زبان 
پاسخ مستقیم: از کجا با ایده های ریخته گری آلومینیوم شروع کنیم
قابل اجرا ترین ریخته گری آلومینیوم ایده ها به چهار گروه عملی تقسیم می شوند: سخت افزار تزئینی و اتصالات معماری مانند کشو، پلاک شماره خانه و براکت های نرده. قطعات جایگزین کاربردی برای موتورها و ماشین آلات مانند پوشش سوپاپ، اتصالات ورودی، و براکت های نصب. ابزارهای فروشگاهی مانند جگ ها، صفحات ثابت و بلوک های تراز. و قطعات مجسمه سازی یا نمایشی مانند مدال ها، نشانگرهای گیاهی و مجسمه های کوچک. برای اولین پروژه، ریخته گری شن و ماسه تغذیه شده با گرانش آلیاژ آلومینیوم A356 بخشنده ترین نقطه شروع است. A356 دارای محدوده ریزش راحت تقریباً 705 تا 760 درجه سانتیگراد است، بخشهای نازک را به خوبی پر میکند، و پس از انجام عملیات حرارتی T6، ماشینها را تمیز میکند.
یک کوره پروپان ساخته شده از یک پوسته لوله فولادی با روکش پتوی نسوز یا سرامیکی می تواند یک بار 2 تا 5 کیلوگرمی از ضایعات یا شمش آلومینیوم تمیز را ذوب کند. 25 تا 40 دقیقه ، به راحتی به دمای 700 درجه سانتیگراد ریزش مورد نیاز برای پر کردن تمیز می رسد. به همین دلیل است که ایدههای ریختهگری آلومینیوم در مقایسه با برنز، که به دمای 950 تا 1000 درجه سانتیگراد نیاز دارد، یا چدنی که دمای بالای 1370 درجه سانتیگراد دارد، بسیار در دسترس است. ترکیب با نسبت استحکام به وزن نزدیک به یک سوم چگالی فولاد پس از عملیات حرارتی، ریختهگریهای آلومینیومی در نهایت به زیبایی تزئینی مفید میرسند تا اصیل.
چرا آلومینیوم فلز پیش فرض برای پروژه های ریخته گری است؟
قبل از استقرار در یک پروژه، شناخت خواص مواد خاصی که آلومینیوم را ریختهگریپذیر و بادوام میکند، کمک میکند. شکلهای زیر توضیح میدهند که چرا آلومینیوم در همه چیز، از بلوکهای موتور گرفته تا قابهای عکس و تزئینات باغی دیده میشود.
نقطه ذوب پایین، پنجره فرآیند گسترده
آلومینیوم خالص در دمای 660.3 درجه سانتیگراد ذوب می شود و آلیاژهای ریخته گری معمولی در محدوده ای از حدود 555 تا 650 درجه سانتیگراد بسته به محتوای سیلیکون و مس ذوب می شوند. این محدوده به خوبی در دسترس کوره های پروپان، گاز طبیعی یا حتی کوره های زغال سنگ قرار می گیرد، که در مورد آلیاژهای مبتنی بر مس یا چدن صادق نیست.
سیالیت برای مقاطع دیوار نازک
آلیاژهای آلومینیوم-سیلیکون مانند A356 و A380 به اندازه کافی سیال می مانند تا قسمت های دیوار را به نازکی پر کنند. 2.5 تا 3 میلی متر در قالب های شنی و تا حدود 1 میلی متر در ریخته گری تحت فشار. به همین دلیل است که پانلهای تزئینی نازک، توریها و محفظهها را میتوان به جای ماشینکاری از مواد جامد ریختهگری کرد.
