قالب دایکست یکی از انواع قالب به منظور تولیدات صنعتی است که در مقاله به نحوه ساخت، طراحی و خصوصیات این قالبها اشاره شده است.

قالب دایکست چیست؟

دایکست یا ریخته گری تحت فشار، یکی از روش‌های اقتصادی تولید قطعات با تلرانس و پیچیدگی بالا از جنس آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم، روی و مس است. برای تولید قطعات به این روش‌ از قالب‌ دایکست استفاده می‌گردد. تولید با تیراژ بالا، لزوم بهبود عمر قالب در تولید به روش دایکست را بالا خواهد برد. کارخانه‌های فعال در این زمینه، با انتخاب فولاد مرغوب و عملیات حرارتی مناسب می‌توانند قالب هایی با عمر بالا دست پیدا کنند. با توجه دقیق به طراحی مناسب محصول و قالب و همچنین بهبود روش‌های ریخته‌گری، پیشرفت‌های قابل توجهی در این زمینه حاصل شده است.

طراحی قالب دایکاست

طراحی قالب دایکست در درجه اول، با توجه به شکل محصول نهایی تعیین می‌گردد. اما جنبه‌های مختلفی دیگری نیز در طراحی و اندازه یک قالب تاثیر گذارند که به نوبه خود می‌توانند تأثیر مهمی بر عمر قالب داشته باشد. این موارد عبارت اند از:

حفره (Cavity)

فولادهایی که استحکام بالایی دارند، به شدت به شیار حساس هستند؛ به همین دلیل لازم است که قسمت حفره قالب با حساسیت بالای سطحی آماده سازی شود. این عمل باعث خواهد شد خطر سایش و ریزترک نیز در قسمت حفره یا ماهیچه‌ها به کمترین میزان خودش برسد.

کانال های خنک کننده

مسیرهای خنک کننده قالب دایکست باید به گونه‌ای طراحی شود که تمامی سطح حفره را با دمای یکنواخت خنک کند. صافی و یکنواختی کانال‌ها هم از نظر خنک کنندگی و هم از نظر استحکام و همچنین مقاومت در برابر خوردگی حائز اهمیت خواهد بود.

سیستم های انتقال مذاب و راهگاهی

جهت دستیابی به مطلوب‌ترین حالت ریخته گری در قالب‌های دایکست، سیستم خنک سازی بایستی بتواند تعادل دمایی را در تمام قسمت‌های ورودی مذاب و راه گاهی ایجاد نماید. این بدان معناست که طراحی سیستم راه گاهی و ورودی مذاب از اهمیت بالایی برخوردار خواهد بود. محل تزریق مذاب باید به گونه‌ای طراحی شود که فلز تزریق شده به آرامی و آزادانه در تمام قسمت‌های حفره جریان پیدا کند. توربولانس و جریان نا‌یکنواخت مذاب در نهایت می‌تواند موجب ایجاد سایش شود.

راهنمای سایز قالب‌های دایکست

طراحی سایز قالب دایکست باید مطابق با فاکتورهای زیر به گونه‌ای باشد که استحکام نیز حفظ گردد. این فاکتورها عبارت اند از:

  1. فاصله حفره تا سطح قالب معمولا باید بیشتر از 50 میلیمتر باشد.
  2. نسب عمق حفره به کل ضخامت بهتر است کمتر از 1:3 باشد.
  3. فاصله حفره تا کانال‌های خنک کننده غالبا بایستی بیشتر از 25 میلیمتر باشد و در گوشه‌ها بیشتر از 50 میلیمتر باشد.
  4. طراحی فیلت و زاویه با توجه متریال مذاب تعیین خواهد شد. این میزان برای متریال‌های :

روی بیشتر از 0.5 میلیمتر

آلومینیوم بیشتر از 1 میلیمتر

برنج بیشتر از 1.5 میلیمتر

  1. بایستی فاصله محل ورود مذاب تا دیواره حفره بیشتر از 50 میلیمتر باشد.

ساخت قالب دایکاست

در  ساخت قالب دایکست لازم است موارد زیر مورد توجه قرار بگیرد:

  • ماشینکاری
  • عملیات حرارتی
  • پایداری ابعادی
  • عملیات سطحی
  • جوش پذیری

در ادامه این موارد دقیق‌تر مورد بررسی قرار گرفته است.

