دانلود مقاله طراحی وساخت قالبهای دایکاست

بخشی از مقاله

مقدمه :

دایکاست یا ریخته گری تحت فشارعبارت است از روش تولید قطعه از طریق تزریق فلز مذاب وتحت فشار به درون قالب.روش دایکاست از این نظر که در آن فلز مذاب به درون حفره ای به شکل قطعه مورد نظر رفته وپس از سرد شدن قطعه موردنظربه دست می آید بسیار شبیه ریخته گری ریژه است. تنها اختلاف بین این دو روش نحوه پرکردن حفره قالب است.در قالبهای دایکاست پس از بسته شدن قالب ،مواد مذاب به داخل یک نوع پمپ یا سیستم تزریق هدایت می شود، سپس درحالی که پیستون پمپ مواد مذاب را با سرعت از طریق سیستم تغذیه قالب به داخل حفره می فرستد،هوای داخل حفره از طریق سوراخهای هواکش خارج می شود. این پمپ در بعضی ازدستگاهها دارای درجه حرارت محیط ودر بعضی دیگر دارای درجه حرارت مذاب است.معمولا مقدار موادمذاب تزریق شده بیش از اندازه مورد نیاز برای پر کردن حفره است تا سر باره گیرها را پر کند و حتی پلیسه در اطراف قطعه به وجود آورد.سپس در مرحله دوم زمانی که ماده مذاب در حال سرد شدن در داخل حفره است پمپ همچنان فشار خود را ادامه می دهد.در مرحله سوم قالب باز شده و قطعه به بیرون پرتاب می شود. در آخرین مرحله همچنان که قالب باز است داخل حفره تمیزودر صورت نیاز روغنکاری شده ودوباره قالب بسته وآماده تکرار عملیات قبل می شود.

مهمترین مزایای تولید از طریق دایکاست عبارتند از:
1.اشکال پیچیده تری را می توان تولید کرد.
2.به دلیل آنکه قالب باسرعت وتحت فشار پر می شود قطعات با دیواره های نازکتری را می توان تولید کرد وخلاصه آنکه در این روش نسبت طول قطعه به ضخامت قطعه به مراتب بیشتر از سایر روشها است .
3.سرعت تولید در این روش خیلی بالاست، بویژه اگرقالبهای چند حفره ای مورد استفاده قرار گیرد.

4.معمولا قطعه تولید شده به وسیله دایکاست از پرداخت سطح خوبی بر خوردار است و احتیاجی به عملیات ماشینکاری بعدی ندارد و به این دلیل عملیات فوق العاده اقتصادی است
5.قالبهای دایکاست قبل از آنکه فرسوده شوند ودر ابعاد قطعه تولید شده اختلافی به وجود آید،هزاران قطعه تولید خواهند کرد، در نتیجه سرمایه گذاری برای تولید قطعه کمتر است .
6.نسبت به دیگر روشهای تولید قطعه،از فلز مذاب با روش دایکاست مقاطع ظریفتری راروی قطعه میتوان به وجود آورد.
7.اغلب قطعات تولید شده با کمترین پرداختکاری آماده آب فلز کاری هستند.

8.قطعات آلومینیومی تولید شده توسط دایکاست معمولا نسبت به روشهای دیگر مانند ریخته گری آلومینیوم در ماسه مقاومت بیشتری دارند.

از طرف دیگر محدودیتهای این روش به قرار زیر است:
1.وزن قطعه محدود است. به ندرت وزن قطعه از 25کیلوگرم بیشتر است ومعمولا کمتر از5 کیلوگرم است.
2.نسبت به شکل قطعه وسیستم تغذیه قالب، مکدار بودن قطعه به دلیل وجود حباب هوا از مشکلات این روش تولیدی است.
3.امکانات تولید از قبیل قالب،ماشین،ولوازم جنبی نسبتا گران است و در نتیجه فقط تولید انبوه مقرون به صرفه است .
4.به غیر از موارداستثنایی فقط فلزاتی را می توان در دایکست مورد استفاده قرار داد که نقطه ذوب آنها چیزی در حد آلیاژهای مس باشد.

آشنایی با ماشینهای دایکاست:
ماشینهای دایکاست به طور کلی دو نوع هستند:
1.ماشینهای تزریق با محفظه گرم
اگر نقطه ذوب فلز مذاب تزریقی پایین باشد وبه پمپ آسیب نرساند،پمپ می تواند مستقیما در فلز مذاب قرار گیرد. به این سیستم ،تزریق با محفظه گرم می گویند.
2.ماشینهای تزریق با محفظه سرد
در صورتی که فلز مذاب به سیستم پمپاژآسیب برساند دستگاه پمپاژنباید مستقیما در فلز مذاب باشد. به این سیستم ،تزریق با محفظه سرد گویند.

ماشینهای دایکاست با سیستم تزریق محفظه گرم
سیستمی که در شکل زیر می بینید یک سیستم دایکاست محفظه گرم است. همان طور که در شکل دیده می شود مجرای گردن غازی سیلندر تزریق در مواد مذاب غوطه ور است ودر نتیجه دردرجه حرارتی معادل نقطه ذوب مواد تزریقی کار می کند.در این سیستم مواد مذاب در حداقل افت به داخل حفره قالب تزریق می شوند. در حالی که پیستون در بالا قرار دارد،مواد مذاب به داخل سیلندر فشار یا سیلندر تزریق راه یافته وپس از پایین آمدن پیستون ابتدا دریچه تغذیه بسته می شود، سپس مواد مذاب با فشار از طریق مجرای گردن غازی به داخل حفره راه می یابد.پس از گذشت زمان لازم برای انجماد مواد،پیستون دوباره بالا می رود و مواد جدید برای تزریق بعدی وارد سیلندر تزریق می شود. نیروی لازم که به پیستون تزریق می شود بسته به طرح دستگاه می تواند پنوماتیک ویا هیدرولیک باشد.قطعات مختلف از وزن چند گرم تا نزدیک به 25کیلو گرم را می توان با این سیستم تولید کرد.وزن قطعاتی که می توان با این روش تزریق کرد بستگی به عوامل زیر دارد:

