سابقه ریختهگری دقیق یا ریختهگری با مدل‌های مومی به هزاران سال پیش برمی‌گردد. در آن زمان از ریختهگری دقیق برای ساخت بت‌ها، جواهرات و زیورآلات استفاده می‌شد.
از همان ابتدای استفاده از روش ریختهگری، برای ساخت ابزارهای مهندسی مختلف و تولید قطعاتی با دقت ابعادی بالا چالش‌های زیادی وجود داشت. تا اینکه روش‌های ریختهگری دقیق پا به عرصه گذاشتند. قدمت این روش به قدری زیاد است که می‌توان از آن به عنوان اصلی‌ترین روش ریختهگری نام برد. در ریختهگری دقیق هم مدل و هم قالبی که استفاده می‌شود را نمی‌توان دوبار استفاده کرد و فقط یک بار استفاده می‌شوند.
ریختهگری دقیق چیست؟
ریختهگری دقیق یا ریختهگری با مدل‌های مومی می‌تواند اتلاف مواد، انرژی و همچنین ماشین کاری بعد از قالب گیری را به حداقل برساند. همچنین با استفاده از این روش تولید قطعات بسیار پیچیده در شرایطی ایده‌آل و با اطمینان قابل اجرا است. در این ریختهگری که با نام ریختهگری ظریف نیز شناخته می‌شود، یک الگوهایی از بخش‌های مختلف قطعه نهایی را از موم می‌سازند و به هم متصل می‌کنند. سپس الگوی کامل مومی را در موادی از جنس سرامیک، گچ یا پلاستیک قرار می‌دهند تا یک پوسته اطراف الگوی موم ساخته شود.
ریختهگری دقیق عبارت است از ساخت قالب نسوز با پوشاندن مدل‌های از بین رونده و انتقال فلز مذاب به این قالب برای انجماد و شکل گیری قطعه نهایی. مزیت اصلی این فرآیند این است که با استفاده از آن می‌توان فلزاتی را با دمای ذوب بالا که قابلیت قالب گیری در گچ یا فلز ندارند، ریختهگری کرد.
فرایند ریخته گری دقیق با استفاده از موم، روشی بسیار دقیق برای تولید قطعات فلزی با هندسه پیچیده از هر نوع آلیاژی است. امروزه بسیاری از آلیاژهای فلزی مانند فولاد ساده کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد زنگ نزن، آلومینیوم، آلیاژهای برنزی، چدن خاکستری و چدن داکتیل با این روش ریخته گری می‌شوند. مهم‌ترین مزیت این روش ساخت قطعاتی است که هم دمای ذوب بالایی دارند و هم امکان قالب گیری در گچ یا فلز را ندارند. برخی از کاربران به اشتباه ریخته گری را ریخته گردی دقیق سرچ می‌کنند اما در واقع منظورشان همان ریخته گری دقیق است. در ریخته گری ظریف الگوی موم در کوره ذوب شده و برداشته می‌شود و برای ایجاد ریخته گری، فلز داخل پوسته ریخته می‌شود.
مراحل ساخت قطعه به روش ریختهگری دقیق
در کل ریخته گری ظریف را می‌توان به دو صورت انجام داد:
- ریخته گری مستقیم؛ که در آن موم نقش اصلی را دارد و استفاده از آن الزامی است.
- ریخته گری غیر مستقیم؛ که برای انجام آن ملزم به استفاده از موم نیستیم.
در ادامه مطلب ریخته گری دقیق با روش غیر مستقیم را بررسی می‌کنیم.
مرحله‌ی اول: ساخت الگوی اصلی
در این مرحله یک الگوی اصلی از موم، خاک رس، چوب و یا پلاستیک ایجاد می‌شود. در سال‌های اخیر و با پیشرفت تکنولوژی، تولید الگوها با استفاده از چاپ سه بعدی (3D) استفاده می‌شود که با الگوهایی با وضوح بالا کاربرد دارند.
