ریخته گری لاست فوم یک فرآیند ریخته گری مشابه روش ریخته گری دقیق است که با ریخته گری لاست وکس (موم فداشونده) متفاوت است. فرآیند ریخته گری لاست فوم برای اولین بار در سال 1958 آغاز شد، دقیقا زمانیکه به H.F. Shroyer اجازه ثبت اختراع روش ریخته گری بدون حفره، با استفاده از الگوی فوم پلی استایرن در گرین سند (Green sand) داده شد. الگوی فوم پلی استایرن باقی مانده در ماسه، با ورود فلز مذاب خارج می شود و از بین میرود. در واقع مذاب جایگزین الگوی فومی می شود و دقیقاً همه ویژگی های (ظاهری) الگو را به خود میگیرد. مانند روش ریخته گری دقیق واترگلس، الگویی برای انجام فرآیند ریخته گری مورد نیاز است، زیرا در این فرآیند الگو تبخیر می شود (فدا می شود).

فرآیند ریخته گری لاست فوم

1.قالب فلزی:

معمولا قالب فلزی یک قالب آلومینیومی تراش خورده میباشد که در این روش از قالب ماده استفاده میشود و الگوی فوم توسط آن تولید می شود. این تجهیزات کاملاً تخصصی هستند و باید توسط تولیدکنندگان باتجربه و آشنا به تجهیزات و نیازهای تولیدکنندگان فوم و ریخته گران تولید و ساخته شوند. بیشتر تجهیزات الگوهای لاست فوم با ابزارهای قالبگیری دائمی و قالب های تحت فشار مقایسه می شوند. برای مثال انتظار میرود که یک قالب فلزی لاست فوم، 3 تا 4 برابر چرخه عمر ابزارهای قالبگیری دائمی یا تحت فشار، مورد استفاده قرار گیرد.

2.مدل سازی:

اولین مرحله تولید الگوی فوم و سیستم ورودی می باشد. روند ساخت الگو وابسته به تعداد قطعات تولید شده، می تواند متفاوت باشد. در بیشتر موارد، این الگو از جنس پلی استایرن (2.5٪ پلی استایرن و 97.5٪ هوا) در قالب بسته ساخته می شود. این الگو را می توان با رایزرها و راهگاهی که از قبل در جای خود قرار گرفته، قالب بندی كرد و یا می توان آن را به صورت مونتاژ (قسمت های مختلف چسبانده شده بهم) تولید كرد. در روند ساخت الگو، دقت بسیار زیادی مورد نیاز است زیرا کیفیت و قابلیت اطمینان محصول نهایی را این مرحله تعیین می کند. تکنیک های ساخت الگوها عبارتند از: قالب تحت فشار بسته، تهییه الگو از طریق مونتاژ قسمت های مختلف و ماشینکاری الگو ساخته شده از قطعه جامد پلی استایرن.

3.پوشش:

سیستم ورودی و الگو (قالب یکپارچه یا از قسمت های مختلف مونتاژ شده) به هم چسبانده می شوند که خوشه نامیده می شود. این خوشه اکنون با یک پوشش نسوز با قابلیت نفوذ پذیری پوشانده شده و در شرایط بسیار کنترل شده خشک می شود. پوسته ای سخت و توده خارجی برای محافظت در اطراف الگو شکل می گیرد. این پوشش بسیار شبیه به همان چیزی است که در ریخته گری موم از دست رفته دیده می شود. تولید کنندگان بسته به نیازهای خود برای محصول نهایی و به ویژه پوشش مورد نظر، از مواد مختلف پوششی استفاده می کنند.

4.ماسه:

خوشه خشک و پوشش داده شده اکنون در یک جریان از شن و ماسه قرار داده میشود که به منظور ایجاد تراکم مناسب، مرتباً لرزانده میشود تا الگویی را در شن از خود به جا بگذارد.

