مرکز خبر
دایکاست یک فرآیند شکلدهی فلزی با راندمان بالا و با دقت بالا است که به طور گسترده در تولید قطعات دقیق مختلف مورد استفاده قرار میگیرد، از جمله قطعات واشر به دلیل عملکردهای آببندی، جذب ضربه و تحمل فشار به طور گسترده در زمینههای خودرو، هوافضا، تجهیزات الکترونیکی و ماشینآلات هیدرولیک استفاده میشود. قالب واشر، به عنوان ابزار اصلی برای ریخته گری واشر، طراحی ساختاری آن به طور مستقیم کیفیت، دقت ابعادی و راندمان تولید محصولات نهایی واشر را تعیین می کند. در میان اجزای ساختاری متعدد قالب واشر، شیار سرریز یک ساختار کمکی ضروری است. رزرو منطقی شیار سرریز در قالب واشر نه تنها بسیاری از مشکلات رایج کیفیت در فرآیند ریخته گری دایکست را حل می کند، بلکه فرآیند تولید را بهینه می کند و هزینه های تولید را کاهش می دهد. این مقاله بر بررسی مزایای طراحی و عملکردهای اصلی رزرو شیار سرریز در ریخته گری قالب واشر، ترکیب ویژگی های قطعات واشر و الزامات واقعی فرآیند ریخته گری دایکاست، برای ارائه یک مرجع نظری و راهنمایی عملی برای طراحی و کاربرد قالب های واشر تمرکز دارد.
1. بررسی اجمالی رزرو شیار سرریز در ریخته گری قالب واشر
شیار سرریز در قالب واشر به ساختار حفره کمکی از پیش طراحی شده روی سطح جداکننده قالب، رانر یا لبه حفره اطلاق می شود که به حفره قالب متصل شده و دارای حجم و شکل خاصی است. وظیفه اصلی آن هدایت جریان فلز مذاب در طول فرآیند ریخته گری، جمع آوری فلز مذاب اضافی، ناخالصی ها و گاز و تنظیم حالت پر شدن فلز مذاب در حفره است. جدا از قطعات معمولی ریخته گری دایکاست، واشرها معمولاً دارای ویژگی های دیواره های نازک، ضخامت یکنواخت، دقت ابعادی بالا و الزامات سخت کیفیت سطح هستند - به ویژه برای آب بندی واشرها، صافی، زبری سطح و چگالی داخلی محصول به طور مستقیم بر عملکرد آب بندی و عمر مفید تأثیر می گذارد. بنابراین، طراحی و رزرو شیار سرریز در قالب واشر باید با ویژگیهای ساختاری واشر و الزامات فنی فرآیند ریختهگری قالب ترکیب شود تا نقش کمکی آن را کامل کند و از پایداری و قابلیت اطمینان فرآیند تولید واشر اطمینان حاصل کند.
در فرآیند ریخته گری سنتی واشر، برخی از تولیدکنندگان برای صرفه جویی در هزینه های ساخت قالب یا ساده سازی ساختار قالب، رزرو شیار سرریز را نادیده می گیرند، که منجر به مشکلات کیفی مکرر مانند پر نشدن کافی، حفره های انقباض، سوراخ های هوا و سوراخ های موجود در محصولات واشر می شود که نه تنها بر میزان ضایعات و استفاده از گاز تأثیر می گذارد. با بهبود مستمر الزامات تولید صنعتی برای کیفیت واشر، منطقی بودن رزرو شیار سرریز به یکی از شاخص های کلیدی برای اندازه گیری سطح طراحی قالب های واشر تبدیل شده است. از طریق طراحی علمی و رزرو منطقی شیارهای سرریز، می توان عیوب در فرآیند ریخته گری را به طور موثر کاهش داد، نرخ صلاحیت محصول را بهبود بخشید و مزایای اقتصادی شرکت ها را افزایش داد.
2. مزایای طراحی رزرو شیار سرریز در ریخته گری قالب واشر
رزرو شیارهای سرریز در قالب های واشر دارای مزایای طراحی آشکار در حل عیوب ریخته گری، بهینه سازی فرآیند تولید و بهبود کیفیت محصول است. این مزایا با ویژگی های ساختاری واشرها و ویژگی های فنی فرآیند ریخته گری دایکاست ارتباط نزدیکی دارد و می تواند به طور خاص در جنبه های زیر منعکس شود.
