فصل اول
کلیات
1- 1 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.
فرایند تولید
بر اساس سفرش مشتری که معمولاً نقشه و نمونه محصول است. طراحی قالب صورت می گیرد. سپس فولاد مورد نظر، نوع و مقدار برآورد گرذیذه و تدارک می شود . مراحل بعدی شامل ماشین سازی و براده برداری اجزاء توسط ماشین آلات و ئتجهیزات براده برداری است . سپس کنترل کیفی اجزاء قالب و مونتاژ قالب انجام می پذیرد. مراحل بعدی شامل بستن قالب به پرس به منظور تولید قطعه و نونه آزمایشی است. پس از حصول اطمینان از کیفیت ساخت قالب تولیدی قابل ارائه به مشتری خواهد بود.
1 – 2 نام کامل طرح و محل اجرای آن :
تولید قالب های صنعتی با ظرفیت 40 دست در سال
محل اجرا :
1 – 3 – مشخصات متقاضیان :
1 – 4 – دلایل انتخاب طرح :
توجه به خودکفایی این صنعت در دولت و همجنین نیاز بازار داخلی به تولید این محصول با توجه به این که تولید قالب های صنعتی می تواند به رشد و شکوفایی اقتصادی کشور کمکی هر چند کوچک نماید و با در نظر گرفتن علاقه خود به تولید های کارگاهی صنعتی این طرح را برای اجرا انتخاب کرده ام.
1 – 5 میزان مفید بودن طرح برای جامعه :
این طرح از جهات گوناگون برای جامعه مفید است ، شکوفایی اقتصادی و خودکفایی در تولید یکی از محصولات ، سوددهی و بهبود وضعیت اقتصادی ، اشتغالزایی ، استفاده از نیروی انسانی متخصص در پرورش کالای داخلی و بهره گیری از سرمایه ها و داشته های انسانی در بالندگی کشور .
1 – 6 - وضعیت و میزان اشتغالزایی :
تعداد اشتغالزایی این طرح 17 نفر میباشد .
تاریخچه و سابقه مختصر طرح :
از آنجا که قالب سازی علمی است کاربردی و دارای ظرافت ها و پیچیدگی های بسیار، باید برای پیشبرد اهداف صنعتی توجه خاصی به آن داشت. اما متاسفانه در کشور ما این علم را در اکثر موارد فقط یک فن و هنر می دانند و به همین خاطر بسیاری از متخصصان و مهندسان ما هیچ اهتمامی نسبت به فراگیری و پیشبرد آن، بالعکس دیگر علوم ندارند.
در این مقاله سعی شده تا بیشتر حول قالب های دائم بحث شود. زیرا یکی از پایه های تولیدات صنعتی محسوب می شوند. در این قسمت بطور مختصر نام چند نوع قالب دائم را خواهید دید.
1- قالب های برش فلزی
2- قالب های خم فلزی
3- قالب های کشش فلزی
4- قالب های پلاستیک
5- قالب های نورد
6- قالب های باکالیت
7- قالب های دایکاست
8- قالب های فورج
9- قالب های اکستروژن
قالبهای دایکاست :
قالب دایکاست عبارت است یک قالب دائمی فلز ی بر روی یک ماشین ریخته گری تحت فشار که برای تولید قطعات ریختگی تحت فشار بکار می رود. هدایت کردن فلز مذاب به درون حفره قالب توسط کانالهایی انجام می گیرد که به آن سیستم مدخل تزریق – راهگاه - گلویی گفته می شود . هر قالب دایکاست از دو قسمت تشکیل شده است تا بتوان قطعه را بعد از انجماد از حفره قالب بیرون آورد. اجزاء قالب دایکاست که با فلز ریختگی مذاب در تماس هستند از فولاد گرم کار و یا از آلیاژهای مخصوص نسوز و مقاوم در برابر تغییر دما ساخته می شود .
