ریخته گری

پیشینه ریخته گری دقیق
ریخته گری دقیق که با نام ریخته گری مومی یا ریخته گری در قالب سرامیکی نیز شناخته می شود یکی از قدیمی ترین روش های تولید قطعات فلزی است. مصری ها حدود 5 هزار سال پیش برای ساخت جواهرآلات از این روش استفاده می کردند. در این روش قالب با استفاده از پوشاندن مدل‌های از بین رونده توسط دوغاب و پودرهای سرامیکی ایجاد می‌شود. مدل (‌که معمولا از موم یا پلاستیک است) توسط سوزاندن یا ذوب کردن از محفظه قالب خارج می‌شود. در این مرحله بعد از پخت و پیشگرم قالب آماده ذوب ریزی می شود.

چرا ریخته گری دقیق

  • تولید قطعه نزدیک به ابعاد نهایی (near net shape)
    به دلیل استفاده از مدل مومی و قالبهای سرامیکی ، دقت ابعادی و صافی سطح قطعه ریخته گری شده در این روش بالاست و جزئیاتی مانند دندانه ها ، رزوه ها و مقاطع نازک به راحتی قابل دستیابی هستند و قطعه ریخته گری به قطعه نهایی نزدیک است. این مزیت موجب حذف فرایند های ماشینکاری در بسیاری از سطوح شده که باعث کاهش هزینه و زمان می گردد.
  • انعطاف پذیری در طراحی
    تقریبا هر شکلی با هر ساختار و هر درجه از پیچیدگی قابلیت تولید به روش ریخته گری دقیق را دارد.این موضوع باعث می شود که هر ایده ذهنی یا طرحی که از لحاظ عملکردی ایدئال است قابلیت تولید داشته باشد و آزادی در طراحی در کنار تولید محصول با کارایی بالا را در اختیار شما قرار دهد.
  • سادگی تولید
    بطور کلی روش ریخته گری دقیق فرایند پیچیده ای است اما به دلیل پیشرفت اتوماسیون در این روش و همچنین تولید قطعات بسیار پیچیده می توان این روش را یک فرایند ساده نسبت به کارایی و خروجی نهایی در نظر گرفت. علاوه براین از آنجا که محدودیت ها در روش ریخته گری دقیق بسیار کم هستند شما می توانید قطعات شامل چندین زیر مجموعه مونتاژی را به شکل یک قطعه یک پارچه تولید کنید که این امر باعث کاهش هزینه و سادگی فرایند تولید مجموعه نهایی می شود.
  • کیفیت سطحی
    صافی سطح در روش ریخته گری دقیق بیش از سایر روشهای ریخته گری است. به طور کلی صافی سطح قطعه ریخته گری حدود 60RMS بدون عملیات ثانویه است. این مزیت باعث حذف بسیاری ازفرایند های ثانویه می شود.
  • کاهش هزینه
    در ریخته گری دقیق عواملی مانند، امکان تولید یکپارچه قطعات چند تکه، بهبود استحکام قطعات، کاهش وزن، حذف بعضی فرایند های ماشینکاری و عملیات تکمیلی، هزینه پایین فرایند ساخت قالب نسبت به روش ها فورج و دایکست و تولید سریع در تیراژ بالا، باعث کاهش هزینه تولید می گردند.

مراحل فرایند

مراحل پیش تولید

دریافت داده های اولیه از مشتری:
بعد از درخواست مشتری جهت تولید یک قطعه، امکان سنجی تولید قطعه در سیستم مورد بررسی قرار میگیرد. اولین مرحله در فرایند تولید دریافت اطلاعات اولیه از مشتری است. در صورتی که داده های فنی، شامل نقشه های قطعه، مدل های سه بعدی، نمونه اولیه، شرایط کنترلی و غیره موجود باشند باعث تسریع در روند تولید می شوند در غیر اینصورت تیم مهندسی، داده های اولیه شامل نقشه ها، مدل کردن قطعات، آنالیز مواد، بررسی ساختاری و پارامترهای کنترلی بر اساس شرایط کاری قطعه را فراهم می آورد. لازم به ذکر است که تمام این مراحل شامل اسکن لیزری قطعات، آنالیز ابر نقاط، آنالیز شیمیایی، مطالعات ساختاری و ریز ساختاری، تست های مکانیکی و غیره در شرکت مهندسی بدر سیستم انجام می گیرد.
(تصویرتجهیزات CMM و VMM و تیم فنی در حال کار روی نقشه های دو بعدی )