2.1 بهبود موثر دقت ابعادی محصولات واشر
قطعات واشر الزامات دقیقی در مورد دقت ابعادی دارند، به ویژه ضخامت، صافی و ابعاد قطر داخلی و خارجی، که مستقیماً بر درجه تطابق با سایر اجزا و اثر آب بندی تأثیر می گذارد. در فرآیند دایکاست، اگر شیار سرریز وجود نداشته باشد، فلز مذاب به دلیل محدودیت ساختار قالب در حین پر کردن، فشار زیادی در حفره ایجاد میکند و در نتیجه انبساط قالب ایجاد میشود که بیشتر منجر به انحراف ابعادی محصول واشر میشود. علاوه بر این، جریان ناهموار فلز مذاب در حفره نیز باعث ضخامت ناهموار واشر می شود و بر یکنواختی ابعادی آن تأثیر می گذارد.
رزرو شیار سرریز می تواند به طور موثر این مشکل را حل کند. از یک طرف، شیار سرریز یک کانال رهاسازی برای فلز مذاب اضافی در حفره فراهم می کند، که می تواند فشار را در حفره کاهش دهد، از گسترش قالب ناشی از فشار بیش از حد جلوگیری کند و از ثبات ساختار قالب اطمینان حاصل کند، بنابراین دقت ابعادی واشر را بهبود می بخشد. از طرف دیگر، شیار سرریز می تواند فلز مذاب را به جریان یکنواخت در حفره هدایت کند، از پدیده پر شدن ناهموار ناشی از رکود موضعی فلز مذاب جلوگیری کند و اطمینان حاصل کند که ضخامت و شکل هر قسمت از واشر سازگار است. با توجه به داده های تولید عملی، پس از رزرو یک شیار سرریز معقول در قالب واشر، خطای ابعادی محصول واشر را می توان 30٪ تا 50٪ کاهش داد و میزان صلاحیت دقت ابعاد را می توان تا بیش از 95٪ افزایش داد.
علاوه بر این، شیار سرریز می تواند انحراف ابعادی ناشی از انقباض فلز مذاب در طول انجماد را نیز جبران کند. در طی فرآیند انجماد فلز مذاب، انقباض خاصی رخ خواهد داد. شیار سرریز می تواند مقدار مشخصی فلز مذاب را ذخیره کند، که می تواند انقباض فلز مذاب در حفره را به موقع تکمیل کند، از بروز حفره های انقباض و تخلخل انقباض جلوگیری کند و ثبات ابعادی محصول واشر را تضمین کند. به عنوان مثال، در تولید واشر لاستیکی، شیار سرریز با عمق 0.8-1.2 میلی متر بین سطح پایین پایین و سطح تحمل کننده فشار می تواند به طور موثر انقباض مواد لاستیکی را تحمل کند و اطمینان حاصل کند که واشر پس از قالب گیری تغییر شکل نمی دهد.
2.2 بهینه سازی فرآیند پر کردن فلز مذاب
فرآیند پر کردن فلز مذاب یک پیوند کلیدی در ریخته گری واشر است. پایداری و یکنواختی فرآیند پر کردن مستقیماً بر کیفیت داخلی و کیفیت سطح واشر تأثیر می گذارد. قطعات واشر معمولاً قطعات جدار نازک هستند و مقاومت جریان فلز مذاب در حفره زیاد است. اگر فرآیند پر کردن بهینه نباشد، مشکلاتی مانند پر نشدن کافی، بسته شدن سرد و علائم جریان احتمالاً رخ می دهد.
رزرو شیار سرریز می تواند فرآیند پر کردن فلز مذاب را از جنبه های مختلف بهینه کند. ابتدا، شیار سرریز می تواند جهت فلز مذاب را هدایت کند، فلز مذاب را در مسیر از پیش تعیین شده جریان دهد، از پدیده جریان گردابی و جریان برگشتی فلز مذاب در حفره جلوگیری کند و از ثبات فرآیند پر شدن اطمینان حاصل کند. دوم، شیار سرریز می تواند مقاومت جریان فلز مذاب را کاهش دهد. با تنظیم شیار سرریز در موقعیتی که فلز مذاب به سختی پر می شود، می توان کانال جریان فلز مذاب را منبسط کرد، سرعت جریان فلز مذاب را افزایش داد و مشکل پر شدن ناکافی را حل کرد. سوم، شیار سرریز می تواند سرعت پر شدن فلز مذاب را تنظیم کند. با تغییر اندازه و شکل شیار سرریز، سرعت پر شدن فلز مذاب را می توان کنترل کرد، به طوری که فلز مذاب می تواند کل حفره را به طور یکنواخت و پایدار پر کند و از بروز علائم بسته شدن سرد و جریان ناشی از سرعت پر شدن خیلی سریع یا بسیار کند جلوگیری شود.
