قالب سازی آلومینیوم چیست؟
قالب سازی آلومینیوم صنعتی است که در راستای تولید محصولات آلومینیومی کاربرد دارد.
قالبهای صنعتی که برای تولید قطعات آلومینیومی ساخته می شود، بر اساس شیوه تولید محصول به دو دسته تقسیم میشود. نوع قالب بر اساس ویژگیهای قطعه نهایی مشخص می شود.
انواع قالب آلومینیوم
1. قالب های ریخته گری
- دایکست
- ریژه یا ثقلی
2. قالب پرس
قالب ریخته گری
به منظور تولید قطعات آلومینیومی به شیوه ریخته گری دو نوع قالب بر مبنای ویژگیهای محصول مورد نظر مورد استفاده قرار میگیرد. قالب دایکست و قالب ریژه از انواع قالبهای ریخته گری هستند. که در زیر به توضیح آن می‌پردازیم.
قالب دایکست
قالبهای دایکست برای تولید قطعات که به شیوه ریخته گری تحت فشار بالا تولید می شوند، به کار میرود. در این روش آلومینیوم مذاب با فشار وارد قالب میشود ودر حالت تحت فشار به حالت انجماد در می آید.
مزایا و معایب قالب سازی دایکاست
این شیوه امکان تولید قطعات آلومینیومی در تیراژ بالا به صورت سری، با کیفیت سطحی خوب و دیواره بسیار نازک (1.5 تا 15 mm) را ایجاد میکند. قطعات تولید شده به این شیوه از استحکام بالایی برخور دارند. علی رغم مزیت‌ها و قابلیت‌های بسیار، هزینه تولید قطعه به این شیوه بالاست.
قالب ریژه یا ثقلی
این نوع قالب برای تولید قطعات به شیوه ریخته گری با فشار پایین، به کار میرود.
این قالب‌ها از جنس فولاد به صورت دو قسمت ثابت و متحرک ساخته شده و بهم متصل میشود.
مزایا و معایب قالب ریژه
امکان تولید قطعاتی که میزان ضخامت آن در سطح یکنواخت نمی‌باشد، استحکام قطعات تولید شده به این روش زیاد است. هزینه طراحی این قالب به دلیل پیچیدگی آن بالاست.
قالب پرس
قالب اکستروژن یکی از انواع قالب جهت تولید قطعات آلومینیومی به شیوه پرس برش است. جنس این قالب از فولاد گرمکار می‌باشد که در ادامه به صورت کامل درباره فولاد بکار رفته و خواص آنها صحبت خواهیم کرد. در این شیوه آلیاژ آلومینیوم به صورت خمیری و نه مذاب، تحت فشار یکنواخت وارد قالب شده و ازطرف مقابل به منظورصاف شدن قطعه کشیده می شود ، سپس برای بهبود کیفیت محصول تحت عملیات گرم کاری و سرد کاری قرار میگیرد.
این شیوه امکان تولید قطعات با طول بلند و یا چند تکه ای را ایجاد میکند و کاربرد بسیار زیادی در صنعت آلومینیوم و قالب سازی آلومینیوم دارد، انواع پروفیل های آلومینیومی به این شیوه تولید می شود.
ساخت قالب آلومینیوم
ساخت قالب آلومینیوم به دو مرحله طراحی و ساخت تقسیم می شود.
طراحی قالب مهمترین و حساس ترین مرحله تولید قالب آلومینیوم است که بر اساس طرح سطح مقطع قطعه مورد نظر معمولا در فرمت اتوکد انجام می شود. طرح به صورت سه بعدی طراحی شده و وارد مرحله ساخت می شود.
مرحله ساخت به دو مرحله ماشین کاری و مونتاژ تقسیم می شود. به طور کلی در مرحله ماشین کاری انواع قالب، عملیات زیر با تقدم و تاخر متفاوت انجام می شود:
برش قالب فولادی بر اساس طرح، تراشکاری اولیه، ماشین کاری سی ان سی، سخت کاری فولاد، وایرکات قطعه، اسپارک کاری، تنش گیری از فولاد، سنگ کاری سطح قالب فولادی، فیلر کاری.
پس از انجام این عملیات قالب وارد مرحله مونتاژ میشود و برای استفاده نهایی و تولید آماده میشود.
فولاد قالب سازی
در حالت کلی فولادهای موجود در صنایع به سه دسته تقسیم بندی میشوند که یک دسته از آنها در مورد قالب سازی آلومینیوم قابل بحث هستند.
فولادهای گرمکار:
این دسته از فولادهای گرمکار برای کاربری های با دمای بیشتر از 320 درجه سانتیگراد است.
فولادهای سردکار:
این دسته از فولاد که با نام فولادهای سردکار (مانند IASC2363 ، IASC2379) نامیده میشوند معمولاً در دمای حدود 320 درجه سانتیگراد قرار بگیرند، کمی نرم شده و سختی و استحکام آنها کاهش می یابد.
فولاد های تندبر:
این دسته از فولاد ها تحت عنوان ابزار برش (مانندIASC3343 ، IASC3202) مورد استفاده قرار میگیرند در چنین دمایی (حدود 316 درجه سانتیگراد) دچار نرمی نمیشوند ولی به طور معمول میزان مقاومت در برابر شوک حرارتی آنها جهت استفاده در موارد دمای بالا کافی نیست.
آنچه که بیش از هر چیز دیگر در روند ساخت قالب پروفیل آلومینیومی مهم و تاثیر گذار است نقش خود قالب اکستروژن و مسلما نقش فولاد گرمکار در ساخت قالب است که در ذیل به آن مفصلا خواهیم پرداخت.
فولاد گرمکار، عناصر تشکیل دهنده و ویژگیهای آن:
فولادهای گرمکار در مقایسه با سایر فولاد ها از کربن کمتر به منظور به دست آوردن بیشترین سختی و دارای عناصری مانند:Mo ، W Co جهت مقاومت بیشتر در مقابل نرم شدن در دماهای بالا می‌باشند.
با اضافه کردن عنصر وانادیم به عناصرهای تشکیل دهنده فولاد، میزان مقاومت حرارتی فولاد را افزایش میدهد اما باید در نظر داشته باشید که در حالت کلی عنصر وانادیم جهت بیشتر کردن مقاومت در برابر سایش به این فولادها اضافه میشود.
قالب سازی آلومینیوم و ضرورت وجود خواص فولاد گرمکار:
• مقاومت بیشتر در مقابل بازگشت
• برخورداری از استحکام کششی گرم بسیار بالا
• برخورداری از مقاومت در مقابل ضربه خوردگی گرم بسیار بالا
• برخورداری از مقاومت در مقابل ساییدگی بسیار بالا
• برخورداری از مقاومت در مقابل شوکهای وارده حرارتی بسیار بالا
به طور کلی برای بهره مندی خوب از ساخت قالب آلومینیوم و تولید محصول مناسب بر پایه تلرانس استاندارد عوامل و شرایط بسیاری تاثیرگذار است:
نوع و کیفیت فولاد گرمکار استفاده شده
روش طراحی و ساخت قالب اکستروژن
عملیات حرارتی و سخت کردن قال
انتخاب صحیح و درخور فولاد مطابق کاربرد آن
طراحی هندسی مناسب و درخور شرایط تولید پروفیل آلومینیوم
برگزیدن میزان سختی مناسب باشرایط تولید اکستروژن
توان و فشار پرس اکستروژن در تولید پروفیل آلومینیوم
روشهای نگهداری اصولی قالب اکستروژن آلومینیوم