شبیه سازی :
تولید با کیفیت بالا در کمترین زمان ممکن، نیازمند شبیه سازی های دقیقی است که از تکرار فرایند های آزمایشی جلوگیری کنند.شرکت بدر سیستم به عنوان نماینده رسمی شرکت Magma به همراه تیم مجرب شبیه سازی، با بهره گیری از نرم افزار های روز دنیا برای تولید تمام قطعات اقدام به شبیه سازی فرایند های ریخته گری می نماید. با کمک نتایج شبیه سازی اصلی ترین پارامتر های تولید بهینه شده و از اتلاف وقت و سرمایه جلوگیری می شود. از مواردی که میتوان با کمک نتایج شبیه سازی پیش بینی و نسبت به بهینه سازی آنها اقدام کرد می توان موارد زیر را نام برد:
بهینه سازی سیستم راهگاهی
آنالیز دمایی قطعه در طی ذوب ریزی
تحلیل مدل انجمادی
پیش بینی وجود یا عدم وجود عیوب انقباضی
مشاهده مواضع داغ
تحلیل جریان سیال
مشاهده مسیر حرکت ناخالصی های سرامیکی
پیش بینی محل های بروز عیوب گازی
بررسی احتمال ایجاد ترک گرم
پیش بینی ساختار متالورژیکی و دانه بندی قطعه نهایی
(تصویر شبیه سازی به همراه قطعه فلزی بدون عیب)

نمونه سازی سریع:
با توجه به اهمیت زمان در فرایند تولید، تکنولوژی نمونه سازی سریع باعث ایجاد تحولی شگرف در راستای تولید شده است. با این روش در کمترین زمان ممکن میتوان نمونه اولیه را به مشتری ارائه کرد. همچنین امکان تولید قطعات پیچیده که ساخت قالب فلزی برای آنها مقدور نمی باشد به این روش به راحتی امکان پذیر است. علاوه بر موارد فوق از این روش می توان برای تولید قطعات با تیراژ پایین که ساخت قالب فلزی برای آنها توجیه اقتصادی ندارد استفاده نمود. شرکت مهندسی بدر سیستم با داشتن مجهزترین تکنولوژی ها و تجهیزات نمونه سازی قادر است در مراحل مختلف تولید فرایندهای نمونه سازی سریع را انجام دهد.
تولید نمونه اولیه با کمک پرینتر های FDM و ترموجت و SLA
(تصاویر پرینترها) - تصویر آنالیز ابعادی مدل های پرینت شده – ریخته گری قطعات پرینت شده ترموجت
ساخت قالب اولیه سیلیکونی از نمونه پرینت شده
(تجهیزات MCP خلا سیلیکون و ریخته گری سیلیکون – با زیر نویس)

طراحی و ساخت قالب تزریق موم
اولین مرحله عملی در ریخته گری دقیق تزریق موم در قالب فلزی جهت تولید مدل های مومی است. از آنجا که قطعات فلزی نهایی حاصل همین مدل های مومی هستند کیفیت قالب تزریق به شدت روی کیفیت سطحی قطعه نهایی تاثیر گذار است. علاوه بر این جهت افزایش سرعت تولید، ساخت قالبهای اتوماتیک با راندمان بالا ضروری می باشد.تمام مراحل طراحی و ساخت قالب های فلزی تزریق موم در واحد ماشینکاری شرکت مهندسی بدر سیستم انجام می گیرد.
تصویر ساخت قالب فلزی در واحد ماشینکاری (فرز، سی ان سی ، وایر کات، اسپارک) .
طراحی و ساخت قالب ماهیچه سرامیکی
در صورتی که قطعه دارای سطوح داخلی پیچیده باشد که امکان تعبیه آنها در قالب فلزی وجود نداشته باشد باید از ماهیچه های سرامیکی برای شکل گیری سطوح داخلی استفاده کرد. برای مثال میتوان مسیرهای هوا خنک داخل پره های توربین گازی را در نظر گرفت که امکان تولید آنها بدون ماهیچه سرامیکی وجود ندارد. تکنولوژی طراحی و ساخت ماهیچه های سرامیکی در شرکت مهندسی بدر سیستم سالهاست که نهادینه شده است.
(تصاویر طراحی و ساخت قالب ماهیچه و تولید آن)