در طراحی واقعی، موقعیت شیار سرریز باید در موقعیت پر شدن نهایی فلز مذاب تنظیم شود، که می تواند اطمینان حاصل کند که فلز مذاب حفره را به طور کامل پر می کند. به عنوان مثال، در دایکستینگ واشرهای خودرو، شیار سرریز معمولاً در لبه حفره واشر تنظیم می شود که می تواند فلز مذاب را برای پر کردن حفره از مرکز به لبه هدایت کند و از یکنواختی فرآیند پر کردن اطمینان حاصل کند. در عین حال، شکل مقطع شیار سرریز را می توان به صورت V شکل با زاویه باز شدن 45-60 درجه طراحی کرد که نه تنها می تواند مقاومت جریان فلز مذاب را کاهش دهد، بلکه تمیز کردن مواد باقیمانده در شیار سرریز را پس از ریخته گری نیز تسهیل می کند.
2.3 کاهش نرخ قراضه و هزینه تولید
نرخ ضایعات محصولات واشر عامل مهمی است که بر هزینه تولید شرکت ها تأثیر می گذارد. در فرآیند دایکاست سنتی بدون شیارهای سرریز، نرخ ضایعات محصولات واشر معمولاً به دلیل مشکلات کیفی مانند سوراخهای هوا، حفرههای انقباض، سوراخها و انحراف ابعادی بین 15 تا 25 درصد است. این محصولات قراضه نه تنها مواد اولیه را هدر می دهند، بلکه هزینه کار و چرخه تولید را نیز افزایش می دهند.
رزرو شیار سرریز می تواند به طور موثر نرخ ضایعات محصولات واشر را کاهش دهد. با جمعآوری ناخالصیها، گاز و فلز مذاب اضافی در فلز مذاب، شیار سرریز میتواند از ورود این مواد مضر به داخل حفره جلوگیری کند و در نتیجه از بروز عیوب مانند سوراخهای هوا و حفرههای جمعشدگی جلوگیری کند. در عین حال، شیار سرریز می تواند فرزهای روی سطح محصول واشر را کاهش دهد. فرزها عمدتاً از سرریز فلز مذاب از شکاف بین سطوح جداکننده قالب تشکیل می شوند. شیار سرریز میتواند فلز مذاب سرریز شده را از قبل جمعآوری کند، از ایجاد سوراخهای روی سطح واشر جلوگیری میکند، بنابراین فرآیند پیرایش بعدی را کاهش میدهد و راندمان تولید را بهبود میبخشد.
علاوه بر این، رزرو شیار سرریز نیز می تواند هزینه نگهداری قالب را کاهش دهد. ناخالصی ها و فلز مذاب اضافی جمع آوری شده توسط شیار سرریز می تواند از سایش و انسداد حفره قالب و رانر جلوگیری کند، عمر مفید قالب را افزایش دهد و دفعات نگهداری و تعویض قالب را کاهش دهد. طبق آمار عملی، پس از رزرو شیار سرریز، عمر قالب واشر را می توان 20٪ تا 30٪ افزایش داد و هزینه نگهداری را می توان 15٪ تا 20٪ کاهش داد. در عین حال، کاهش نرخ ضایعات نیز باعث صرفه جویی در هزینه های مواد اولیه می شود و بهینه سازی فرآیند تولید، هزینه های نیروی کار را کاهش می دهد، بنابراین به طور جامع هزینه تولید محصولات واشر را کاهش می دهد.
2.4 افزایش کیفیت سطح و تراکم داخلی واشرها
قطعات واشر الزامات بالایی در کیفیت سطح دارند. سطح واشر باید صاف و بدون بریدگی، خط و خش و سایر عیوب باشد تا از عملکرد آب بندی اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، چگالی داخلی واشر نیز بر خواص مکانیکی و عمر مفید آن تأثیر می گذارد. در صورت وجود عیوب مانند سوراخ های هوا و حفره های جمع شدگی در داخل واشر، استحکام مکانیکی و ظرفیت تحمل فشار واشر کاهش می یابد و عمر مفید آن کوتاه می شود.
