موضوع مقاله: ریخته‌گری لاست فوم | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ریخته‌گری لاست فوم | مقدمه: اگرچه استفاده از این روش در دیگر بخش‌های ریخته‌گری به عنوان یک فناوری کامل به یک رؤیا شبیه است اما از این روش در ریخته‌گری آلومینیومی، چدن خاکستری و داکتیل استفاده می‌شود. | ## بخش 1: ریخته‌گری لاست فوم | روش ریخته‌گری با مدل فومی فداشونده، گونه‌ای از فرآیندهای ریخته‌گری با مدل تبخیر شونده است. این روش بسیار شبیه به روش ریخته‌گری دقیق است، با این تفاوت که در آن به جای موم از فوم استفاده می‌شود. برتری اصلی این روش نسبت به ریخته‌گری دقیق (با موم) حذف مرحله ذوب و خارج کردن موم از قالب است. تاریخچه روش ریخته‌گری با فوم فداشونده در آغاز دهه پنجاه میلادی توسط مجسمه‌ساز کانادایی، آرماند ویلنکورت اختراع شده‌است. مزایای این روش در میانه دهه ۱۹۸۰ میلادی توسط جنرال موتورز به عموم شناسانده شد؛ هنگامیکه اعلام شد از این روش در خط تولید خودروی جدید آن، ساترن، استفاده خواهد شد. نخستین‌بار جنرال موتورز از این روش برای تولید بلوک سیلندر‌ها، سرسیلندر‌ها، میل لنگ‌ها، دیفرانسیل‌ها و جعبه‌های انتقال قدرت استفاده کرده‌است اما در مورد قطعات غیرآهنی بیشتر این قطعات اکنون به‌دلیل اقتصادی نبودن به‌کارگیری لاست‌فوم در تولید بسیاری از قطعات، با روش دایکست در کارخانۀ ریخته‌گری جنرال موتورز در بدفورد، تولید می‌شوند. از مزایای استفاده از مدل فومی این است که هم مراحل ریخته‌گری و هم قطعه ریخته را با حذف ماهیچه بهبود می‌سازد و همچنین میزان دقت را بالا می‌برد. چون فضای داخلی مدل فومی توسط ماسه بدون چسب پر می‌گردد ومدل فومی حفره‌های داخلی قطعه را خود ایجاد می‌کند نیازی به ماهیچه نیست. برخلاف سایر روش‌های ریخته‌گری نیازی نیست که مدل از قالب‌گیری اولیه به «casting» بازگردانده شود. جنس مدل‌های فومی از پلی استایرین منبسط شده یا «PMMA» است که با ریختن مواد مذاب به درون قالب فومی تبخیر می‌شود. ممکن است که یک مدل از چندین قسمت یا چندین مدل که در یک خوشه با هم ترکیب شده و به هم چسبانده شده‌اند تشکیل یابد. هنگامیکه مدل ساخته شد باید روکشی از سرامیک یا سایر مواد نسوز به مدل داده شود که این عمل را از طریق فروبردن مدل در داخل رنگ (روکش سرامیکی) یا از طریق پاشیدن صورت می‌پذیرد. نمونه در داخل درجه آویزان می‌شود و ماسه بدون چسب به داخل درجه در حالیکه درجه در حال ویبره است ریخته می‌شود که این ویبره برای این است که ماسه کاملاً مدل را احاطه کند. استحکام ماسه و وجود روکش روی فوم باعث می‌شود که قالب در همان حالت خود باقی بماند. بعد از اینکه مواد مذاب سرد و جامد شد به واحد «shakeout» ارسال می‌گردد و سایر مراحل همانند سایر روش‌های ریخته‌گری به ترتیب صورت می‌پذیرد. | ## بخش 2: ریخته‌گری لاست فوم | بازه اندازه‌ای که این روش پوشش می‌دهد از ۰٫۵ کیلوگرم شروع شده و تا چندین تن ادامه پیدا می‌کند. حداقل ضخامتی که این روش پوشش می‌دهد ۲٫۵ میلی‌متر بوده و حد بالایی برای آن وجود ندارد. اجزای فرایند مدل فومی مدل‌های فومی این فرایند از پلی استایرن منبسط شده (EPS) که ماده‌ای ترموپلاستیک و شامل ۹۲ در صد کربن و ۸ در صد هیدروژن است ساخته می‌شوند. این ماده شامل یک عامل فرّار و پفکننده هیدروکربنی ست که باعث می‌شود ذرات پلی استیرن تا چگالی ۱۸ کیلوگرم بر مترمکعب منبسط شوند و با چگالی کم بتوانند علاوه بر حفظ صلبیت، قالب‌های پیچیده را پر کنند. در مرحله اول، دانه‌های EPS حرارت داده شده و منبسط می‌شوند تا به چگالی مورد نظر برای مدل نهایی برسند. در مرحله بعد دانه‌های منبسط شده وارد قالب نهایی شده و بر اساس حرارت بزرگتر شده و فضای خالی بین خود و همچنین گوشه‌ها را پر