مرحله‌ی دوم: ساخت قالب ریختهگری دقیق
ابتدا قالب الگوی اصلی ساخته می‌شود. اگر الگوی اصلی از جنس فولاد ساخته شده باشد، می‌توان قالب را مستقیما با استفاده از فلزی با نقطه ذوب پایین‌تر و با الگوی اصلی ریختهگری نمود. همچنین قالبهای پلاستیک نیز امکان ریختهگری با الگوی اصلی را نیز دارا می‌باشند. در روش مستقیم قالب اصلی به صورت مستقیم ماشین کاری می‌شود و بدون ساخت الگو مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مرحله سوم: تولید الگوهایی از موم
برخلاف نام این الگوها، لزوما از جنس موم ساخته نمی‌شوند چرا که ممکن است علاوه بر موم از جنس‌هایی همچون جیوه و پلاستیک هم در ساخت آن‌ها استفاده شود. الگوهای مومی با دو روش ساخته می‌شوند:
در روش اول مقداری موم داخل قالب ریخته می‌شود به طوری که سطح داخلی قالب با موم پوشانده شود. در روش دوم تمام قالب را با استفاده از موم پر نموده و منتظر می‌مانند تا سرد شده و به حالت جامد تبدیل گردد.
مرحله چهارم: سرهم کردن و ساخت درختچه مونتاژ
الگوهای مختلف موم را می توان نصب و به یک الگوی بزرگ مونتاژ کرد تا در یک دسته ریخته شوند. در این شرایط، الگوها به یک شیشه مومی متصل می شوند تا یک خوشه الگو یا درخت ایجاد کنند. این الگوی درختچه مانند به ما کمک می کند تا قطعات در یک مرتبه بارریزی تولید شوند.
مرحله پنجم: به کارگیری مواد ریختهگری دقیق
قالب سرامیکی مراحل پوشش دهی، اندودکاری و سخت شدن را برای رسیدن به ضخامت مورد نظر، تکرار می‌نماید. در عملیات پوشش ریختهگری دقیق برای ایجاد یک پوشش سطحی یکنواخت در الگو، آن را درون یک دوغاب از مواد نسوز فرو می‌برند. به منظور حفظ جزئیات قالب از مواد ریز استفاده می‌شود که آن‌را پوشش اولیه می‌نامند.
ذرات سرامیکی درشت در مرحله اندودکاری با فروبردن الگوها به یک بستر مذاب به صورت دستی اعمال می‌شوند، و در ادامه، مرحله سخت کاری اجازه بهبود به پوشش را فراهم می‌کند. قالب نیز باید خشک شود که حدود 16 الی 48 ساعت زمان لازم دارد.
مراحل فوق تا هنگامی که به ضخامت دلخواه برسند تکرار می‌شود.
مرحله ششم: موم زدایی
در این مرحله پوسته سرامیکی که داخل آن الگوی مومی قرار دارد به صورت سر و ته در کوره قرار می گیرد تا الگوی مومی آب شده و پوسته سرامیکی باقی بماند.
مرحله هفتم: پیش گرم شدن قالب‌ها
در این مرحله قالبهای سرامیکی ساخته شده تا درجه حرات 900 الی 1100 درجه سلسیوس گرم می شوند. این گرمایش باعث می شود قالب ها از هرگونه رطوبت و باقی مانده‌های موم، پاک سازی شوند.
مزیت انجام این مرحله این است که می‌توان از همین قالبهای گرم برای ریختهگری استفاده کرد. با این کار مدت زمان انجماد مذاب افزایش پیدا می کند که در نتیجه آن، دقت ابعادی بیشتر می شود و خواص مکانیکی بهبود پیدا می کند.
مرحله هشتم: بارریزی
نیروی گرانش، فشار هوا و سایر نیروها در ریختن مواد مذاب درون قالب نقش مهمی را ایفا می‌کنند به همین دلیل قالب رو به بالا درون وان پر از ماسه قرار می‌گیرد و سپس مواد مذاب درون آن می‌ریزند.
مرحله آخر: عاری کردن
برای جدا کردن قطعه ریخته گری دقیق می توان پوسته سرامیکی را به کمک چکش و یا لرزش جدا کرد. راهگاه هم پس از جدایش قطعه مجددا بازیافت می شود و مورد استفاده قرار می گیرد. معمولا در آخر محصول ریخته گری شده با تراش یا سنگ زنی تمیزتر می‌شود.