قالب‌سازی

قالب

ابزار شکل دهنده هر نوع محصول را قالب گویند به صورتی که محصول شکل دل‌پذیر و قابل قبول ومطلوب را پیدا کند (محصولات مانند: تصویر- صفحه‌ها از انواع مواد وشکل گوناگون – حجم‌های پر – حجم‌های تو خالی – میله‌ها). برای تولید یک محصول به تعداد زیادی ازقالب‌ها درانواع گوناگون نیاز است که به عنوان ابزارسری‌سازی وتولیدانبوه استفاده می‌شود. نام و شیوه کار قالب‌ها بسته به نوع مواد مصرفی و نوع شکل‌دهی آن‌ها تغییر می‌کند. قالب‌ها بر اساس مواد محصول: قالب‌های پلاستیک – فلزی – سیمانی – گلی – گچی – ازبست – شیشه – کاغذ – پلیمر – سرامیک – چوب – پارچه – فوم – سنگ – مواد خوراکی…

انواع قالب‌های صنعتی

قالب‌های صنعتی که از آن‌ها برای تولید استفاده می‌شود بنا به روش تولید قطعه انواع گوناگونی دارند که با توجه به قطعه نهایی و ویژگی‌هایی که از آن قطعه مورد انتظار است نوع قالب نیز تفاوت می‌کند، به‌طور کلی قالب‌ها را می‌توان به چهار دسته تقسیم کرد:

قالب‌های ریخته‌گری

قالب‌های تزریق پلاستیک

قالب‌های آهنگری

قالب‌های پرس شامل:(قالب‌های برش، قالب‌های کشش، قالب‌های فرم، قالب‌های خم)

که هر یک از این نوع قالب‌ها به فراخور نوع قطعه به زیر مجموعه‌هایی تقسیم می‌شوند؛ ولی با توجه به این که موضوع اصلی این مقاله بررسی دو روش ساخت قالب‌های ریخته‌گری و روش ساختار متمرکز وغیر متمرکز می‌باشد موضوع اصلی را روی ساخت قالب‌های ریخته‌گری متمرکز می‌کنیم تا بیشتر بتوانیم وارد جزئیات این بحث شویم.

انواع قالب‌های ریخته‌گری

برای تولید تمام قطعاتی که به روش ریخته‌گری ساخته می‌شوند نیاز به تهیه قالب می‌باشد. حال جنس و ویژگی‌های قطعه است که روش ریخته‌گری را تعیین می‌کند و بر این اساس نوع قالب تعیین می‌شود. قالب‌های ریخته‌گری به سه دسته قالب‌های دایکاست (High pressure) قالب‌های ریژه (low pressure) و قالب‌های ماسه‌ای (sand) تقسیم می‌شوند که هر یک کاربرد خاص خود را دارند. در ذیل به جزئیات هر کدام می‌پردازیم.

قالب‌های دایکاست (Die cast)

برای ساخت قطعاتی از جنس آلومینیوم که دارای ضخامت یکنواخت بین ۱٫۵ تا ۱۵ میلی‌متر هستند از روش ریخته‌گری تحت فشار استفاده می‌شود در این روش مذاب آلومینیوم با فشار بالا داخل قالب تزریق می‌شود. از مزایای این روش می‌توان به تولید قطعات با کیفیت سطحی بالا و تیراژ بالا نام برد. کیفیت بالا و عدم پلیسه سبب می‌شود بسیاری از پروسه‌های تولید مانند پلیسه‌گیری و سنگ زنی و سوراخ کاری حذف شود، از این رو تأثیر به سزایی در کاهش هزینه تولید هر واحد قطعه دارد. قالبی که برای ریخته‌گری به این روش مورد نیاز می‌باشد قالبی است از جنس فولاد گرمکار با حجم و ضخامتی زیاد که قابلیت تحمل فشار بالای ذوب راداشته باشد از این رو قالب‌های دایکاست قالب‌هایی بزرگ و گران‌قیمت هستند.

قالب‌های ریژه (Gravity)

برای قطعات آلومینیمی که ضخامت قطعه یکنواخت نیست و کیفیت قطعه از نظر استحکامی مورد توجه باشد و همچنین نیاز به قطعه‌ای بدون ریزمک و تخلخل باشد نیاز است که این روش را برای تولید برگزید، در این روش ذوب به آرامی وارد قالب فولادی می‌شود. قالب‌های ریژه نسبت به قالب‌های دایکست از نظر ابعادی کوچک‌تر هستند (به منظور تولید یک قطعه یکسان) اما آنچه سبب پیچیدگی این قالب‌ها می‌شود طراحی سیستم راهگاهی در این قالب هاست و آنچه سبب گران‌قیمت شدن این قالب‌ها می‌شود هزینه طراحی، دانش و تکنولوژی ای است که سازنده برای طراحی و ساخت این قالب دریافت می‌کند.

