قالب سازی آلومینیوم + نحوه طراحی و انواع آن

طراحی و قالب سازی آلومینیوم به عنوان یک صنعت مهم، نقش بسیار کلیدی در تولید انواع محصولات آلومینیومی در سراسر جهان و به خصوص در ایران دارد. آلومینیوم یک فلز سبک، مقاوم و با خواص فیزیکی و شیمیایی مناسب است که در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می ‌گیرد. در صنعت ساختمان سازی برای تولید انواع پروفیل های آلومینیومی از این فلز استفاده های زیادی به عمل می آید.

قالب سازی آلومینیوم به منظور تولید انواع محصولاتی مانند قطعات صنعتی، قطعات خودرو، تجهیزات الکترونیکی، محصولات خانگی و غیره صورت می ‌گیرد. در این فرآیند، از قالب ‌های مختلف آلومینیومی استفاده می ‌شوند که با توجه به نوع محصول مورد نظر، طراحی و ساخته می ‌شوند. این نوع قالب ها می ‌توانند شامل قالب ‌های ریخته گری، قالب‌ های تزریق پلاستیک، قالب ‌های تشکیل دهنده و انواع قالب‌ های پرسی باشند که هر کدام از آن ها در صنایع مختلف کاربردهای متعددی دارند.

در ایران و سراسر جهان، شرکت‌ ها و واحدهای تولیدی متعددی در زمینه طراحی و قالب سازی آلومینیوم فعالیت می ‌کنند. این شرکت ‌ها با توجه به نیازهای بازار و صنایع مختلف، قالب ‌های مختلف آلومینیومی را با سایزها و ابعاد گوناگون طراحی و تهیه کرده و با بالاترین کیفیت ممکن، به مشتریان خود تحویل می ‌دهند.

مزایای استفاده از قالب ‌های آلومینیوم

استفاده از قالب ‌های آلومینیومی در طراحی و قالب سازی، دارای مزایای فراوانی است. قطعات آلومینیومی در صنایع مختلف با کاربردهای گوناگون به کار می ورند. همین امر باعث رونق صنعت قالب سازی آلومینیوم شده است. پیش بینی می شود که با ورود تکونولوژی های جدید به عرصه تولید محصولات مختلف، استفاده از این صنعت، گسترده تر شود. به همین دلیل، تولید قالب های آلومینیومی با مزایای فروانی همراه هستند. در ادامه به بررسی برخی از مزایای این قالب ها اشاره خواهیم کرد.

وزن سبک قالب ها

یکی از مزایای مهم استفاده از قالب ‌در طراحی و قالب سازی آلومینیوم، وزن سبک آن‌ ها است. به دلیل خاصیت سبک آلومینیوم، قالب ‌های آلومینیومی نسبت به قالب ‌های سنگین ‌تر مانند نمونه های فولادی، دارای وزن کمتری هستند. این ویژگی باعث کاهش هزینه ‌های حمل و نقل این محصولات، سهولت در جابجایی و نصب آن ‌ها در فرآیند تولید و افزایش ایمنی کارکنان می ‌شود.

راندمان و تولید بالا

یکی از مزایای ساخت قالب ‌های آلومینیومی در صنعت قالب سازی، خواص حرارتی مناسب آلومینیوم است. آلومینیوم خاصیت مناسبی در انتقال حرارت دارد که می ‌تواند در فرآیند قالب ‌گیری تاثیرگذار باشد. با توجه به این خواص، قالب ‌های آلومینیومی می توانند حرارت را به طور بهینه از قطعه منتقل کنند. این به معنای کاهش زمان مورد نیاز برای خنک شدن قطعات است. با انتقال بهتر حرارت از قالب به قطعه، زمان سرد شدن قطعات کاهش یافته و در نتیجه زمان تولید نیز افزایش می ‌یابد.

