ریخته‌گری

فرایند ریخته‌گری ماسه‌ای

ریخته‌گری ماسه‌ای متداول‌ترین روش ریخته‌گری است. با این روش انواع بسیار زیادی از فلزات را می‌توان ریخته‌گری کرد. برای اندازه قطعات در این روش تقریباً هیچ محدودیتی وجود ندارد. هر چند قطعات ساخته شده به این روش دقت خوبی ندارند اما معمولاً هزینه آن کمترین هزینه ممکن است. در ریخته‌گری ماسه‌ای قالب‌ها یکبارمصرف بوده ولی می‌توان ماسه را بازیافت و مجدداً استفاده کرد. قالب‌های ماسه‌ای با فشرده سازی ماسه حول الگو در داخل دو درجه (Flask) در دو قسمت ساخته می‌شوند. به درجه یا نیمه بالایی قالب Cope و به درجه پایینی قالب Drag گفته می‌شود. هر قالب شامل یک یا چند تغذیه (Riser)، روش‌هایی برای هواکشی و خروج گازها، و مسیر و سیستمی برای انتقال مذاب به حفره قالب است. این سیستم شامل یک حوضچه مذاب ریزی، مذاب‌رو، راه‌گاه، و یک یا چند گلویی است. پس از فشرده سازی ماسه، الگو از قالب خارج شده و هر گونه ماسه شل با باد پاک می‌شود. در صورت نیاز از ماهیچه‌ها برای شکل دهی به خصوصیات داخلی قطعه استفاده می‌شود. ریخته‌گری ماسه‌ای بسته به ماسه مورد استفاده به دسته‌های کوچکتری تقسیم‌بندی می‌شوند. این روش‌ها عبارتند از:[2]

1. قالب‌های ماسه تر (Green Sand Molds): این قالب‌ها از مخلوطی از ماسه سیلیسی، خاک رس و آب ساخته می‌شوند. هر چند ریخته‌گری ماسه تر روشی بسیار همه‌کاره است، اما نمی‌توان از آن برای ریخته‌گری قطعات با دیواره نازک استفاده کرد. همچنین تلرانس‌ها و فضای ماشین کاری باید آزاد و بزرگ در نظر گرفته شود. سطوح خیلی صاف امکان‌پذیر نیست و به دلیل رطوبت این قالب‌ها، در هنگام ریخته‌گری برخی فلزات خاص، عیوب ریخته‌گری ایجاد می‌شود.[2]
2. قالب‌های بدون-پخت یا هوا خشک (No-bake Molds): این قالب‌ها از مخلوط ماسه و یک چسب (بایندر) رزینی ساخته می‌شوند. این مخلوط حول یک الگو فشرده می‌شود و در دمای اتاق به سرعت خشک و سفت می‌شود. این قالب‌ها بسیار مستحکم هستند و قطعات تولید شده با این روش دارای تلرانس و کیفیت سطح خوبی می‌باشند. شکست قالب پس از ریخته‌گری بسیار آسان است و امکان بازیافت ماسه رزینی نیز وجود دارد، هر چند هزینه آن نسبت به ماسه تر بیشتر است.[2]
3. قالب‌های پوسته ای (Shell Molds): قالب‌های پوسته ای با گرم کردن یک الگوی فلزی و سپس ریختن ماسه سیلیسی رزین دار بر روی آن ساخته می‌شوند. برای تکمیل ساخت قالب، الگو پوشانده شده و پخته می‌شود. پس از خشک شدن الگوها جدا شده و هر کدام به عنوان یک‌نیمه قالب عمل می‌کنند. ماهیچه‌ها به همین روش ساخته شده و بر روی قسمت Drag قالب قرار داده می‌شوند. سپس یک چسب بایندر بر روی این نیمه قالب اعمال شده و سمت Cope بر روی آن قرار داده شده و به یکدیگر اتصال داده می‌شود. این قالب‌های پوسته ای را می‌توان به سرعت آماده کرده و برای مدت زمان طولانی انبار کرد. ریخته‌گری به روش قالب پوسته ای یک روش شبه-دقیق است و کیفیت سطح و تلرانس بالاتری نسبت به روش ماسه تر یا ماسه هواخشک دارد. با این حال وزن و اندازه قطعات قابل ریخته‌گری به این روش محدود بوده و معمولاً کمتر از ۴۵ کیلوگرم است.[2]