رزرو شیار سرریز می تواند به طور موثر کیفیت سطح و چگالی داخلی واشر را افزایش دهد. از یک طرف، شیار سرریز می تواند ناخالصی ها و پوست اکسید موجود در فلز مذاب را جمع آوری کند، از چسبیدن این مواد به سطح حفره جلوگیری کند، در نتیجه صافی سطح واشر را تضمین می کند و زبری سطح را کاهش می دهد. از طرف دیگر، شیار سرریز می تواند گاز را در حفره به موقع تخلیه کند. در طی فرآیند دایکاست، گاز موجود در حفره در صورتی که نتواند به موقع تخلیه شود، سوراخ های هوا را در داخل واشر ایجاد می کند. شیار سرریز به شیار اگزوز متصل می شود که می تواند یک مسیر فرار برای گاز فراهم کند، محتوای گاز در فلز مذاب را کاهش دهد و چگالی داخلی واشر را بهبود بخشد. به عنوان مثال، در دایکاست واشرهای آلیاژ آلومینیوم، شیار سرریز همراه با کانال اگزوز جدار نازک (0.004-0.007 اینچ ضخامت) می تواند به طور موثر گاز را در حفره تخلیه کند و بروز نقص سوراخ هوا را کاهش دهد.
علاوه بر این، شیار سرریز همچنین می تواند یکنواختی انجماد فلز مذاب را بهبود بخشد. فلز مذاب در شیار سرریز می تواند دمای خاصی را حفظ کند، که می تواند میدان دمای حفره قالب را تنظیم کند، فلز مذاب را به طور یکنواخت جامد کند، از بروز عیوب داخلی ناشی از انجماد ناهموار جلوگیری کند و کیفیت داخلی واشر را افزایش دهد. برای آب بندی واشرهایی که نیاز به رعایت استانداردهای حفاظت IP دارند، بهبود کیفیت سطح و چگالی داخلی می تواند به طور موثری عملکرد آب بندی واشر را تضمین کند و آن را مطابق با الزامات ضد آب، ضد گرد و غبار و سایر کاربردها کند.
2.5 بهبود سازگاری قالب با فرآیند ریخته گری قالب
فرآیند دایکاست واشرها تحت تأثیر عوامل زیادی از جمله نوع فلز مذاب، دمای ریختن، فشار ریخته گری قالب و دمای قالب قرار می گیرد. رزرو شیار سرریز می تواند سازگاری قالب را با این عوامل فرآیند بهبود بخشد و فرآیند ریخته گری دایکست را پایدارتر و قابل اطمینان تر کند.
به عنوان مثال، هنگامی که دمای ریختن فلز مذاب خیلی زیاد است، حجم فلز مذاب منبسط میشود و شیار سرریز میتواند فلز مذاب اضافی را در خود جای دهد و از فشار بیش از حد در حفره جلوگیری کند. هنگامی که دمای ریختن خیلی کم است، سیالیت فلز مذاب کاهش می یابد و شیار سرریز می تواند جریان فلز مذاب را هدایت کند و از مشکل پر شدن ناکافی جلوگیری کند. علاوه بر این، شیار سرریز نیز می تواند فشار را در حفره تنظیم کند. هنگامی که فشار دایکاست خیلی زیاد است، شیار سرریز می تواند با تخلیه فلز مذاب اضافی، فشار را آزاد کند و از قالب در برابر آسیب محافظت کند. هنگامی که فشار دایکاست خیلی کم است، شیار سرریز می تواند با تنظیم جریان فلز مذاب، اطمینان حاصل کند که فلز مذاب حفره را به طور کامل پر می کند.
در عین حال، شیار سرریز نیز می تواند با تولید واشر با مشخصات و انواع مختلف سازگار شود. با تنظیم اندازه، شکل و موقعیت شیار سرریز می توان از همان قالب برای تولید واشرهایی با اندازه ها و ضخامت های مختلف استفاده کرد که باعث بهبود تطبیق پذیری قالب و کاهش هزینه سرمایه گذاری قالب می شود. به عنوان مثال، در تولید واشر O-ring می توان حجم شیار سرریز را با توجه به اندازه O-ring تنظیم کرد و اطمینان حاصل کرد که O-ring پس از قالب گیری دارای حجم مناسبی (60-90٪) است و از مشکل نشتی ناشی از پر شدن یا کم پر شدن جلوگیری می کند.
3. توابع اصلی رزرو شیار سرریز در ریخته گری قالب واشر
حفظ شیار سرریز در قالب واشر نه تنها دارای مزایای طراحی آشکار است، بلکه عملکردهای مهمی را در فرآیند ریخته گری به عهده می گیرد. این عملکردها به هم مرتبط هستند و به طور متقابل ترویج می شوند و با هم از پیشرفت روان فرآیند ریخته گری واشر و کیفیت بالای محصولات اطمینان حاصل می کنند. توابع اصلی را می توان به جنبه های زیر تقسیم کرد.
