ریخته گری کوبشی

روش ریخته گری کوبشی یکی از رو شهایی است که اخیراً درکشورهای غربی و ژاپن برای تولید قطعات با خواص برتر و نزدیک به شکل نهایی، و همچنین تولید کامپوزی تهای با زمینه فلزی به شدت مورد توجه قرار گرفته است. در ریخته گری کوبشی مذاب پس از ریختن در محفظه قالب، تحت فشار مداوم یک پانچ منجمد می شود. بررسی پیشنیة تاریخی این روش نشان می دهد که اولین بار یک محقق روسی به نام چِرنُف در سال 1878 از نیروی بخار آب برای اعمال فشار بر فلز مذاب استفاده کرد. مهمترین ویژگی های مثبت این روش، رفع یا کاهش تخلخل های انقباضی و گازی، تولید قطعه نزدیک به شکل نهایی، خواص مکانیکی بالا نزدیک به قطعات کار شده، سرعت تولید با لا، افزایش راندمان تولید از طریق حذف راهگاه و تغذیه، دقت ابعادی بالا و قابلیت استفاده برای فلزاتی که قابلیت ریخته گری خوب )سیالیت خوب( ندارند، می باشد. این مزیتها سبب شده است که این روش ریخته گرینظر بسیاری ازمحققین را به سوی خود جلب کند. این روش می تواند در داخل کشور برای تولید قطعات متعدد و متنوع به کار گرفته شود که با تولید انبوه علاوه بر خواص ذکر شده سرعت تولید بالا رفته و قیمت تمام شده قطعه کاهش می یابد.

در این مقاله به معرفی فرآیند ریخته گری کوبشی و انواع آن، مزایا و محدودیت ها و کاربردهای فرآیند ریخته گری کوبشی، پارامترهای فرآیند، مبانی تئوریک و بررسی و مقایسة خواص مکانیکی قطعات ریخته گری کوبشی شده با دیگر فرآیندهای تولید پرداخته خواهد شد.

مقدمه

از عمده ترین مشکلات قطعات تولیدی به روشهای سنتی ریخته گری، وجود درصدی تخلخل گازی و انقباضی در قطعات می باشد. برای کاهش عیوب قطعات ریخته گری خصوصاً تخلخل اخیراً روشهای جدیدی ابداع شده است که یکی از مهمترین تخلخل اخیراً روشهای جدیدی ابداع شده است که یکی از مهمترین تخلخل اخیراً روشهای جدیدی ابداع شده است که یکی از مهمترین صورت کنترل دقیق پارامترها می توان حذف کرد.

این روش در مراجع و مقالات با نامهای مختلفی چون ریخته گری اکستروژنی پرس کردن مذاب، شکل دادن مذاب ، انجماد تحت فشار ، شکل دهی کوبشی و آهنگری مذاب آمده است اولین بار در سال 1878 میلادی محققی به نام چرنف از کشور روسیه برای انجماد مذاب تحت فشار از نیروی بخار آب استفاده کرد . اولین تحقیق مستند در مورد تاثیر فشار بر روی انجماد مذاب آلومینیوم- سیلسیم به سال 1931 توسط ولتر برمی گردد . در همین زمان در روسیه تحقیقات بر روی سایر آلیاژها برای کاربرد در روش ریخته گری کوبشی آغاز گردید. در سال 1960 ریس و کرن ارتباط بین ساختار و خواص آلیاژ را پس ازریخته گری کوبشی در شرایط مختلف بررسی کردند. از این زمان بود که این روش در مقیاس تجاری در اروپا، شمال آمریکا، ژاپن و روسیه مورد استفاده قرار گرفت و پیشرفته تر شد. البته لازم به ذکر است که این کشورها پس از ترجمه کتاب تالیفی پلیاتسکی تحت عنوان ”ریخته گریاکستروژنی“ به این روش علاقه مند شدند .

اخیراً تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده و مقالات زیادی منتشر گردیده است. در این تحقیقات این روش برای سایر فلزات و آلیاژها و کامپوزی تهای زمینه فلزی 12 به کار گرفته شده است

در روش غیرمستقیم فلز مذاب توسط یک پیستون با قطر کم به داخل محفظه قالب تزریق می شود به طوریکه فشار در هنگام انجماد روی فلزاعمال می گردد. در این روش نیازی به استفاده از سیستم دقیق توزین مذاب نمی باشد دو عیب این روش نسبت به روش ریخته گری کوبشی مستقیم عبارتند از:

-1 نیاز این روش به سیستم راهگاهی بهره ریخته گری این روش را کاهش میدهد

-2 ریخته گریآلیاژهای کارپذیر(که سیالیت کمتری در مقایسه با آلیاژهای ریختگی دارند) بدون معایب ریخته گری با این روش مشکل است.

مزایای فرآیند ریخته گری کوبشی

از مهمترین مزایای این روش می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- -عدم استفاده از سیستم راهگاهی و تغذیه سبب بالا بودن بازده ریخته گری می شود.

2- انجماد تحت فشار مذاب ریزساختارهای مناسب تری ایجاد می نماید که این امر سبب بهبود قابل ملاحظه خواص مکانیکی قطعه می شود.

-3 کیفیت سطحی نمونه های تولیدی بالا است. البته هرچه سطح درونی قالب و سطح بیرونی پانچ صاف تر باشد این کیفیت سطحی افزایش می یابد.

تحقیقات به آلیاژهای آلومینیوم و سیلسیم برمی گردد که نشان دهنده تمایل زیاد برای به کارگیری این روش در تولید این آلیاژها می باشد.

معرفی فرآیند ریخته گری کوبشی

ریخته گری کوبشی فرآیندی است که در آن مذاب پس از ریختن در محفظه قالب تحت فشار منجمد می شودکه می توان گفت این روش ترکیبی از دو روش تولید، ریخته گری وآهنگری است مراحل تولید قطعه به روش ریخته گری کوبشی همانطور که درشکل 1 نمایش داده شده است به صورت زیر است

مقدارمعینی از فلز مذاب به داخل یک قالب پیش گرم شده ریخته میشود

سنبه متصل به یک پرس هیدرولیک حرکت کرده و با سطح مذاب در تماس مستقیم قرار می گیرد و شروع به اعمال فشار می کند تا فشار به مقدار موردنظر برسد.

فشار اعمالی توسط پرس تا پایان انجماد بر روی مذاب نگه داشته می شود

در پایان سنبه به حالت اول قبل از اعمال فشار برمی گردد و قطعه توسط پران کف قالب که برای بیرون راندن قطعه تعبیه شده است، خارج می گردد.