی (ریژه‌ای)

ریخته‌گری آلومینیوم با قالب ثقلی یا قالب ریژه به ریخته‌گری ریژه‌ای یا ثقلی معروف است. از مهم‌ترین ویژگی‌های این نوع از روش های ریخته‌ گری آلومینیوم این است که می‌توان ضخامت پوشش قالب را تعیین کرد به صورتی که بخش‌هایی که برای انجماد به زمان بیشتری نیاز دارند ضخامت پوششی بیشتری نیز خواهند داشت.

در این روش از روش های ریخته گری آلومینیوم قالب ثقلی تا دمای 300 درجه سانتیگراد گرم شده و در فرایند ریخته‌گری فلز مذاب در حفره قالب تحت‌فشار قرار می‌گیرد. عملکرد روش ثقلی یا ریژه‌ای بر اساس ویژگی‌هایی مانند قالب تحت‌فشار، مواد مذاب و نیروی گریزازمرکز انجام می‌شود.

3. روش های ریخته گری آلومینیوم؛ ریخته گری پیوسته

ویژگی مهم ریخته ‌گری پیوسته این است که آلومینیوم مذاب در قالب ریخته‌شده و عملیات سردشدن آن با آب است تا به‌صورت پیوسته و یکنواخت سرد شود. این روش که بهترین روش ریخته گری آلومینیوم برای تولید میله‌های آلومینیومی و اسلب‌ها با بهترین کیفیت است و به مراحل بعدی پردازش نیاز ندارد. از مزایای روش ریخته‌گری پیوسته این است که سرعت خنک‌سازی تحت کنترل بوده و درنتیجه ریزساختارها و خواص مکانیکی بهبودیافته هستند.

4. ریخته گری خلاء

یکی دیگر از روش های ریخته گری آلومینیوم ریخته‌گری خلأ است که در آن مدل مومی قطعه داخل فلاسک قرار گرفته و با ماده نسوز پر می‌شود. سپس فلاسک در محفظه خلأ قرار گرفته و آلومینیوم مذاب داخل فلاسک ریخته می‌شود. از مزایای این روش از انواع ریخته گری آلومینیوم این است که میزان هوا کاهش‌یافته و درنتیجه مانع اکسیداسیون می‌شود. در پایان قطعات آلومینیومی با بهترین کیفیت و سطح بهبودیافته خواهیم داشت که خواص مکانیکی آن نیز بهبود می‌یابند.

5. ریخته گری دقیق

با استفاده از روش ریخته‌گری دقیق که می‌توان آن را نیز بهترین روش ریخته گری آلومینیوم نامید قطعاتی بادقت بالا و جزئیات پیچیده تولید می‌شود. قالب‌های مورداستفاده در این روش از روش های ریخته گری آلومینیوم یک‌بارمصرف هستند و قطعات آلومینیومی با بالاترین میزان دقت تولید می‌شود. در روش ریخته‌گری دقیق از مدل‌های پلاستیکی استفاده می‌شود که با ذوب‌شدن از محفظه قالب ریخته‌گری جدا می‌شود.

6. روش های ریخته گری آلومینیوم؛ ریخته گری ماسه ای

در این روش از روش های ریخته گری آلومینیوم از ماسه طبیعی یا مصنوعی یا ترکیبی از هر دو استفاده می‌شود. به دلیل ارزان‌تر بودن قالب ماسه و مقرون‌به‌صرفه بودن هزینه نهایی، این روش بسیار رایج است. علاوه بر این، دقت بالا و تکرارپذیری، تولید سریع و امکان ساخت قطعات پیچیده از دیگر مزایای ریخته‌گری آلومینیوم به روش ماسه‌ای است.

در این روش از انواع ریخته گری آلومینیوم سه فاکتور مهم یعنی رطوبت، پخش یکنواخت و فشردگی اهمیت زیادی دارد که باید به آن‌ها توجه داشت. قالب‌های ماسه‌ای بر اساس مواد اتصال‌دهنده شامل ماسه تر، قالب حرارتی و جعبه سرد هستند. در ریخته‌گری ماسه‌ای، ماسه با آب، چسب و خاک رس مخلوط شده و آن را در اطراف مدل فشرده‌سازی می‌کنند.