ریخته‌گری در قالب گچی روشی دقیق برای ریخته‌گری آلیاژهای آلومینیوم، مس کم سرب، و آلیاژهای روی است. از آنجایی که قالب‌های گچی تحمل دماهای خیلی بالا را ندارند، برای ریخته‌گری آلیاژهای آهنی مناسب نیستند. قالب‌های گچی بیشتر از کلسیم سولفات یا گچ و آب ساخته می‌شوند. ممکن است در کنار کلسیم سولفات از افزودنی‌های دیگر برای افزایش قابلیت قالب‌گیری، کاهش تخلخل، افزایش استحکام یا کنترل انقباض استفاده گردد. این مخلوط به صورت دوغاب بر روی الگو ریخته شده و اجازه داده می‌شود تا سفت گردد. پس از سفت شدن، قالب از الگو جدا شده و برای از بین بردن رطوبت در داخل کوره پخته می‌شود. قالب‌ها ممکن است حاوی اینسرت‌های فلزی باشند که به آن Chill می‌گویند. چیل باعث افزایش سرعت انجماد و افزایش استحکام نقطه ای در قطعه نهایی می‌شود. رسانش گرمایی قالب‌های گچی نسبت به قالب‌های ماسه‌ای کمتر بوده و در نتیجه زمان بیشتری برای خنک شدن و انجماد نیاز دارند. اندازه قطعات ساخته شده به این روش محدود بوده، و معمولاً وزنی بسیار کمتر از ۴۵ کیلوگرم دارند، اما قطعات می‌توانند بسیار پیچیده بوده یا دیواره‌های بسیار نازکی داشته باشند.[2]

مذاب‌ریزی در ریخته‌گری دقیق.

در ریخته‌گری دقیق که با نام ریخته‌گری مومی نیز شناخته می‌شود، عموماً از قالب‌های سرامیکی استفاده می‌شود. در این فرایند به جای موم از پلاستیک نیز می‌توان استفاده کرد. این الگوهای مومی ابتدا توسط فرایند قالب‌گیری تزریقی ساخته شده و سپس بر روی یک تنه مومی (Wax Post) بر روی هم چیده و چسبانده می‌شوند، که به حوضچه مذاب ریزی متصل است. به این مجموعه الگوها، درخت گفته می‌شود و معمولاً شامل یک سیستم راهگاهی پیچیده برای کمک به حرکت جریان مذاب است. برای ساخت قالب پوسته ای، این درخت چندین بار در داخل یک دوغاب سرامیکی فرو برده می‌شود. اولین لایه برای داشتن یک کیفیت سطح خوب از ذرات سرامیکی ریز تشکیل می‌شود و سپس برای حجم و استحکام بخشیدن به پوسته، برای لایه‌های بعدی از ذرات سرامیکی درشت تر استفاده می‌شود. پس از هر مرحله فروکردن پوسته در داخل دوغاب سرامیکی، اجازه داده می‌شود قالب خشک شود. برای حذف موم از داخل قالب، آن را در داخل یک اتوکلاو حرارت می‌دهند. موم ذوب شده و پوسته سرامیکی توخالی شکل می‌گیرد. این قالب سپس پخته می‌شود تا رطوبت آن حذف گشته، سرامیک کاملاً پخته شده و برای مذاب ریزی پیش گرم شود. از این روش هم برای ریخته‌گری فلزات آهنی و هم فلزات غیرآهنی می‌توان استفاده کرد. پس از انجماد، پوسته سرامیکی شکسته شده و قطعات از تنه درخت برش داده می‌شوند. اصلی‌ترین مزیت ریخته‌گری دقیق، امکان ریخته‌گری قطعات پیچیده با دقت و تلرانس بالا، دیواره نازک و سطح صاف است. اکثر قطعات ساخته شده به روش ریخته‌گری دقیق وزنی کمتر از ۴٫۵ کیلوگرم دارند، هر چند قطعاتی به وزن بیش از ۱۰۰ کیلوگرم نیز به این روش ساخته شده‌اند.[2]

خوشه الگوی فومی قبل از پوشش‌دهی.