1.آلیاژ مورد تزریق
2.اندازه سطح خارجی قطعه
3.نیرویی که دو کفه قالب را بسته نگه می دارد

ماشینهای دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد افقی
دراین سیستم محفظه تزریق به صورت سرد عمل کرده وفقط از حرارت موادمذاب که در داخل آن ریخته می شود حرارت میگیرد.قسمت پیشانی تزریق برای مقاومت دربرابر مواد مذاب با آب خنک می شود .جهت تسهیل در امر ریختن مواد مذاب،محفظه تزریق یه صورت افقی قرار گرفته ودربالای آن یک سوراخ بارگیری تعبیه شده است. مرحله یک دو کفه قالب بسته بوده وپیستون در عقبترین موضع خود قرار دارد.به صورتی که سوراخ بارگیری کاملأ باز است. در مرحله دو پیستون شروع به حرکت کرده، ابتدا سوراخ بارگیری رامسدود کرده وسپس مواد مذاب را با فشار به سوی قالب می راند. در آخرین مرحله یعنی مرحله سه پس از آنکه زمان مناسبی به مذاب داده شد که منجمد شود دو کفه قالب از یکدیگر باز می شوند. همزمان پیستون باز هم قدری جلو می آید که اولأ پولک منجمد شده در قسمت جلوی سیلندر تزریق را بیرون وثانیأ کمک کند پس از اتمام این مراحل، قطعه از قالب به بیرون پرتاب شده دو کفه قالب بسته شود،پیستون عقب آید ودستگاه آماده تکرارمراحل فوق و تزریق بعدی شود.

سیستم تزریق با محفظه سرد تقریبأ برای تزریق کلیه فلزاتی مورد استفاده قرار می گیرد قابلیت دایکاست شدن را دارند، ولی معمولا برای تزریق آلومینیوم ،منیزیوم وآلیاژهای مس استفاده می شود. مهمترین مزیت این سیستم این است که اولأ اثرات حرارت فلز مذاب روی بخش تزریق دستگاه ناچیز است و ثانیأ با این سیستم،فشار تزریق را می توان به مراتب بالا برد.

مهمترین محدودیتهای این سیستم عبارتند از :
1.لزوم داشتن وسایل جنبی برای تهیه و انتقال آن به سیلندر تزریق
2.طولانی تر بودن مراحل مختلف تزریق به دلیل جدا بودن وسایل جنبی از دستگاه
3.امکان ایجاد نقص در قطعه تولیدی به دلیل افت درجه حرارت مذاب

ماشینهای دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد عمودی
به طور کلی دو نوع ماشین دایکاست با سیستم تزریق محفظه سرد عمودی وجود دارد.در نوع اول صفحات قالب به صورت افقی ودر نوع دوم صفحات قالب به صورت عمودی قرار می گیرد .
نوع اول :همان طور که در شکل صفحه بعد مشاهده می کنید مواد مذاب از پایین قالب تزریق می شود. هوای داخل حفره تخلیه گشته ودراثر افت فشارمواد مذاب به داخل محفظه تزریق مکیده می شوند.فشاری که دو کفه قالب رابه یکدیگر قفل می کندوفشار تزریق هر دوازیک منبع کنترل می شود تا همیشه حالت بالانس بین این دو نیرو که عکس یکدیگر عمل می کنند،برقرارشود(حسن این سیستم این است که به دلیل آنکه صفحات قالب بصورت افقی وسیلندرتزریق در پایین قراردارد احتمال اینکه قبل از اعمال فشار توسط پیستون تزریق مقداری مواد مذاب به داخل حفره رانده شود،به کلی از بین می رود) در این سیستم برای بهبود تزریق وتعادل آن در قالبهای چند حفره ای همان طور که در شکل مشاهده می کنید بهتر است تزریق از مرکز اعمال شود.در این صورت راهگاه ازهر نقطه درمحیط سیلندر می تواند منشعب شده وبه گلویی تزریق وصل شده.البته در بعضی از طرحها بسته به نیاز،سیلندر تزریق در حالت خارج از مرکز گذاشته می شود.

نوع دوم :در این مدل محفظه تزریق از طریق یک بوش رابط مستقیمأ به قالب متصل می گردد و همان طور که در شکل پیداست در هنگام بار گیری یک پیستون از پایین به بالا آمده و جلو بوش رابط را می گیرد. پس از این مرحله پیستون بالا شروع به پایین آمدن کرده و همچنان که فشار اعمال شده به مذاب افزایش می یابد،پیستون اول شروع به پایین رفتن کرده و مذاب از طریق بوش رابط با فشار به داخل قالب رانده می شود.د ر آخرین مرحله،پس از گذشت زمان لازم برای انجماد مذاب،پیستون بالا به جای خود بازگشته،پیستون پایین بالا آمده وباقیمانده مواد را از بوش رابط قطع کرده وبیرون می آورد.البته همزمان قطعه تزریق شده نیز پران می شود.یکی از نکات منفی این روش دایکاست این است که وجود دو پیستون که با هم کار می کنند باعث می شود که دستگاه نیاز به تعمیر پیدا کند.از طرف دیگر از محاسن دستگاههای دایکاست با محفظه سرد عمودی همان عمودی قرار گرفتن محفظه تزریق می باشد که باعث می شود اولأ مواد مذاب فقط پس از حرکت پیستون

