صنعت و فنی - پایگاه دانلود رایگان کتاب | دانلود کتاب

ریخته گری مداوم  ( مداوم ریزی )
۱-۸ : مقدمه :
ریخته گری شمش ها به طریقه تکباری از نظر مشخصات متالوژیکی ، تکنولوژیکی و تولیدی دارای نارسایی ها و نقایص عمده ای است که تبدیل شرایط انجماد و افزایش کمیت و کیفیت تولیدی را ایجاب می نماید و در هر یک از شاخه های متالورژی آهنی و غیر آهنی ، مهمترین مباحث تولیدی بر انتخاب بر آیند مطلوب  از سه عامل متالورژی ، تکنولوژی و اقتصاد قرار دارد . در شمش ریزی که به تولید محصول نیمه تمام می انجامد ، بسیاری از عیوب و نارسایی های تولیدی ، هنگامی مشخص می گردند که کار مکانیکی  نظیر نورد ، پتکاری ، پرس ، فشار کاری و … بر روی قطعه انجام گرفته است و کار و هزینه بیشتری صرف شده است و همین مطلب دقت و کنترل در تولید شمش ها را لازم می دارد .
خواص شکل پذیری مکانیکی آلیاژها ، مستقیماً  ” به نرمش Ductility  و تا و Strength   آنها بستگی دارد و این دو مشخصه نیز شدیداً ” تحت تاثیر ساختار شمش ، همگنی و یا ناهمگنی  دانه های بلوری ، مک حفره و جدایش قرار دارد . مهمترین مشخصات مورد لزوم در ساختار شمش ها عبارتند از :
الف ) ریز بودن دانه ها
ب ) گرایش دانه ها از ستونی به محوری
پ ) همگن و هم اندازه بودن دانه ها
ت ) نازک بودن مرز دانه ها
ث ) همگنی شیمیایی و فقدان جدایش های مستقیم یا معکوس
ج ) کاهش مک انقباضی و نایچه
چ ) همگنی در اندازه ، شکل و پخش مک های انقباضی
ح ) کاهش  مک های انقباضی پراکنده
خ ) کاهش و حذف مک های گازی و ریز مک ها
د ) حذف و کاهش ترک های درونی و سطحی
ذ ) کاهش مقدار آخال و سرباره
از مباحث قبل و آنچه که در فصول مربوط به انجماد گفته شده است ، چنین استنتاج می گردد که عیوب و نارسایی های متالولوژی ، ناشی از فقدان شرایط لازم برای سرد کردن و قدرت سرد کنندگی قالب ها می باشد که نوع آلیاژ و شکل و اندازه شمش نیز در حصول به نتیجه دلخواه اثرات قابل توجهی دارند. از نظر تکنولوژیکی و تولیدی نیز ، کندی و آهستگی ، نیاز به مکان و فضای وسیع ، دور انداز و برگشتی ها ی شمش ( در هر دو قسمت فوقانی و تحتانی ) افزایش تعداد کارگر و محدودیت در اندازه شمش ، عوامل دیگری محسوب می شوند که روشهای تکباری را محدود و برای صنعت پویای امروز نا کافی میسازند.
تحلیل عملی معایب و نیاز روز افزون به افزایش تولید ، به اصلاحاتی در روش های تکباری منجر گردید که نیازمندی های علمیو تولیدی را کفایت نمی نمود. روش ریخته گری مداوم و یا شمش ریزی مداوم بر اساس سرد کردن مستقیم تختال یا شمشال ، با طول های تقریباً محدود و زمان بار ریزی  نامحدود  ، فرآیند جدیدی است که قسمت اعظم نیازمندیهای فوق را برآورده ساخته و گسترش تکنولوژیکی و متالوژیکی آن هنوز ادامه دارد .
هر گاه روش یا فرایند جدیدی وارد صنعت گردد ، سال های متمادی ، بدون آنکه طرح اصلی و مکانیسم عمده آن تغییرات فاحشی پیدا کند ، مشمول تحقیقات وسیعی از دیدگاههای مختلف می گردد که به تحصیل محصولاتب بهتر و برتر می انجامد ، مانند تغییر مواد قالب ، سیستم خنک کنندگی ، مبرد و آبگرد که در شمش ریزی تکباری انجام گرفته است . هنگامی میرسد که طرحی کاملاً جدید و فکری نو و سیستمی کاملاً‌ متفاوت ابداع و اظهار می شود . در این حال ، چنانچه روش جدید ، بتواند نظر محققان و تولید کنندگان دیگر را جلب کند و یا پیش بینی تحول های جدیدی بر آن مترتب شود ، مسید تحقیقات و بررسیهای به طرف سیستم جدید گرایش یافته و کلیات آنها در روش جدیدی متمرکز می گردند . بدیهی است گاه ممکن است یک نظریه و یا طرح جدید ، برای سالیان دراز مسکوت بماند ولی چنانچه آن طرح بر موازین علمی استوار باشد و شرایط لازم عملی را در نیازهای صنعتی پیدا کند از لابلای تاریخ علمی بیرون کشیده می شود .
