بررسی پدیده خستگی در قالبهای دایکست و راهکارهای افزایش عمر قالب با رویکرد تجربی از قالبسازی و دایکست شمس
مقدمه
در صنعت ریختهگری تحت فشار (دایکست)، قالبها نقش حیاتی در کیفیت و راندمان تولید دارند. این قالبها، علیرغم طراحی مهندسی و ساخت دقیق، بهصورت مداوم در معرض شرایط بسیار سخت حرارتی و مکانیکی قرار دارند. یکی از رایجترین و مخربترین پدیدهها در این زمینه، خستگی حرارتی و مکانیکی قالبها است. شناخت دقیق عوامل مؤثر بر خستگی قالب و پیادهسازی راهکارهای پیشگیرانه، نقش مهمی در کاهش هزینههای تعمیر و تعویض قالب و افزایش بهرهوری خطوط تولید دارد. در این مقاله با استفاده از تجربیات واحد قالبسازی و دایکست شمس، به بررسی جامع این پدیده و راهکارهای عملی کنترل آن میپردازیم.
---
خستگی در قالب دایکست: علل و مکانیسمها
خستگی قالب، فرآیندی تدریجی است که طی آن ساختار فلزی قالب بر اثر تکرار تنشهای حرارتی (Thermal Fatigue) و مکانیکی (Mechanical Fatigue) دچار آسیب میشود. عواملی که در این میان نقش کلیدی ایفا میکنند، عبارتاند از:
شوک حرارتی مکرر: تزریق فلز مذاب با دمای بالا (۶۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد) به درون حفره قالب سرد، باعث انبساط ناگهانی سطح قالب و در نتیجه ایجاد ترکهای حرارتی ریز میشود.
فشار تزریق بالا: فشار تزریق در قالبهای دایکست تا بیش از ۱۰۰۰ بار میرسد که تنشهای مکانیکی شدیدی به دیوارههای قالب وارد میکند.
اختلاف دمایی غیریکنواخت: نواحی مختلف قالب بهدلیل طراحی نامناسب سیستم خنککاری، دمای متفاوتی دارند که تمرکز تنش را بهدنبال دارد.
پدیده سایش و خوردگی: واکنش شیمیایی فلز مذاب با سطح قالب، بهویژه در قالبهای آلومینیوم و روی، باعث خوردگی و تضعیف موضعی میشود.
---
راهکارهای فنی برای کاهش خستگی قالب
واحد قالبسازی و دایکست شمس با بهرهگیری از دانش فنی روز و تجربه عملی در تولید قطعات صنعتی، اقدامات موثری برای افزایش عمر قالبها انجام داده است که در ادامه به آنها اشاره میشود:
1. انتخاب فولاد مناسب: استفاده از فولادهایی با ترکیب شیمیایی خاص، مانند فولاد H13 (1.2344) و H11 (1.2343)، به دلیل داشتن مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی، پایه طراحی قالبهای شمس را تشکیل میدهد.
2. عملیات حرارتی دقیق: در دایکست شمس، عملیات حرارتی سختکاری و تمپر با دقت بالا اجرا میشود تا ساختار میکروسکوپی فولاد یکنواخت و بدون تنش باقی بماند.
3. طراحی مهندسی سیستم خنککاری: با استفاده از شبیهسازی حرارتی (Thermal Simulation) و تجربه میدانی، کانالهای خنککاری در قالب بهگونهای طراحی میشوند که انتقال حرارت یکنواخت و جلوگیری از نقاط داغ (Hot Spot) تضمین شود.
4. پوششدهی و سطحسازی قالب: استفاده از روشهایی نظیر نیتراسیون گازی، پوشش PVD در قالبهای حساس، از جمله اقدامات مؤثر در کاهش سایش و خستگی سطحی است.
5. مراقبت و نگهداری پیشگیرانه: در دایکست شمس، برنامهریزی منظم برای بازبینی، تمیزکاری و ترمیم قالبها پیش از بروز خرابی کامل انجام میشود تا از آسیبهای شدید جلوگیری گردد.
---
نتیجهگیری
خستگی در قالبهای دایکست، یک چالش فنی جدی در فرآیند ریختهگری تحت فشار است که نیاز به شناخت دقیق، طراحی علمی و اجرای روشهای نگهداری دارد. تجربه موفق قالبسازی و دایکست شمس نشان داده است که با ترکیب مهندسی مواد، طراحی حرفهای و رعایت اصول بهرهبرداری، میتوان عمر مفید قالبها را بهطور چشمگیری افزایش داد و هزینههای تولید را کاهش داد.
امروزه، رویکردی که شمس در تولید قالبهای خود اتخاذ کرده، میتواند بهعنوان الگویی برای سایر واحدهای صنعتی در کشور مورد توجه قرار گیرد؛ چرا که توجه به کیفیت در طراحی قالب، مستقیماً به کیفیت قطعه نهایی، سرعت تولید و سودآوری واحد تولیدی منجر میشود.
دایکست شمس