،وبه صورت یک توده به داخل قالب رانده شوند و ثانیأ حرکت آشفته مایع مذاب به حداقل رسیده وجود مک و حفره های ریز در قطعه تزریق شده کاهش یابد.به طور کلی ماشین عمودی موقعی مورد استفاده قرار می گیرد که قطعه را با ماشین محفظه افقی نتوان تولید کرد.مثلأ قطعاتی که نیاز به فشردگی بیشتری دارند یا در مورد آنها قرار دادن قطعات اضافی در حفره قالب قبل از تزریق الزامی است ویا قطعاتی که با قرار دادن محل تزریق در وسط با کیفیت بهتری می توان آنها را تولید کرد.خیلی از قطعات آلومینیوم آلیاژی مثلأ صفحه اتو با همین روش تولید می شوند.ساخت این قطعه اتفاقأ از قطعات نسبتأ مشکل می باشد زیرا اولأ المنت حرارتی نسبتأ بزرگی قبل از تزریق باید درداخل حفره قرار گیرد ثانیأ کف صفحه دارای مقطع ضخیم بوده ودر سمت بالای آن مقاطع خیلی ظریف قراردارد.فشردگی قسمت پایین این قطعه از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا باید تا حد آینه پرداخت شود.ماشینهای عمودی معمولأ برای تولید قطعاتی به کار می روند که محل تزریق وقالب می باید ضرورتأ در مرکز باشد.قطعاتی را که دارای ضخامت نسبتأ زیادی در مرکز و پره های ظریف در کنار باشند با این دستگاه می توان با کمترین حباب هوا تولید نمود.

ماشینهای دایکاست با سیستم خلأ یا مکش
سیستم مکش یا خلأ را برای ماشینهای سرد یا گرم می توان به کار برد،همان طور که در شکل صفحه بعد مشاهده می کنید یک نوع ماشین با محفظه تزریق گرم مجهز به سیستم مکش نشان داده شده است.قسمتی که قالب درآن قرار دارد دارای یک پوسته و واشر می باشد که پس از بسته شدن پرس رابطه قالب رابا هوای محیط بیرون کاملأ قطع می کند. در نتیحه هوای داخل قالب و سیستم تزریق را می توان کاملأ تخلیه نمود. پس از ایجاد خلأ پیستون تزریق و مسدود کنند مسیر تغذیه هر دو بالا رفته و مقدار از پیش تعیین شده ای از مذاب به داخل مجرای گردن غازی مکیده می شود.پس از آن پیستون تزریق،مواد رابا فشار داخل قالب می راند. در صورتی که طراحی گلویی وراهگاه قالب ودیگرفاکتورهای مهم رعایت گردند،قطعه تولید شده باروش فوق دارای کمترین حباب هوا و پرداخت نسبتأ خوب می باشد.روش ایجاد خلأ در دستگاه می تواند تمام عیوب را بپوشاند و یک قطعه خوب از قالب بیرون بیاورد.

قالبهای دایکاست
قالبهای دایکاست از دو قسمت یا دو کفه اصلی تشکیل شده اند،یکی کفه پوشش دهنده ویا قسمت ثابت قالب ودیگری قسمت پران یا متحرک قالب.این دو کفه در صفحه جدایش قالب روی یکدیگر می نشینند.قسمت ثابت به صفحه جلویی ویا صفحه ثابت دستگاه بسته می شود اسپرو یا سوراخ تزریق در همین قسمت قالب قرار دارد.قسمت پران قالب شامل مکانیزم پران،و معمولأ راهگاههای تزریق بوده و به صفحه متحرک دستگاه بسته می شود.حفره قالب در داخل دو کفه قالب به وجود می آید.خط جدایش قالب به صورتی تعیین می گردد که در موقع باز شدن قالب قطعه دایکاست شده حتمأ به قسمت متحرک بچسبد واز صفحه ثابت جدا شود تا با حرکت قالب قطعه تزریق شده به بیرون پران شود.درنتیجه وقتی که قطعه ای دارای حفره ای در یک طرف باشد باید قسمت نر در قسمت متحرک تعبیه شود.

پینهای پران
پینهای پران،قطعه تزریق شده را از قالب جدا می کنند.تعداد پینهای پران ومحل آنها باید یه طریقی باشد تا در اثر پران شدن پیچشی در قطعه به وجود نیاید.از طرف دیگر محل آنها بایدطوری باشدکه در شکل ظاهری قطعه تولیدشده اثرنامطلوب به جانگذارد.این پینهای پران پس ازعمل دوباره به جای خودبازگشته وقالب آماده تزریق بعدی می شود.

قالب دایکاست باید طوری طراحی گردد که پس از باز شدن دو نیمه آن،قطعه از قالب جدا شود.اگر برای نیمه متحرک قالب شیب کافی در نظر گرفته نشود وقالب خوب پرداخت نشده باشد ویا نیمه متحرک آن آسیب دیده باشد،امکان دارد قطعه در مرحله پران به سطح قالب بچسبد .همچنین قطعه پس از انجماد در قالب هنوز داغ است وممکن است در اثر فشار پینهای پران کمی تغییر شکل دهد. برای آنکه،این تغییر شکل حداقل باشد،اولأ قطعه باید شیب کافی داشته باشد،وثانیأ در محلهایی از قالب که قطعه در آن منقبض می شود باید پین به تعداد مورد نیاز قرارداده شود وبرای آنکه به قطعه آسیبی نرسد،باید برای آن برجستگی مناسب پران در نظر گرفت.سرباره گیرها مکانهای خوبی برای وارد کردن ضربه پینهای پران هستند.لذا با اضافه کردن سرباره گیر به طرح قالب می توان به پران قطعه کمک کرد.

ماهیچه ها یا نرگی قالب
این قسمت حفره ها ویا تورفتگیها رادر قطعه به وجودمی آورند.اگردرراستای حرکت باز شدن قالب باشند،به صورت ثابت درقالب باقی بمانندوبرای پران شدن قطعه احتیاجی به حرکت دادن وخارج کردن آنها نیست.به این نوع ماهیچه،ماهیچه ثابت می گویند.پینهای پران قطعه را پس از تزریق از ماهیچه های ثابت جدامی کنند.ماهیچه هایی که حفره های جانبی د ر قالب به وجود می آورند به ماهیچه ها و یا برجستگیهای متحرک معروف می باشند این قسمت می باید قبل از پران شدن قطعه از قالب خارج شوند.