7. ریخته گری پوسته ای

در ریخته‌گری آلومینیوم از نوع ریخته‌گری پوسته‌ای از یک قالب فلزی نازک به‌جای قالب ماسه‌ای استفاده می‌شود. این قالب دارای دو پوسته فلزی است و با مواد نسوز پوشیده می‌شود. فلز مذاب آلومینیوم داخل فضای بین دو پوسته ریخته می‌شود. با استفاده از این روش که از دیگر روش های ریخته گری آلومینیوم است قطعات آلومینیومی بادقت ابعادی بالا و کیفیت سطحی مناسب تولید می‌شود.

عملیات ترمیم

در انواع روش های ریخته گری آلومینیوم بعد از پایان عملیات ذوب، ریخت، انجماد و… مرحله مهم دیگر یعنی عملیات ترمیم انجام می‌شود. روش‌های مختلف این فرایند عبارت‌اند از:

• پیرایش قطعه: در این روش با استفاده از برش‌کاری، قسمت‍‌های اضافی مذاب‌ها که روی قطعه تشکیل شده‌اند از روی قطعه برداشته می‌شوند.
• سنگ‌زنی: در ترمیم به روش سنگ‌زنی که مناسب قطعات ریخته‌گری با حجم کمتر و سطوح کوچک‌تر هستند با استفاده از صفحات لایه‌برداری و سنگ فرز سطوح ترمیم می‌شوند.
• شات بلاست: در روش شات بلاست با استفاده از ساچمه‌های مخصوص یا سنگ‌ریزه عملیات ترمیم انجام می‌شود. این مواد با فشار زیاد و به‌صورت پرتابی روی سطح قطعه پاشیده شده و عملیات ترمیم پرداخت و فراوری سطح انجام می‌شود.

فاکتورهای مهم برای انتخاب بهترین روش ریخته گری آلومینیوم

انتخاب بهترین روش ریخته گری آلومینیوم به عوامل متعددی بستگی دارد که بر آن اساس می‌توان از انواع روش های ریخته گری آلومینیوم استفاده کرد. بسیاری از قطعات آلومینیومی باید به صورتی خاص و ابعاد مشخص طراحی و تولید شوند و براین‌اساس باید از روش ریخته‌گری مناسب با آن هدف و قطعه موردنظر استفاده کرد.

کیفیت فاکتور دیگری است که اهمیت زیادی دارد. منظور از کیفیت آلومینیوم ریخته‌گری شده این است که محصول نهایی بدون کوچک‌ترین ترک، خلل‌وفرج و بدون کوچک‌ترین ایراد در شکل هندسی آن تولید شود. علاوه بر این، قطعه نهایی باید استحکام و انعطاف‌پذیری لازم را داشته باشد. براین‌اساس و همچنین باتوجه‌به هزینه نهایی و امکان‌سنجی می‌توان یکی از انواع ریخته گری آلومینیوم را باتوجه‌به اهداف موردنظر و فاکتورهای گفته‌شده انتخاب کرد.

جمع‌بندی

ریخته گری آلومینیوم روشی مهم، متداول و درعین‌حال ساده است که از آن برای تولید محصولات آلومینیومی و قطعات مختلف استفاده می‌شود. آلومینیوم به دلیل ویژگی‌هایی مانند انعطاف‌پذیری بالا، وزن سبک، مقاومت در برابر عوامل محیطی و رسانایی کاربرد زیادی در صنایع مختلف دارد.

انواع روش های ریخته گری آلومینیوم شامل روش دایکست، روش ماسه‌ای، روش ثقلی و… است. بعد از انجام عملیات ریخته‌گری یعنی تزریق فلز مذاب به درون قالب، سردشدن و انجماد و خروج از قالب باید عملیات ترمیم انجام شود. درباره انتخاب بهترین روش ریخته گری آلومینیوم باید به فاکتورهایی مانند مورد کاربرد قطعه موردنظر، کیفیت، امکان‌سنجی و هزینه در نظر گرفته شوند. در انواع ریخته گری آلومینیوم مراحل کلی مشابه بوده و شامل مدل‌سازی، قالب‌گیری، ذوب موم، ریخته‌گری، انجماد، کنترل کیفی و تمیزکاری و پرداخت هستند.

گروه صنعتی نورد پارس از برترین تولیدکنندگان گرده‌های آلومینیومی و ورق آلومینیوم است که با استفاده از برترین تکنولوژی‌های این صنعت و حضور متخصصان برجسته محصولاتی با برترین کیفیت و مطابق با استانداردهای جهانی تولید کند. برای کسب اطلاعات بیشتر و ارتباط با واحد فروش به بخش تماس با ما مراجعه کنید.