5.ذوب ریزی:

اکنون فلز مذاب از راهگاه ریخته می شود، که این سیستم وظیفه هدایت فلز مذاب را به سمت خوشه دارد. فلز مذاب باعث می شود الگوی ساخته شده در مرحله اول بلافاصله بخار شود و از بین برود. ریختن تا زمان پر شدن قالب ادامه خواهد داشت و در مواردی که از رایزر استفاده نمی شود، نهایت دقت در ریختن مقدار صحیح و مناسب مذاب باید صورت گیرد.

6.انجماد:

پس از پر شدن قالب، به آن زمان می دهیم تا مواد مذاب، جامد شوند. پس از انجماد، قالب شنی شکسته می شود، و رایزر و سیستم ورودی برداشته و خارج می شوند و برای ریخته گری یا تولید بعدی کنار گذاشته و استفاده میشوند.

7.پس-فرآیندها:

سپس محصول نهایی در صورت لزوم تحت عملیات حرارتی قرار میگیرد و یا عملیات های اصلاحی دیگری مانند آنچه در سایر فرآیندهای ریخته گری مشاهده و انجام می شود، بر روی آن انجام خواهد شد.

مزایای ریخته گری لاست فوم:

• فرآیند ریخته گری لاست فوم، به ریخته گرها این امکان را میدهد تا قطعات پیچیده تولید کنند، در واقع ریخته گری هایی که به طور معمول به ماهیچه نیاز دارند از این طریق امکان پذیر هستند. علاوه بر این، این فرآیند ریخته گری، قادر به تولید قطعاتی با صافی سطح عالی می باشد.
• این فرآیند نیازی به زاویه خروج از قالب ندارد، یعنی قالب دارای هیچ خط شکافی نیست، و منجر به عدم تشکیل پلیسه و باعث کاهش یا از بین رفتن پرداخت و عملیات های نهایی (مانند عملیات حرارتی، ماشین کاری،…) می شود.
• کاهش و یا حذف عملیات های نهایی ریخته گری باعث میشود میزان هدر رفت و ضایعات مواد در طی فرآیند کاهش بیابد؛ این مهم منجر به کاهش هزینه تمام شده نیز می شود.
• از آنجا که ریخته گری لاست فوم یک فرآیند ساده است، بسیار مقرون به صرفه میباشد (در شرایط مناسب تولید). این فرآیند وقتی با ریخته گری دقیق موم فداشونده مقایسه شود، مراحل ساخت کمتری دارد، معمولاً به رایزرها نیازی نیست، فوم نسبت به موم ارزان تر است و در مقیاس های مناسب می تواند یک فرآیند ریخته گری با صرفه از نظر اقتصادی باشد.
• تنظیم و تغییر، چسب زدن و تراشیدن فوم مورد استفاده در فرآیند ریخته گری آسان است و این امر باعث ایجاد سهولت و انعطاف پذیری در طراحی می شود. یکی دیگر از مزایای ریخته گری لاست فوم، این واقعیت است که در بسیاری از موارد که سایر فرآیندهای ریخته گری به تولید یک یا چند قطعه و به دنبال آن مونتاژ پایین نیاز دارند، اجازه می دهد قطعات را با هم ترکیب کنیم.

البته، وقتی صحبت از ریخته گری لاست فوم می شود، معایبی نیز وجود دارد. اولین عیب، هزینه الگوسازی بالا میباشد. اگر تیراژ بالا باشد به نسبت هزینه ساخت الگو نیز زیاد خواهد شد. به دلیل مقاومت کم آن، الگوی فومی به راحتی آسیب می بیند و از بین میرود. علاوه بر این، هزینه قالب ریخته گری لاست فوم نیز کمی بیشتر از ریخته گری واترگلس است.

قابلیت های ریخته گری لاست فوم

آلیاژهای فلزی:

از نظر تئوری، برای تمام آلیاژهای آهنی و غیر آهنی، استفاده از فرآیند ریخته گری لاست فوم میتواند مناسب باشد. ازین رو می توان از این روش ریخته گری برای اکثر ریخته گری های فولادی و ریخته گری آهن (آهن چکش خوار، آهن خاکستری، آهن با میزان کروم بالا) استفاده کرد.