راهای خروج هوای داخل حفره
این راهها در واقع مجاری خروج هوای داخل حفره می باشند.همچنان که هوای داخل حفره خارج می شود و مذاب جایگزین آن می گردد.برای خروج هواچند روش وجود دارد:
1.ایجاد فضای مناسب در نقاط مناسب در صفحه جدایش قالب
2.ایجاد شکافهایی در قسمتهای متحرک قالب
3.ایجاد لقی مناسب در پینهای پران
4.ایجاد لقی مناسب در کشوییها

سرباره گیرها
در اغلب قطعات دایکاست شده حفره قطعه به حفره های سرباره گیرمتصل می شود و پس از خارج شدن قطعه سرباره از آن جدا می شوند .
سرباره گیرها وظایف مهم زیر را عهده دار هستند:
1.مواد مذابی که در ابتدا وارد حفره می شوند و معمولا قدری سردتر هستند و احتمالا اکسید شده اند وارد سرباره گیرها شده واثرات سوءتزریق سرد روی قطعه به وجود نمی آید. هوای داخل حفره از این محلها خارج شده وبه پر شدن بهتر حفره کمک می کنند.
2. وجود سرباره گیرها وزن ظاهری تزریق رابالا می برد و نتیجتأ در مورد قطعات کوچک درجه حرارت مناسب را در قالب به وجود آورده و کارکردن با قالب سرد اجتناب می شود.
3.در مورد قطعاتی که لزومأ باید اثرات پین پران روی آنها نباشد این سرباره گیرها به عنوان محلهای پین پران مورد استفاده قرار می گیرند.

انواع مختلف قالب
انواع قالب عبارتند از:قالبهای تک حفره ای و چند حفره ای،قالب با حفره های مختلف برای قطعات مختلف وقالب با حفره های قابل تعویض.

قابلهای تک حفره ای
این قالبها در موارد زیر به کار می روند.
1.درموقعی که قطعه به حدی است که بیش از یک حفره،قالب را آنقدر بزرگ می کند که قابل نسب روی ماشین مورد نظر نیست.
2.حجم ماده مذاب مورد نیاز برای یک قطعه تقریبأ به اندازه ظرفیت دستگاه است.
3.تولید قطعه آنقدر زیاد نیست که قالب بیش ازیک حفره وماشین بزرگتر اقتصادی باشد.
4.ماشین مناسب وبزرگ در دسترس نیست.
5.بیش از یک حفره مستلزم وجود کشویی وماهیچه های بیش از حد می باشد.

قالبهای چند حفره ای
قالبهای چند حفره ای به قالبهایی گفته می شود که دارای چند حفره مشابه برای تولید یک قطعه باشند. این قالبها دارای چند مزیت هستند.
اولأتعداد قطعه تولید شده درواحد زمان بیشتر است. ثانیأ کیفیت قطعه در برخی موارد بهتر است،زیرا بالانس حرارتی و مکانیکی بهتری در کفه های قالب به وجود می آید.از طرف دیگر این نوع قالبها مشکلات مخصوص به خود را دارند که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1.مشکلات تولیدی را افزایش می دهند.
2.در برخی حالات ضایعات را افزایش می دهند.
3.تعداد ضرب در ساعات تا حدی کاهش می یابد.
4.امکان دارد که به دلیل چند حفره ای بودن قالب،به دستگاه دایکاست بزرگتری نیاز باشد.

به طور کلی تعداد قطعه مورد نیاز از عوامل اصلی تعیین کننده نوع قالب ،اعم از یک حفره ای یا چند حفره ای می باشد.طرح خود قطعه نیز ا ز دیگر عوامل مهم انتخاب نوع قالب است.در مورد قطعاتی که دارای تلرانسهای دقیق هستند جهت پیدا کردن اندازه های قالب مورد نظر باید توسط روش سعی وخطا اندازه های دقیق قالب را پیدا کرد تا پس از آنکه قطعه از قالب بیرون آمده اندازه مورد نظر را داشته باشد. در مورد قالبهای چند حفره ای حتی اگر تمام حفره ها دقیقأ به اندازه ماشین شده باشند باز هم احتمال این که تمام قطعات از نظر اندازه مشابه هم باشند کم است. البته واقعیت فوق به دلیل محل وشکل راهگاهها وگلوییهای تزریق برای هر حفره است. برای حصول کیفیت بهتر،دقیقترین راه آن است که محل و اندازه ماهیچه های داخل قالب پس از درست کردن راهگاهها وگلویی تزریق وآزمایش قالب تعیین گردد.در مورد ساخت قالبهای خیلی دقیق روش معمول آن است که بخشهایی از قطعه را که باید دارای اندازه دقیقی باشند،با قدری اضافه اندازه باقی می گذارند و قالب را آزمایش می کنند.پس از آنکه قالب آزمایش شد،با اطلاعات کاملی که در مورد مقادیر انقباض و دیگر عوامل کسب گردید،قسمتهایی که دارای دقت هستند ماشینکاری می شوند

قالبهای ترکیبی
قالبهای ترکیبی همان طور که قبلأ نیز گفته شده عبارتند از :قالبهایی که برای تزریق چند قطعه مختلف در یک قالب مورد استفاده قرار می گیرند که معمولأ این قطعات بعدأ روی هم مونتاژ شده ویک قطعه مصرفی راتشکیل می دهند.مسئله مهم درمورداین نوع قالب انتخاب درست اندازه و محل راهگاهها وگلویی تزریق می باشد.این مسئله به خاطر آن است که اختلاف در اندازه وشکل قطعات باعث می شود که یک نوع عدم تعادل مکانیکی وحرارتی در قالب به وجود آید.در این نوع قالبها نیز بهتراست ابتدا قالب آزمایش شده وبعد اندازه های دقیق ماشینکاری شوند.البته در مقایسه با قالبهای چند حفره ای به دلیل آنکه برای هرقطعه یک حفره درقطعه وجود دارد پس ازسعی وخطا قطعات دقیقتری رادرنهایت می توان تولید کرد.

