کنترل کیفی ریخته گری + کنترل کیفیت در فرایند ریخته گری

کنترل کیفی ریخته گری از بررسی مواد اولیه شروع می‌شود و تا تایید نهایی ظاهر، ابعاد، ترکیب شیمیایی و استحکام قطعه ادامه دارد. شما با اجرای درست این فرایند، عیب‌هایی مانند تخلخل، ترک، حفره انقباضی، سردجوش، ماسه‌چسبی و تاب‌برداشتگی را زودتر پیدا می‌کنید. نتیجه این کار، کاهش ضایعات، کم شدن دوباره‌کاری و تحویل قطعاتی مطمئن‌ به مشتری است. کیفیت تنها به جنس فلز وابسته نیست. طراحی قالب، رطوبت ماسه، دمای مذاب، سرعت بارریزی، شکل راهگاه، شرایط انجماد و عملیات پس از تولید، هر یک بر روی نتیجه نهایی اثر دارند. در این مقاله، اهمیت بازرسی، مراحل کنترل، تجهیزات موردنیاز، استانداردهای کاربردی، نقش فلزات مختلف و چک‌لیست روش‌های گوناگون ریخته‌گری را بررسی می‌کنیم.

 میزان اهمیت کنترل کیفی ریخته گری

قطعه‌ای که از قالب خارج می‌شود، همیشه عیب خود را در ظاهر نشان نمی‌دهد. گاهی سطح قطعه صاف و سالم اما درون آن حفره گازی، ترک مویی یا ناحیه‌ای با تراکم پایین شکل گرفته است. این نقص‌ها هنگام ماشین‌کاری، مونتاژ یا استفاده زیر فشار خودشان را نشان می‌دهند و هزینه زیادی به تولیدکننده تحمیل می‌کنند. در قطعاتی که در پمپ‌ها، موتور، تجهیزات هیدرولیک، خطوط انتقال سیال و ماشین‌آلات سنگین استفاده می‌شوند، کنترل کیفی ریخته گری اهمیت بیشتری دارد. یک مک کوچک در بدنه قطعه، نشتی ایجاد می‌کند.

ترک سطحی در قطعه‌ای که تحت تنش است، به‌مرور بیشتر می‌شود. برای همین، بازرسی را نباید تنها به نگاه کردن به سطح قطعه محدود کنید. کنترل کیفیت در فرایند ریخته گری از زمانی شروع می‌شود که مواد اولیه وارد کارخانه می‌شوند. بررسی گرید فلز، کنترل شارژ کوره، اندازه‌گیری دمای مذاب، ارزیابی قالب و ثبت اطلاعات هر ذوب، بخش‌های مهم این فرایند هستند. اگر ایراد در همان مرحله اول پیدا شود، اصلاح آن ساده و کم‌هزینه‌تر از زمانی است که قطعه تولید و ماشین‌کاری شده باشد.

 نحوه کنترل کیفیت ریخته گری

نحوه کنترل کیفیت ریخته گری به نوع آلیاژ، روش تولید، حساسیت قطعه و خواسته‌های درج‌شده در نقشه فنی بستگی دارد. بازرسی را باید در چند مرحله انجام بدهید تا عیب پیش از رسیدن محصول به بخش بعدی شناسایی شود.

 بررسی مواد اولیه و شارژ کوره

شمش، قراضه، فروآلیاژ و مواد افزودنی را باید قبل از ورود به کوره شناسایی و تفکیک کنید. وجود روغن، رطوبت، زنگ‌زدگی یا مواد ناشناخته در شارژ، ترکیب مذاب را تغییر می‌دهد و احتمال تولید گاز یا ناخالصی را بالا می‌برد. شما باید برای هر محموله، نوع ماده، وزن، شماره ذوب و مشخصات تامین‌کننده را ثبت کنید. در قطعات حساس، نمونه‌برداری از مذاب و آنالیز شیمیایی هم انجام می‌شود. اسپکترومتر یکی از ابزارهای رایج برای بررسی عناصری مانند کربن، سیلیسیم، منگنز، کروم، نیکل، مس و منیزیم است.

 کنترل قالب، ماهیچه و سیستم راهگاهی

قالب را باید از نظر تمیزی، رطوبت، استحکام، تراکم و تطابق با مدل بررسی کنید. رطوبت زیاد در قالب ماسه‌ای، گاز تولید می‌کند و احتمال تخلخل را بالا می‌برد. ترک یا ریزش قالب باعث نفوذ ماسه به سطح قطعه می‌شود.