تغییر روش شمش ریزی از تکباری به مداوم ، شاهدی بر بیان فوق است ، زیرا تا قبل از آشنایی با مزایای ریخته گری مداوم ، شاهدی بر بیان فوق است ع زیرا تا قبل از آشنایی با مزایای ریخته گری مداوم ، همواره تحقیقات در اجزاء روش تکباری از نظر قالب ، انداز ته سر ، روش سرد کنندگی ، سیستم آبگرد ، و نظایر آن بعمل می آید و موفقیت هایی را نیز ره دنبال داشت . پس از تدوین علمی و استخراج نتایج تولیدی شمش ریزی مداوم تقریباً بیشتر تحقیقات و هزینه های مربوط متوجه این روش گردید در حالیکه استفاده از روشهای شناخته شده تکباری هنوز در مقیاس وسیعی ادامه دارد .
شمش ریزی مداوم ، روش جدیدی است که هر جند ایده و طرح های اولیه آن ره زمان بسمر “Bessemer”  و سال های ۱۸۴۰-۱۸۵۰ مربوط می شود ، ولی عمر کاربردهای صنعتی آن از ۵۰ سال بیشتر نیست . از طرف دیگر ، گشترش تکنولوژی جهانی  سبب شده است که تحقیقات و طرح های مستقلی در کشورهای جهان ارائه شود و تنوع فاحشی را در انواع روش های ریخته گری مداوم پدید آورد بطوریکه مجموع طرح های ثبت شده در این مورداز ۵۰۰ نوع نیز متجاور

۳-۲-۸ : مکانیسم سرد کردن
در حقیقت مهم ترین وجه تمایز روش های مداوم ریزی بر روش های تکباری ، سرد کردن سریع و گاه بدون واسطه شمش یا محصول است که عمده مختصات متالوژیکی از این مکانیسم ناشی می گردد . استفاده مستقیم از آب جاری ، آب فشان آب اتمیزه ( پودر شده ) ، مخلوط آب و روغن مهمترین روش های سرد کنندگی را حاصل نموده اند ، در این حال استفاده از قالب یا هر محفظه نگاهدارنده به منظور انجماد اولیه و ایجاد استحکام در پوسته لازم به نظر می رسد . در حقیقت تنوع قالب و مکانیسم های سرد کردن را نمی توان از هم تفکیک نمود از هم تفکیک نمود چه تاثیرات هر یک بر دیگری کاملاً به اثباط رسیده است . تاثیر قالب و یا هر محفظه نگاهدارنده در انجماد اولیه و تا و پوسته کاملاً شناخته شده است و در برخی از موارد کل انجماد در برخوردهای مذاب و قالب انجام میگیرد و قسمتهایی جزیی و درونی به سرد کنندگی شدیدی نیاز ندارند . در هر صورت حرارتی ، تاو ، و مقاومت به فرسایش و خورندگی در قالب ها از اهمیت ویژه ای برخور دارند . ولی در شمش های حقیقی عموماً سیستم سرد کنندگی ثانویه ، همراه با سیستم اولیه ” قالب ” شرایط تکمیلی فرایند انجماد را حاصل می کنند .
با توجه به آنکه شمش ها ه عموماً محصول نیمه تمام تعریف شده اند و همواره پس از ریخته گری تحت عملیات مکانیکی نورد ، پتکاری ، فشار کاری ه مفتول کشی و … قرار می گیرند ، در بسیاری از واحدهای تولیدی ، روش کار به گونه ای است که شمش قبل از سرد شدن کامل به قسمت نورد که در ادامه واحد ریخته گری قرار دارد منتقل شده و تمام و یا قسمتی از تغییر شکل بر روی آن انجام می گیرد . کاربرد همیشگی شمش ها در تغییر شکل ها و بخصوص تغییر شکل و نورد های منجر به تهیه ورق ، صفحه و تسمه باعث گردیده است که از نظر طراحی و تولیدی سعی شود که فاصله قسمت شمش ریزی و نورد کوتاه شده و حتی در هم ادغام شوند همین موضوع به طرح های مداوم ریزی در قالب های دورانی متحرک ، تسمه ریزی و ورق ریزی مستقیم منجر گردیده که در همین فصل درباره آنها سخن گفته خواهد شد و در همین حال وجه تمایز کاربرد ریخته گری مداوم و یا مداوم ریزی با شمش ریزی مداوم  مشخص خواهد شد .
۴-۲-۸ : مکانیسم حرکت
بیرون کشی مداوم شمش یا صفحه از قالب ، طرح ها و روش های گوناگونی را پدید آورده است . در انواع طرح های موجود و ماشین های مورد استفاده می توان به دو روش اساسی اشاره کرد که بر مبنای قالب ثابت و قالب متحرک طراحی شده اند . در قالب ثابت ، بیرون کشی شمشال یا تختال ، متضمن استفاده  از سیستم های هیدرولیکی ، غلتکی و چرخ دنده  ای است در حالیکه در قالب متحرک ، حرکت نسبی قالب و شمش ، باعث می گردد که شمش یا صفحه در مراحل اولیه همراه با قالب و پس از زمان معین که به چرخه ” Cycle ” مربوط است توسط مکانیسم های دیگر بیرون کشیده شود .
۵-۲-۸ :مکانیسم جدا کردن و انتقال
در مداوم ریزی بر حسب طول شمشال یا تختال و یا تعیین زمان انجماد کامل قطعه ، فضای اضافی برای حرکت محصول لزوم پیدا می کند . هر گاه حرکت مستقیم عمودی یا افقی باعث گسترش فضای طولی یا عمقی گردد ، ممکن است تغییراتی را در جهت حرکت ایجاد نمایند . پس از آنکه طول لازم شمشال تعیین گردید ، بریدن و جدا کردن ، با وسایل مختلف برشی انجام گرفته و سپس محصول به قسمتهای دیگر انتقال می یابد . در تسمه ریزی و ورق ریزی ، برش قطعه با طولی معین لزومی نداشته و عموماً ” صفحات را ” قرقره ” نموده و برش و تعیین اندازه های مناسب در نورد انجام می گیرد .