مشکلات و محدودیتهای این نوع قالبها بطور خلاصه عبارتند از:
1.در یک گروه قطعه تولیدی ممکن است یک قطعه پیچیده وجود داشته باشد که راندمان تولید را پایین بیاورد و چون گروه قطعات باهم تزریق می شوند،بقیه قطعات که می توانستند با سرعت بیشتری تولید شوند نیز باید کند تر تولید شوند.
2.ممکن است در یک گروه قطعه یکی از قطعات به علت پیچیدگی دارای ضایعات زیاد باشد وچون همه قطعات معمولا برای تولید ومونتاژشدن روی یک مجموعه مورداستفاده قرار می گیرند،همیشه برخی قطعات گروه زیاد تولید می شوند و برخی کم .

قالب با یک کفشک وحفرههای قابل تعویض
طراحی این قالب به نحوی است که از یک دست کفشک مادر برای سوراخ کردن حفره های مختلف جهت تولید قطعات مختلف می توان استفاده کرد.در واقع ساخت قالب مادر یک نوع سرمایه گذاری به حساب می آید. دریک قالب باحفره های قابل تعویض،حفره ها ممکن است روی قطعات قابل جاگذاری ایجاد شوند ویا به طور مستقیم روی بلوک یکپارچه فولادی درست شوند.اصول اقتصادی نوع مناسب را تعیین می کند.دراین نوع قالبها باید راهگاهها در قسمت قابل تعویض طوری ساخته شوند که پس از مونتاژ درست در راستای کفشک مادر قرار گیرند.از سوی دیگر باید سیستم بست مناسبی طراحی وساخته شود،طوری که بتوان در حالی که کفشک مادر روی دستگاه تزریق قرار دارد حفره ها را باز کرده ویا نصب کرد.نازل وسیستم تزریق در حین تعویض حفره ها دست نخورد باقی می ماند. علاوه بر سیستم تزریق،مکانیزم پران نیزنیازی به اصلاح وتغییر ندارد.در این نوع قالب نیز هانند قالبهای چند حفره ای با وجود آنکه سرمایه گذاری قالبسازی برای قطعات مختلف کاهش می یابد ولی چون هر قطعه احتیاج به شرایط جدیدی برای تولید دارد(حرارت قالب،فشاروغیره )اشکالاتی در تنظیم به وجود می آید این مسئله خصوصأ برای قطعات با ضخامت دیواره متفاوت بیشتر مشهود است.

مواد مناسب برای ساخت قالبهای دایکاست
انتخاب مواد درجه اول بستگی به میزان تولید ونوع فلزی دارد که باید تزریق شود.

جدول فولادهای مناسب برای حفره های اصلی قالب پیشنهاد شده است
فولاد پیشنهادی برای تعداد ضرب فلز تزریقی
1000000ضرب 250000ضرب 50000ضرب
P20(b),H13(b) P20(a),(b) P20(a),(b) آلیاژروی
اندازه حفره حدودcm 3
4150 mod P20(a),(c) P20(a),(b)
H13(b) 4150 mod آلیاژروی
اندازه حفره حدودcm10
H13,H11 H11,H13 H11,H13 آلیاژهای آلومینیوم و منیزیوم
………. ……….. H21,H20,H22 آلیاژهای مس
(a)280تا320درجه برینل باید سختی داده شوند،درمواقعی که صافی سطح زیاد مطرح نباشد می توان از فولاد 4140پیش سخت شده نیز استفاده کرد
(b)بیشتربرای جایگذاری حفره ها پیشنهاد می شود.
(c)سختی پذیری این فولاد زیاد مناسب نیست

جدول فولاد مناسب برای ماهیچه گذاری ،کشوییها وپرانها
فولادپیشنهادی فلز تزریقی
(a)ماهیچه ها و کشوئیها
440B(b),H13,H11,H11 آلیاژهای روی
H13,H11,H12 آلیاژهای آلومینیوم ومنیزیم
H21,H20,H22 مس
(a) فولاد مناسب برای پرانها
,7140,H11,H13 فولادهای نیتروره شده H12, آلیاژهای روی
,Z140,H11,H13 فولادهای نیتروره شدهH12, آلیاژهای آلومینیوم-منیزوم
H21,H20,H22 مس

(a)فولادهای استفاده شده برای قسمتهای متحرک جهت افزایش سایشی باید نیتروره شوند،مگر آنهایی که برای قالبهای تزریق آلیاژهای مس به کار روند
(b)فقط برای ماهیچه ها.

طراحی قالب:
طبیعتأ هرقالب باید شکل قطعه ای را داشته باشد که قرار است تولید شود ولی درساخت قالب عوامل زیر نباید از نظر دور بمانند :
1.شیب دیواره ها
2.اضافه اندازه برای انقباض مواد
3.در مورد قطعات خیلی دقیق،در نظرگرفتن انبساط حفره در اثر حرارت
ازطرف دیگر محل قرارگرفتن حفرۀاصلی درکفشکها به عوامل زیر بستگی دارد:
1.انتخاب محل خط جدایش قالب
2.محل کشوییها و ماهیچه های متحرک
3.انتخاب محل گلویی تزریق،طوری که در قسمتی از قطعه قرار گیرد که دارای حساسیت زیاد نباشد.
4.انتخاب محل گلویی تزریق،طوری که مواد ورودی به حفره با مانعی نظیر ماهیچه ها برخورد مستقیم نداشته باشد.
باید توجه کرد در دایکاست بهترین راهنمای طراح،تجربیات گذشته اوست ولی به هر صورت تغییرات جزئی ویا در مواردی تغییرات اساسی باید روی یک قالب ساخته شده صورت گیرد وچندین بار آزمایش شود تا این که نتیجه مطلوب به دست آید.