ماهیه از نظر ابعاد، استحکام، موقعیت قرارگیری و کیفیت پوشش سطحی کنترل می‌شود. جابه‌جایی ماهیچه ضخامت دیواره را تغییر می‌دهد و محل سوراخ‌ها یا مجراهای داخلی را از نقشه خارج می‌کند. راهگاه و تغذیه باید متناسب با حجم قطعه طراحی شوند تا مذاب به‌صورت یکنواخت وارد حفره شود و کمبود مذاب هنگام انجماد رخ ندهد.

 اندازه‌گیری دمای مذاب و زمان بارریزی

دمای مذاب روی سیالیت، پر شدن قالب، سرعت انجماد و کیفیت سطح اثر مستقیم دارد. دمای پایین باعث ناقص‌ریزی یا سردجوش می‌شود. دمای بیش از اندازه هم احتمال اکسیدشدگی، جذب گاز و واکنش میان مذاب و قالب را افزایش می‌دهد. شما باید دمای کوره، دمای پاتیل، زمان انتقال و مدت بارریزی را ثبت کنید. استفاده از ترموکوپل کالیبره، خطای اندازه‌گیری را کاهش می‌دهد. اگر کیفیت قطعات یک شیفت با شیفت دیگر تفاوت داشته باشد، این اطلاعات برای پیدا کردن علت مشکل مفید است.

 بازرسی ظاهری و تمیزکاری قطعه

پس از باز شدن قالب، راهگاه، تغذیه و پلیسه‌های اضافه جدا می‌شوند. سپس سطح قطعه از نظر ترک، سوراخ، پوسته، ماسه‌چسبی، فرورفتگی، زائده، تاب‌برداشتگی و ناقص‌ریزی بررسی می‌شود. بازرسی چشمی باید زیر نور مناسب و بر اساس نمونه مرجع یا معیار پذیرش انجام شود. برای ترک‌های ریز، بازرسی چشمی به‌تنهایی کافی نیست. آزمون مایع نافذ برای پیدا کردن ناپیوستگی‌هایی کاربرد دارد که به سطح راه دارند. آزمون‌های غیرمخرب مانند رادیوگرافی و اولتراسونیک هم برای بررسی عیوب داخلی استفاده می‌شوند. ASTM این آزمون‌ها را در گروه روش‌هایی قرار می‌دهد که مشکل را بدون تخریب نمونه ارزیابی می‌کنند.

 کنترل ابعادی و هندسی

ابعاد قطعه را باید با نقشه، مدل سه‌بعدی و تلرانس‌های تعیین‌شده مقایسه کنید. کولیس، میکرومتر، گیج، ارتفاع‌سنج، شابلون و دستگاه اندازه‌گیری مختصات برای این مرحله کاربرد دارند. در قطعات پیچیده، اسکن سه‌بعدی امکان مقایسه شکل واقعی با مدل طراحی را فراهم می‌کند. استاندارد ISO 8062-3:2023 برای تلرانس‌های ابعادی و هندسی عمومی قطعات ریختگی و اضافه‌ماشین‌کاری کاربرد دارد، این استاندارد برای فلزات و آلیاژهای مختلفی که با روش‌های گوناگون ریخته‌گری تولید شده‌اند، قابل استفاده است.

 تجهیزات لازم برای کنترل کیفیت ریخته گری

انتخاب تجهیزات را باید بر اساس جنس فلز، اندازه قطعه، میزان حساسیت محصول و نوع عیب احتمالی انجام دهید. همه قطعات به یک سطح از بازرسی نیاز ندارند؛ برای یک قطعه تزئینی، کنترل ظاهر و ابعاد شاید کافی باشد، اما قطعه تحت فشار به آزمون‌های داخلی و آب‌بندی نیز نیاز دارد.

اسپکترومتر برای تحلیل ترکیب شیمیایی مذاب استفاده می‌شود. ترموکوپل و دستگاه ثبت دما، شرایط حرارتی ذوب و بارریزی را کنترل می‌کنند. کولیس، میکرومتر، گیج‌های کنترلی و CMM برای بررسی اندازه‌ها و هندسه قطعه استفاده می‌شوند. سختی‌سنج، دستگاه کشش و تجهیزات متالوگرافی نیز برای ارزیابی خواص مکانیکی و ساختار فلز کاربرد دارند. در آزمون‌های غیرمخرب، تجهیزات مایع نافذ، یوک مغناطیسی، دستگاه اولتراسونیک و سامانه رادیوگرافی استفاده می‌شود. رادیوگرافی برای مشاهده مک، تخلخل، ناخالصی و برخی ناپیوستگی‌های داخلی مناسب است.