افزایش قدرت بعد از عملیات حرارتی
As-cast A356 دارای استحکام کششی نزدیک به 159 مگاپاسکال است. عملیات حرارتی T6، به معنی درمان محلول در حدود 540 درجه سانتیگراد و به دنبال آن خاموش کردن آب و پیری در دمای تقریباً 155 درجه سانتیگراد به مدت 4 تا 6 ساعت، آن را به حدود افزایش می دهد. 262 مگاپاسکال با کشیدگی 5 تا 7 درصد
قابلیت بازیافت و هزینه مواد قابل پیش بینی
آلومینیوم را می توان به طور مکرر با تنها 5 تا 8 درصد کاهش اکسیداسیون در هر چرخه ذوب مجدد کرد. ضایعات آلومینیوم از چرخ ها، اکستروژن ها و قطعات موتور معمولاً بین 1.50 تا 3.00 دلار در هر پوند کار می کند، در حالی که شمش جدید 2.50 تا 4.00 دلار در هر پوند کار می کند که هزینه های مواد را برای پروژه های تکراری قابل پیش بینی نگه می دارد.
تطبیق فرآیند ریخته گری با پروژه
همان ایده ریختهگری آلومینیوم را میتوان از طریق چندین فرآیند مختلف انجام داد، و انتخاب هزینه ابزار، سطح قابل دستیابی و اینکه چند قطعه برای تولید در یک اجرا منطقی به نظر میرسد را تغییر میدهد.
| فرآیند | اندازه اجرای معمولی | پایان سطح | تحمل | هزینه ابزار | بهترین مناسب برای |
|---|---|---|---|---|---|
| ریخته گری شن و ماسه | 1 تا 50 عدد | 250 تا 500 میکرو اینچ Ra | مثبت یا منفی 1.5 میلی متر در 25 میلی متر | الگوی 20 تا 150 تومان | براکت ها، پلاک ها، نمونه های اولیه |
| قالب دائمی (جاذبه) | 100 تا 10000 قطعه | 100 تا 200 میکرو اینچ Ra | مثبت یا منفی 0.5 میلی متر | قالب 500 تا 3000 تومان | چرخ ها، محفظه ها، سخت افزارهای تکراری |
| سرمایه گذاری (مم گمشده) | 1 تا 1000 عدد | 60 تا 125 میکرو اینچ Ra | مثبت یا منفی 0.13 میلی متر در هر 25 میلی متر | 50 تا 500 دلار برای هر الگو | مجسمه های دقیق، مدال ها، قطعات در مقیاس جواهرات |
| ریخته گری فشار بالا | 10000 قطعه به اضافه | 32 تا 63 میکرو اینچ Ra | مثبت یا منفی 0.1 میلی متر | ابزار کاری 10000 تا 100000 تومان | محفظه های تولید انبوه، براکت های خودرو |
دوازده ایده پروژه ریخته گری آلومینیوم که ارزش ساختن دارد
فهرست زیر از قطعات تزئینی ساده به سمت قطعات مکانیکی کاربردی حرکت میکند که تقریباً با افزایش پیچیدگی الگو و تقاضاهای تحمل مرتب شدهاند. هر ایده شامل یک یادداشت کاربردی در مورد آلیاژ یا ضخامت دیوار است تا پروژه بتواند مستقیماً از ایده ای به الگوی دیگر حرکت کند.
- کشوهای سفارشی و سخت افزار کابینت - در A356 با یک دیوار تکمیل شده 4 تا 6 میلیمتری ریختهگری کنید، سپس صیقلی یا آنودایز کنید تا ظاهری ثابت در سراسر آشپزخانه یا کارگاه داشته باشید.
- پلاک شماره خانه حکاکی شده - ریختهگریهای پشت تخت در ابعاد 150 در 100 در 6 میلیمتر، ریختهگری با ماسه و سپس سندبلاست با ماسه 80 برای سطحی مات و مقاوم در برابر آب و هوا.
- روکش دسته ابزار و دستگیره های ارگونومیک - دور یک درج هسته فولادی با استفاده از آلیاژ 535.0 ریختهگری میشود که به دلیل پاسخ صیقلی آن بر روی سطوح منحنی انتخاب شده است.