ساختمان قالب:
در زیر جنبه های مهم طراحی قالب را مورد برسی قرار می دهیم:
تقسیم قالب:
همانطور که ذکر شدهر قالب دایکاست بصورت دو تکه است یعنی قالب ازیک نیمه ثابت(طرف تزریق)ویک متحرک (طرف بیرون انداز)تشکیل شده است . نیمه ثابت قالب (نیمه تزریق قالب)به کفشک ثابت ماشین ریخته گری تحت فشار مونتاژ می شود . در حالی که نیمه متحرک قالب (نیمه بیرون انداز قالب )به کفشک متحرک محکم می شود هر دو نیمه قالب در حالت آماده تزریق بسته هستند و با نیروی بسته نگهدارنده ای که از طرف ماشین ایجاد می گردد،در حالت بسته نگه داشته می شوند . سطح تماس هر دو نیمه قالب ، سطح جدایش قالب نامیده می شود. برای اجتناب از نفوذ فلز مذاب به خارج بایستی سطح قالب کاملاً آب بندی و از این جهت به صورت سطح سنگ زنی شده و یا هم سطح شده باشد .دقت انطباق صفحات قالب که روی هم قرار می گیرند اهمیت زیادی دارند .بهتر است که لبه خارجی در هر دو صفحه قالب حدواً 1 m m تا 2 m m تحت زاویه 4 5 پخ زده شوند . به این ترتیب از خرابی لبه ها توسط ضربه یا برخورد که منجر به تغییر شکل لبه ها می گردد و می توانند دقت انطباق را بر هم بزنند اجتناب می شود .
ریخته گری تحت فشار Die Casting
ریخته گری تحت فشار نوعی ریخته گری می باشد که مواد مذاب تحت فشار به داخل قالب تزریق می شود. این سیستم بر خلاف سیستم هایی که مذاب تحت نیروی وزن خود به داخل قالب می رود، دارای قابلیت تولید قطعات محکم و بدون مک (حفره های درونی) می باشد. دای کاست سریع ترین راه تولید یک محصول از فلز می باشد.
مزایای ریخته گری تحت فشار:
1- تولید انبوه و با صرفه
2- تولید قطعه مرغوب باسطح مقطع نازک
3- تولید قطعات پیچیده
4- قطعات تولید شده در این سیستم از پرداخت خوبی برخوردار است.
5- قطعه تولید شده استحکام خوبی دارد.
6- در زمان کوتاه تولید زیادی را امکان می دهد.
معایب ریخته گری تحت فشار:
1- هزینه بالا
2- وزن قطعات در این سیستم محدویت دارد.
3- از فلزاتی که نقطه ذوب آنها در حدود آلیاژ مس می باشد می توان استفاده نمود.
ماشین های دایکاست:
این ماشین ها دو نوع کلی دارند:
1- ماشین های با محفظه تزریق سرد: Cold chamber در این نوع سیلندر تزریق خارج از مذاب بوده و فلزاتی مانند AL و Cu و mg تزریق می شود و مواد مذاب توسط دست به داخل سیلندر تزریق منتقل می شود.
2- ماشین های با محفظه تزریق گرم: Hot chamber در این نوع سیلند تزریق داخل مذاب و کوره بوده و فلزاتی مانند سرب خشک و روی تزریق می شود و مذاب اتوماتیک تزریق می شود.