می‌کنند. سپس همین عمل در جهت معکوس انجام می‌شود تا نهایتاً دانه‌ها تمام محفظه داخل قالب را پر کنند. خنک کاری مدل‌ها توسط پاشش آب به دیواره قالب یا ایجاد خلأ اتفاق می‌افتد تا فشار داخل هر ذره کم شده، دیواره آن سخت شود و پس از خروج از قالب شکل آن حفظ گردد. اندازه دانه‌هایی که انبساط اولیه را گذرانده‌اند لازم است به حدی باشد که در باریک‌ترین مقاطع مدل، حداقل سه دانه در کنار هم قرار گیرند. این مدل‌ها به مرور زمان منقبض می‌شوند که لازم است حین طراحی، این انقباض علاوه بر انقباض ناشی از انجماد در نظر گرفته شود. انقباض مدل به عوامل متفاوتی از جمله ابعاد و چگالی دانته‌های EPD، عمر دانه‌ها قبل از انبساط اولیه و قالب‌گیری بستگی دارد. بیشتر انقباض در ۳۰ روز اول بعد از تولید مدل اتفاق افتاده و میزان آن می‌تواند تا حدود ۰٫۸ درصد باشد. بسته به نوع پلیمر مورد استفاده، نوع ماده منبسط کننده، دمای بخار آب و زمان بخاردهی، زمان خارج کردن مدل از قالب، دقت ابعادی مدل فومی متغیر خواهد بود. پوشان مدل فومی قبل از قالبگیری توسط دوغابی پوشش داده می‌شود که این دوغاب پس از خشک شدن پوسته‌های محکمی بر روی سطح مدل ایجاد می‌کند. ترکیب شیمیایی پوشان شامل پودر ماده دیرگداز، ماده معلق کننده، چسب، مواد دگرروانی و حامل تشکیل شده‌است. | ## بخش 3: ریخته‌گری لاست فوم | پودر دیرگداز معمولاً از سیلیس، آلومینا، زیرکن، کرومیت و آلومینوسیلیکات‌هایی نظیر مولایت و پیروفیلایت تشکیل می‌شود. پوشان در چندین مرحله بر روی مدل اعمال و فرایند خشک کردن معمولاً در دمای ۵۰ تا ۶۰ درجه سانتی گراد و در زمان ۲۴ ساعت در خشک کن انجام می‌شود. بسته به دمای ذوب فلز، مواد حاصل از تجزیه فوم ممکن است به صورت گاز یا مایع باشند. برای مثال این مواد در چدن به صورت گازی و در آلیاژهای آلومینوم به صورت مایع می‌باشند. مدل فومی به دلیل تشعشات ناشی از مذاب، در جلوی آن ذوب می‌شود و لازم است در زمان مناسبی از طریق منافذ پوشان به درون ماسه نفوذ کنند. به دلیل جلوگیری از تغییر شکل مدل فومی در حین قالب‌گیری و ارتعاش، دقت ابعادی را حفظ می‌کند. قالبگیری درجه در سه مرحله با ماسه خشک روان حاوی کربن پر می‌شود و پس از هر مرحله، در سه جهت ویبره شده تا تمامی حفرات قطعه را پر کند. هنگام تزریق ماسه یک صفحه فلزی کوچک بالای قطعه قرار می‌گیرد تا از آسیب احتمالی به مدل فومی جلوگیری شود. مزایا و معایب مزایا این فرایند برای ریخته‌گری‌های بسیار پیچیده که معمولاً به ماهیچه نیازمندند بسیار سودمند است. این روش همچنین از لحاظ ابعادی بسیار دقیق است، به دلیل پایین آوردن سرعت سرد شدن، تاب برداشتن و ترک‌های سطحی نیز کم می‌شود، صافی سطحی عالی را حفظ می‌کند و قابلیت تولید قطعات با شیب منفی را دارا می‌باشد. ساخت قطعات پیچیده که به صورت یک تکه قابل ساخت نیستند به وسیله این روش امکان‌پذیر می‌شود؛ به این دلیل که می‌توان قسمت‌های مختلف یک شکل و راه گاه‌های آن را به صورت جدا ساخته و سپس به وسیله چسب آن‌ها را سرهم کرد. دیگر مزایای این روش شامل حذف سطح جدایش، کاهش اتلاف مواد اولیه و سریع و ارزان بودن مدل فومی است. برای ساخت قطعات با تعداد بالا، می‌توان آن‌ها را به صورت خوشه‌هایی سرهم‌بندی کرد که این کار به کم شدن مراحل پوشش دهی و قالب‌گیری و افزایش بازده می‌انجامد. این ماسه به راحتی قابل بازیافت بوده، از کانال‌های قطعه به راحتی خارج شده و میزان آلودگی محیط زیست را نیز کاهش می‌دهد. این روش به دلیل داشتن مراحل کم‌تر نسبت به ریخته‌گری دقیق، از لحاظ اقتصادی به صرفه تر است. | ## جمع‌بندی | همچنین مدل‌های فومی ساخته شده، به دلیل استحکام پایین فوم، ممکن است شکننده و آسیب‌پذیر باشند و دقت زیادی در جابجایی و نگهداری آن‌ها لازم است.