۳-۸ : تاریخچه تحولات در مداوم ریزی :
مداوم ریزی رشته ای جدید در صنایع ریخته گری و ذوب محسوب می شود و آغاز تاریخ آن را عموماً ” به زمان ” هانری بسمر ” Bessemer ” و سال ۱۸۴۶ مربوط می سازند ، در حایکه در این مورد اختلاف نظرهای جزیی نیز وجود دارد و برخی G.Sellers  در سال ۱۸۴۰ و عده ای  John Laing  در سال ۱۸۴۳ را پایه گذار صنایع مداوم ریزی محسوب داشته اند . مسلم آنکه بسمر در سال ۱۸۴۶ ، عقاید و اصول طرح را حداقل به مدت ۳۰ سال بدون توجه بر کنار ماند ، امروزه می توان مادر صنعت صفحه ریزی و تسمه ریزی و حتی شمش ریزی مداوم دانست که بدون نیاز به قالب معین و معمول ، مستقیماً ورق یا تسمه را تولید می کند .
طرح بسمر مطابق شکل ۱-۸ و ۲-۸ بر اساس بار ریزی در بین دو غلطک آبگرد و بیرون کشی ورق یا تسمه قرار داشت . نکته مهم در طرح بسمر ، ترکیب و تلفیق مناسب و توامی ریخته گری و نورد می باشد و بدینگونه بسمر در مقیاس کوچک تولیدی به تهیه ورق دست یافت که از نظر اقتصادی و تجهیزات تولیدی زمان نمی توانست مورد توجه قرار گیرد بسمر معتقد بود که روش نورد شیشه در حال خمیری می تواند بسهولت برای فلزات زود ذوب نظیر سرب و قلع به کار برد و آزمایشات خود را را بر این اساس شروع نمود و حدود ۱۰ سال بعد موفق به تهیه ورق اهنی به طول یک متر گردید .
روش بسمر در سال ۱۸۷۲ بوسیله W.Wiknson و Ge.Taylor‌ و در سال ۱۸۷۴ بوسیله Goodale J. با طرح ماشین تسمه ای و بارریزی در فاصله بین دو نوار فولادی تغییر گردید و در سال ۱۸۸۵ توسط Lyman  به بارریزی بین تسمه و غلطک ( فولادی ) تبدیل یافت ، در سال ۱۸۷۹ توسط Tasker‌ روش جدیدی را که به جای تولید ورق و تسمه به تولید شمشال و تختال می انجامید پایه گذاری نمود که از آن به عنوان اولین نمونه های شمش ریزی حقیقی یاد می شود . در این روش مذاب در یک قالب باز با سیستم آ بگرد ریخته شده و با رریزی و بیرون کشی قطعه مداوماً انجام می گیرد. روش تاسکر توسط دیگران و از جمله Trots در قرن نوزدهم و توسط jonghouns و Rossi‌و kondic و walone ‌ در سالهای ۱۹۳۰ و ۱۹۵۰ تعقیب و اصلاحیه های یا تغییراتی بر آن مترتب گشت که امروزه تحت عنوان شمش ریزی مداوم و نیمه مداوم یکی از مهمترین روش های تولید شمش را در بر می گیرد .
در سال ۱۸۹۸ H.W.lash  روش جدید شمش ریزی مستقیم از کوره را ابداع نمود که توسط Eldred و بسیاری دیگر از پژوهشگران تعقیب گردید . این روش تحت عنوان شمش ریزی بسته یا افقی  Closed Mould c.c.‌ مورد استعمال متعدد یافته است . تاریخچه مختصر فوق نمایانگر  آن است که فقط تا سال ۱۹۰۰ تکنیک و روش های متفاوتی در مداوم ریزی پدید آمده است . و تکامل و گسترش تکنیک و روش آن هنوز ادامه دارد در شکل ۳-۸ نمایی از روش های متفاوت تلخیص شده است که در هر صورت مجموعه روش های موحود را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود :
اول : مداوم ریزی در قالب های متحرک و دوار تسمه ریزی روشهای بسمر لیمال و …
دوم: مداوم در قالب های ثابت باز با سیستم آبگرد و عموماً خنک کنندگی ثانویه که شمش ریزی در قالب و یا به اختصار شمش ریزی مداوم نامیده می شود .
روش های تاسکر و تروتس  و …
سوم : مداوم ریزی در قالب های ثابت بسته که قالب در قسمت تحتان کوده  ذوب قرار گرفته است . روشهای Atha . Eldred‌ و ..
چهارم : روش مستقیم با بیرون کشیدن ورق میله از پاتل مذاب ‍ روش Lash‌ و..
با ید توجه داشت که گروه بندی فوق پایان یافته نیست و به گونه ای در آخر همین فصل اشاره خواهد شد . روشهای جدید دیگری نیز در تولید بکار می رود که هنوز وسعت کافی نیافتهاند علاوه بر آن هر یک از گروههای چهار گانه فوق خود نیز به دسته های کوچکتر تقسیم شده ند  که به طور اختصار و در حد یک شناسایی مقدماتی معرفی می شود.