محدودیت های سیستم سرد کار افقی:
1- لزوم داشتن کوره های اصلی و فرعی برای تهیه مذاب و رساندن مذاب به داخل سیلندر تزریق
2- طولانی بودن مراحل کاری
3- امکان به وجود آمدن نقص در قطعه به دلیل افت حرارت مذاب آکومولاتور
بسته نگه داشتن قالب: (قفل قالب DIE LOCK)
فشارهایی که در ریخته گری تحت فشار در فلز مذاب به وجود می آیند مستلزم داشتن تجهیزات ویژه جهت بسته نگه داشتن قالب می باشد تا از فشاری که برای باز کردن قالب در طی تزریق به وجود می آید و باعث پاشیدن فلز از سطح جدا کننده قالب می شود اجتناب شده و تلرانس های اندازه قطعه ریختگی تضمین گردد. قالب های دایکاست به صورت دو تکه ساخته می شوند یک نیمه قالب به کفشک ثابت (طرف تزریق) و نیمه دیگر به کفشک متحرک (طرف بیرون انداز) بسته می شود. قسمت متحرک قالب بوسیله ماشین روی خط مستقیم به جلو و عقب می رود و به این ترتیب قالب دایکاست باز و بسته می شود. بسته نگه داشتن هر دو نیمه قالب طی تزریق، بسته به طراحی ماشین ریخته گری تحت فشار با روش های مختلف صورت می گیرد. یک روش اتصال با نیرو است که از طریق اعمال یک نیروی هیدرولیکی بر کفشک متحرک به وجود می آید. روش دیگر اتصال با فرم به کمک قفل و بندهای مکانیکی صورت می گیرد. این قفل و بند ها فقط با یک نیروی کوچک پیش تنش کار می کنند. در هر دو مورد یک بسته نگهدارنده ایجاد می گردد که با نیروی به وجود آمده باز کننده در قالب دایکاست مقابله می کند. نیروی باز کننده نتیجه فشار تزریق است که هنگام پر کردن قالب ایجاد می گردد.
قالب های دایکاست:
قالب دایکاست عبارت است یک قالب دائمی فلز ی بر روی یک ماشین ریخته گری تحت فشار که برای تولید قطعات ریختگی تحت فشار به کار می رود. هدایت کردن فلز مذاب به درون حفره قالب توسط کانال هایی انجام می گیرد که به آن سیستم مدخل تزریق –راهگاه- گلویی گفته می شود. هر قالب دایکاست از دو قسمت تشکیل شده است تا بتوان قطعه را بعد از انجماد از حفره قالب بیرون آورد. اجزاء قالب دایکاست که با فلز ریختگی مذاب در تماس هستند از فولاد گرم کار و یا از آلیاژهای مخصوص نسوز و مقاوم در برابر تغییر دما ساخته می شود.
بعضی قطعاتی که با دای کستینگ تولید می شوند عبارتند از: کاربراتورها، موتورها، قطعات ماشین های اداری، قطعات لوازم کار، ابزارهای دستی و اسباب بازی ها. وزن اکثر قطعات ریختگی این فرآیند از کمتر از 90 گرم تا حدود 25 کیلوگرم تغییر می کند.
گرم کردن و خنک کردن قالب
گرم کردن قالب :
قالب دایکاست بایستی بر روی ماشین دایکاست قبل از شروع بکار تا دمای لازم گرم گردد. تحت هیچ شرایطی نبایستی با یک قالب سرد و یا به قدر کافی خنک نشده ریخته گری را آغاز نمود ، در غیر این صورت تنش های حرارتی بالایی در سطح خارجی قالب پدید می آیند ، که معمولاً از بین نمی روند و باعث تشکیل ترکهای زود رس ناشی از سوختگی می گردند .
دمای گرم کردن قالب بایستی تقریباً به اندازه میانگین دمای قالب که برای ریخته گری ضروری است باشد ( آلیاژ آلومینیم از 250 تا 310 ) بطور کلی اگر در مرز بالای درجه حرارت های توصیه شده برای قالب بهتر بوده و طول عمر قالب می تواند بطور قابل ملاحظه أی افزایش یابد ، زیرا اختلاف بین دمای ریخته گری و دمای قالب کمتر است . اندازه تنشهای متناوب حرارتی به عنوان عامل تشکیل ترکهای ناشی از سوختگی به دمای قالب بستگی دارد . هر چه افت حرارتی بین دمای ریختگری و دمای قالب کمتر باشد ، به همان نسبت نیز انبساط در سطح خارجی قالب و خطر ایجاد ترک کمتر است.