3.1 جمع آوری فلز مذاب و ناخالصی های اضافی
در طی فرآیند ریخته گری واشر، مقدار فلز مذاب ریخته شده در حفره قالب معمولاً کمی بیشتر از حجم حفره است تا اطمینان حاصل شود که حفره کاملاً پر شده است. فلز مذاب اضافی تحت تأثیر فشار ریخته گری به داخل شیار سرریز جریان می یابد و از سرریز شدن فلز مذاب از شکاف بین سطوح جداکننده قالب جلوگیری می کند، که نه تنها تمیزی قالب را تضمین می کند بلکه باعث کاهش ایجاد سوراخ بر روی سطح واشر می شود.
در عین حال، فلز مذاب در طول فرآیند ذوب و ریختن به ناچار حاوی مقداری ناخالصی و پوست اکسید خواهد بود. این ناخالصی ها و پوست اکسید در صورت ورود به حفره روی کیفیت واشر تأثیر می گذارد. شیار سرریز می تواند این ناخالصی ها و پوسته اکسید را جمع کند، زیرا چگالی ناخالصی ها و پوسته اکسیدی کمتر از فلز مذاب است و روی سطح فلز مذاب شناور می شوند و ابتدا به شیار سرریز می ریزند و بنابراین از ورود به حفره جلوگیری می کنند. به عنوان مثال، در دایکاست واشرهای لاستیکی، شیار سرریز میتواند مواد لاستیکی و ناخالصیهای اضافی را جمعآوری کند و اطمینان حاصل کند که سطح واشر تمیز و بدون نقص است. شیار سرریز V شکل با پایین گرد میتواند ناخالصیها را بهتر جمعآوری کند و تمیز کردن مواد باقیمانده را پس از ریختهگری آسان کند.
3.2 تخلیه گاز در حفره
در طی فرآیند دایکاست، حفره قالب واشر ناگزیر حاوی مقدار معینی هوا خواهد بود. علاوه بر این، عامل رهاسازی مورد استفاده در قالب هنگام گرم شدن مقدار مشخصی گاز تولید می کند. اگر این گازها نتوانند به موقع تخلیه شوند، در فلز مذاب پیچیده می شوند و سوراخ های هوا را در داخل واشر ایجاد می کنند که باعث کاهش چگالی داخلی و مقاومت مکانیکی واشر می شود و حتی بر عملکرد آب بندی واشر تأثیر می گذارد.
شیار سرریز نقش مهمی در تخلیه گاز در حفره دارد. شیار سرریز معمولاً با شیار اگزوز قالب متصل می شود و یک سیستم تخلیه گاز کامل را تشکیل می دهد. در طی فرآیند پر کردن فلز مذاب، گاز موجود در حفره توسط فلز مذاب رانده می شود تا به شیار سرریز جریان یابد و سپس از طریق شیار اگزوز از قالب خارج می شود. طراحی شیار سرریز می تواند کانال تخلیه گاز را گسترش دهد، سرعت تخلیه گاز را تسریع کند و اطمینان حاصل کند که گاز موجود در حفره قبل از جامد شدن فلز مذاب کاملاً تخلیه می شود. موقعیت شیار سرریز باید در محلی که احتمال تجمع گاز بیشتر است، مانند گوشه حفره، لبه واشر، و موقعیتی که چند جریان فلز مذاب همگرا می شوند، تنظیم شود تا اثر تخلیه گاز بهبود یابد.
لازم به ذکر است که اگر موقعیت شیار سرریز نامناسب باشد (مانند دور بودن از محل تلاقی فلز مذاب)، گاز را نمی توان به طور کامل تخلیه کرد و در نتیجه مناطق پرفشار موضعی (بیشتر از 2500 میلی بار) و ایجاد عیوب تخلخل ایجاد می شود. بنابراین موقعیت شیار سرریز باید با توجه به جهت جریان فلز مذاب تعیین شود که با استفاده از ابزارهای شبیه سازی ریخته گری قالب مانند Zhizhu Chaoyun می توان آن را به دقت پیش بینی کرد.
3.3 تنظیم سرعت پر کردن و فشار فلز مذاب
سرعت پر شدن و فشار فلز مذاب پارامترهای کلیدی فرآیند در فرآیند ریخته گری واشر هستند. سرعت پر کردن بسیار سریع است، که به راحتی باعث ایجاد جریان گردابی، جریان برگشتی و سایر پدیده ها می شود که منجر به سوراخ های هوا و علائم جریان می شود. سرعت پر کردن بسیار آهسته است، که به راحتی باعث پر شدن ناکافی و بسته شدن سرد می شود. فشار پر کردن خیلی زیاد است که به قالب آسیب می رساند و باعث انحراف ابعادی واشر می شود. فشار پر شدن بسیار کم است، که نمی تواند اطمینان حاصل کند که فلز مذاب حفره را به طور کامل پر می کند.
