ریخته‌گری تحت فشار

ریخته‌گری تحت فشار یا دایکاست (به انگلیسی: Die casting) نوعی ریخته‌گری است که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزریق می‌شود. در این سیستم بر خلاف روش‌های دیگر ریخته‌گری که مذاب تحت نیروی وزن خود به داخل قالب می‌رود، مواد مذاب با فشار داخل قالب تزریق می‌شود و در همان حالت یعنی تحت فشار مواد مذاب منجمد می‌شود و امکان تولید قطعات با استحکام بالا را می‌دهد. ریخته‌گری تحت فشار کوتاه‌ترین راه تولید یک محصول از فلز می‌باشد. یکی از مزایای این روش، تولید قطعات بسیار نازک و همچنین با استحکام بسیار زیاد می‌باشد که ساخت آن توسط روش‌های دیگر ریخته‌گری تقریباً غیرممکن می‌باشد.

انواع ریخته‌گری تحت فشار

دراین روش از قالب‌های فلزی استفاده می‌شود. تفاوت اساسی روش‌های تحت فشار در روش پُر شدن قالب است. در این روش پر شدن قالب براساس نیروی ثقل مذاب می‌باشد در حالی که در ریخته‌گری تحت فشار، پر شدن قالب در اثر فشار وارد بر مذاب بوده و انجماد نیز تحت فشار انجام می‌گیرد. به همین دلیل در روش ریخته‌گری تحت فشار امکان تولید قطعات پیچیده‌تر وجود داشته و از لحاظ مک و حفره‌های گازی و نیز خواص مکانیکی شرایط بهتری نسبت به ریخته‌گری در قالب‌های ریژه دارد
ریخته‌گری تحت فشار بر اساس نیروی فشار اعمال شده به دو دسته تقسیم می‌شود:
۱-ریخته‌گری تحت فشار بالا
۲-ریخته‌گری تحت فشار کم
روش ریخته‌گری تحت فشاربالا کاربرد وسیع‌تری نسبت به روش ریخته‌گری تحت فشار کم دارد و در صنعت اصطلاحاً به آن (ریخته‌گری تحت فشار) یا (دایکاست) گفته می‌شود؛ بنابراین زمانی که اصطلاح تحت فشار آورده شد، مقصود ریخته‌گری تحت فشار بالا می‌باشد.
از جنبه‌ای دیگر به دو دسته زیر تقسیم می‌شود:
الف) ریخته‌گری تحت فشار با محفظه داغ:
در ریخته‌گری تحت فشار با محفظه داغ، مخزنی از فلز مذاب در کوره مربوط به دستگاه نگهداری می‌شود. سپس پمپ دستگاه به داخل فلز مذاب فروبرده می‌شود و پمپ، مذاب را به داخل قالب می‌راند. استفاده از فرایند محفظه داغ به فلزات زودگداز عمدتاً آلیاژهای روی که در دمای ۴۰۰ تزریق صورت می‌گیرد، منحصر می‌شود.
ب) ریخته‌گری تحت فشار با محفظه سرد:
روش ریخته‌گری تحت فشار با محفظه سرد برای آلیاژهایی که دمای ذوب بالایی دارند مانند آلیاژهای آلومینیم که تزریق در بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد صورت می‌پذیرد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش محفظه در مجاورت قالب با فلز مذاب، بارگیری شده و سپس مذاب با فشار به داخل قالب رانده می‌شود. در این روش فشار اعمال شده در حدود4000-15000psi می‌باشد.

ریخته‌گری در قالبهای فلزی تحت فشار کم

به‌طور کلی در این روش قطعات ریختگی که اصولاً از نوع فلزات سبک هستند را به وسیله قالب‌های فلزی دائم بر روی ماشین‌های خاص ریخته‌گری کم فشار تولید می‌کنند. دراین فرایند، بوته مذاب فلزات سبک که در داخل محفظه‌های گرمی در بسته قرار دارد، از طریق لوله انتقال مذاب با قالب فلزی در تماس قرار می‌گیرد.
هوای فشرده یا همان گاز را به منظور پر کردن قالب به محفظه مذاب هدایت می‌کنند تا در نتیجه فشاری در حدود ۰٫۲ تا ۰٫۵ بار بر آن اعمال شود و مذاب از طریق لوله انتقال به سمت بالای قالب فرستاده می‌شود تا در نهایت قالب پر شود. لازم به توضیح است که در مرحله انجماد مذاب، فشار اعمالی بایستی همچنین برقرار باشد تا ساختار بلوری متراکم و یکنواختی به وجود بیاید.
نکته: پیش از خارج نمودن قطعه، فشاری که اعمال می‌شود بایستی قطع شود تا مذاب بتواند در لوله به سمت پایین هدایت شود.

