فرآیند ریختهگری دایکست (Die cast) که از آن بهعنوان ریختهگری تحتفشار نیز یاد میشود یکی از جدیدترین دستاوردهای فنآوری در حوزۀ ریختهگری است. هر نوع قطعۀ فلزی را میتوان در این روش تولید کرد. بهطوریکه محصولهای دایکستی طیف وسیعی را شامل میشود از ظرفهای آشپزخانه و اسباببازیها گرفته تا قطعههای فلزی ماشینآلات، خودروها و حتی سفینههای فضایی. در حال حاضر فنّاوری دایکست برترین روش تولید قطعههای فلزی مختلف است.
فرآیند تولید محصولهای دایکستی
در فرآیند ریختهگری دایکست فلز مذاب که میتواند آلومینیوم، فولاد یا چدن باشد به درون قالبهای از قبل طراحیشده تزریق میشود. بهطورکلی فرآیند دایکست در چهار مرحله انجام میشود:
1- طراحی و آمادهسازی قالب: در این مرحله قالبهای موردنظر که معمولاً دوتکه هستند برای تزریق مجدد آماده میشوند. این آمادهسازی شامل تمیزکاری آثار برجایمانده از تزریق قبلی و در صورت نیاز روغنکاری قالب است. فرآیند روغنکاری بسته به نوع قالب، اندازۀ قالب و تعداد قطعههای جانبی مدتزمان متفاوتی دارد. فاصلۀ زمانی روغنکاری قالبها نیز در قالبهای مختلف متفاوت است. ممکن است قالبی هر بار نیاز به روغنکاری داشته باشد و برعکس در مواردی تنها بعد از چند بار تزریق نیاز به روغنکاری احساس شود. پسازاین مرحله، دو تکۀ قالب بر رویهم بسته و قفل میشوند. این مرحله با اعمال فشار به دو تکۀ قالب تحت مدتزمان مشخصی صورت میگیرد تا بستهشدن دو تکۀ قالب بهخوبی صورت بگیرد.
2- تزریق: پس از آمادهسازی قالب نوبت به تزریق میرسد. در این مرحله فلز مذاب به حرارت و اعمال فشار بالا به درون قالب تزریق میشود. فشار لازم برای تزریق در حالت معمولی بین psi 1000 تا 2000 متغیر است. در حقیقت فشار اعمالشده تضمینی برای تزریق مذاب بهصورت یکپارچه و متراکم است. مدتزمان تزریق به نوع قالب، تعداد ورودیهای تزریقی قالب، اندازۀ آن و ضخامت قطعۀ موردنظر بستگی دارد. بهطورمعمول این فرآیند با سرعت بالا در حدود یکدهم ثانیه صورت میگیرد.
3- سردسازی: پس از تزریق مادۀ مذاب به درون قالب، مدتزمان استراحتی برای سردشدن فلز درون قالب نیاز است. بازشدن قالب تنها پس از سردشدن کامل قطعه انجام میشود. مدتزمان سردشدن به پیچیدگی طرح قالب، ضخامت دیواره و ویژگیهای ترمودینامیکی قالب وابسته است. با افزایش پیچیدگیهای هندسی قالب و یا افزایش ضخامت دیواره مدتزمان موردنیاز برای سردشدن قالب افزایش مییابد.
4- خارجکردن قطعه از قالب: پس از پایان مرحلۀ سردسازی نوبت به خارجکردن قطعه از قالب میرسد. ابتدا دو نیمۀ قالب از یکدیگر جدا شده و سپس خارجکردن قطعه با اعمال نیروی مشخصی صورت میگیرد.
5- پولیش و پیرایش قطعه: در طول فرآیند سردسازی قطعه معمولاً زائدههای چسبیده به قطعۀ اصلی ایجاد میشود که برای رسیدن به فرم نهایی این برآمدگیهای اضافی باید بهصورت دستی یا با استفاده از دستگاه حذف شوند تا قطعه به فرم موردنظر برسد. فرآیند پیرایش و پولیش قطعه را برای مرحلههای بعدی مانند رنگآمیزی و اضافهشدن پوشش ثانویه نیز آماده میکند.
آیا نوع فلز در ریختهگری دایکستی مؤثر است؟
با شنیدن نام صنعت و فنّاوری احتمالاً تصویرهای زیادی در ذهن ما نقش میبندد که فلزها در این تصویرها نقش پررنگی دارند. طیف وسیعی از فلزها در ساخت قطعههای فلزی در فنّاوریهای متفاوت استفاده میشود. هر فلزی داری ویژگیهای مخصوص به خود ازنظر چگالی، ویسکوزیته، دمای ذوب و انجماد و … دارد. بنابراین عجیب نیست اگر بگوییم نمیتوان تمامی فلزهای موجود را با یک روش کاملاً مشابه پرداخت کرد. ریختهگری دایکست یا تحتفشار دو فرآیند و دستگاه متفاوت برای فلزهای متفاوت تعریف میکند:
ماشینهای با محفظۀ تزریق سرد؛ برای فلزاتی مانند آلومینیوم، منیزیم و مس. روش ریختهگری تحتفشار با محفظه سرد برای آلیاژهایی که دمای ذوب بالایی دارند مانند آلیاژهای آلومینیم که تزریق در بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتیگراد صورت میپذیرد، مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش محفظه در مجاورت قالب با فلز مذاب، بارگیری شده و سپس مذاب با فشار به داخل قالب رانده میشود. در این روش فشار اعمالشده در حدود4000-15000psi است.