- درپوش گیره تریلر و درپوش نقطه بکسل - تولید شده توسط ریخته گری گرانشی قالب دائمی با دیواره 3 تا 5 میلی متری، سپس برای مقاومت طولانی مدت در برابر اشعه ماوراء بنفش، پودر پوشش داده می شود.
- روکش سوپاپ موتورسیکلت و ATV - الگوهای باله خنککننده پیچیده، ریختهگری شن و ماسه با هستهها را ترجیح میدهند، با استفاده از A356-T6 دارای رتبهبندی برای سرویس مداوم تا حدود 200 درجه سانتیگراد.
- زیور آلات باغ و نشانگرهای گیاهی - ریخته گری دیواره نازک حدود 2 تا 3 میلی متر، به عنوان ریخته گری باقی مانده یا با یک لاک محافظ شفاف تکمیل شده است.
- محفظه لامپ و پایه لامپ - ریخته گری های شنی با هسته توخالی با هسته های داخلی پس از ریختن برداشته شده، سپس برای کانال های سیم کشی ماشین کاری می شوند.
- پایه مبلمان و پایه میز - قطعات باربر که به فیله های داخلی حداقل 3 میلی متر برای جلوگیری از افزایش استرس نیاز دارند، ریخته گری شده در A356-T6.
- سگک کمربند و مدال جایزه - ریختهگری سرمایهگذاری جزئیات برجستهای را تا حدود 0.5 میلیمتر ثبت میکند که برای آرمهای حکاکی شده یا متن ایدهآل است.
- جایگزینی قطعات ورودی و کاسه شناور برای موتورهای قدیمی - آلیاژ A380 مقاومت سوخت و ماشین کاری خوبی برای پورت های رزوه ای ارائه می دهد.
- کلاهک های مرکزی چرخ سفارشی - ابزار قالب دائمی تحمل قطر قابل تکرار مورد نیاز برای تناسب پرس را می دهد و سپس با آینه صیقل می شود.
- صفحات فیکسچر و جک های تراز را بخرید - ریخته گری ابزار کاربردی در A356-T6 با قسمت زیرین آجدار که بدون اضافه کردن جرم، استحکام را اضافه می کند.
قوانین طراحی الگو و قالب که از ریختن ناموفق جلوگیری می کند
سه عادت طراحی، ریختن تمیز را از ریخته گری پر از ترک، حفره یا گوشه های پر نشده جدا می کند. ضخامت دیوار، زاویه کشش، و شعاع فیله، همگی با نحوه جامد شدن آلومینیوم در تعامل هستند، و هر کدام از آنها در مرحله الگوسازی آسان است، اما تعمیر پس از آن گران است.
ضخامت دیوار: ریختهگریهای ماسهای باید دیوارها را در حداقل 3 میلیمتر نگه دارند و 4 تا 6 میلیمتر برای قطعات سازهای بسیار قابل اطمینانتر است، زیرا بخشهای نازکتر قبل از اینکه فلز بتواند به طور کامل آنها را پر کند سرد و جامد میشوند. ریخته گری قالب دائمی می تواند به 1.5 تا 2 میلی متر برسد زیرا قالب فولادی گرما را سریعتر می کشد و فلز را نسبت به جبهه انجماد خود طولانی تر نگه می دارد.
زاویه پیش نویس: صورت های عمودی روی یک الگوی ریخته گری شن و ماسه به 1 تا 3 درجه کشش در هر طرف نیاز دارند تا الگو به طور تمیز بدون پاره شدن شن بلند شود. قالب دائمی می تواند از 0.5 تا 1.5 درجه کم عمق استفاده کند زیرا سطح فولاد صیقلی راحت تر از ماسه بسته بندی شده آزاد می شود.
شعاع فیله: هر گوشه داخلی باید شعاع فیله ای برابر یا بیشتر از ضخامت دیواره محلی داشته باشد که حداقل عملی آن 3 میلی متر است. گوشه های تیز داخلی استرس را با سرد شدن و انقباض مواد ریخته گری متمرکز می کنند و رایج ترین نقطه شروع برای پارگی داغ هستند.