شیار سرریز می تواند سرعت پر شدن و فشار فلز مذاب را با تغییر اندازه و شکل آن تنظیم کند. به عنوان مثال، افزایش سطح مقطع شیار سرریز می تواند فشار پر شدن در حفره را کاهش دهد، سرعت پر شدن را کاهش دهد و از وقوع جریان گردابی و جریان برگشتی جلوگیری کند. کاهش سطح مقطع شیار سرریز می تواند فشار پر شدن در حفره را افزایش دهد، سرعت پر شدن را تسریع کند و مشکل پر شدن ناکافی را حل کند. علاوه بر این، شیار سرریز نیز می تواند در کاهش فشار نقش داشته باشد. هنگامی که فشار پر کردن در حفره بیش از حد بالا باشد، فلز مذاب اضافی به شیار سرریز جریان مییابد و فشار در حفره را کاهش میدهد، از قالب محافظت میکند و از پایداری فرآیند ریختهگری قالب اطمینان میدهد.
در طراحی شیار سرریز باید حجم شیار سرریز را با توجه به مقدار سرریز فلز مذاب به طور منطقی محاسبه کرد. به طور کلی، ابتدا حداکثر مقدار سرریز محاسبه می شود و سپس حجم شیار سرریز با ضرب حداکثر مقدار سرریز در ضریب 1.15-1.2 تعیین می شود تا اطمینان حاصل شود که شیار سرریز می تواند فلز مذاب اضافی و فلز متراکم انتهایی را کاملاً در خود جای دهد.
3.4 جبران انقباض فلز مذاب
فلز مذاب در طول فرآیند انجماد تا حد معینی منقبض می شود. در صورت عدم جبران موثر، حفره های انقباض و تخلخل انقباض در داخل واشر ایجاد می شود که کیفیت داخلی واشر را تحت تاثیر قرار می دهد. شیار سرریز می تواند مقدار مشخصی از فلز مذاب را ذخیره کند، که می تواند انقباض فلز مذاب در حفره را به موقع تکمیل کند و از بروز حفره های انقباض و تخلخل انقباض جلوگیری کند.
اثر جبرانی شیار سرریز عمدتاً در دو جنبه منعکس می شود: اول اینکه فلز مذاب در شیار سرریز دارای دمای بالاتری نسبت به فلز مذاب در حفره است و دیرتر از فلز مذاب در حفره جامد می شود. در طول فرآیند انجماد، فلز مذاب در شیار سرریز میتواند برای تکمیل انقباض به داخل حفره جریان یابد. دوم، حجم شیار سرریز به طور معقولی طراحی شده است، که می تواند به اندازه کافی فلز مذاب را برای پاسخگویی به تقاضای انقباض فلز مذاب در حفره ذخیره کند. به عنوان مثال، در دایکاست واشرهای جدار نازک، انقباض فلز مذاب نسبتاً زیاد است و شیار سرریز با حجم مناسب می تواند به طور موثری انقباض را جبران کند و از چگالی داخلی واشر اطمینان حاصل کند.
برای واشرهای الاستومری مانند حلقه های O، شیار سرریز نیز می تواند فضایی را برای انبساط جانبی واشر پس از فشرده سازی فراهم کند. از آنجایی که الاستومرها تقریباً غیر قابل تراکم هستند، هنگامی که حلقه O به صورت محوری فشرده می شود، به صورت جانبی منبسط می شود. شیار سرریز می تواند فضای کافی را برای این انبساط فراهم کند و از آسیب حلقه O یا قالب به دلیل فضای انبساط ناکافی جلوگیری کند و از عملکرد آب بندی O-ring اطمینان حاصل کند.
3.5 محافظت از قالب و افزایش عمر مفید آن
قالب واشر ابزاری با دقت بالا و هزینه بالا است. طول عمر قالب مستقیماً بر هزینه تولید و کارایی شرکت تأثیر می گذارد. رزرو شیار سرریز می تواند از قالب محافظت کند و عمر مفید آن را از جنبه های مختلف افزایش دهد.