 استانداردهای مهم در کنترل کیفی در ریخته گری

استاندارد، معیار مشترکی برای تولیدکننده و خریدار ایجاد می‌کند. بدون معیار مشخص، یک مشکل شاید از نظر بازرس قابل قبول و از نظر مشتری غیرقابل قبول باشد. سطح پذیرش را باید پیش از تولید، بر اساس کاربرد قطعه و قرارداد مشخص کنید.

تفسیر تصاویر رادیوگرافی باید توسط افراد آموزش‌دیده انجام شود.

 نقش نوع فلزات در کیفیت قطعات تولید شده با ریخته گری

هر فلز دارای رفتار خاصی هنگام ذوب، پر شدن قالب و انجماد است. فولاد به دمای ذوب بالا و کنترل دقیق شرایط حرارتی نیاز دارد. چدن به ترکیب کربن و سیلیسیم حساس است و تغییر این عناصر، نوع گرافیت و خواص مکانیکی را تغییر می‌دهد. آلومینیوم وزن کمی دارد و سیالیت مناسبی ارائه می‌دهد، اما جذب هیدروژن و ایجاد تخلخل در آن را باید کنترل کنید. مس و آلیاژهای مسی به کیفیت سطح قالب و کنترل اکسیدها حساس هستند. آلیاژهای روی، مانند زاماک، برای قطعات دقیق و ظریف کاربرد دارند و کنترل دمای قالب و سرعت پر شدن در آن‌ها بسیار مهم است.

در روش دایکاست فشار تزریق و سرعت پر شدن قالب روی تخلخل، خط جوش و کیفیت سطح اثر می‌گذارد. در ریخته گری زاماک کنترل ترکیب آلیاژ و دمای مذاب برای حفظ دقت و ظاهر قطعه مهم است. برای قطعاتی که با آب و فشار سروکار دارند، ریخته گری شیرآلات به کنترل نشتی، سلامت داخلی و کیفیت ماشین‌کاری نیاز دارد.

 الزامات و چک لیست کنترل کیفیت در روش‌های مختلف ریخته گری

هر روش تولید، نقاط حساس مخصوص خود را دارد. در ریخته‌گری ماسه‌ای، کیفیت ماسه، رطوبت، تراکم قالب و استحکام ماهیچه بررسی می‌شود. در ریخته‌گری دقیق، کیفیت موم، پوشش سرامیکی و مراحل پخت پوسته بسیار مهم است. در دایکاست، فشار تزریق، دمای قالب، سرعت پیستون و زمان پر شدن باید ثبت شود. برای اجرای کنترل کیفیت در فرایند ریخته گری، فرم بازرسی شما باید قابل فهم و قابل پیگیری باشد. اطلاعات قطعه، شماره ذوب، تاریخ تولید، نام بازرس، نتیجه آزمون و وضعیت نهایی را باید در آن ثبت کنید. چک‌لیست پایه شامل موارد زیر است:

·        شناسایی مواد اولیه

·         کنترل گرید آلیاژ

·         بررسی قالب و ماهیچه

·         ثبت دمای مذاب

·         کنترل زمان بارریزی

·         بازرسی ظاهری

·         اندازه‌گیری ابعاد

·         آزمون سختی یا خواص مکانیکی

·         آزمون غیرمخرب در صورت نیاز

·         ثبت عیب و تعیین وضعیت قبول یا مردود

در تولید قطعات حساس، نمونه‌برداری را باید بر اساس تعداد قطعات و سطح ریسک تعیین کنید. اگر یک مشکل تکرار شد، فقط جدا کردن قطعه معیوب کافی نیست؛ شما باید علت را در طراحی قالب، شرایط ذوب یا روش بارریزی پیدا و اصلاح کنید.

 جمع‌بندی

کنترل کیفی ریخته گری زمانی نتیجه مناسبی دارد که از مرحله مواد اولیه آغاز کنید و تا بازرسی نهایی ادامه دهید. ترکیب کنترل فرایند، اندازه‌گیری دقیق، آزمون‌های غیرمخرب و ثبت سوابق، کیفیت قطعه را قابل اعتمادتر می‌کند. انتخاب استاندارد و روش آزمون هم باید بر اساس نوع فلز، روش تولید و کاربرد محصول انجام دهید تا مشتری رضایت کامل داشته باشد‌.