پوشش‌دهی به خوشه الگوی فومی با پوشش مقاوم به دمای بالا. در اینجا از یک ربات صنعتی برای افزایش راندمان و ثبات در نتیجه کار استفاده شده‌است.

در ریخته‌گری فوم تبخیری از فوم پلی استایرین برای ساخت الگوهای یکبارمصرف در داخل قالب‌های ماسه‌ای خشک غیرچسب‌دار استفاده می‌شود. به این روش، ریخته‌گری لاست فوم یا فرایند پلی استایرین تبخیری نیز گفته می‌شود. الگوها می‌توانند یک تکه یا برای قطعات پیچیده چندتکه باشند. همچنین برای افزایش سرعت می‌توان آنها را به صورت یک خوشه به یکدیگر چسباند. الگو با یک پوشش نازک مقاوم به دمای بالا، معمولاً سیلیس، پوشانده می‌شود. پس از خشک شدن پوشش، الگو در داخل درجه قرار داده شده و اطراف و روی آن با ماسه پر شده و برای تراکم بیشتر و بهتر کل مجموعه به ارتعاش درآورده می‌شود. با ریختن ماده مذاب، فوم پلی استایرین تبخیر شده و از بین می‌رود. ریخته‌گری فوم تبخیری نسبت به فرایندهای ریخته‌گری ماسه‌ای سنتی، چندین مزیت دارد. این مزیت‌ها عبارتند از:[2]

1. به جای دو درجه فقط از یک درجه استفاده می‌شود.
2. نیازی به ماهیچه نیست.
3. فوم پلی استایرین بسیار سبک است.
4. هیچ خط جدایش (Parting Line) وجود ندارد.
5. قطعه در حالت ریخته شده و بدون فراوری صاف‌تر است.
6. ریخته‌گری قطعات با پیچیدگی‌های داخلی و خارجی فراوان، با انواع آهن‌ها، فولادهای کربنی و آلیاژی، فولاد زنگ نزن، آلیاژهای آلومینیوم، برنج و برنز امکان‌پذیر است.

در ریخته‌گری با قالب‌های دائمی بدون الگو، به جای استفاده از الگو، شکل قطعه نهایی مورد نظر در داخل یک قالب دائمی، معمولاً از جنس فلز یا گرافیت، ماشین‌کاری می‌شود. هزینه ساخت قالب در این روش بالاست، اما از این قالب برای ساخت هزاران قطعه می‌توان استفاده کرد. روش‌های ریخته‌گری در قالب‌های دائمی بدون الگو شامل موارد زیر می‌شود:

1. ریخته‌گری در قالب دائم: این روش یک فرایند شبه-دقیق است و به دلیل قابلیت خنک‌شدن سریع قالب می‌تواند خواص مکانیکی بهتری در قطعه ایجاد کند. به علاوه با این روش امکان ساخت قطعات با ابعاد یکنواخت، تلرانس‌های دقیق، و سطوح صاف امکان‌پذیر است. این قالب‌ها معمولاً از جنس چدن خاکستری، فولاد کربنی، فولادهای ابزاری کار-گرم و گرافیت ساخته می‌شوند. این قالب‌ها برای ریخته‌گری فلزات غیرآهنی از قبیل آلیاژهای آلومینیوم، مس، منیزیم، سرب و روی مناسب هستند. برخی از چدن‌های خاکستری را نیز می‌توان در این قالب‌ها ریخته‌گری کرد. ریخته‌گری در قالب دائم را هم می‌توان به صورت دستی و هم به صورت اتوماتیک برای تولید انبوه انجام داد. برای یک ریخته‌گری خوب، قالب‌های دائمی معمولاً قبل از ریختن مذاب پیش‌گرم شده و در دمای مناسب نگهداری می‌شوند. این کار باعث بهبود جریان مذاب و کاهش صدمات حرارتی به قالب می‌شود. خط جدایش را می‌توان برای راحت‌تر جدا کردن قطعه ریختگی به صورت عمودی قرار داد، اما از آنجایی که برخی فلزات در قالب‌های افقی بهتر ریخته می‌شوند، مکانیزم‌های چرخش می‌توانند قالب را پس از ریختن، بچرخانند. پس از مذاب ریزی امکان گرمایش یا سرمایش کمکی نیز وجود دارد. ماهیچه‌ها می‌توانند قطعات فلزی متحرک در داخل خود قالب باشند یا آنها را از ماسه یا گچ درست کرده و در داخل قالب قرار داد. به روشی که در آن از ماهیچه‌های ماسه‌ای یا گچی استفاده می‌شود، فرایند ریخته‌گری قالب شبه-دائم گفته می‌شود. از اینسرت‌ها نیز می‌توان برای هواکشی، خنک‌کاری، گرمایش یا افزودن قابلیت‌های دیگر به قطعه نهایی استفاده کرد. برای افزایش عمر قالب، کنترل انجماد مذاب، و راحت‌تر شدن جدایش قطعه از قالب، اجزای داخلی آن با پوشش‌های پوشانده می‌شود. این پوشش‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند: پوشش‌های عایق و پوشش‌های روانکار. برخی پوشش‌ها هر دو عملکرد را فراهم می‌کنند.[2]
2. 

   یک ماشین دایکستینگ محفظه سرد.
   دایکستینگ: دایکستینگ یا ریخته‌گری تحت فشار، روشی سریع و تولیدانبوه برای ریخته‌گری قطعات ساده یا پیچیده، معمولاً جدار نازک، و دقیق است. اندازه قطعات در این روش معمولاً کوچک و نهایتاً متوسط بوده و جنس آنها معمولاً از فلزات غیرآهنی است. ماده مذاب، توسط یک پلانجر به صورت تحت فشار به داخل قالب یک ماشین دایکستینگ افقی و گاهی عمودی فرستاده می‌شود. یک‌نیمه از قالب به یک صفحه فلزی ثابت و نیمه دیگر به یک صفحه فلزی متحرک متصل می‌شود. در این روش می‌توان در هر بار مذاب ریزی یک قطعه یا چندین قطعه تولید کرد. انواع ماشین‌های دایکستینگ عبارتند از: ماشین محفظه-داغ و ماشین محفظه-سرد. از ماشین محفظه-داغ عمدتاً برای ریخته‌گری روی و سایر آلیاژهای با دمای ذوب پایین استفاده می‌شود، هر چند از آن برای ریخته‌گری منیزیم نیز استفاده می‌شود. از ماشین محفظه-سرد برای ریخته‌گری آلیاژهای دما بالاتر، یعنی آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم و مس استفاده می‌شود.[2]
3. ریخته‌گری گریز از مرکزی: ریخته‌گری گریز از مرکزی، شامل انجماد ماده مذاب تحت یک نیروی گریز از مرکزی ساخته شده توسط یک قالب دوار دائم یا یکبارمصرف می‌باشد. این نیرو باعث تولید قطعه‌ای چگال‌تر نسبت به قالب‌های ثابت می‌شود. تقریباً هر ماده‌ای را می‌توان به این روش ریخته‌گری کرد. دو روش ریخته‌گری گریز از مرکزی اصلی وجود دارد: ریخته‌گری گریز از مرکزی واقعی و ریخته‌گری نیمه-گریز از مرکزی. در ریخته‌گری گریز از مرکزی واقعی، مذاب به داخل یک قالب که حول محور دوران خود می‌چرخد، ریخته می‌شود. از این روش برای تولید لوله‌های قطر بالا، لوله‌های دوفلزه، غلتک‌هایی با هر نوع طول یا ضخامت استفاده می‌شود. قطر خارجی و طول توسط قالب و قطر داخلی با میزان مذاب ریخته شده کنترل می‌شود. در ریخته‌گری نیمه-گریز از مرکزی قالب کل شکل قطعه را ایجاد می‌کند. قالب معمولاً افقی دوران داده شده و مذاب از بالا ریخته می‌شود. در صورتی که قطعه توخالی باشد از ماهیچه استفاده می‌شود.[2]

ریخته‌گری در آن دسته از قالب‌های ماسه‌ای که سطوح آن ها-اغلب با یک مشعل- تا عمق معینی خشک شده‌است.