کمک هزینه انقباض و چرا الگوها بیش از اندازه اجرا می شوند
آلومینیوم در سه مرحله از حالت مایع به جامد خنک منقبض می شود: انقباض مایع تقریباً 3.5 تا 6 درصد حجمی، انقباض انجماد تقریباً 3.0 تا 8.5 درصد بسته به آلیاژ و انقباض خنک کننده حالت جامد حدوداً 1.3 درصد خطی برای A356 بین دمای جامد و دمای اتاق. الگوسازان آخرین مرحله را با برش الگوی بیش از اندازه با استفاده از یک قانون کوچک کردن، معمولاً حدود 5/32 اینچ در هر فوت جبران میکنند، که نزدیک به رقم 1.3 درصد برای A356 است. به عنوان یک مثال کار شده، بعد تکمیل شده 300 میلی متر در A356 باید به عنوان یک بعد الگوی حدود 303.9 میلی متر شروع شود که به صورت 300 ضرب در 1.013 محاسبه می شود.
| آلیاژ | کمک هزینه انقباض خطی | قانون تقریبی الگوساز |
|---|---|---|
| A356.0 | 1.3 درصد | 5/32 اینچ در هر پا |
| A380.0 | 1.6 درصد | 3/16 اینچ در هر پا |
| 443.0 | 1.3 درصد | 5/32 اینچ در هر پا |
| 535.0 | 1.4 درصد | 5/32 تا 3/16 اینچ در هر پا |
انتخاب آلیاژ آلومینیوم مناسب برای کار
انتخاب آلیاژ بر سیالیت در حین ریختن، استحکام پس از عملیات حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی، ماشینکاری و چگونگی پاسخ سطح به پرداخت یا آنودایز کردن تأثیر میگذارد. جدول زیر چهار آلیاژی را که بیشتر ایدههای ریختهگری آلومینیوم را پوشش میدهند، از براکتهای ساختاری گرفته تا سختافزارهای تزئینی با جلای بالا، مقایسه میکند.
| آلیاژ | عناصر اصلی آلیاژی | استحکام کششی | ازدیاد طول | بهترین برای |
|---|---|---|---|---|
| A356.0 (T6) | سیلیکون 7% منیزیم 0.35% | 262 مگاپاسکال | 5 تا 7 درصد | ریخته گری سازه، چرخ، براکت |
| A380.0 | سیلیکون 8.5٪، مس 3.5٪ | 324 مگاپاسکال | 3 درصد | ریخته گری قالب، بدنه، قطعات سیستم سوخت |
| 443.0 | سیلیکون 5.2% | 130 مگاپاسکال | 9 درصد | سخت افزار دریایی، اتصالات مقاوم در برابر خوردگی |
| 535.0 (آلماگ 35) | منیزیم 6.8 درصد | 241 مگاپاسکال | 9 درصد | قطعات تزئینی با براقیت بالا، سخت افزار آنودایز شده |
محتوای سیلیکون بالاتر سیالیت را بهبود می بخشد و پارگی داغ را کاهش می دهد، به همین دلیل است که A380 و A356 برای مقاطع نازک یا پیچیده مورد علاقه هستند، اما همان ذرات سیلیکون سایش ابزار برش را تسریع می کنند، بنابراین ابزار کاربید برای ماشین کاری این آلیاژها توصیه می شود. در مقابل، 535.0 فاقد سیلیکون است و ماشین آلات تمیز با ابزارهای استاندارد فولادی با سرعت بالا، که همراه با واکنش قوی آن به پرداخت مکانیکی، دلیل محبوبیت آن برای ریختهگریهای تزئینی آینهای است.