۱-۳-۸ :مداوم ریزی در قالب های متحرک ” تسمه ریزی “
این روش را که باید به عنوان مادر صنایع مداوم ریزی محسوب کرد با طرح بسمر آغاز گردید و اینک تحول فراوان یافته است و دسته های متعدد و مجزایی بوجود آمده که از نظر مکانیسم سرد کنندگی و قالب و زمینه های کاربردی تفاوت هایی را یافته اند . تقسیم بندی زیر بر اساس نوع قالب متحرک و ریختن مذاب در فاصله :
دو غلتک Rolls
دو تسمه Endless Belt
دو نوار مفصلی Moving split mould
تسمه و غلتک ( چرخ ) Belt and grooved roll
انجام یافته است از طرف دیگر با توجه به آنکه محصول کار این ماشین ها عموماٌ به صورت نهایی ورق ، تسمه و گاه مفتول عرضه می گردد ، از نظر دستگاهها نیز می توان این گروه را به دو دسته بزرگ ماشین های ریخته گری نواری – تسمه ریزی و ماشین های نورد بدون شمش دسته بندی کرد در هر دو صورت شناسایی انواع روش ها به ایجاد و ابداع طرح های جدید و یا کاربرد طرح های موفق خواهد انجامید که در این کتاب دسته بندی نوع اول تعقیب خواهد شد .
دسته اول : نورد بدون شمش یا تسمه ریزی بین دو غلتک
بسمر در سال ۱۸۴۶ طرحی را مبنی بر بار ریزی مداوم بین دو غلتک ارائه نمود که از نظر شرایط تکنولوژیکی و کمبود سیستم های کنترلی مورد توجه واقع نشد . و بسمر نتوانست بر مشکلاتی که در جریان تولید بوجود می آورد فائق آید یا آنهارا توجیه کند . همانطور که از شکل های ۱-۸ و ۲-۸ استنباط می شود نکات حائز اهمیت در طرح بسمر عبارتند از:
الف ـ روش بارریزی فوقانی درفاصله بین دو غلتک
ب – دو غلتک فولادی که میان آنها آب جریان دارد و افزیش سرعت سرد کردن باعث تشکیل سریع پوسته جامد اولیه می گردد .
پ – بیرون کشی تسمه که توسط حرکت غلتک های اولیه و غلتک ها و چرخ های ثانویه انجام می گیرد.
غلتک های ثانویه در گسترش های بعدی می تواند عمل نورد و کاهش ضخامت تسمه را نیز انجام دهد . غلتک های اولیه که عملاً نقش قالب را بر عهده دارند از فولاد انتخاب می شوند و بدیهی است که محاسبات متالوژیکی و مهندسی طرح این غلتک ها نسبت به غلتک های نورد تمایزات و اختلافات ویژه ای را دارار هستند که اهم وجوه تماز آنها عبارت است از :
۱- انتخاب مواد مناسب آلیاژی از نظر مقاومت در مقابل ماده مذاب و کاهش احتمال خردگی و فرسودگی ترکیبی .
۲- مقاومت کافی در مقابل نوسانات حرارتی و خستگی حرارتی بدلیل آنکه پوسته غلتک همواره از یک طرف  با مذاب و درجه حرارت نسبتاً بالا و از طرف دیگر با آب جاری در تماس است .
۳- تحمل نیروی کمتر ، به دلیل آنکه تغییر شکل فلز مذاب یا خمیری همواره نیروی کمتری لازم دارد و در نورد معمولی ، تغییر شکل جامد ، فشار بیشتری را بر غلتک اعمال می کند .
در شکل ۴-۸ ، تصویر دو غلتک که در تسمه ریزی نوع بسمر ( نورد بدون شمش ) بکار رفته اند ، نشان داده شده است که در حال حاضر ، انواع غلتک ها بدون شکاف بوده و به غلتک های استوانی نورد کاری مشابهت تام دارند و تسمه هایی به ضخامت تا ۶ میلیمتر و عرض تا ۵/۱ متر تولید می کنند .
در سال ۱۸۹۰ E.norton و J.Hodgson  کوشش های وسیعی را آغاز کردند که با تغییراتی در سیستم بارریزی و طرح جدیدی از غلتک ها و محاسبه شکاف بین آنها همراه بود . و این کوشش ها نیز به دلایل نارسایی های فراوان با موفقیت روبرو نگردید نیاز به ورق و تسمه و احتیاج روز افزون به محصولات تمام شده یا نیمه تمام آهنی وغیر آهنی در طول و پس از جنگ جهانی اول باعث گردید که این طرح مجدداً مورد مطالعه جدی قرار گیرد . G .Hazelett در سالهای ۳۶ و ۱۹۳۵ طرح عملی خویش را مبنی بر تولید فلزات غیر آهنی اجرا نمود و بعد ها همین طرح را با تغییراتی بمنظور تهیه ورق و تسمه فولادهای کربنی نیز بکار برد در این تهیه حلقه عمودی از فولاد کرم دارو به قطر تقریبی ۶ متر همراه با دو غلتک فولادی افقی عمل شکل دادن و بیرون کشی تسمه را انجام می دهند یکی از غلتک ها نگاه دارنده و دیگری گردنده است و به سهولت قابل خارج شدن و جاگذاری حلقه و تسمه می باشد . شکل ۵-۸ سرعت دوران برابر ۱۵۰میلیمتر بر دقیقه ( × ) انتخاب گردید ه بود و ” هازلت ” با این ماشین تسمه هایی از مس ، برنج و فولاد سیلیسی به ضخامت ۴/۰ میلیمتر و عرض ۷۵ میلیمتر تولید نمود که بنا به گزارش او سطح تمام شده بسیار خوب جدایش در آنها مشهود نبود .