انقباض مواد
اندازه های حفره وماهیچه های قالب پس از در نظر گرفتن مقدار انقباض مواد،در اثر سرد شدن،تعیین می شوند.جدول زیر مقدار اضافه اندازه برای جبران انقباض یا جمع شدن مواد در موارد مختلف را نشان می دهد.

مواد تزریقی اضافه اندازه پیشنهادی برای جبران انقباض مواد بر حسب میلیمتر اضافه اندازه به ازای هر میلیمترطول
آلیاژهای روی .005 mm/mm0
آلیاژهای آلومینیوم 0.006 mm/mm
آلیاژهای منیزیم 0.008 mm/mm
آلیاژهای مس 0.008 - 0.018 mm/mm

*توضیح این که اولأ مقادیر فوق به تناسب شکل واندازه قطعه تغییرپذیر هستند وثانیأ برای جلوگیری از پیچش قطعه شاید احتیاج باشد که در برخی از مقاطع تغییراتی در طراحی محصول داده شود.

شیب دیواره ها
برای اینکه قطعه به راحتی از درون قالب بیرون آید،دیواره های حفره ها باید همگی دارای شیب باشند.مقدار این شیب بستگی به نوع مواد تزریقی وارتفاع دیواره دارد.مقدار شیب دیواره،اثر بسیار تعیین کننده ای روی مقدار روغنکاری حفره ،سرعت تولید ودقت قطعه کار دارد.

شکل و محل خط جدایش قالب
هزینه ساخت وکارایی هر قالب بستگی به خط جدایش آن قالب دارد ودر نتیجه از اهمیت بالایی برخوردار است. در صورتی که شکل قطعه اجازه دهد بهترین نوع خط جدایش نوع مسطح آن است،زیرا اولأ ساخت قالب را آسانتر می کند وثانیأ بهترین آب بندی را بین دو کفه قالب به وجود می آورد.ساخت کشوییها وقسمتهای متحرک از موارد پر هزینه بوده ودر نتیجه ممکن است شرایط ایجاد کند که خط جدایش از حالت مسطح بیرون آید.

کشوییها
کشوییها از قسمتهای متحرک یک قالب هستند وموقعی لزوم پیدا می کنند که وجود شیارها ویا سوراخهای جانبی در قطعه اجتناب ناپذیر باشد.اگر قراراست نقش جانبی روی قطعه به وجود آید این نقش ضرورتأ باید روی سطح کشویی به وجود آید.کشوییها اولا باید در مسیرهای کاملا دقیق عقب وجلو بروند وثانیا قبل از پران قطعه حتما به عقب بر گردند.یک سیستم قفل نیز برای هر کشویی باید در نظر گرفته شود.طبیعتأ وجود کشویی هزینه ساخت یک قالب را به صورت قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.
گرچه در موارد استثنایی برای خروج ازبرخی قسمتهای قالب وجود کشوییها مفید می باشد ولی در طراحی قطعه وقالب باید حداکثر تلاش را به عمل آورد که قالب بدون وجود کشویی ساخته شود.این امردر عمر مفید قالب وهزینه های ساخت آن اثر تعیین کننده دارد.برای اجتناب از ایجاد کشویی در قالب به ماشینکاری بعد ازدایکست نیز باید توجه کرد.در این رابطه باید تصمیم گیری براساس یک برسی اقتصادی صورت گیرد،بدین معنی که آیا ایجاد کشویی در قالب با صرفه تر است ویا با ماشین کاری نهایی قطعه.در هر صورت اگر ایجاد کشویی اجتناب ناپذیرباشد باید حداکثر تعداد ٤کشویی در یک قالب به کار برد.البته مواردی هست که یک قالب پیچیده باید بیشتر از این مقدار کشویی داشته باشد.

ماهیچه گذاری
دراین قسمت به مواردی که باید در طراحی ماهیچه مد نظر قرار گیرد اشاره می شود.برای ایجاد سوراخهای طویل وظریف نباید از ماهیچه ها استفاده کرد.در جدول زیر حداکثر عمق سوراخ با احتساب قطر ماهیچه نشان داده شده است.

جدول حداکثر عمق سوراخ با احتساب قطر ما هیچه
19 16 13 9.5 6 5 4 3 قطرماهیچه
mm
آلیازتزریقی
ماکزیمم عمق
ماهیچه 144 79 50 38 25 19 14 9.5
114 79 50 38 25 16 13 8
86 50 31.5 25 12.5 - - - آلیاژ روی
آلومینیوم و منیزم
مس

مقدارعمق به ازای قطر ماهیچه بیش از٢٥میلیمتر،برای آلیاژهای روی ،آلومینیوم ومنیزیم تا٦برابرقطروبرای آلیاژهای مس حداکثرتا٥برابرقطرپیشنهادمی شود.درساخت ماهیچه قالبهای دایکاست همچنین باید شیب مناسب به دیواره های ماهیچه داده شود تا بتواند به راحتی از قطعه جدا شود.مقدارشیب همچنین بستگی به ثابت ویا متحرک بودن ماهیچه دارد.معمولا مقدار شیب لازم برای ماهیچه های ثابت بیشتر از ماهیچه های متحرک باید در نظر گرفته شود. این اختلاف به آن جهت است که همیشه سعی بر این است که نیروی کمتری به میله های پران وارد آید ونیز از تاب برداشتن قطعه در هنگام پران جلو گیری شود.ماهیچه های متحرک به دلیل این که حرکتشان مستقل از حرکت مستقیم باز وبسته شدن قالب است می توانند به تناسب شکل قطعه حرکتهای مختلفی داشته باشند،مانند حرکت زاویه دار،دایره ای وپیچشی. ولی در هر صورت طراح قالب باید سعی داشته باشد حتی در ازای پله دار کردن خط جدایش قالب تا سر حد امکان از به وجود آوردن ماهیچه متحرک به دلیل پیچیده شدن قالب ،خوداری کند.