این ویژگی می‌تواند در فرآیندهای قالب ‌گیری و تولید سریع، مانند ریخته‌ گری تحت فشار و تزریق پلاستیک، بسیار مفید باشد. با کاهش زمان سرد شدن قطعات، تعداد سیکل ‌های تولید در واحد زمانی افزایش می ‌یابد و بهره ‌وری تولید نیز بیشتر می شود. علاوه بر این، خواص حرارتی آلومینیوم می ‌تواند در جلوگیری از تغییر شکل ناخواسته و انقباض ناهمگن قطعات نیز تاثیرگذار باشد. با توزیع یکنواخت حرارت در قالب آلومینیومی، احتمال ایجاد تغییرات ناخواسته در شکل قطعه کاهش یافته و دقت بالایی در تولید قطعات حاصل می ‌شود.

از دیگر مزایای قالب های آلومینیومی می توانیم به مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون، قابلیت ساخت قالب ‌های پیچیده و دقیق، قابلیت بازیافت، قیمت مناسب و غیره اشاره کنیم. با توجه به این مزایا، استفاده از قالب‌ های آلومینیومی در صنایع مختلف، از جمله خودروسازی، صنایع الکترونیکی، صنعت ساختمانی و صنایع خانگی، بسیار رایج خواهد بود. به همین دلیل، می توان به اهمیت صنعت قالب سازی آلومینیوم و علت گسترش روز افزون آن پی برد.

مراحل تولید قالب های آلومینیومی در صنعت قالب سازی

طراحی نقشه قالب و سپس ساخت آن دو مرحله اصلی در قالب سازی آلومینیوم به حساب می آیند. در طراحی، نقشه قالب با استفاده از نرم افزارهای طراحی مانند اتوکد تهیه می ‌شود و سپس به صورت سه بعدی به مرحله ساخت وارد خواهد شد. در این مرحله، بر اساس الگوها و شکل های مختلفی که مد نظر قرار گرفته اند، نقشه اولیه ای برای تولید قالب ها شکل می گیرد.

در مرحله ساخت قالب آلومینیوم با استفاده از قالب اکستروژن، دو مرحله ماشین کاری و مونتاژ وجود دارند. در مرحله ماشین کاری، ابتدا قالب فولادی برش داده می ‌شود که این برش با استفاده از دستگاه‌ های ماشین کاری، سی ان سی و تراشکاری صورت می گیرد. سپس مراحلی مانند سخت‌ کاری فولاد، وایرکات قطعه، تنش‌ گیری فولاد، اسپارک کاری و سنگ ‌کاری سطح قالب فولادی انجام می ‌شوند. بعد از انجام این مراحل، قالب به مرحله مونتاژ وارد شده و برای تست و تولید انبوه آماده می ‌شود.

انواع قالب های آلومینیومی

قالب‌ های صنعتی استفاده شده در صنایع قالب سازی آلومینیوم بر اساس روش تولید محصول آلومینیومی تقسیم ‌بندی می ‌شوند. بر اساس این تقسیم بندی به دو بخش اصلی تقسیم می شوند که شامل قالب های آلومینیومی و پرس یا اکستروژن هستند. قالب های آلومینیومی خود دارای چند دسته مختلف هستند که به بررسی آن ها می پردازیم.

قالب های ریخته گری

قالب ‌های ریخته ‌گری در صنعت قالب سازی آلومینیوم جهت تولید انواع قطعات آلومینیومی با استفاده از روش ریخته ‌گری استفاده می ‌شوند. هر قطعه آلومینیومی ممکن است ویژگی ‌ها و اشکال مختلفی داشته باشد، بنابراین برای تولید هر قطعه، از یک قالب ریخته ‌گری خاص استفاده می ‌شود. تنوع این قالب ها در طرح، شکل و اندازه خواهد بود.

قالب ‌های ریخته ‌گری به طور سفارشی طراحی و ساخته می ‌شوند تا به نیازها و مشخصات محصول نهایی پاسخ دهند. این قالب ‌ها به طور کلی شامل دو بخش اصلی هستند. قالب ‌های فلزی که از موادی مانند فولاد یا آلومینیوم ساخته شده و برای تولید قطعات با دقت بالا و تحمل فشار و حرارت بالا استفاده می ‌شوند. قالب ‌های فلزی می ‌توانند به صورت یک قالبsingle-piece mold) ) یا قالب‌ های چند قسمتی (multi-piece (mold  باشند.