برای ساخت قالبهای تزریق از چند روش و یا ترکیب آنها استفاده می شود.
شکل ۵ نشانگر هزینه های نسبی ساخت کاویتی از مواد مختلف است.کاویتهای فولاد ،به مراتب گرانتر از کاویتهای ساخته شده از مواد دیگر هستند . علی رغم این موضوع ،معمولاً فولاد بر دیگر مواد ترجیح داده می شود. توضیح این تضاد ظاهری است که عمر مفید قالبهای فولاد ی بیشتر از بقیه قالبها است و همچنین هزینه های اضافی ساخت کاویتی فقط قسمتی از هزینه کل قالب است.
                                       
آماده شدن حفره قابلهای که با روکش کاری الکترونیکی ساخته می شوند. همانند روش های دیگر ،که در کارگاه انجام نمی شوند، ساعت کاری اضافه لازم دارد. این موضوع خوشایند نیست .ساخت مغریهایی که روکش کاری الکترولتی شده اند هفته ها و بلکه ماهها طول می کشد. برای نمونه سازی می توان کاویتی را از خنس فولاد گرم کار ساخت و همچنین می توان آنرا پرداخت نمود. هزینه های بالای تولید ،استفاده از مواد بهتر را توجیه می کند، چرا که هزرینه مواد معمولاً فقط %۲۰-۱۰ از کل هزینه قالب را تشکیل می دهد.
علیرغم تمامی مدرن برنامه ریزی،طراحی و تولید،ساخت قالب مستلزم استفاده از استاد کار های ماهر و شایسته،که در حال حاضر تعداد آنها کم است. ،میباشد. بنابراین ساخت قالب یک گلوگاه ایجاد می کند.
روشن است که تجهیزات جدید،فقط در ماشینهای مدرن قالبسازی مانند ماشین ابزارهای کنترل عددی وجود دارند، به کمک این تجهیزات فرایند کاری اتوماتیک شده و نیاز به کار انسانی نیست. و بنابراین تعداد ضایعات کم می شود. (مثلاًEDM )
۲-۱ ریخته گری
در بسیاری از موارد شرایط سطحی یا خواص مکانیکی ماده مصرفی محدودیتهایی برای فرآیند ماشین کاری ایجاد میکند. تکنیکهای بسیار جدید ریخته گری و کاربرد فولاد های مخصوص و آلیاژهای غیر آهنی ساخت قالبها و کاویتهای ریختگی را در ابعاد مختلف ممکن می سازد.
۲-۱-۱ فرآیند ریخته گری
سه فرآیند ریخته گری وجود دارند،ریخته گری در ماسه ،ریخته گری در سرامیک و ریخته گری تحت فشار. کاربرد آنها به عواملی چون ابعاد قالب ،تلرانسهای ابعادی،قابلیت تولید مجدد مورد نیاز و کفیت سطحی مطلوب بستگی دارد.
۲-۱-۲ ریخته گری در ماسه
این فرآیند در ساخت قالبهای بزرگ که هر نمینه قالب تا ۳ تن وزن دارد (۲) و همچنین در ساخت قالبهایی که به علت صحت ابعادی و کیفیت سطحی ویژه مورد نیاز از ابتدا ماشینکاری اضافی برای آنها برنامه ریزی شده است بکار می رود (۳،۲).ابتدا به وسیله یک مدل اصلی مثبت،مدل منفی که در آن ابعاد اضافی که ماشینکاری خواهند شد به ابعاد خارجی اضافه شده اند تهیه می شود. گوشت اضافی،با توجه به شکل و ابعاد با ایجاد یک شیب c 5 تا ۱ (۵ تا ۲ ) بر دیوار خارجی ،ماشینکاری می شود مدی منفی تمام شده برای شکل دهی ماسه بکار می رود و پس از فشرده شدن مکانیکی ماسه از آن خارج می شود .پیش از قالب گیری قالب ماسه ای با صیقل دادن صاف می شود. صیقل دادن این سطح بر سطح محصول نهایی ریخته گری (قالب)موثر است.قالب ماسه ای در هنگام خارج کردن محصول ریختگی از بین می رود.این قالب از شن کرم –اُر ، سیلیکات زیر کونیم یا کوارتز همراه با عوامل اتصال با پایه شیشه مایع ، روغن یا رزینهایی عمل آوری سرد ساخته می شود ( ۶ ، ۴ ) . این ترکیب با فلز ریختگی واکنشی انجام نمی دهد . به علاوه از تشکیل ناخالصیهای غیر فلزی و حباب که کیفیت قالب را خراب می کنند جلوگیری می کند . کیفیت مدل و جنس آن علاوه بر قالب ماسه ای و فرایند ریخته گری ، کیفیت سطحی ، دقت ابعادی و شکلی را در ریخته گری تعیین می کند . از آنجا که برای تولید مجدد محصول در قالبهای تزریق ، این سه خاصیت مورد توجه هستند ، بنابراین پیشنهاد می شود که از رزین اپوکسی برای ساخت مدل استفاده شود . جدول ۱۱ مقایسه ای بین مواد مختلف ساخت مدل را ارائه می کند .