برای گرم کردن از دستگاه های گرم کننده به تنهایی و همراه با دستگاه های خنک کننده استفاده می شود. مشعلهای گازی بخاطر اینکه اجزاء بر جسته قالب ، ماهیچه های نازک و پینهای پران شدید تر از نواحی ضخیمتر قالب گرم می کنند مناسب نمی باشند در این گونه مواد خطر گرم شدن بیش از اندازه موضعی در فولاد عملیات حرارتی شده قالب وجود دارد، که تأثیری مانند عملیات بازگشت پس از آن به جا می گذارد و می تواند باعث کاهش استحکام گردد. برای این منظور گرم کننده های مادون قرمز و یا گرم کننده های سرامیکی ، گازی که توزیع حرارتی نسبتاً یکنواختی بوجود می آورند و مناسب ترند این نوع دستگاهها به شکل قاب و یا جعبه ساخته شده و بین دو نیمه باز شده قالب قرار داده می شوند . اما در اینجا هم بایستی توجه داشت که هیچ جایی بیش از اندازه گرم نشود و یا در نواحی مشخص از قالب سد حرارتی ایجاد نگردد.
خنک کردن قالب :
درهر سیکل تزریقی گرما به قالب دایکاست انتقال می یابد برای بدست اوردن قطعه تزریقی بایستی فلز مذاب منجمد ، تا دمای انجماد سرد گردد. برای اینکه بتوان قطعه تزریقی را از قالب گرفت و یا به بیرون پرتاب نمود ، بایستی آنرا تا دمای باز هم پایینتر خنک نمود . این بدان معنی است که برای خنک کردن مطلوب فلز تزریقی بایستی مقداری گرمای زیادی از طرف قالب دریافت و انتقال داده شود. خواص حرارتی جنس ماده قالب به گونه أی که این تخلیه گرمایی امکانپذیر می گردد اما بایستی این گرما از خود قالب هم خارج شود و این وظیفه سیستم خنک کننده قالب است . به عنوان ماده خنک کننده ، معمولاً از آب و بعضاً نیز از روغن موجود در دستگاههای تنظیم دما ، در صورتی که هم برای گرم کردن و هم برای خنک کردن بکار رود استفاده می شود .
برای قطعات تزریقی کوچک و یا جدار بسیار نازک ممکن است بتوان از خنک کردن قالب بطور کامل صرفنظر نمود ، به شرطی که گرمای ارائه شده از طریق افزایش تعداد تزریق ها بیشتر از گرمای پس داده شده به بهترین وجه از طریق تشعشع ، همرفت و هدایت نباشد . طبیعی است که این موضوع برای ریخته گری آلیاژ های با دمای ذوب نسبتاً پایین هم مانند قطعات دایکاست کوچک و جدار نازک سرب و قلع صادق است .
حتی د رقطعات دایکاست جدار ضخیم هم گاه نیازی به خنک کردن قالب نیست ولی معمولاً در ماشینهای اتوماتیک سریع با محفظه ضروری است .
برا ی خنک کردن قالب، کانالهایی در قالب دایکاست برای جریان یافتن ماده خنک کننده تعبیه می گردد این کانال ها بطرف ناحیه ایاز قالب که با قطعه تماس دارد هدایت می شوند یعنی جایی که انتقال گرما از قطعه تزریقی یه سمت قالب آغاز می گردد اگر صفحه قالب فاقد مغزی قالب باشد کانالهای خنک کن در داخل صفحه قالب فاقد مغزی قالب باشد کانالهای خنک کن در داخل صفحه قالب سوراخکاری شده و به مدار سیستم خنک کننده مربوط متصل می گردد.
کانال های خنک کن در قسمتی از قالب که بایستی خنک گردد به روشهای گوناگون طراحی می گردند . نحوه هدایت کانال بایستی طور انتخاب شود که بخصوص ناحیه ای از قالب که پشت حفره قالب قراردارد بتواند خوب خنک گردد.
کانال های درون قالب به صورت مستقیم هدایت می شوند اما درعین حال تغییر زاویه و تطبیق این کانال ها به لبه های قالب هم امکانپذیر است .