محدوده اندازه:

روش ریخته گری لاست فوم می تواند قطعات را با وزن از 0.5 کیلوگرم تا 50 کیلوگرم تولید کند. از ریخته گری لاست فوم عمدتا در زمینه تولید قطعات ماشین آلات کشاورزی، راه آهن، اجزا و تجهیزات میدان نفتی و غیره استفاده می شود. برای اجزای بزرگتر، ریخته گری ماسه ای جایگزین مناسب تری است.

تلورانس:

به طور معمول، تلورانس خطی 0.1 ± میلی متر برای فرآیند ریخته گری لاست فوم استاندارد است. این تلورانس بسته به اندازه قطعه، پیچیدگی های قطعه و هندسه آن متفاوت خواهد بود. تابگیری یا ضرب زدن اغلب تلورانس های بسته تری را ایجاد می کند. یکی از مهمترین خصوصیات ریخته گری لاست فوم این است که به طور قابل توجهی نیاز به عملیات های ثانویه چون ماشینکاری را کاهش می دهد و یا به طور کامل آن را حذف می کند.

سطح نهایی:

از آنجا که یک پوشش نسوز نفوذپذیر در اطراف الگوی نرم لاست فوم ایجاد می شود، صافی سطح نهایی عالی خواهد بود. هزینه تولید قطعات از طریق ریخته گری لاست فوم معمولاً بیشتر از فورج (آهنگری) یا سایر فرآیند های ریخته گری است. به طور کلی، برای هر سفارش در این روش، حداقل میزان تولید به منظور صرفه اقتصادی 500-1000 قطعه است. از جمله مزایایی که در ریخته گری لاست فوم در مقایسه با سایر فرآیندها دیده می شود: تلورانس های بسته تر، کاهش وزن و مطابقت قطعه با شکل اصلی است که همگی منجر به گذراندن زمان کمتر در ماشین کاری و پاکسازی می شوند.

ریخته گری لاست فوم در بسیاری از کاربردهای مهم از جمله سر سیلندرها، موتورهای دریایی، پمپ های فشار بالا و شیرآلات استفاده می شود. آزمایش اشعه ایکس و آزمون بی صدایی در ریخته گری لاست فوم، این فرآیند را قابل مقایسه با سایر فرآیندهای ریخته گری کرده است.

مانند تمام فرآیندها، زمان ریخته گری از طریق فرآیند لاست فوم نیز بسته به پیچیدگی قطعه، بسیار متفاوت است. به طور کلی، 8 تا 12 هفته برای تولید قالب آلومینیومی و اولین تولید از طریق این فرآیند مورد نیاز است و پس از تأیید ریخته گری، 10 تا 12 هفته برای تولید.

مقایسه ریخته گری لاست فوم و لاست وکس

تعداد کمی از ریخته گران از ریخته گری لاست فوم استفاده می کنند و تقریباً 70٪ شرکت های ریخته گری دقیق تجارت خود را بر روی فرآیند ریخته گری لاست وکس متمرکز می کنند. بنابراین فقط تعداد کمی از افراد دانش روش ریخته گری لاست فوم را دارند. برای کسب اطلاعات بیشتر در این روش ریخته گری، در جدول زیر تفاوت های اصلی بین ریخته گری لاست فوم و ریخته گری لاست وکس آورده شده است:

اطلاعات ارائه شده فوق، ماهیت کلی ریخته گری لاست فوم می باشد و هدف آن ارائه رهنمودهای اولیه برای بررسی این فرآیند است. ما باید هنوز این فرآیند را در جزئیات محصولات تولید شده از این طریق ارزیابی کنیم. ریخته گری لاست فوم برای ریخته گری آهن یک روش تولید جدید در کاهش مصرف و سازگاری بیشتر با محیط است. اگر سوالات خاصی در مورد پروژه تان دارید، با ما تماس بگیرید. ما خوشحال خواهیم شد که درمورد پروژه تان با شما صحبت و گفتگو کنیم و به صورت حرفه ای یک روش ریخته گری ایده آل را پیشنهاد بدهیم.