در ساخت مدل ، اضافه ابعادی برای انقباض باید در نظر گرفت . برای تعیین انقباض کلی ، تغییر ابعادی فلز ریختگی که حاصل از انجام و سرد شدن است و همچنین انقباض پلاستیکی که در قالب ریخته می شود باید در نظر گرفت . اضافه ابعاد معمولی برای تعدادی از فلزات ریختگی در ریخته گری در ماسه ، در جدول ۱۲ فهرست شده اند . موادی که در این جدول نیستند ، در قالبهای تزریق مطلوبیت کمتری دارند .
امتیاز بزرگی قالبهای ریختگی این است که قالب تقریباً پس از ریختگی آماده است . عملیات اضافی ، مخصوصاً در صورت یکی کردن سیستم انتقال گرما با قالب به وسیله یک سیستم لوله کشی پیش ساخته ، کمتر می شود .
۲-۱-۳ ریخته گری دقیق – ریخته گری در سرامیک
این فرآیند در ساخت قالبهای یا کاویتهای مغزی که برای تولید محصول با سطح دقیق مورد نیاز هستند به کار می رود . ساختار سطحی محصول تولید شده مانند چوب ، چرم و منسوجات است . شکل ۶ مراحل واقعی فرآیند از مدل تا مغزی نهایی را نشان می دهد . از مدل اصلی ، معمولاً یک مدل طبیعی ، مدل منفی ، گرفته می شود ، که این مدل اغلب از جنس لاستیک سیلیس دار عمل آوری سرد ساخته می شود . از این مدل برای ساخت قالب سرامیک ریختگی استفاده می شود . این قالب به یک صفحه قالبگیری که در جعبه قالب است متصل می شود ، و سرامیک مایع داخل آن ریخته شود . با توجه به اندازه مدل و صحت تولید مجدد محصول که مورد نیاز است ترکیب شیمیایی مختلفی به کار می روند . با توجه به ترکیب شیمیایی ، به خصوص نوع عامل اتصال ، فرآیندهای متفاوتی ، البته با فرق کمی نسبت به فرآیند استاندارد به کار می رود . معروفترین آنها فرآیندهای unicast و show هستند .
ترکیب ریخته گری سرامیک مایع ، اغلب از دانه های زیرکونیم که کاملاً مسطح شده اند و عامل اتصال مایع ( رزین سختی پذیر ) است . پس از عمل آوری ، مدل در داخل یک حمام سخت گردانی غوطه ور شده و یا بوسیله آن خیسانده می شود. پس از این فرآیند پایدار سازی شیمیایی ، عامل اتصال و ماده سخت کن با سوزاندن آنها از ترکیب خارج می شوند و مدل برای چندین ساعت در داخل کوره پخته می شود ( ۷ ، ۲ ) ، سپس مدل برای ریخته گری آماده است . مراحل بعدی مشابه ریخته گری در ماسه است .
۲-۱-۴ ریخته گری تحت فشار ( دایکاست )
در ریخته گری در سرامیک و ماسه ، فلز مذاب در داخل یک قالب باز و بدون تأثیر فشار خارجی منجمد می شود . در ریخته گری تحت فشار ، مواد مذاب تا پایان انجماد تحت فشار خارجی هستند . بنابراین تجهیزات قابل توجهی لازم است . از آنجا که در این روش نیازی به مدلهای تغییر شکل نیست و زمان تولید کمتر است ، قسمتی از هزینه های اضافی تولید که بر اثر ساخت قالب فولادی و تجهیزات  هیدرولیک مورد نیاز ایجاده شده اند جبران می شود . بر خلاف ریخته گری در قالب باز که عملاً همه نوع ابعادی را می توان در آن تولید کرد ، در این فرآیند ابعاد به قدرتی که می توان به درستی تجهیزات دادمحدود می شود . ابعاد ریخته گری تحت فشار تقریباً تا مساحت     1000  cm(3) محدود می شود . بنابراین ، این فرآیند در ساخت قالبها یا حفره قالبهای مغزی کوچکتر که در آنها تلرانس دقیق و بیشترین کیفیت سطحی محصول نهایی مورد نیاز است به کار می رود .
همانطور که پیش از این ذکر شده ریخته گری تحت فشار در قالبهای فولادی که از جنس فولاد گرمکار مناسب ساخته می شوند انجام می شود . فولاد هوا سخت پیشنهاد می شود ( ۸ ) . در ساخت مدل باید یک شیب حداقل  5، o ، ترجیحاً  1 یا بیشتر ، در نظر گرفت . انقباض قالب ریخته گری تحت فشار و همچنین مواد پلاستیکی که به کار خواهند رفت ، همچنین گوشت اضافه لازم برای ماشینکاری مغزی برای جازنی آن در پایه قالب باید در نظر گرفته شود . این گوشت اضافه حداقل باید  mm5 باشد ( شکل ۷ ) . در صورت استفاده از قالبهای فولادی ، مقدار انقباض فلزات ریخته شده تحت فشار را می توان از جدول ۱۳ به دست آورد ( ۹ ) .
شکل ۷ یک مدل فولادی ریخته گری و ابعاد مهم آن را نمایش می دهد . پس از مساحت مدل ، مدل مثبت برای ماتریسها و مدل منفی برای ماهیچه ها ، آنرا داخل یک پایه با ابعاد قالب یا کاویتی مغزی اخیر ، با در نظر گرفتن گوشت اضافه ماشینکاری قرار می دهند و سپس روی میز یک پرس هیدرولیک نصب می کنند . قالب با فلز مذاب پرشده و تحت فشار هیدرولیک بسته می شود . فشار تا انجماد فلز حفظ می شود . در نتیجه یک محصول ریختگی با ساختار یکنواخت ، ظریف و بدون تخلخل به دست می آید . سپس محصول از داخل قالب خارج می شود . این کار با یک حرکت عمودی ساده و یاحرکت چرخشی انجام می شود . حرکت اخیر ساخت کاویتهای مغزی برای قالبگیری پیچ یا چرخنده های حلزونی پلاستیکی را ممکن می سازد .
