ریخته‌گری پیشرفته

[soheiiil 24,250]

ریخته‌گری پیشرفته توسط فوم فدا شونده

مزایا

یافته‌های تحقیقاتی، سبب درك بیشتری از فرایند فوم فدا شونده شده‌اند. تمهیدات جدید كنترل فرایند، منجر به آنالیزهای بهتر و كنترل در هر مرحله از فرایند شده است. این امر، سبب شده تا بتوان به ریخته‌گری با كیفیتی بالا، عملیات كارگاهی با راندمان انرژی بهتر و هزینه‌ای پایین‌تر و كاهش قابل توجه در میزان اسقاط دست یافت. دستاوردهای خاص عبارتند از:

- گیج هوای بدون تماس پیشرفته برای آنالیز ابعادی دقیق

- مراحل پیشرفته تضمین كیفیت داخل كارخانه برای اندازه‌گیری عوامل ریخته‌گری

- گیج پیشرفته دانسیته شن برای اندازه‌گیری میزان فشردگی شن. ابزار همراه، كج و كولگی ریخته‌گری را اندازه‌گیری می‌كند.

- ابزار پیشرفته آنالیز ارتعاشی كه وقتی با گیج دانسیته جفت می‌شود، سبب بهینه‌سازی سیكل فشرده‌سازی می‌شود، زمان فشرده‌سازی را تقلیل داده و كژدیسی الگوی كار را كاهش می‌دهد.

 

موارد كاربرد

فرایند ریخته‌گری با فوم فدا شونده، فناوری بسیاری پیشرفته‏ای برای تولید ادوات متنوع است. این فرایند با حذف درونگاه‌ها، حفره‌های درونگاهی و بواسطه كنترل ابعادی بسیار پیشرفته قطر دیواره ریخته‌گری انجام می‌شود. دانش فزاینده و كنترل فرایند، همواره سبب گستردگی روزافزون روند استفاده از ریخته‌گری فوم فدا شونده آهن و آلومینیوم شده است. جایزه 1998 ASPE در حقیقت توسط فرایند ساخت با استفاده از ریخته‌گری با فوم فدا شونده محقق شد.

 

تمهیدات جدید كنترلی فرایند و دانش فنی، منتهی به استفاده روزافزون از فرایند فوم فدا شونده شده است

ریخته‌گری به روش فوم فدا شونده، دارای محاسن هزینه‌ای و زیست‌محیطی قابل توجهی است و ریخته‌گران فلزی را قادر می‌سازد تا به تولید قطعات پیچیده‌ای كه در قالب اوقات امكان تولید آنها توسط دیگر شیوه‌ها نیست، مبادرت كنند. فرایند مذكور طراحان را قادر به ادغام قطعات، كاهش عملیات ماشین‌كاری و به حداقل رسانیدن عملیات مربوط به مونتاژ می‌كند. این فرایند همچنین با تسهیل ریخته‌گری، سبب كاهش اسقاط جامدات و برون‏پاش‌های مربوطه می‌شود. تحقیقی كه در وزارت انرژی ایالات متحده امریكا و كنسرسیومی صنعتی پایه‌گذاری شد و در دانشگاه آلاباما2 در مركز فناوری فوم فداشونده بیرمنگام3 انجام شد موجب پیشرفت‌های چشمگیری در كنترل فرایند فوم فدا شونده شده است. این پیشرفت‌ها همواره برای استفاده در صنایع ادامه یافته است.

در فرایند فوم فدا شونده، ابتدا قالب اصلی (الگو) فومی كه از نظر هندسی مانند قطعه فلزی نهایی مورد نظر است، ساخته می‌شود. پس از یك دوره تثبیت كننده، قالب اصلی در درون یك محلول آب كه دارای مواد معلق مقاوم در برابر حرارت (دیرگداز)4 است قرار داده می‌شود. مواد مقاوم در برابر حرارت (دیرگداز) به عنوان پوششی، روی قالب اصلی فومی را می‌پوشاند و لایه‌ای نازك و مقاوم در برابر حرارت را بر روی فوم باقی می‌گذارد كه به تدریج در هوای معمولی خشك می‌شود. زمانی كه خشك شدن تكمیل شد، فوم اندود شده را در درون یك محفظه استیل به صورت معلق قرار می‌دهند. این محفظه استیل همواره مرتعش می‌شود و در این حال، شن نیز اضافه می‌شود. به‏گونه‌ای كه اطراف قالب اصلی اندود شده را احاطه می‌كند. شن، سبب حمایت مكانیكی برای لایه نازك ماده مقاوم در برابر حرارت می‌شود. سپس فلز مذاب به داخل قالب ریخته می‌شود و این فلز مذاب، فوم را ذوب و بخار می‌كند. فلز سخت شده تقریباً نسخه دقیقی از قالب اصلی را ایجاد می‌كند. این فلز سخت شده در صورت لزوم تحت ماشین‌كاری قرار خواهد گرفت تا بتوان به فرم نهایی مطلوب دست یافت.

به منظور اطمینان از حصول كیفیت بالا در ریخته‌گری، همواره كنترل‌های مقتضی می‌بایست در هر مرحله از فرایند اعمال شود. عدم وجود دانش اصولی و صحیح در خصوص فرایند كه به منظور كنترل تمهیدات مقتضی لازم است، باعث شده تا محبوبیت و مقبولیت ریخته‌گری توسط فوم فدا شونده همواره با كندی مواجه ‌شود.