از ریختهگری خشن تا قطعه نهایی: گزینههای درمان سطحی
ریخته گری مستقیماً از قالب دارای یک سطح ناهموار، شنی یا بافت دار و دریچه های تیز است که قبل از اینکه قطعه به نظر برسد یا مطابق مورد نظر عمل کند، باید برداشته شوند. پنج روش زیر بیشتر ایدههای ریختهگری آلومینیوم را پوشش میدهند، از تمیز کردن سریع تا یک قطعه نمایشی صیقلی با آینه.
برداشتن و دبر زدایی
گیت ها، رایزرها و فلاش با آسیاب زاویه ای، اره نواری یا فایل دستی حذف می شوند. برای دسته ای از قطعات کوچک، غلتش ارتعاشی با رسانه های سرامیکی برای 4 تا 8 ساعت لبه ها را گرد می کند و فلاش خط جداکننده را بدون اتمام دست هر قطعه حذف می کند.
سندبلاست برای پرداخت مات یکنواخت
مدیا مهرههای شیشهای در محدوده 60 تا 100 سنگریزه، که در 80 تا 100 PSI اعمال میشود، یک بافت ساتن ثابت ایجاد میکند که همچنین به پنهان کردن تخلخل سطح جزئی کمک میکند. این یک روکش معمولی برای براکتهای فضای باز، نشانگرهای گیاهی و وسایل ابزار است.
پولیش مکانیکی
پیشرفت در ساینده های 80، 120، 240، 400، 600، و 1200 و به دنبال آن چرخ صاف کننده و ترکیب پولیش می تواند A356 یا 535.0 را تقریباً به یک روکش آینه ای برساند. 30 تا 45 دقیقه برای هر قسمت کوچک . آلیاژهای سیلیکونی بالاتر مانند A380 به طور یکنواخت پولیش کمتری دارند زیرا ذرات سیلیکون در مقابل سایش مقاومت متفاوتی نسبت به ماتریس آلومینیوم اطراف دارند.
آنودایز برای مقاومت در برابر رنگ و سایش
آندایز کردن با اسید سولفوریک نوع II یک لایه اکسیدی با ضخامت تقریباً 5 تا 25 میکرون مستقیماً روی سطح آلومینیوم ایجاد می کند که می تواند رنگ های رنگی را بپذیرد و سختی سطح را از حدود 75 به 90 HV برای آلومینیوم خالی تا تقریباً 300 تا 400 HV برای لایه آنودایز شده افزایش می دهد.
پوشش پودری برای دوام در فضای باز
پودر به صورت الکترواستاتیک اعمال می شود و در دمای 190 تا 205 درجه سانتیگراد به مدت 10 تا 20 دقیقه پخته می شود و یک پوشش پایدار در برابر اشعه ماوراء بنفش و مقاوم در برابر تراشه ایجاد می کند که به خوبی برای تزئینات باغ، روکش های گیره و سایر قسمت هایی که در فضای باز زندگی می کنند، مناسب است.
نقص های رایج ریخته گری و نحوه تشخیص زودهنگام آنها
بیشتر مشکلات ریختهگری آلومینیوم به یکی از شش علت بازمیگردد و هر کدام یک امضای قابل تشخیص بر روی قطعه تمام شده باقی میگذارند. بررسی این موارد قبل از صرف زمان برای تکمیل، باعث صرفه جویی در کار پولیش روی قطعه ای می شود که هرگز قابل تحمل نبود.