بر خلاف ریخته گری در قالب باز ، در ریخته گری تحت فشار سیستم تبادل گرمایی در حین ریخته گری وجود ندارد .
۲-۲ پاشش فلز
پاشش فلز ، روش کم هزینه و مخصوصاً سریع برای ساخت حفره قالب از یک مدل با جنس دلخواه است . با این روش صحت سطح محصول تولیدی بسیار زیاد است و همچنین مدلسازی و قالبگیری در سری های کوچک در شرایطی نزدیک به شرایط تولید ممکن است . در این فرآیند آلیاژهای ذوب پایین بیسموت – قلع ذوب شده و بر روی یک مدل پاشیده می شوند ، این مدل با یک عامل جدایش از قالب آماده سازی شده است ( شکل ۸ ) . قطرات فلزی به محض برخورد با سطح مدل سرد می شوند . با ادامه پاشش یک لایه بدون تخلخل به پوسته فشرده ای تبدیل می شود . استحکام پوسته که به آن ماسک هم می گویند – با توجه به کاربرد آن ، با افزایش ضخامت زیاد می شود . در قالبهای تزریق ضخامت عموماً  mm5-4 است ( ۱۰ ) . به محض اینکه پوسته پایدار شد ، از مدل جدا می شود ( با شیب تقریبی  2 ) و داخل قاب فلزی قرار می گیرد . قاب نیروی گیرنده و نیروهایی که در داخل حفره قالب عمل می کنند را تحمل می کند و به وسیله آن می توان اجزاء راهنما را برای تثبیت موقعیت بدون جابه جایی ، در قالب یکپارچه کرد . سیستم مبادله گرما نیز به صورت لوله کشی در داخل قاب قرار می گیرد . سپس تمام مجموعه درون یک پشت بند از جنس آلیاژ ذوب پایین ، رزین اپوکسی اصلاح شده با پودر آلومینیوم یا بتون ، قرار می گیرد .
آلیاژهای ذوب پایین با توجه به محدوده یا نقطه ذوب در یک محفظه که به صورت الکتریکی گرم می شود و یا در قوس یک افشانه فلز ذوب می شوند. مذاب به وسیله هوای فشرده ( ۶۰۰kpa-200 ) منتشرشده و بر روی مدل پاشیده می شود . توصیه می شود که این عمل در یک اتاقک پاشش انجام شود . به این ترتیب محل کار عاری از غبار فلزی و تمیز است و همچنین از ماده باقی مانده بدون آلوده کردن آن می توان مجدداً استفاده کرد .
در حین پاشش ،فلز مذاب به سرعت سرد می شود .هنگامی که این فلز به مدل برخورد می کند دمای آن از c  400-200 به c  50-40 کاهش یافته است.از این رو مفاومت در برابر گرما برای جنس مدل مطرح نیست.بنابراین گچ ،رزین ریختگی ،لاستیک سیلیس دار،چوب،پلاستیکهای سختی پذیر و چرم مصنوعی را می توان به کار برد.
پس از اینکه پوسته قالب در داخل قاب فلزی نصب شد و در پشت بند قرار گرفت،این قالبها که به وسیله پاشش فلز ساخته می شونددر قالبگیری تزریقی فشار تا MPa 40 (13-10) را تحمل می کنند .اندازه قالب تا مساحت    m 0.6 سطح تصویر شده امکان پذیر است. عمر مفید به ساختمان قالب ،طراحی قطعه کار و شرایط فرآیند بستگی دارد.عمر مفید قالب های ساده تا ۲۰۰۰ ضرب هم می رسد.
۲-۳ روکش کاری الکترولیتی
حفره قالب مغزی دلخواه را می توان با روکش کاری الکترولیتی فلز بر روی یک مدل ساخت .پس از جدا کردن مدل ،روکش رسوبی یک پوسته خود نگهدار تشکیل می دهد و این پوسته توسط یک پشت بند مستحکم شده و آنرا می توان به راحتی داخل صفحه قالب قرار داد طوری که کاملاً حفظ شود.
با توجه به ماده اولیه ساخت مدل ،آنرا باید ازپیش آماده سازی کرد . سپس آنرا در یک محلول آبی نمک فلزی،الکترولیت،غوطه ور کرده و به قطب منفی یک منبع DC  ( کاتد)وصل می کنند.در یک فاصله مشخص از کاتد آندوهایی که به قطب مثبت منبع انرژی متصل هستند قرار دارند. جنس آندها از فلز است که باید بر روی مدل روکش رسوبی شود. اگر جریان در الکترولیتی که حاوی نمک فلز رسوب شونده است ایجاد شود،فلز آند حل می شود و به صورت یونهای فلزی در الکترولیت به سوی کاتدحرکت کرده و به صورت فلز بر روی مدل رسوب می کند.
عموماً مدل را با ماشین کاری ، ریخته گری یا ورقه پوشانی می سازند. ماده اولیه مدل بر مبنای تعداد دفعات استفاده و چگونگی جدا سازی آن (مخرب ،غیر مخرب ،شیمیایی) تعیین میشود.