ماشینهای با محفظۀ تزریق گرم؛ برای فلزاتی مانند سرب خشک و روی. در ریختهگری تحتفشار با محفظه داغ، مخزنی از فلز مذاب در کوره مربوط به دستگاه نگهداری میشود. سپس پمپ دستگاه به داخل فلز مذاب فروبرده میشود و پمپ، مذاب را به داخل قالب میراند. استفاده از فرایند محفظه داغ به فلزات زودگداز عمدتاً آلیاژهای روی که در دمای ۴۰۰ تزریق صورت میگیرد، منحصر میشود.
حسنهای ریختهگری دایکستی
1- بهرهوری تولید در این روش بالاست. فراوانی تولید در این روش محدودیت خاصی ندارد و میتوان در زمان کوتاه محصولهایی باکیفیت و با خطای کم تولید نمود.
2- روش دایکست ضخامتهای متفاوت را پوشش میدهد و میتوان قطعههایی با ضخامت بسیار نازک را نیز قالبگیری کرد.
3- در روش دایکست پیچیدگی هندسی قطعه تأثیر منفی در فرآیند تولید ندارد و میتوان هر نوع قالبی را طراحی و اجرا کرد.
4- به دلیل تزریق مادۀ مذاب با فشار بالا در قالب، محصول نهایی دارای تراکم و استحکام بالایی است.
5- اندازۀ قطعه در این فرآیند محدودیتی ایجاد نمیکند. میتوان قطعههای بسیار کوچک تا قطعهها بزرگ را با فرآوری دایکست تولید نمود. دراینبین تنها زمان فرآیند تولید متغیر خواهد بود.
6- دقت ابعاد قطعۀ تولیدشده بسیار بالاست چراکه ابعاد قطعه محدود به قالبهای ثابت از قبل طراحیشده است. بهعلاوه با درنظرگرفتن حجم ثابت مذاب تزریقی، وزن قطعهها نیز کاملاً یکسان خواهد بود.
عیبهای ریختهگری دایکستی
1- تولید قطعههای با اندازۀ بسیار بزرگ، با محدودیتهایی همانند افزایش مدتزمان تولید و افزایش هزینه روبروست. بهعلاوه ساخت قالب در اندازههای بزرگ فنّاوری لازم خود را طلب میکند.
2- روش دایکست برای فلزها و آلیاژهای با نقطۀ ذوب بالا مانند فولاد کاربرد ندارد.
3- میتوان گفت مهمترین عیب در روش ریختهگری دایکست امکان وجود تخلخل در مادۀ نهایی است. این تخلخل میتواند حاصل از مولکولهای هوا یا سایر گازهای موجود در مذاب باشد. این پدیده با توجه به درصد تخلخل میتواند باعث کاهش استحکام قطعۀ نهایی گردد. البته دقت در تعیین میزان حجم و فشار تزریق میزان تخلخل را کنترل میکند.
ریختهگری دایکستی در زندگی روزمره
بعضي قطعههایي که با دايکست توليد میشوند عبارتند از: کاربراتورها، موتورها، قطعههای ماشینهای اداري، قطعههای لوازم کار، انواع دیگ و قابلمههای آشپزخانه، ابزارهاي دستي و اسباببازیها. درواقع بسیاری از وسیلههایی که در اطراف شماست، از آن استفاده میکنید و یا در لیست جدیدترینهای یک فروشگاه لوازمخانگی میبینید با فنّاوری دایکست تولید شدهاند.
در ادامه نگاهی به ظرفهای تولیدی با روش دایکست میاندازیم.
ظرفهای دایکستی
نسلهای متفاوت تجربۀ آشپزی با نوعهای متفاوتی از ظرفها دارند. ظرفهای سنگی، روحی، مسی، تفلون، چدن و درنهایت ظرفهای دایکست. درواقع دایکست جدیدترین نسل ظرفهای آشپزخانه است. انواع دیگها و قابلمههای دایکستی در ایران و جهان تولید میشوند که تجربۀ جدیدی از آشپزی بدون برخی محدودیتهای ظرفهای قبلی را برای شما رقم میزنند.
ظرفهای دایکستی معمولاً دارای پوشش ثانویهای بر روی آلومینیوم تزریقی هستند که از جنس سرامیک یا رنگ نسوز است.
حسنهای ظرفهای دایکستی با روکش سرامیک
- ضخامت بالای آلومینیوم تزریقی باعث توزیع بهتر حرارت در دیگ آشپزی شما خواهد شد.
- تراکم و فشار بالای تزریق مواد در روش دایکست باعث افزایش چشمگیر مقاومت ظروف میگردد. احتمال تاببرداشتن، ایجاد فرورفتگی و آسیب در بدنۀ ظروف آلومینیوم دایکستی کمتر است.
- پوشش سرامیکی داخل ظرفهای دایکستی شستشوی آنها را بسیار راحت میکند. باوجوداین پوشش سرامیکی دیگر نگران چسبیدن مواد غذایی به کف تابههای خود نخواهید بود.
- آلومینیوم بهکاررفته در ظرفهای دایکستی، مدتزمان بیشتری حرارت را درون خود نگه میدارد و از سردشدن سریع غذا جلوگیری میکند.