| نقص | علت معمولی | چگونه آن را تشخیص دهیم | پیشگیری |
|---|---|---|---|
| تخلخل گاز | هیدروژن حل شده در مذاب از رطوبت سطح | حفره های گرد کوچکی که در سطح مقطع پراکنده شده اند | قبل از ریختن، ابزار و قالب های ذوب شده و خشک را کاملاً گاز زدایی کنید |
| تخلخل انقباضی | فلز تغذیه ناکافی است زیرا بخش های ضخیم در آخر سفت می شوند | حفره های نامنظم در نزدیکی رایزرها یا اتصالات بخش ضخیم | رایزرها را بزرگتر از قسمتی که تغذیه می کنند اندازه کنید و در بالاترین نقطه قرار دهید |
| سرد بسته | دو جریان فلز بدون ذوب شدن، اغلب از دمای ریزش پایین به هم می رسند | یک درز یا خط ترک مانند قابل مشاهده روی سطح | دمای ریختن را افزایش دهید و سرعت دروازه را بهبود بخشید |
| میسرون | فلز قبل از پر شدن کامل حفره قالب جامد می شود | ریخته گری ناقص با لبه های گرد و پر نشده | دمای ریختن را افزایش دهید، گیت ها را بزرگ کنید یا قالب را از قبل گرم کنید |
| پاره شدن داغ | قالب در حالی که در دمای بالا منقبض می شود توسط قالب مهار می شود | یک ترک ناهموار در یک انتقال بخش | فیله ها را اضافه کنید، از تغییرات ناگهانی بخش اجتناب کنید و از هسته های جمع شونده استفاده کنید |
| شامل ها | ماسه، فیلم اکسید یا تفاله به داخل حفره قالب منتقل می شود | نقاط سختی که در برابر ماشین کاری یا لکه های روی سطح مقاومت می کنند | قبل از ریختن، سیستم دریچه ای را فیلتر کنید و پسماندها را از بین ببرید |
بودجه بندی زمان، مواد و انرژی برای پروژه ریخته گری آلومینیوم
یک تنظیم اولیه کوره پروپان در مقیاس سرگرمی، شامل پوسته کوره، بوته، انبر بالابر، ملاقه ریختن، و تجهیزات حفاظتی، معمولا اجرا می شود. 300 تا 800 تومان و می تواند بارهای 2 تا 5 کیلوگرمی را ذوب کند. گرین ماسه برای قالبها برای صدها چرخه قابل استفاده مجدد است و فقط مواد افزودنی جزئی بین ریختنها تکمیل میشود، که باعث میشود هزینه مواد برای هر قطعه به جای رسانه قالبگیری تحت سلطه خود آلومینیوم باشد.
700 تا 760 درجه سانتیگراد
دمای ریزش معمولی برای A356، به اندازه کافی برای پر کردن تمیز بدون تشکیل اکسید بیش از حد بالا است.
25 تا 40 دقیقه
زمان ذوب برای شارژ 5 کیلوگرمی در کوره پروپان برای رسیدن به دمای ریختن از یک شروع سرد.
1.3 درصد
کمک هزینه انقباض خطی در الگوهای A356 بین ریختن و دمای اتاق تعبیه شده است.
5 تا 8 درصد
هنگام استفاده مجدد از ضایعات آلومینیوم یا رانرها و رایزرها، از دست دادن مجدد اکسیداسیون در هر چرخه.
برای برنامه ریزی زمانی، ساخت الگو برای یک قسمت با جزئیات متوسط 2 تا 8 ساعت طول می کشد، بسته به اینکه از چوب حک شده باشد، ماشین کاری شده یا چاپ سه بعدی باشد. جدا کردن یک قالب شن سبز از یک الگوی تمام شده برای یک قالب 1 تا 3 ساعت طول می کشد. مرحله ذوب و ریختن، از جمله گرم کردن کوره، 1 تا 2 ساعت طول می کشد، و خنک شدن قبل از لرزش از 30 دقیقه برای قطعات نازک کوچک تا 2 ساعت برای بخش های سنگین تر است. چسباندن و تکمیل، بسته به عملیات سطح انتخاب شده، 1 تا 4 ساعت دیگر اضافه می کند. در مجموع، یک ایده ریختهگری آلومینیومی نسبتاً پیچیده میتواند پس از آماده شدن الگو، در عرض یک روز کاری از طرح به قسمت نهایی حرکت کند، و بیشتر آن زمان صرف آمادهسازی و تکمیل قالب میشود تا خود ریختن.