سیستم راهگاهی
سیستم راهگاهی شامل راهگاهها، ورودیها به گلویی تزریق،گلوییهای تزریق،سرباره گیرها،هواکشها واجزای خنک کننده قالب می باشد. مهمترین عامل در تولید مطلوب یک قطعه طراحی صحیح سیستم راهگاهی قالب دایکست است. بدین منظور باید نکات زیر رعایت شود:
1.در طول مدت پر کردن حفره قالب ،جریان مذاب باید در هر مرحله تزریق یکنواخت باشد.
2.در یک سیستم راهگاهی مناسب باید اکسیدها وروغن روی سطح حفره ودیگر ناخالصیهای همراه مذاب در جایی خارج از قطعه به نام سرباره گیرها جمع آوری شود.
3.باید از اغتشاش مذاب در حرکت به درون حفره قالب جلوگیری شود.
برای کاهش انقباض قطعه،باید در سیستم راهگاهی،تغذیه کافی در نظر گرفته شود.

سیستم راهگاهی باید از حبس هوا در قطعه ودر نتیجه ایجاد خلل وفرج درآن جلوگیری کند و بر زمان پر شدن حفره قالب تأثیر نامطلوب نداشته باشد.زمان پر شدن قالب توسط این عوامل تعیین میشود:ضخامت قطعه، نوع فلزمذاب،درجه حرارات مذاب، درجه حرارت قالب،شکل قطعه،پیچیدگی قالب وحجم قطعه.

راهگاهها
در اکثر طرحها، راهگاه در نیمه متحرک قالب ماشینکاری می شود ونیمه ثابت وجه مسطح آن را تشکیل می دهد. سطح مقطع راهگاه معمولأ تا رسیدن به گلویی تزریق ثابت باقی می ماند وتنها امکان دارد در ورودی به گلویی تزریق، عمق آن کاهش یافته وبه پهنای آن اضافه شود. به طورکلی عمق وپهنای راهگاهها به حجم مذاب تزریق شده بستگی دارد. همچنین تغییردر شکل راهگاهها می تواند سرعت مذاب را در ورود به حفره قالب کاهش یا افزایش دهد.(شکل راهگاهها باید به نحوی باشد که از چرخشی شدن حرکت مذاب جلوگیری کند،زیرا حرکت چرخشی مذاب درراهگاهها به حبس شدن هوای موجود در این قسمت در درون مذاب کمک می کند).

شیارهای هواکش
ازآنجا که هوای داخل حفره قالب باید تخلیه شود،وجود یک سیستم تخلیه هوا ضروری است. لذا به کمک روشهای مختلف این عمل را انجام می دهند، مثلأمی توان هوای درون قالب را از طریق سرباره گیرها خارج کرد.همچنین ممکن است این عمل توسط شیارهایی که خط جدایش را قطع می کنند ویا توسط لقی اطراف پینهای پران یا ماهیچه های متحرک وکشوییها انجام گیرد.

همان طور که اشاره شد از شیارهایی که ازخط جدایش عبور می کنند نیز برای عمل هواگیری قالب استفاده می شود.عمق این شیارها بین 0.1 تا 0.2 میلیمتراست.این شیارها ضمن این که اجازه می دهند هوای درون قالب خارج شود،در عین حال از خروج فلز مذاب نیز جلوگیری می کنند. اگر در فشار زیاد تزریق،مذاب به درون شیار هواکش رانده شود،باید از یک یا چند باریکه خنک ساز استفاده کرد . این باریکه ها به صورت شیارهای جفت شونده در دو نیمه قالب د ر اطراف سوراخهای هواکش توسط ماشینکاری ایجاد می شوند وسطح آنها را موجدار می سازند،تا هنگامی که درون آنها آب جریان یافت،با بازه بیشتری سوراخهای هواکش را خنک کنند.غیر از عمل هواگیری ،از سرباره گیرها برای جمع آوری پس مانده فلز مذاب،اکسید ودیگر ذرات شسته شده از درون قالب ومجرای گردن غازی استفاده می شود.همچنین اگر بخشی از قطعه نازک باشد برای ایجاد تعادل حرارتی ورسیدن مذاب به این بخش باید در مجاورت آن از سرباره گیر استفاده شود. در ماشینکاری سرباره گیرها برروی قالب باید به دو نکته توجه داشت. اولأ سرباره گیرها در قسمتهای باریک حفره در اطراف آن ودر مکانهایی دور از گلویی تزریق جا داده شوند وثانیأ تعداد واندازه سرباره گیرها باید با احتیاط تعیین شود،زیرا تزریق زیاد از حد فلز باعث فرسودگی قالب در گلوییها تزریق می شود و همچنین زمان بیشتری برای بریدن وآرایش کردن قطعه ودوباره ذوب کردن اضافات صرف می شود.

