پایان نامه طراحی و تولید قالب های صنعتی

رشته مهندسی صنایع تولید صنعتی

چکیده

 دایکاست یا ریخته گری تحت فشار عبارت است از روش تولید قطعه از طریق ترزیق فلز مذاب و تحت فشار به درون قالب روش دایکاست از این نظر که در آن فلز مذاب به درون حفره ای به شکل قطعه مورد نظر به دست می آید بسیار شبیه ریخته گری ریژه می باشد. تنها اختلاف بین این دو روش در نحوه پر کردن حفره قالب است . در قالب ریژه فلز مذاب تحت نیروی وزن خود سیلان پیدا کرده و به درون قالب می رود. به همین دلیل در دایکاست قطعات با اشکال پیچیده تری را می توان تولید کرد. در قالبهای دایکاست پس از بسته شدن قالب ، مواد مذاب به داخل یک نوع پمپ یا سیستم ترزیق هدایت می شود، سپس در حالیکه پیستون پمپ مواد مذاب را با سرعت از طریق سیستم تغذیه قالب به داخل حفره می فرستد، هوای داخل حفره از طریق سوراخهای هواکش خارج می شود.این پمپ در بعضی از دستگاهها دارای درجه حرارت محیط و در برخی دیگر دارای درجه حرارت مذاب می باشد.هدف از جمع آوری و تدوین پروژه رسیدن به اهداف صنعت روز ریخته گری کشورمان بوده که توانایی دانشجویان را در چر خاندن گوشه ای از چرخه ی صنعت کشورمان را بسنجد. در ضمن با آوردن پروژه های کاربردی و مورد نیاز صنعت بتوان کمکی را به صنعت و دانشگاه کرده باشیم تا حلقه ی گمشده بین دانشگاه و صنعت را جوش دهیم . این پروژه در مورد مهندسی معکوس و طراحی ریخته گری یک سر سیلندر خودرو و انواع قطعات و قالب و ماهیچه های ریخته گری و دستگاه های دایکاست سر سیلندر به طور تخصصی و مورد نیاز جهت اجرای پروژه های اشتغال زا و عملی ریخته گری در داخل و خارج کشور است . در حال حاضر کشور تولید سر سیلندر با کشورهایی همچون کره و هند در رقابت بوده که امیدواریم این پروژه بتواند کمکی را به صنعتگران زمینه ریخته گری کرده باشد تا از خروج ارز از کشورمان جلوگیری شود.

مقدمه

قالب های صنعتی برای تولید اغکثر قطعات مورد نیاز بوده و اساساً هیچ رشته صنعتی نمیتوان یافت که به نوعی وابسته به صنعت قالب سازی نباشد.

شاید به حق بتوان گفت که رشته طراحی و قالب سازی از ارکان صنایع هر کشور می باشد.

علیرغم وجود کارگاه های صنعتی در کشور که در زمینه ساخت و تولید قالب های صنعتی فعالیت دارند. هنوز بازار صنعت داخلی به گسترش و توسعه این بخش مهم صنعتی نیاز فراوان دارد . و رشد و توسعه این بخش می تواند رشد و توسعه در زمینه های کیفی و کمی برای کلیه صنایع کشور به دنبال داشته باشد.