ابتدا، شیار سرریز می تواند سایش حفره قالب و رانر را کاهش دهد. ناخالصی ها و پوست اکسید موجود در فلز مذاب در صورت ورود به حفره باعث ساییدگی حفره قالب و رانر می شود. شیار سرریز می تواند این ناخالصی ها و پوست اکسید را جمع آوری کند و از تماس آنها با حفره قالب و رانر جلوگیری کند و در نتیجه سایش را کاهش دهد. دوم، شیار سرریز می تواند فشار را در حفره کاهش دهد، از آسیب دیدن قالب به دلیل فشار بیش از حد جلوگیری کند و از ثبات ساختاری قالب اطمینان حاصل کند. سوم، شیار سرریز می تواند قالب گیری واشر را تسهیل کند. پس از اتمام دایکاست، فلز مذاب باقیمانده در شیار سرریز را می توان همراه با واشر قالب زد، از چسبیدن فلز مذاب به قالب جلوگیری کرد، مشکل قالب گیری را کاهش داد و از آسیب قالب در حین قالب گیری جلوگیری کرد.
علاوه بر این، شیار سرریز نیز می تواند بار کار تعمیر و نگهداری قالب را کاهش دهد. مواد باقیمانده در شیار سرریز به راحتی تمیز می شوند، که می تواند از انسداد لوله و حفره قالب جلوگیری کند، فرکانس تمیز کردن و نگهداری قالب را کاهش دهد و عمر مفید قالب را افزایش دهد. به عنوان مثال، در دایکاست واشرهای پوشش جلوی موتور، رزرو منطقی شیار سرریز می تواند سایش هسته و حفره قالب را کاهش دهد و طول عمر قالب را تا بیش از 20٪ افزایش دهد.
4. نکات کلیدی برای طراحی رزرو شیار سرریز در ریخته گری قالب واشر
برای ارائه کامل مزایای طراحی و عملکردهای اصلی شیار سرریز در ریخته گری قالب واشر، طراحی شیار سرریز باید از اصول و نکات کلیدی خاصی پیروی کند و ویژگی های ساختاری واشر و الزامات فنی فرآیند ریخته گری قالب را ترکیب کند. نکات کلیدی خاص به شرح زیر است.
4.1 تعیین موقعیت شیار سرریز
موقعیت شیار سرریز ارتباط مستقیمی با عملکرد آن دارد. به طور کلی، شیار سرریز باید در موقعیت های زیر تنظیم شود: اول، موقعیتی که در نهایت فلز مذاب در حفره پر می شود، مانند لبه واشر، گوشه حفره و غیره تا اطمینان حاصل شود که فلز مذاب حفره را به طور کامل پر می کند. دوم، موقعیتی که احتمال تجمع گاز بیشتر است، مانند گوشه بسته حفره، موقعیتی که فلز مذاب در جهات مخالف جریان می یابد و غیره، برای تسهیل تخلیه گاز. سوم، موقعیتی که احتمال بیشتری وجود دارد ناخالصی ها در آن شناور شوند، مانند بالای حفره، برای جمع آوری ناخالصی ها و پوست اکسید. چهارم، موقعیتی که قالب برای پوشیدن آسان است، مانند دونده و محل اتصال حفره، برای کاهش سایش قالب.
در فرآیند طراحی، جهت جریان فلز مذاب در حفره را می توان با استفاده از نرم افزار شبیه سازی دایکاست شبیه سازی کرد تا موقعیت شیار سرریز به طور دقیق مشخص شود. به عنوان مثال، حالت "پر کردن چند دروازه" پلت فرم شبیه سازی ریخته گری ژیژو چائویون را می توان برای یافتن سریع ناحیه پر شدن نهایی فلز مذاب استفاده کرد و سپس موقعیت شیار سرریز را می توان با توجه به این ناحیه تعیین کرد.
4.2 تعیین اندازه شیار سرریز
اندازه شیار سرریز شامل طول، عرض، عمق و حجم است که باید با توجه به اندازه واشر، نوع فلز مذاب و پارامترهای فرآیند ریخته گری قالب تعیین شود. به طور کلی، حجم شیار سرریز باید 5٪ تا 15٪ حجم حفره واشر باشد تا اطمینان حاصل شود که می تواند فلز مذاب، ناخالصی ها و گاز اضافی را جمع کند. عمق شیار سرریز باید 0.5 تا 2 برابر ضخامت واشر و عرض آن 1 تا 3 برابر عمق باشد تا از جریان صاف فلز مذاب اطمینان حاصل شود.
برای انواع واشر، اندازه شیار سرریز باید متناسب با آن تنظیم شود. به عنوان مثال، برای واشرهای جدار نازک، عمق شیار سرریز باید کمتر باشد تا بر دقت ابعادی واشر تأثیر نگذارد. برای واشرهای دیواره ضخیم، عمق شیار سرریز می تواند بزرگتر باشد تا از اثر جمع آوری فلز مذاب اضافی اطمینان حاصل شود. برای واشرهای لاستیکی، فاصله بین سطح پایینی شیار سرریز و سطح تحمل کننده فشار باید در 0.8-1.2 میلی متر کنترل شود، که می تواند به طور موثر از مشکل فرزهای بیش از حد جلوگیری کند.