ماشینهای ریخته‌گری کم فشار

در حال حاضر ماشین‌های ریخته‌گری کم فشار به صورت تمام خودکار تنظیم می‌شوند و همچنین قالب‌های فلزی با سطح جدایش عمودی یا افقی دارند که مجهز به کشش ماهیچه و بیرون اندازهای هیدرولیکی یا پنوماتیکی هستند.
نکته: دمای قالب‌های فلزی در هنگام کار دستگاه چیزی در حدود ۳۰۰ تا ۳۸۰ درجه سانتیگراد می‌باشد.

روش کار قالبهای فلزی

بر روی صفحه پایینی ماشین، نصفه زیری قالب فلزی به عنوان نصفه ثابت قالب محکم می‌شود و نصفه متحرک قالب بالایی بر روی صفحه متحرک ماشین محکم می‌شود که غالباً ماهیچه‌های فولادی نیز به‌طور هیدرولیکی روی آن کار گذاشته می‌شود.

ترک‌های خستگی گرم قالب‌های ریخته‌گری تحت فشار

ترک خوردن خستگی گرمایی یک از عیوب سطحی بسیار مهمی است که درقالب‌های دایکست ساخته شده از آلومینیم اتفاق می‌افتد. قالب‌های ریخته‌گری تحت دمای بالا و بارهای مکانیکی قرار می‌گیرند و ترک‌های خستگی گرم قالب‌ها که در نتیجه سیکل‌های گرمایی ایجاد می‌شوند، به‌طور محسوسی منجر به کوتاه شدن نیمه عمر قالب می‌گردند و ترک‌ها منجر به کاهش کیفیت سطح قالب‌ها و در نتیجه کاهش کیفیت سطح قطعات ریختگی می‌شوند. بارهای مکانیکی و گرمایی منجر به تنش‌های موضعی بالا و در نتیجه ایجاد ترک‌های سطحی می‌شوند. عمیق‌ترین ترک‌ها قبل از ۲۰۰۰ سیکل اتفاق می‌افتد و به صورت تصاعدی در سیکل‌های بعدی گسترش می‌یابد.
این ترک‌ها در نزدیکی راهباره قالب، جایی که شیب‌های دمایی به خاطر دمای بالاتر مذاب، بیشتر هستند، اتفاق می‌افتند و ترک‌ها همچنین در مناطقی که تمرکز تنش بالاتری دارند، مثل لبه‌ها و گوشه‌هایی با زاویه کوچک، زودتر اتفاق می‌افتند. ترک‌هایی که زودتر تشکیل می‌شوند معمولاً حین سیکل‌های بعدی عمیق‌تر و طولانی‌تر می‌شوند. عمق ترک‌های مشاهده شده از حدود چند دهم میلی‌متر تا ۷۵ میلی‌متر تغییر می‌کند. ریز ساختار ماده قالب در نزدیکی سطح به تدریج و در اثر گرمادهی زیاد به وسیلهٔ آلیاژ آلومینیوم مذاب نرم می‌شود که باعث بازپخت مارتنزیت و در نتیجه کاهش سختی می‌گردد. نرم شدن سطحی، شروع ترک‌ها و گسترش بیشتر آن‌ها را افزایش می‌دهد.

ماشین‌های دایکاست

این ماشین‌ها دو نوع کلی دارند:
۱-ماشین‌های با محفظه تزریق سرد (به انگلیسی: cold chamber): در این نوع سیلندر تزریق خارج از مذاب بوده و فلزاتی مانند AL و Cu و mg تزریق می‌شود و مواد مذاب توسط دست به داخل سیلندر تزریق منتقل می‌شود.
۲-ماشین‌های با محفظه تزریق گرم (به انگلیسی: Hot chamber): در این نوع سیلندر تزریق داخل مذاب و کوره بوده و فلزاتی مانند سرب خشک و روی، تزریق می‌شود و مذاب اتوماتیک تزریق می‌شود.

محدودیت‌های سیستم سرد کار افقی

۱-لزوم داشتن کوره‌های اصلی و فرعی برای تهیه مذاب و رساندن مذاب به داخل سیلندر تزریق.
۲- طولانی بودن مراحل کاری.
۳-امکان به وجود آمدن نقص در قطعه به دلیل افت حرارت مذاب آکومولاتور یک سیلندر دو طرفه بازشو که داخل آن یک پیستون شناور وجود دارد که یک سمت آن فشار گاز از نوع گاز بی‌اثر مانند گاز ازت که در سیستم با D O مشخص می‌باشد، تحت فشار است و در سمت دیگر فشار روغن که در سیستم با P N مشخص می‌باشد.