تاریخچه قالب گیری

از زمان های دور مردم آگاهی داشتند که خاک رس ( clay ) را می توان برای ساخت نقوش ساده مانند برگ و سکه استفاده نمود. در حقیقت با بدست آمدن یک جسم منفی یا قالب منفی و با استفاده از ماده ای مانند گچ، ریخته گری انجام می شود. و می توان با تولید قالب گچی از روی شکل اصلی کپی تهیه کرد. امروزه خاک رس هنوز برای ساخت قالب استفاده می شود مخصوصاً برای بازسازی قطعات تاریخی مانند مجسمه ها. علت استفاده از خاک رس تنها قیمت ارزان این ماده نیست بلکه به خاطر این مسئله است که خاک رس با آب شسته می شود. و ازاین رو اثری بر روی قطعه ی اصلی نمی گذارد. قالب های گلی با ایجاد یک لایه ی گلی به ضخامت چند سانتیمتر بر روی نمونه ی اصلی بدست می آید که درصد رطوبت گل آن زیاد نبوده و همچنین از پودر تالک برای ایجاد جدایش و عدم اتصال گلی به نمونه ی اصلی استفاده می شو. قالب گچی تهیه شده در بخشی گچی قرار می گیرد. این بخش گچی مانند یک بخش پوسته ای صلب عمل کرده که به آن کانتر مولد (contermold) می گویند. یک سیم فلزی نرم را می توان بر روی قطعه ی اصلی و پیش از اعمال گل قرار داده تا عمل جداسازی قالب ها از نمونه ی اصلی آسان تر انجام شود. این سیم قالب گلی را به چند بخش کوچکتر تقسیم می کند. این قطعات گلی در صورت نیاز تکثیر می شوند و پس ازاتصال دوباره ی بخش های جداشده به هم و پخت آنها می توان از گچ برای تهیه ی قالب برای تولید نمونه های گچی از قالب گلی استفاده کرد. یکی از سوالاتی که ممکن است بوجود آمده باشد این است که چرا از نمونه ی اصلی کپی برداری می شود؟ در پاسخ این سوال باید گفت که قطعات کپی معمولاً برای نمایش در موزه استفاده می شود تا از سرقت نمونه ی اصلی جلوگیری شود.

تکنیک بالا دارای کاستی هایی نیز هست. مثلاً به خاطر اینکه گل مورد استفاده در قالب گیری دارای رطوبت زیادی نیست، جزئیات نمونه ی اصلی به طور واضح ایجاد نمی شوند. همچنین محل جفت شدن قطعات قالب موجب پدید آمدن عیوب در نمونه ی قالب گیری شده می شود. امکان ترمیم قالب پس از شکل دهی و تغییر شکل های بوجود آمده در قالب که به خاطر طبیعت گل اتفاق می افتد باعث پدید آمدن اعوجاج در قالب تهیه شده می شود. این اعوجاج ها سبب می شود که چنین قالبی تنها برای ساخت یک نمونه ی کپی مناسب باشد. 

بهبود عمده ای که در زمینه ی قالب سازی پدید آمده است، استفاده از کشپارها (elastomers) به عنوان مواد قالب سازی است. این کشپارها (الاستومرها) به صورت ترکیباتی مایع تهیه شده و معمولاً از دو ماده تشکیل می شوند. به خاطر مایع بودن این مواد، قالب گیری آنها آسانتر می باشد. پس از سخت شدن الاستومر، ماده ای با قابلیت انعطاف پذیری تولید می شود. این ماده به آسانی کشیده می شود و از این رو به راحتی از نمونه ی اصلی جدا می شود. به هر حال به دلیل طبیعت کشسان، مواد قالب گیری الاستومری پس از کشیده شدن به اندازه ی اولیه برگشته و شکل اولیه ی خود را حفظ می کنند. این شکل بدست آمده دارای تورفتگی های منفی است که تمام جزئیات سطح نمونه ی اصلی را نشان می دهند. 

اولین منبع مورد استفاده از قالب های سیلیکونی (silicone) به دهه ی 50 برمی گردد. در این منبع با استفاده از یک قالب سیلیکونی کامپوزیتی از میکا یا کاغذ به همراه یک بایندر تهیه شده بود. که این کامپوزیت در اطراف یک پیچه ی الکتریکی جای می گرفت. اگر بخواهیم درست نگاه کنیم اولین کاربرد سیلیکون در مسائل قالب گیری مربوط به قالب های دندانی (dental molds) می شود. در این نوع قالب ها کلیه ی جزئیات مدنظر طراح بدست می آید. محصولات تجاری تولیدی در این زمینه از سال 1955 به بازار عرضه گشته و پس از آن ترکیبات با گیرش سریع (fast-curing) نیز به بازار آمد. 

در مقایسه با قالب گیری فلزی، قالب های کشپاری نیازمند ابزارآلات بسیار کمی هستند. در واقع در روز قالب سازی از فلز این نیاز وجود دارد که همه ی جزئیات به صورت منفی بر روی قالب حکاکی گردد. که این مسئله نیازمند وسایل فلزکاری زیادی است. به عنوان یک نتیجه باید گفت که قالب های فلزی در هنگامی مناسبند که بخواهیم تعداد زیادی نمونه تکثیر کنیم. قالب های الاستومری نیز برای تکثیر تعداد کم نمونه مناسب است