قالب ‌های غیرفلزی نیز وجود دارند که ممکن است از موادی مانند سیلیکون، پلیمرها یا مواد کامپوزیتی ساخته شوند. قالب ‌های غیرفلزی به عنوان جایگزینی اقتصادی ‌تر و ساده ‌تر برای قالب ‌های فلزی مورد استفاده قرار می گیرند. از این قالب ها برای تولید قطعات با پیچیدگی کمتر و حجم کمتر استفاده می شود که کاربردهای گسترده ای دارند.

قالب های دایکاست آلومینیومی

قالب دایکاست (Die Casting) یک روش ریخته ‌گری در قالب سازی آلومینیوم است که به منظور تولید قطعات با استفاده از فشار بالا بر روی مواد اولیه مورد استفاده قرار می ‌گیرد. در این روش، آلومینیوم به صورت مذاب در کوره‌ های خاصی ذوب شده و سپس تحت فشار بسیار بالا وارد قالب دایکاست می ‌شود تا فشار خیلی زیادی روی ماده اولیه اعمال شود و قطعه مورد نظر به صورت منجمد و یخ‌ زده در آید.

قالب دایکاست با امکانات و مزایای خاصی همراه است. تولید قطعات آلومینیومی با استفاده از این روش به صورت سری و در تعداد زیادی امکان ‌پذیر بوده و کیفیت قطعات تولیدی قابل قبول خواهد بود. قطعات آلومینیومی تولید شده با این روش بسیار نازک و با عرضی در حد میلی ‌متر هستند. این روش می ‌تواند به تولید قطعات با مقاومت و استحکام بالا منجر شود.

استفاده از قالب دایکاست همراه با هزینه ‌های قابل توجهی است. قالب ‌های دایکاست بسیار پیچیده و دقیق هستند و ساخت آن ‌ها هزینه بالایی را به همراه دارد. این هزینه ‌ها شامل طراحی و ساخت قالب، ماشین ‌آلات و تجهیزات مورد نیاز، مواد اولیه و همچنین هزینه ‌های تولید و نگهداری قالب می ‌شوند. بنابراین، قبل از استفاده از قالب دایکاست، لازم است هزینه‌ های مرتبط با آن را به دقت بررسی کنید.

قالب های دائمی

در قالب سازی آلومینیوم، قالب ‌های دائمی و ریزه نیز در تولید قطعات با استفاده از روش ریخته ‌گری مورد استفاده قرار می ‌گیرند. با این تفاوت که در این قالب‌ ها فشار کمتری بر روی مواد اولیه اعمال می‌ شود. جنس قالب ‌های دائمی یا ریزه اغلب از آلومینیوم بوده و دارای دو قسمت متحرک و ثابت هستند که به یکدیگر وصل می‌ شوند.

استفاده از قالب دائمی یا ریزه، فواید و معایبی زیادی دارد. یکی از فواید استفاده از قالب دائمی، تولید قطعات آلومینیومی با ضخامت متغیر است. به عبارت دیگر، می‌ توان قطعاتی با ضخامت‌ه ای مختلف را تولید کرد که در سطح یکنواخت نباشند. همچنین، استفاده از قالب دائمی می ‌تواند به تولید قطعاتی با مقاومت و استحکام بالا منجر شود.

استفاده از قالب دائمی همراه با چالش ‌ها و معایبی نیز همراه است. یکی از این معایب، پیچیدگی طراحی و ساخت قالب دائمی خواهد بود. طراحی و ساخت این نوع قالب ‌ها، پیچیدگی زیادی دارد. همچنین، این قالب ‌ها نیازمند تجهیزات و ماشین ‌آلات خاصی هستند که نیاز به سرمایه‌ گذاری قابل توجهی دارند. بنابراین، هزینه استفاده از قالب دائمی می ‌تواند بسیار بالا باشد.