قالب‌های ماسه‌ای (Sand cast)

به‌طور قطع متداول‌ترین روش‌های تولید قطعات فلزی، ریخته‌گری در قالب ماسه‌ای است. در این روش نیاز به ساخت یک مدل فلزی است که از یک قالب ماسه‌ای گرفته شود و ذوب را در این قالب می‌ریزند. مدل‌های فلزی برای روش‌های مختلف ریخته‌گری تهیه می‌شوند، برخی از این روش‌ها اتوماتیک هستند مانند ریخته‌گری به روش DIZA و هانزبرگ و واگنر یا به صورت دستی و سنتی می‌باشد.

پروسه ساخت قالب

امروزه با توجه به پیشرفت تکنولوژی هم در بخش ماشین‌افزار (به ویژه ورود ماشین‌های CNC) و هم در بخش نرم‌افزار صنعت قالب‌سازی نیز هم از حیث کاهش زمان ساخت و هم از نظر قابلیت ساخت قالب‌هایی با فرم‌های پیچیده پیشرفت قابل توجهی را به خود دیده‌است. پروسه تولید قالب به دو بخش طراحی و ساخت تقسیم می‌شود. در بخش طراحی، مهندس طراح (قالب ساز) با توجه به دانش و تجربه خود، اجراء، شکل و همچنین سیستم راهگاهی قالب را با استفاده از نرم‌افزارهایی مانند سلیدورک، اوتودسک اینونتور، مکانیکال دسکتاپ وکاتیا طراحی کرده و مدل سه بعدی قالب را می‌سازد که این مدل سه بعدی مبنای ماشینکاری قالب به وسیله ماشین CNC قرار می‌گیرد، سپس بعد از اتمام عملیات ماشینکاری فرایند مونتاژ قالب انجام می‌شود.

پروسه ساخت قالب به دو بخش تقسیم می‌شود:

بخش اول مرحله طراحی قالب و بخش دوم شامل عملیات ماشینکاری و مونتاژ اجزای قالب است، برای طراحی قالب نیاز به نقشه فنی قطعه است که این نقشه از سفارش دهنده قالب دریافت می‌شود، سپس از روی این نقشه مدل سه بعدی قطعه با استفاده از یکی از نرم‌افزارهای سلیدورک، اوتودسک اینونتور، مکانیکال دسکتاپ، کاتیا  در کامپیوتر ساخته می‌شود، پس از آن اجزای قالب که از روی آن قطعه تفکیک و طراحی می‌شود. بعد از مرحله طراحی نوبت به مرحله تولید می‌رسد، در اینجا ماشینکاری اجزای قالب روی چوب به وسیله ماشین فرز CNC صورت می‌گیرد. باری ماشینکاری اپراتور با نرم‌افزار POWERMILL برنامه ماشینکاری را روی مدل سه بعدی که طراح به او داده‌است در کامپیوتر اجرا می‌کند، سپس این برنامه به ماشین CNC داده می‌شود و به صورت اتوماتیک روی چوب اجرا می‌شود، سپس این اجزا به ریخته‌گری فرستاده می‌شوند تا از روی آن قطعه فلزی ساخته می‌شود سپس این اجزا تنش‌گیری می‌شوند تا از دفرم شدن و تاب برداشتن آن‌ها پس از عملیات ماشینکاری جلوگیری شود. پس از ماشینکاری روی اجزای فلزی قالب این اجزا توسط مونتاژکار قالب، مونتاژ می‌شوند.

قالب‌ها بر اساس شکل‌دهی وشیوه کار روی محصول:

قالب‌های پرسی – تزریقی – فشاری – درون گرمایی درون سرمایی – برشی – فرم دهی – خم کاری – اکسترود – لرزشی – فشار هیدرولیک – فشار باد – فشار اب – سایشی و…. قالب‌ها بر اساس جنس قالب: قالب‌های فلزی – چوبی – پلیمری – ازبستی -سیمانی – گچی -گلی – پارچه – سنگ و لاستیکی و …