هم مواد فلزی و هم موار غیر فلزی مناسب هستند. مدلهای فلزی قبل از غوطه وری در حمام ،باید گریس زدایی و به وسیله عامل جدایی پوشش شوند.مدلهای غیر فلزی باید رسانای الکتریکی شوند این کار با استفاده از یک لایه نقره که به صورت شیمیایی احیاء شده انجام می شود. سطح مدل ابتدا در محلول حساس کننده چربی زدایی ( یا خنثی) می شود. سپس سطح به ترتیب با نیترات نقره و یک محلول احیاء کننده آماده می شود. محلولها با هم واکنش نشان می دهند .به این ترتیب نیترات نقره و یک محلول احیا کننده آماده می شود. محلولها با هم واکنش نشان می دهند.به این ترتیب نیترات نقره به لایه فشرده نقره احیاء می شود. که این لایه به عنوان عامل جدایی نیز در سطح غیر فلزی عمل می کند.
در ساخت مدلها مراقبت زیادی باید به عمل آید و نیاز با استاد کارهای ویژه ای است. به دماهای بالاتر ۰حدود ۶۰) که مدل در حمام تحت آن قرار می گیرد باید توجه خاصی داشت .انبساط حاصل ممکن است باعث تغییرات ابعادی و تابیدگی شود. کیفیت سطحی و ابعادی پوسته بهتر از شرایط مدلیکه از آن ساخته میشود نخواهد بود. توزیع نامناسب روکش ممکن است بر اثر طراحی نادرست مدل(گوشه ها و لبه های تیز) با موقعیت نامناسب آندها بوجود آید. گاهی عملیات ماشینکاری واسطه،(مثل فرزکاری)ضروری است. روشهای رفع این مشکلات تغییر طرح مدل ،تصحیح آرایشآندها و در نهایت استفاده از کاتدهای کمکی است.
ابتدا یک لایه سخت از جنس آلیاژ کبالت نیکل به ضخامت تقریبی mm 5 بر روی مدل،روکش کاری الکترولیتی می شود. سپس برای ایجاد ابعاد مورد نیاز یا نغزی پشت بند لازم برای آن تهیه میشود. در این مرحله می توان سیستم تبادل گرمایی را نیز داخل کرد. مهمترین مواد و روشهای ساخت پشت بند به شرح زیر است:
–    روکش کاری الکترولیتی روی
–    ریخته گری رزین اپوکسی
–    ریخته گری آلیاژهای ذوب پائین (مثلاً فلز حروف ریزی)
–    پا شش فلز
–    ریخته گری در سرامیک و
–    جازنی پشت بند فولادی
نوع پشت بند به باری که قالب تحت آن قرار می گیرد و به ابعاد قالب بستگی دارد.پوسته پشت بند شده،حفره قالب مغزی که در آخر کار تا اندازه مناسب ماشینکاری میشودفاز مدل جدا و داخل صفحه نگهدارنده حفره قالب جا زده می شود.
امتیازهای روکش کاری الکترولیتی عبارتند از تولید دقیق سطوح بافت دار،حتی در حفره قالبهای بسیار عمیق و باریک،صحت ابعادی و امکان ساخت حفره قالبهای مشابه متعدد با یک مدل اصلی، اتلاف زمان نکته منفی این روش است.
۲-۴ سنبه زنی
سنبه زنی سرد،تکنیکی است که در آن قالب ها و حفره قالبها بدون براده برداری تولید می شوند. یک سنبه سختکاری و پرداخت شده که شکل خارجی قطعه ،قالبگیری را داردفبا سرعت کمی (min/mm 10-1 .0 ) به داخل یک ماده خام از جنس فولاد نرم پخت شده فشار داده می شود. سنبه به صورت یک مدل منفی در قطعه خام ایجاد می شود. کار آرایی این تکنیک با حداکثر فشار مجاز سنبه که در حدود MPa 3000 است و استحکام تسلیم ماده خام پس از پخت محدود می شود. بهترین شرایط سنبه زنی سرد در فولادهای پخت شده با استحکام پایین MPa  600 ایجاد می شود.
استحکام تسلیم پس از پخت به مقدار آلیاژهای حل شده در فریت،به مقدار و توزیع کاربید درون آن بستگی دارد. .انتخاب مواد  برای سنبه زنی سرد بر مبنای سختی آنها پس از پخت(سختی بریتل)و ترکیب شیمیایی آنها انجام می شود .عمق بدون بعد سنبه زنی t/d نسبت به عمق t و قط سنبه d  در یک سنبه استوانه ای است. اگر سطح مفطع سنبه متفاوت باشد. مثلاً مستطیل یا مربع ،انگاه (A /13 .1)=d  که A  مساحت سطح مقطع است. (۱۷ ) .با افزایش عمق،ماده خام سختکاری سرد میشود. این سختکاری سرد،با پخت واسطه(کریستالیزاسیون مجدد)خنثی میشود.سپس مجددا فرآیند سنبه زنی تا رسیدن به حداکثر بار سنبه ادامه می یابد .در هنگام پخت باید توجه داشت که پوسته تشکیل نشود،چرا که نتایج خوب سنبه زنی فقط در سطوح سالم امکان پذیر است . با پیش گرم کردن ماده خام ، می توان عمق سنبه زنی را افزایش داد . با توجه به جنس و دمای گرم کردن ، عمق سنبه زنی را می توان %۵۰-۲۰ افزایش داد. در نهایت ، گودیها هم جریان مواد را راحت تر کرده و هم باعث افزایش عمق سنبه زنی می شود  ( 17 ) .