قالب های پرس

قالب اکستروژن به شیوه پرس برش، یکی از انواع قالب ‌ها است که برای تولید قطعات آلومینیومی استفاده می ‌شود. فرآیند اکستروژن شامل فشردن خمیر آلومینیوم به صورت یکنواخت و با فشار قوی از طریق قالب است. در این فرآیند، خمیر آلومینیوم از یک منبع گرم (معمولا یک کوره) گرفته شده و به وسیله پیستون یا ماتریس اکستروژن به قالب وارد می ‌شود.

قالب معمولا شامل یک راهرو (die) است که شکل نهایی قطعه را تعیین می ‌کند. آلومینیوم خمیری به شکل مذاب وارد قالب شده و از آن جا که یک فشار یکنواخت به آن اعمال می ‌شود، از طریق بازوی اکستروژن به طرف مقابل قالب خارج خواهد شد. پس از خروج از قالب، قطعه آلومینیومی به منظور صاف شدن و بهبود کیفیت سطح، ممکن است کشیده یا کوچک تر شود. همچنین، برای بهبود خواص مکانیکی و سختی قطعه، تحت فرآیندهای سرد کاری و گرم کاری قرار می گیرد.

استفاده از قالب‌های آلومینیومی در اکستروژن به دلیل مقاومت و عمر طولانی ‌تری که این قالب ‌ها در برابر فشار و حرارت بالا از خود نشان می دهند، امکان‌پذیر است. همچنین، این قالب ها می ‌توانند با دقت بسیار بالا، شکل دهی و صافی مطلوب قالب را فراهم کنند. این موارد می ‌توانند به بهبود کیفیت و دقت قطعات تولید شده در اکستروژن کمک کنند.

مراحل ساخت قالب در قالب سازی آلومینیوم

در قالب سازی آلومینیوم، طراحی قالب های پروفیل معمولا با استفاده از نرم ‌افزارهای طراحی انجام می ‌شود. این نرم ‌افزارها به مهندسان و طراحان اجازه می ‌دهند تا قالب‌ های پروفیل آلومینیوم را به صورت دقیق و حرفه‌ ای طراحی کنند. با استفاده از این نرم ‌افزارها، می ‌توان ابعاد، شکل ‌ها، جزئیات و سایر پارامترهای مورد نیاز قالب را به صورت دقیق تعیین کرد.

بعد از طراحی قالب پروفیل آلومینیوم، مرحله بعدی ساخت قالب خواهد بود. استفاده از قالب ‌های فولادی در این مرحله رایج است. قالب ‌های فولادی به دلیل مقاومت حرارتی بالا و انعطاف پذیری در شکل ‌دهی به آلومینیوم، بهترین گزینه برای ساخت قالب پروفیل آلومینیوم هستند. این قالب ‌ها معمولا از فولاد‌های محکم و مقاوم ساخته می ‌شوند تا بتوانند تحمل فشارها و حرارت ‌های بالا را داشته باشند.

شرکت ‌های پیشرو در زمینه تولید آلومینیوم معمولا تجهیزات و تخصص لازم برای طراحی و ساخت قالب ‌های پروفیل آلومینیوم را دارند. آن‌ ها با استفاده از فناوری ‌های پیشرفته و تجربه‌ های خود، قادر به ارائه قالب ‌های باکیفیت و استاندارد هستند. این امر می ‌تواند به کاهش هزینه ‌ها و زمان تولید منجر شود و همچنین کیفیت و دقت قالب ‌ها را بهبود بخشد. به همین دلیل، در صنایع مختلف، توجه خاصی به قالب سازی آلومینیوم می شود.

به طور کلی، قالب سازی آلومینیوم یکی از فرآیندهای مهم و کاربردی در صنایع مختلف است. از قالب های تولید شده به این روش، در صنایع ساختمان سازی، قطعات خودرو و سایر صنایع استفاده می شوند. این قالب ها در اشکال و اندازه های مختلف موجود هستند و همین امر باعث محبوبیت آن ها در بین صنعتگران و تولید کنندگان شده است.