ماشینکاری

قابلیت ماشینکاری فولاد ابزار گرمکار ( که برای ساخت قالب‌های دایسکت بیشتر از این فولادهای ابزار استفاده می‌شود)، عمدتاً تحت تأثیر مقدار ناخالصی‌های غیرفلزی مانند سولفیدهای منگنز و سختی فولاد است. عملکرد مطلوب ‌قالب های دایکست با کاهش ناخالصی در فولاد به کار رفته در قالب  امکان پذیرخواهد بود. ساختار بهینه برای ماشینکاری مناسب، توزیع یکنواخت کاربیدهای کروی شده در ساختار آنیل شده با سختی کمتر است.

عملیات حرارتی

فولادهای ابزار گرم کار به صورت نرمال در حالت آنیل شده هستند. بنابراین نیاز است که قالب بعد از ماشینکاری، جهت رسیدن به استحکام تسلیم گرم، چقرمگی و داکتیلیتی، عملیات حرارتی شود. ویژگی و خصوصیات  فولاد به کارگرفته شده در  قالب را می‌توان با دمای سخت کاری، زمان غوطه وری، نرخ سرد کردن و دمای تمپر کنترل نمود.

پایداری ابعاد

مواردی که در پایداری ابعادی قالب دایکست تاثیر گذار است عبارت اند از :

اعوجاج ناشی از عملیات حرارتی و تمپر در قالب های دایکست

زمانی که قالب های دایکست سخت کاری و تمپر می‌شوند، اکثرا  در این قالب‌ها پیچیدگی یا اعوجاج اتفاق می‌افتد. این اعوجاج زمانی که دمای آستنیته بالا باشد اتفاق می‌افتد. این اعوجاج ناشی از تنش‌های باقی مانده در قطعه است. منشاء این تنش‌ها می‌تواند یکی از موارد زیر باشد:

  • تنش‌های ناشی از ماشینکاری
  • تنش‌های حرارتی
  • تنش‌های ناشی از تغییر استحاله

تنش‌های ناشی از ماشینکاری

این تنش‌ها به هنگام عملیات ماشینکاری ممکن است برروی قطعه ایجاد گردد. تنش‌های حاصل از ماشین کاری می‌توانند با حرارت آزاد شوند. حرارت استحکام را کاهش داده و از طرفی به دلیل ایجاد اعوجاج تنش را آزاد خواهد نمود. به منظور کاهش اعوجاج، می‌توان عملیات تنش زدایی را نیز انجام داد. از همین روی پیشنهاد می‌شود که بعد از ماشینکاری، قالب تنش زدایی شود.

تنش‌های حرارتی

این نوع تنش ممکن است در شرایطی  که قطعه حرارت داده شده  و یا کوئنچ می‌شود پدیدار گردد. این  نوع از تنش‌ها با حرارت دادن سریع و غیرمنتظره افزایش پیدا می‌کنند. گرمایش غیریکنواخت می‌تواند منجر به تغییرات موضعی در تغییر حجم شود که منجر به تنش و اعوجاج می‌گردد. به همین دلیل همواره جهت یکنواخت کردن و متعادل کردن حرارت در قطعه، عملیات پیش گرم پیشنهاد می‌شود. همواره بایستی عملیات حرارت دادن آنقدر آهسته انجام شود تا دما در طول قالب تقریباً برابر باشد.

 هرآنچه در مورد حرارت دادن گفته شد در مورد کوئنچ نیز صدق می‌کند. مهم است که محیط کوئنچ تا حد امکان یکنواخت اعمال شود. در غیر این صورت تفاوت دما در ابزار می‌تواند منجر به اعوجاج قابل توجهی شود.

تنش های ناشی از تغییر و استحاله فاز

این تنش زمانی که ساختار ناشی از استحاله تغییر کند، ممکن است ایجاد گردد. بیشترین تغییر حجم مربوط به تغییر فاز از آستنیت به مارتنزیت است؛ که می‌تواند منجر به اعوجاج و یا گاهی ترک شود.

عملیات سطحی

عملیات سخت کاری سطحی مانند نیتراسیون، می‌تواند تاثیر مثبت بر عملکرد سطح قالب مانند مقاومت به سایش و پدیده چسبندگی در قسمت‌های مختلف قالب دایکست مانند نازل، پین‌های خارج کننده و ماهیچه ها ایجاد  کند.