خنک سازی قالب
مواد مذاب با درجه حرارت بالا برای مدتی در داخل حفره قرار می گیرند،در نتیجه پس از تکرار عمل تزریق قالب بیش از حد گرم می شود.مخصوصأ در اطراف سوراخ تزریق ومقاطع ضخیم ،به این دلیل می باید قالب رابا گرداندن آب در اطراف حفره ها ومحل تزریق خنک کرد.میزان خنک سازی قالب بستگی به میزان گرمایی دارد که توسط فلز مذاب به قالب منتقل می شود واین مسئله خود به جنس فلز و وزن تزریق در هر مرتبه بستگی دارد(منظور از وزن تزریق ،وزن خود قطعه ،گلوییهای تزریق، راهگاهها ،سرباره گیرها ،وپولک منجمد شده دربوش تزریق است). قالب را می توان به عنوان یک مبدل حرارتی در نظر گرفت که دارا ی یک دمای بهینه است که باید در حین کار حفظ شود. در عمل قالب را با تعداد کانال خنک سازی بیشتر از حد نیاز طراحی می کنند و در ابتدای کار قالب ،میزان آب کاهش می دهند وبعد از این که دمای قالب به دمای کار رسید،میزان آب را افزایش می دهند.معمولأ یک سوم حرارت ورودی توسط مذاب به وسیله جابجایی وتشعشع ودو سوم آن توسط خنک سازی وروشهای دیگرخارج می شود.مثلأ برای ریختن یک قطعه آلومینیومی که ورودی گرما در آن 15120 کیلوکالری است،5040 کیلوکالری توسط جابجایی وتشعشع و10080 کیلوکالری باید توسط آب خنک کاری خارج شود.میزان حرارت 10080 کیلوکالری مقدار آب مورد نیاز برای خنک سازی قالب را تعیین می کند ولی مکان کانالهای آب را مشخص نمی کند. اندازه ضخامت قطعه و محل نقاط تجمع حرارتی و نرخ تزریق ،جایگاه کانالهای خنک سازی را معین می کنند.

تأثیر نوع فلز ریخته گری در طرح قالب
تغییر یک نوع آلیاژبه آلیاژدیگری از همان فلز مبنا،به ندرت مستلزم تغییر در طراحی قالب است ولی اگر بخواهیم آلیاژمورد استفاده را به آلیاژدیگری با فلز مبنای دیگر که نقطه ذوب آن بالاتر یا پایینتر است تغییر دهیم،هم سیستم تغذیه قالب وهم جنس قالب باید تغییر کند.باید به این نکته توجه کرد که قالب برای سوار شدن برروی چه نوع ماشین تزریق طراحی شده است.مثلأ قالب فلز روی برای استفاده در ماشین به محفظه گرم وقالب فلز آلومینیوم برای تزریق توسط ماشین با محفظه سرد طراحی می شود.

حال اگر بنا به دلایلی بخواهیم قالب بسازیم که قادر باشد هم قطعات از جنس آلیاژروی وهم قطعات از جنس آلیاژآلومینیوم را بریزد،باید اولأ جنس قالب برای ریخته گری قطعه آلیاژآلومینیوم انتخاب شود، زیرااز جنس فلزی که برای ساخت قالب ریخته گری آلیاژآلومینیوم به کار می رود،می توان برای ساخت قالب آلیاژروی هم استفاده کرد. ثانیأ طراحی سیستم تغذیه قالب باید به نحوی باشد که با ایجاد تغییرات لازم در قالب بتوان آن را در ماشین تزریق با محفظه گرم به کاربرد.این تغییرات عبارتند از:
1.در سوراخ تزریق قالبی که قبلأ با ماشین تزریق محفظه سرد کار می کرده است،یک بوش تزریق قرار داده شود.
2.در ابتدای بوش تزریق یک قسمت گود و مناسب برای قرار گرفتن نازل ماشین با محفظه گرم تعبیه شود.
3.در نیمه متحرک قالب ودر جلو سوراخ تزریق باید یک مخروط پای سوراخ تزریق نصب شود.
4.به تعداد کانالهای خنک سازی اطراف بوش تزریق اضافه شود ودر داخل مخروط ودر اطراف آن نیز کانالهای لازم ایجاد شود.

5.باید در اطراف مخروط و هر راهگاهی که اضافه می شود، پینهای پران تعبیه شود.
6.توسط روش سعی وخطا، عمق گلوییهای تزریق وعمق راهگاهها ،متناسب با ریخته گری قطعات از جنس آلیاژروی تعیین شود.
شیب دیواره در قالب آلومینیومی بیش از شیب دیواره در قالب قطعات روی است، لذا شیب موجود مشکلی را به وجود نمی آورد.همچنین چون ضریب انقباض برای آلیاژروی تنها حدود 0.001 میلیمتر بر میلیمتر کمتر از مقداری است که برای آلیاژآلومینیوم در نظر گرفته می شود،تفاوت در ضریب انقباض برای تولید قطعات کوچک، مشکلی را در زمینۀ تغییر جنس مذاب ایجاد نمی کند.

اگر بخواهیم از قالبی که قبلأ درآن آلیاژآلومینیوم تزریق می کرده ایم ،برای تولید قطعات از جنس آلیاژ منیزیم استفاده کنیم، چون در تزریق هردو نوع آلیاژاز ماشین با محفظه سرد استفاده می شود،تغییر اساسی در سیستم تزریق لازم نیست. تنها باید قالب را برای اطمینان از مقاومت در برابر افزایش سرعت تزریق آزمایش کرد،زیرا برای تولید قطعات آلیاژمنیزیم ،سرعت پیستون ماشین تزریق باید افزایش یابد. به علت تفاوت در خواص دو نوع فلزممکن است برای فلزمنیزیم مجبوربه انجام اصلاحات جزئی درروش ریخته گری بشویم. میزان حرارتی که نیم کیلو منیزیم ایجاد می نماید برابر حرارت ایجاد شده توسط همین وزن آلومینیوم است،ولی از آنجا که وزن یک حجم مشخص از منیزیم 3/1 کمتر از وزن همین حجم ازآلومینیوم است، میزان حرارت تولید شده نیز 3/1 کمتر از حراراتی است که توسط آلیاژآلومینیوم ایجاد می گردد(چون حجم قالب تغییر نکرده است).لذا برای آلیاژمنیزیم یا باید سرعت آن خنک کننده را کاهش داد ویا سرعت تزریق را افزایش داد. بهتر است برای تسریع در روند ریخته گری سرعت تزریق را افزایش داد.ضریب انقباض برای قطعات از جنس آلیاژمنیزیم 0.001 میلیمتر بر میلیمتر بزرگتر از ضریب انقباض برای آلیاژهای آلومینیوم است؛ این میزان تفاوت برای قطعات کوچک قابل اغماض است،ولی برای تولید قطعات بزرگ حتمأ باید آن را درنظر گرفت.