4.3 تعیین شکل شیار سرریز
شکل شیار سرریز باید با توجه به جهت جریان فلز مذاب و ویژگی های ساختاری واشر طراحی شود تا از جریان صاف فلز مذاب و راحتی تمیز کردن اطمینان حاصل شود. اشکال رایج شیارهای سرریز عبارتند از مستطیل، ذوزنقه، V شکل و قوس. در میان آنها، شیار سرریز V شکل دارای مزایای مقاومت در برابر جریان کوچک و تمیز کردن آسان است که به طور گسترده در ریخته گری قالب واشر استفاده می شود. زاویه باز شدن شیار سرریز V شکل معمولاً 45-60 درجه است و قسمت پایینی V شکل با یک گوشه گرد طراحی شده است تا از تمرکز تنش جلوگیری کند و جریان فلز مذاب را تسهیل کند.
برای واشرهای با اشکال پیچیده، شکل شیار سرریز باید با شکل واشر تطبیق داده شود تا اطمینان حاصل شود که شیار سرریز می تواند فلز مذاب و گاز اضافی را در همه موقعیت ها جمع کند. به عنوان مثال، برای واشرهای حلقوی، شیار سرریز را می توان به شکل حلقوی طراحی کرد که می تواند فلز مذاب و گاز اضافی را در اطراف واشر جمع کند و از یکنواختی کیفیت واشر اطمینان حاصل کند.
4.4 هماهنگی با سایر سازه های قالب
شیار سرریز یک ساختار مستقل در قالب واشر نیست و باید با سایر ساختارهای قالب مانند رانر، شیار اگزوز و حفره هماهنگ شود تا یک سیستم کامل ریخته گری دایکاست. ابتدا، شیار سرریز باید به رانر متصل شود تا اطمینان حاصل شود که فلز مذاب اضافی می تواند به آرامی وارد شیار سرریز شود. دوم، شیار سرریز باید به شیار اگزوز متصل شود تا اطمینان حاصل شود که گاز جمع آوری شده در شیار سرریز می تواند به موقع تخلیه شود. سوم، شیار سرریز باید با فاصله معینی از حفره جدا شود تا بر دقت ابعادی واشر تأثیر نگذارد.
علاوه بر این، شیار سرریز باید با مکانیسم قالبگیری قالب هماهنگ شود. فلز مذاب باقیمانده در شیار سرریز باید همراه با واشر قالب گیری شود، از چسبیدن مواد باقی مانده به قالب جلوگیری شود و از قالب گیری صاف اطمینان حاصل شود. به عنوان مثال، میله فشاری را می توان در شیار سرریز قرار داد تا قالب گیری مواد باقیمانده را تسهیل کند.
5. نتیجه گیری
رزرو معقول شیار سرریز در ریخته گری قالب واشر یک اقدام مهم برای بهبود کیفیت محصولات واشر، بهینه سازی فرآیند تولید و کاهش هزینه های تولید است. مزایای طراحی آشکاری در بهبود دقت ابعادی واشرها، بهینه سازی فرآیند پر کردن فلز مذاب، کاهش نرخ ضایعات، افزایش کیفیت سطح و تراکم داخلی واشرها، و بهبود سازگاری قالب با فرآیند ریخته گری دایکاست. در عین حال، شیار سرریز نیز وظایف مهمی مانند جمع آوری فلز مذاب و ناخالصی های اضافی، تخلیه گاز در حفره، تنظیم سرعت پر شدن و فشار فلز مذاب، جبران انقباض فلز مذاب و محافظت از قالب را بر عهده دارد.
در فرآیند طراحی واقعی قالب واشر، موقعیت، اندازه و شکل شیار سرریز باید با توجه به ویژگی های ساختاری واشر، نوع فلز مذاب و پارامترهای فرآیند ریخته گری تعیین شود و باید با سایر ساختارهای قالب هماهنگ شود تا نقش خود را به طور کامل بازی کند. با توسعه مداوم فناوری ریخته گری دایکاست، طراحی شیار سرریز علمی تر و معقول تر خواهد بود که پشتیبانی قوی تری برای تولید با کیفیت بالا قطعات واشر فراهم می کند و توسعه صنعت تولید واشر را ارتقا می بخشد.
