فرآیند شاو جهت ریخته گری دقیق فلزات

در ریخته گری جهت شیارهای داخلی قطعات از ماهیچه استفاده می شود. جهت ساخت ماهیچه باید به جنس ماهیچه، جنس قالب ابعاد، نحوه قرارگیری، لقی، استحکام و موارد دیگر توجه داشت. در ادامه نکاتی درباره ساخت ماهیچه جهت ریخته گری فلزات بیان می شود.

انواع ماهیچه از نظر نحوه قرار گیری

انواع مختلف قرار گیری ماهیچه با توجه به شکل قطعه و ماهیچه به شرح زیر است:

1- افقی
2- عمودی
3- تعادلی
4- معلق
5- نشسته
6- مشترک
7- چکمه ای
8- مونتاژی

جنس ماهیچه و جعبه ماهیچه

جنس ماهیچه ممکن است از جنس قالب ریخته گری یا هر جنس دیگر باشد. حتی ممکن است از پوشان های سرامیکی افزایش کیفیت قطعه استفاده نمود. اما برای قالب های سرامیکی بهتر است جنس ماهیچه از جنس خود قالب باشد. چون جهت عملیات حرارتی و پخت سرامیک نیاز است که ماهیچه نیز حرارت ببیند. گاهی در ریخته گری دقیق از ماهیچه های خلال در آن نیز برای این کار استفاده می شود. در این صورت پس از تزریق موم اطراف ماهیچه، ماهیچه در آب حل شده و حفره خالی در موم ایجاد می کند.

در ریخته گری با ماسه نیز از همین روش استفاده می شود. اما با این تفاوت که در قالبگیری ماسه ای، ماسه نیاز به کوبش داشته و بنابراین در انتخاب جنس جعبه ماهیچه محدودیت داریم. در ریخته گری دقیق با فرآیند قالب گیری سرامیکی شاو علاوه بر این که نیاز به تزریق درون قالب نمی باشد، محدودیتی در انتخاب جنس جعبه ماهیچه نداریم. بدین ترتیب با هزینه کمتر جهت تیراژ تولید کم، به صافی سطح و دقت ابعادی بهتری می رسیم. ماهیچه سرامیکی ساخته شد به این روش، قابلیت قرارگیری در قالب ماسه ای را نیز خواهد داشت.

انواع ترکیبات مورد استفاده در ماهیچه سرامیکی ریخته گری دقیق

آلومینا 97٪ - این ماده برای ریخته گری Equiax ایده آل است که شامل قالب های سرامیکی پیش گرم با درجه حرارت زیر نقطه انجماد آلیاژ است. بنابراین ، پس از ورود به قالب ، آلیاژ به سرعت منجمد می شود و یک ساختار دانه یکنواخت ایجاد می کند. از مواد سرامیکی حاوی بیش از 97٪ آلومینا را می توان برای طیف گسترده ای از آلیاژهای مانند نیکل و آلیاژهای مبتنی بر کبالت استفاده کرد به گونه ای که سرامیک به عنوان یک ماده واحد با توزیع اندازه ذرات درشت تولید می شود. علاوه بر این، مواد سرامیکی ساخته شده از آلومینا 97٪ قابل فروشستن با روش‌های استاندارد نیستند. با این حال آنها از کیفیت و مقاومت نسبی بالایی برخوردار هستند.
95٪ زیرکون - این ماده دیگری است که برای ریخته گری Equiax مناسب است. از آلیاژهای حاوی مقادیر بالای کبالت می توان استفاده کرد. به طور کلی ، کبالت با هسته هایی که حاوی مقدار زیادی سیلیس هستند واکنش نشان می دهد. سرامیک های حاوی زیرکون> 95٪ دارای اندازه ذرات درشت هستند که باعث می شود آنها برای ریخته گری قطعات بزرگ و کوچک بسیار مناسب باشند. این سرامیک ها غیر واکنشی هستند و می توانند به روش مکانیکی از بین بروند و یا از تکنیک جت آب استفاده کنند.
94٪ زیرکونیا - سرامیک های حاوی> 94٪ زیرکونیا را می توان در ریخته گری Equiax استفاده کرد ، زیرا در ترکیب با آلیاژهای تیتانیوم نتایج بسیار خوبی را ارائه می دهند. این سرامیک ها اندازه ذرات ریز دارند و می توان آنها را با جت آب ، تخریب ماسه خالی کرد.
100٪ فیوزد سیلیکا - سیلیس ذوب شده دیگر سرامیکی مناسب برای ریخته گری Equiax است. با بیشتر آلیاژهای نیکل و آلومینیوم قابل استفاده است. سرامیک سیلیس ذوب شده در توزیع اندازه ذرات مختلف وجود دارد و باعث تولید هندسه های مختلف می شود. این مواد با حذف جت آب قابل جدا شدن هستند. سیلیس ذوب شده در برابر پارگی گرم ، ضعیف و پایدار است.
96٪ سیلیس ذوبی ، 2٪ زیرکون ، 2٪ آلومینا - مواد سرامیکی این ترکیب در ریخته گری کریستالی جامد و تک ، و در اکثر آلیاژهای DS و SX استفاده می شود. مواد سرامیکی از اندازه ذرات ریز برخوردار است که امکان استفاده در ریخته گری قطعات کوچک و پیچیده را می دهد. مواد قابل شستشو بوده و برای ریخته گری معابر کور مناسب است. این ماده در دماهای بالا از پایداری بالایی برخوردار است.
74٪ فیوزد سیلیکا ، 24٪ زیرکون ، 2٪ آلومینا - از ترکیب 74٪ سیلیس ذوب شده ، 24٪ زیرکون و 2٪ آلومینا می توان در آلیاژهای دارای پیش گرم های درجه حرارت بالا ، Equiax و جهت گیری جامد یا ریخته گری کریستال استفاده کرد. این غالباً با DS، SX و بیشتر آلیاژهای مبتنی بر نیکل استفاده می شود. در این صورت توزیع های مختلف اندازه ذرات ، طیف گسترده ای از هندسه ها و جداشدگی خوب را نشان می دهد. این ترکیب در دماهای بالا از پایداری بالایی برخوردار است و می توان از آن برای طرح ها و اندازه های مختلف هسته استفاده کرد.