طراحی و ساخت قالب سیستم راهگاهی
در ریخته گری دقیق ، سیستم راهگاهی وظیفه مذاب رسانی و تغذیه قطعات را بر عهده دارد. این سیستم راهگاهی نیز مانند قطعات به یک قالب تزریق نیاز دارد. مراحل طراحی و ساخت قالب راهگاه در واحد ماشینکاری بدر سیستم انجام می گیرد. همچنین برای کاهش هزینه در تیراژهای پایین امکان تولید این قالب از روشهای نمونه سازی سریع و قالبگیری سیلیکونی موجود است.

مراحل تولید

  1. تولید مدل مومی : اولین مرحله شروع فرایند ریخته گری دقیق، تزریق موم در قالب فلزی به کمک دستگاه های تزریق است. نتیجه این مرحله یک مدل مومی مشابه قطعه نهایی است. در این مرحله برای شکل دهی سطوح داخلی و پیچیده با شیب منفی ممکن است از ماهیچه های سرامیکی و یا موم حل شونده استفاده شود. ( در تمام مراحل یک قطعه ماهیچه دار از ابتدا تا انتهای تولید عکس گرفته شود و در هر مرحله تصویر مربوطه قرار گیرد)
  2. تمیزکاری: در این مرحله در صورت نیاز تمیزکاری مدل های مومی شامل برداشتن پلیسه و زوائد انجام می گیرد.
  3. کنترل ابعادی : برای قطعات بسیار حساس در این مرحله توسط دستگاه های CMM و VMM کنترل ابعادی روی مدل مومی لحاظ می گردد و در صورت تایید نمونه جهت ادامه مراحل وارد خط تولید می شود.
  4. مونتاژ: مدل های مومی بر اساس نتایج شبیه سازی و فرایند های آزمایشی تغذیه گذاری شده و ورودی های مذاب و اتصالات مورد نیاز به آنها اضافه می شود و در نهایت روی شاخه های مومی به تعداد مشخص مونتاژ می گردند.
  5. قالبگیری سرامیکی: شاخه های مومی در واحد سرامیک تحت فرایند پوشش دهی توسط دوغاب و پودر های سرامیکی قرار می گیرند.این مراحل چندین بار تکرار شده تا قالب سرامیکی با ضخامت کافی و استحکام بالا شکل بگیرد.
  6. اتوکلاو: بعد از خشک شدن مرحله تخلیه موم در دستگاه اتوکلاو یا فلش فایر انجام می گیرد .
  7. پخت و پیشگرم: قالبهای سرامیکی تخلیه شده وارد کوره های پخت و پیشگرم شده و آماده ذوب ریزی می گردند.
  8. ذوب ریزی: فرایند ذوب ریزی بر اساس نوع آلیاژ در کوره های خلا و یا کوره های القایی هواریز انجام می گیرد.
  9. ناک اوت : بعد از انجماد و سرد شدن قالب، پوسته سرامیکی توسط چکش های پنوماتیک تخریب شده و شاخه فلزی که قطعات به آن متصل هستند به دست می آید.
  10. برشکاری و سنگ زنی: قطعات از شاخه فلزی جدا شده و اضافه مسیر راهگاهی آنها توسط سنباده از بین برده می شود.
  11. تمیزکاری سطحی: جهت تمیز کاری سطحی و پاک کردن کامل قطعه از مواد سرامیکی فرایند های شات بلاست و سند بلاست و برای از بین بردن ماهیچه های داخلی فرایند لیچینگ انجام می گیرد.
  12. عملیات حرارتی: برای بالا بردن خواص مکانیکی و همچنین بر اساس دستور العمل مشتری عملیات حرارتی مورد نظر روی قطعات انجام میگیرد.