 

ساخت اجزای مهندسی پیشرفته با استفاده از فناوری ریخته‌گری با فوم فدا شونده:

فرایند ریخته‌گری با فوم فدا شونده به واسطه ادغام چندین بخش ریخته‌گری به یك ریخته‌گری، سبب تولید قطعات ارزشمندی شده است. این فرایند همچنین با كاهش عملیات ماشین كاری و هزینه‌های مربوط به مونتاژ، سبب ارتقای راندمان انرژی شده است و نیز از طریق دستیابی به تولید فلزی بهتر، كاهش میزان مصرف مواد با حذف درون‌گاه‌ها و بهینه‌سازی دقت ابعادی ریخته‌گری سبب شده تا بتوان به تولید قطعات مهم دست یافت. كلیه این مشخصات منحصر بفرد فرایندی سبب كاهش میزان انرژی مصرفی در خلال مراحل ساخت می‌شود.

تولید به روش ریخته‌گری با فوم فدا شونده از نقطه نظر میزان عددی، رشد قابل توجهی داشته است. به‌گونه‌ای كه میزان آن از حدود پنج میلیون دلار در 1988 به هشت صد میلیون دلار در سال 2002 رسیده است. این امر، نتیجه سرمایه‌گذاری مداوم در این صنعت به واسطه مساعدت‌های مالی از طرف برنامه فناوری صنعتی وزارت انرژی5 برای حمایت توسعه فنی آن بوده است. در این زمان، بسیاری از مشكلات فنی حل شده‌اند و فناوری مذكور به درون كارخانه راه یافته است. به گونه‌ای كه شاهد كاهش اسقاط از 25 درصد به كمتر از 3 درصد بوده‌ایم.

برنامه تحقیق و توسعه پیشنهادی كه توسط یك تیم تحقیقاتی در دانشگاه آلاباما واقع در بیرمنگام هدایت می‌شود بواسطه گسترش جایگاه فوم فدا شونده در بازار سعی در كاهش بیشتر اسقاط ریخته‌گری و تكامل بیشتر این فناوری دارد. كاهش خلل و فرج (پروزیته)6 و عیوب پلیسه‌ای سبب بهبود راندمان تولید، خواص مكانیكی و مقبولیت در بازار قطعات ریخته‌گری شده خواهد شد. هر سه مزیت فوق، سبب كاهش میزان انرژی مصرفی در خلال فرایند ریخته‌گری می‌شود.

 

مزایای موجود برای صنعت و كشور ما

- افزایش كیفیت ریخته‌گری با فوم فدا شونده

- بهبود راندمان تولید

- كاهش میزان انرژی مصرفی

- افزایش مقبولیت در بازار قطعات ریخته‌گری شده

- كاهش میزان اسقاط

كاربرد در صنایع كشور ما

كاهش میزان خلل و فرج (پروزیته) و نواقص پلیسه‌ای در ریخته‌گری با فوم فدا شونده سبب افزایش راندمان تولید، خواص مكانیكی و مقبولیت در بازار قطعات ریخته‌گری شده خواهد شد. شورای فوم فدا شونده اروپا كه سال گذشته در دانشگاه پدربورن شكل گرفت، موفقیت این نوع رویكرد را مرهون توسعه سریع و به‌كارگیری تجاری فناوری ریخته‌گری با استفاده از فوم فدا شونده می‌داند.

 

 

برخی ریخته‌گری‌های آلومینیوم به وسیله فوم فدا شونده

در حالی كه از فرایند ECP به طور گسترده در ساخت منیفولدها استفاده می‌شود، قسمت‌های دیگری نیز از قبیل سرسیلندرها، مبدل‌های حرارتی و اجزای بیرونی موتورهای زیردریایی توسط این فرایند تولید می‌شوند.

 

 

بنابراین كارخانجات سازنده، درخصوص هزینه‌های زیر صرفه‌جویی می‌كنند:

- هزینه ماهیچه‌ها

- دسترسی به نقطه تسلیم بالاتر

- دسترسی به وزن پایین‌تر

- افزایش تولید

در حال حاضر، آزمایش‌های وسیعی به منظور اثبات خواص مكانیكی قطعه در حال انجام است. حد خستگی در این فرایند، به‌طور قابل ملاحظه‌ای بالاتر از روش دایكست ثقلی است و در حال حاضر، تولید به روش ECP در كنار دایكست ثقلی به منظور سنجش هزینه صحیح در دوره طولانی تولید، آغاز شده است.

نتیجه‌گیری

كاربرد روش ریخته‌گری تبخیری یا LOST FOAM به‌طور گسترده، مشكلات تكنیكی را در سراسر دنیا مرتفع ساخته است. كلید موفقیت شركت‌ها در استفاده از این روش، انتخاب صحیح كاربردهاست. در برخی از موارد این روش از نظر هزینه مستقیماً با ریخته‌گری‌های رایج مقایسه می‌شود، اما به منظور حصول بیشترین مزایا نیاز به بهینه‌سازی در طراحی اجزا برای كاربرد صورت‌های خاص، احتمالاً با مراحلی از این قبیل است:

- به حداقل رساندن شیب مدل

- ضخامت دیواره‌ها را می‌توان به شكل عمودی طراحی كرد

- دقت ابعادی یكسان در تولید

- قابلیت چسباندن مدل‌ها به یكدیگر برای ساخت اشكال پیچیده

- حذف اثر خط جدایش

- عدم نیاز به كف تراشی

- كاهش استهلاك ابزار

- این فرایند، قابلیت طراحی در خصوص بسیاری از موارد ریخته‌گری دقیق با فوم از بین رونده را دارد و هزینه آن از قالب‌های ماسه‌ای و یا دایكست ثقلی پایین‌تر است.

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام