ریخته گری لاست فوم

باسلام خدمت دوستان و همراهان همیشگی پارس بوته. امروز هم با یک مطلب آموزشی دیگر در خدمت شما هستیم. ریخته گری لاست فوم (Lost-foam casting) یکی از روش‌های نوین و کارآمد در صنعت ریخته‌ گری است که به دلیل دقت بالا و قابلیت تولید قطعات پیچیده مورد استقبال بسیاری از صنایع قرار گرفته است.

این روش با استفاده از مدل‌های فومی انجام می‌شود که پس از ریختن فلز مذاب تبخیر می‌شوند و جای خود را به قطعه نهایی فلزی می‌دهند.

این فناوری به دلیل کاهش هزینه‌های تولید و افزایش دقت در تولید قطعات صنعتی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا در زمینه ریخته گری لاست فوم و اهمیت آن در تولید قطعات بیشتر صحبت کنیم.

ریخته گری لاست فوم چیست؟

ریخته گری لاست فوم یا ریخته‌ گری فوم فدا شونده یک روش پیشرفته در صنعت ریخته‌ گری است که در آن از مدل‌های فومی برای ساخت قطعات استفاده می‌شود. این تکنیک ابتدا در دهه 1950 معرفی شد که از پلی‌استایرن منبسط‌شده (EPS) برای ساخت مدل‌های فومی در آن زمان استفاده می‌کردند.

فرآیند Lost Foam به این صورت است که پس از قرار دادن مدل فومی در قالب و پوشاندن آن با یک لایه نسوز، ذوب فلز در بوته ریخته گری و انتقال فلز مذاب به قالب ریخته می‌شود. بعد از این که فوم تبخیر شده، جای خود را به فلز مذاب می‌دهد تا قطعه نهایی شکل را بگیرد.

این روش به دلیل دقت بالای ابعادی و توانایی تولید قطعات پیچیده برای صنایعی مانند صنایع خودروسازی، هوافضا و تجهیزات سنگین کاربرد فراوانی دارد. از مزایای آن می‌توان به کاهش نیاز به ماشین‌کاری و به حداقل رساندن ضایعات اشاره کرد. البته برخی معایب مانند هزینه بالای قالب‌گیری و حساسیت فوم به آسیب در فرآیند نیز وجود دارد.

تاریخچه ریخته گری لاست فوم

تاریخچه ریخته گری لاست فوم به دهه 1950 (حدود سال 1956) بازمی‌گردد، زمانی که H.F. Shroyer این فرآیند را برای اولین بار ابداع کرد. در ابتدا او از پلی‌استایرن منبسط‌ شده (EPS) برای ساخت مدل‌های فومی استفاده کرد که با ورود فلز مذاب به قالب، تبخیر شده و جای خود را به قطعه نهایی فلزی می‌دادند.

این روش که به نام ریخته‌ گری با مدل مفقود نیز شناخته می‌شود، در سال‌های اولیه محدود به تولید قطعات ساده بود. با این حال در دهه‌های بعد به لطف پیشرفت‌های تکنولوژیکی و بهبود مواد مصرفی، این فرآیند به یک روش کارآمد و دقیق در صنعت ریخته‌ گری تبدیل شد.

اهمیت ریخته گری لاست فوم

ریخته گری لاست فوم به دلیل مزایای فراوان آن برای صنایع اهمیت ویژه‌ای دارد. این روش امکان تولید قطعات پیچیده و با دقت ابعادی بالا را فراهم می‌کند. از اهمیت این فرآیند در صنایع مختلف می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• این فرآیند به دلیل کاهش نیاز به ماشین‌کاری و پرداخت‌کاری پس از ریخته‌ گری، باعث کاهش هزینه‌های تولید می‌شود
• این فرآیند با استفاده از قالب‌های ساده و کم‌هزینه نسبت به سایر روش‌های ریخته‌ گری بسیار اقتصادی است
• فرآیند Lost Foam این امکان را فراهم می‌کند تا بتوان قطعات با طراحی‌های پیچیده و اشکال هندسی خاص را تولید کرد. در حالی که روش‌های دیگر ممکن است به ماشین‌کاری ثانویه نیاز داشته باشند که در این فرآیند از این مرحله جلوگیری می‌کند
• این روش به دلیل استفاده از مدل‌های فومی که در قالب فلزی بدون نیاز به جدا شدن از آن می‌سوزند، دقت بسیار بالایی در تولید قطعات دارد. این ویژگی باعث می‌شود که در صنایع حساس مانند هوافضا که دقت ابعادی از اهمیت بالایی برخوردار است به‌طور گسترده‌ای استفاده شود

اجزاء فرآیند ریخته گری لاست فوم

برای انجام فرآیند ریخته گری لاست فوم یا Lost Foam چندین جزء کلیدی مورد نیاز است که هر کدام نقش مهمی در تولید قطعه نهایی ایفا می‌کنند. این اجزاء عبارتند از:

مدل فومی (فوم پلی‌استایرن)

مهم‌ترین بخش از این فرآیند، مدل فومی است که شکل قطعه نهایی را تعیین می‌کند. این مدل‌ها از پلی‌استایرن منبسط‌شده (EPS) یا گاهی پلی‌متیل متاکریلات (PMMA) ساخته می‌شوند و در قالب جایگذاری می‌شوند تا هنگام ریختن فلز مذاب، تبخیر شده و جای خود را به فلز بدهند.

پوشش نسوز

مدل فومی با یک پوشش سرامیکی یا نسوز پوشیده می‌شود. این پوشش به محافظت از مدل فومی و حفظ استحکام قالب در طول فرآیند ریخته گری لاست فوم کمک می‌کند. همچنین از واکنش مستقیم فلز مذاب با مدل فومی جلوگیری می‌کند​.

ماسه بدون چسب

برای قالب‌گیری و احاطه کردن مدل فومی از ماسه بدون چسب استفاده می‌شود. این ماسه از تراکم بالایی برخوردار است و با کمک ویبره، ماسه کاملاً مدل را می‌پوشاند تا هنگام ریختن فلز مذاب فرم قطعه حفظ شود.

فلز مذاب

در این فرآیند فلزی مذاب مانند آلومینیوم، آهن یا فولاد در قالب ریخته می‌شود تا مدل فومی تبخیر شده و قطعه نهایی شکل بگیرد.

این اجزاء به طور هماهنگ با یکدیگر کار می‌کنند تا فرآیند ریخته گری لاست فوم با دقت و کیفیت بالا انجام شود.

مراحل ریخته گری لاست فوم

ریخته گری لاست فوم یا Lost Foam شامل چندین مرحله دقیق و هماهنگ است که به تولید قطعات با دقت بالا و طراحی‌های پیچیده کمک می‌کند. در ادامه شما را با مراحل این فرآیند آشنا خواهیم کرد:

مدل سازی

برای شروع مراحل این فرآیند به این صورت است که مدل فومی از جنس پلی‌استایرن (EPS) یا گاهی پلی‌متیل متاکریلات (PMMA) ساخته می‌شود. این مدل دقیقاً شکل قطعه نهایی را بازنمایی می‌کند و با رایزرها و راهگاه‌ها (رایزر لوله‌ای است که به‌عنوان مخزنی از فلز مذاب مورد استفاده قرار می‌گیرد) ترکیب می‌شود تا سیستم کامل ریخته گری لاست فوم تشکیل شود.

پوشش نسوز

پس از ساخت مدل فومی، آن را با یک پوشش سرامیکی یا نسوز پوشش می‌دهند. این پوشش از واکنش مستقیم فلز مذاب با مدل جلوگیری کرده و از قالب در برابر فرسایش محافظت می‌کند. همچنین این پوشش به استحکام قالب کمک می‌کند تا در هنگام ریختن فلز مذاب، شکل خود را حفظ کند.

ماسه بدون چسب

مدل فومی پوشش داده شده در داخل یک محفظه قالب قرار داده شده و ماسه بدون چسب (dry sand) با ویبره به اطراف آن ریخته می‌شود تا کاملاً قالب را احاطه کند. ماسه باید به‌طور یکنواخت تراکم پیدا کند تا از تغییر شکل مدل جلوگیری شود.

فلز مذاب

پس از قرار دادن مدل فومی در ماسه، فلز مذاب به داخل قالب ریخته می‌شود.

تبخیر فوم

در این مرحله فوم تبخیر می‌شود و جای آن را فلز مذاب پر می‌کند. فلز مذاب به‌تدریج تمامی فضای داخل قالب را پر کرده و شکل نهایی قطعه را به خود می‌گیرد.

جدا کردن قطعه

پس از سرد شدن فلز مذاب، قالب شکسته شده و قطعه فلزی از ماسه جدا می‌شود. البته در این مرحله قطعه ممکن است نیاز به پرداخت‌کاری جزئی داشته باشد. به هر حال در بیشتر موارد دقت تولید به اندازه‌ای بالاست که نیازی به ماشین‌کاری ثانویه وجود ندارد. این مراحل با هماهنگی دقیق انجام می‌شوند تا قطعات پیچیده با دقت بالا و کمترین هزینه تولید شوند.

سخن پایانی

ریخته گری لاست فوم با استفاده از مدل‌های فومی و پوشش‌های نسوز، انقلابی در صنعت تولید قطعات پیچیده و دقیق ایجاد کرده است.

این روش به دلیل دقت ابعادی بالا، کاهش هزینه‌های تولید و قابلیت تولید قطعات با طراحی‌های پیچیده، در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، هوافضا و تجهیزات سنگین به‌طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با توجه به پیشرفت‌های مداوم در فناوری و مواد، می‌توان ریخته گری لاست فوم را به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و کارآمدترین روش‌های تولید قطعات فلزی شناخت. این فرآیند علاوه‌بر بهینه‌سازی هزینه‌ها و کاهش زمان تولید، کیفیت و دقت در قطعات را نیز به‌طور قابل توجهی افزایش داده و به‌عنوان یک راه‌حل موثر در صنعت ریخته‌ گری شناخته می‌شود.