استفاده از قانچاق جهت ساخت ماهیچه هایی با ابعاد بزرگ

در مواردی که ماهیچه بزرگ باشد یا ابعاد آن به گونه ای باشد که احتمال شکستن آن زیاد است، از قانچاق استفاده می شود.

در ریخته گری با موم از دست رفته، محدودیت ابعاد داریم. فقط در مواردی که شیارهای نازک داشته باشیم  مجبور هستیم از ماهیچه سرامیکی استفاده می کنیم. در روش شاو با توجه به این که محدودیت ابعاد  نداریم، ممکن است ابعاد قالب و  به ویژه ماهیچه به گونه ای باشد که ماهیچه استحکام لازم را جهت تحمل تنش هایی که به آن وارد می شود را نداشته باشد. حتی ممکن است هنگام ذوب ریزی ماهیچه از هم بپاشد.

جهت حل این مشکل از قانچاق گذاری یا آرماتوربندی به عنوان یک اسکلت فلزی جهت استحکام بخشی به ماهیچه سرامیکی استفاده می شود. این کار به این صورت انجام می گیرد که ابتدا در محل هایی که تمرکز تنش بیشتری دارد و احتمال شکستن ماهیچه می رود، اقدام به عبور مفتول های فلزی می کنیم. بخشی از از آن را نیز جهت حمل و نقل بیرون از ماهیچه سرامیکی تعبیه می کنیم. بدین صورت فشار به اسکلت فلزی وارد می شود و از شکستن ماهیچه جلوگیری می شود. فقط باید اختلاف انبساط حرارتی فلز و سرامیک بود. ضریب انبساط حرارتی فلز تقریبا دو برابر سرامیک است. در عملیات حرارتی ممکن است ماهیچه دچار تنش شده و بشکند. ولی به دلیل و جود اسکلت فلزی پیوسته، از هم نمی پاشد.

زه ریزش ماهیچه
جهت جلوگیری از ریزش لبه های نشیمنگاه و قالب، نوار باریکی روی تکیه گاه سر ماهیچه ایجاد می شود. در ماهیچه های عمودی در انتهای تکیه گاه تعبیه می شود.

چپلت
در مواقعی که با توجه به فرم و موقعیت ماهیچه امکان حرکت آن وجود دارد از چپلت استفاده می کنند. این نوع ماهیچه ها یا تکیه گاه ندارند یا تکیه گاه آنها مقاومت لازم جهت تحمل وزن ماهیچه و یا فشار مذاب را ندارد.
چپلت در فضای خالی بین ماهیچه ها یا فضای بین ماهیچه و دیواره قالب قرار داده می شود. چپلت در شکل و اندازه های متفاوتی وجود دارند که با توجه به ابعاد و فرم ماهیچه از آنها استفاده می شود. بعد مذاب ریزی بخشی از قطعه می شود. ممکن است به صورت میخی شکل بخشی از آن بیرون بزند که باید آن را جدا کرد.

قانچاق گذاری
جهت تقویت ماهیچه، قطعه ای فلزی تعبیه می شود که به آن قانچاق می گویند. قانچاق همان نقش آرماتور در بلوک سیمانی را دارد.

ایجاد لقی در نشیمنگاه
معمولا 0.2 لقی برای نشیمنگاه در نظر می گیرند.