ریخته‌گری در قالب‌های ماسه‌ای بدون لنگهٔ رویی. از این روش در تولید قطعات نا دقیقی که یک سطح تخت دارند استفاده می‌شود.

ریخته‌گری در حالت خمیری.

ریخته‌گری پیوسته، فلز مذاب را بر اساس یک فرایند پیوسته، به جامد تبدیل می‌کند.

ریخته‌گری کوبشی روشی در ساخت است که با ترکیب ریخته‌گری تحت‌ فشار و آهنگری، آلیاژهای فلزی قوی‌تری را برای استفاده در صنایع دفاعی و ساختمانی ایجاد می کند. فلز حاصل از این فرآیند در برابر سایش و گرما مقاومت بیشتری دارد و تولید آن بسیار گران است. با این حال بازار این فلزات رشد کرده است و شامل صنایع کشاورزی و اتومبیل سازی است.

شبیه‌سازی فرایند ریخته‌گری توسط رایانه جهت اعتبارسنجی الگو و سیستم راهگاهی قبل از ساخت قطعه می‌تواند به کاهش عیوب و هزینه‌ها و دستیابی به یک طرح ایدئال کمک کند.

ریخته‌گری با ریختن ماده مذاب شروع می‌شود، و ممکن است واکنش‌های شیمیایی مختلفی بین فلز مذاب با محیط و اطراف اتفاق بیفتد. این واکنش‌ها معمولاً باعث ایجاد عیوب در قطعه ریخته شده می‌شوند. برای مثال واکنش فلزات با اکسیژن باعث تشکیل اکسیدهای فلزی می‌شود و این اکسیدهای فلزی می‌تواند به همراه مذاب حرکت کرده و در داخل قطعه عیب ایجاد کند. ذرات ناخالصی جدا شده از آستر پاتیل‌ها یا کوره‌ها یا ذرات ماسه جدا شده می‌توانند در داخل یا روی سطح قطعه ناخالصی‌های غیر فلزی ایجاد کنند.

فلزات مذاب می‌توانند حاوی مقادیر زیادی گازهای حل شده باشند. زمانی که این مذاب منجمد می‌شود دیگر قادر به نگهداری آنها نیست و در نتیجه در داخل قطعه ریخته شده تخلخل گازی ایجاد می‌شود. یکی از روش‌های جلوگیری از انحلال گازها در مذاب، ذوب کردن فلز در محیطی با فشار خلاء می‌باشد. استفاده از یک فلاکس محافظ که تماس با هوا را محدود کند نیز می‌تواند به کاهش انحلال گازها کمک کند. در روش گاززدایی خلاء (Vacuum degassing)، ماده مذاب قبل از انجام ریخته‌گری به داخل یک محیط با فشار کم یا خلاء نسبی اسپری می‌شود. در روش شستشوی گازی (gas flushing) حباب‌هایی از گازهای نجیب یا واکنش پذیر به داخل مذاب تزریق می‌شود. برای ایجاد تعادل، گازهای محلول وارد این حباب‌ها شده و بیرون رانده می‌شوند. برای مثال حباب‌های نیتروژن یا کلر در حذف کردن گاز هیدروژن از آلیاژهای آلومینیوم بسیار مؤثر هستند. استفاده از ارتعاشات التراسونیک به تنهایی یا به همراه شستشوی گازی همچنین در کاهش گازهای محلول در آلیاژهای آلومینیوم مؤثر است.[4]

یکی دیگر از راه‌های کاهش گازهای محلول در مذاب، واکنش دادن آن با یک ماده دیگر و ساخت ترکیباتی سبک می‌باشد. این ترکیبات سبک سپس به صورت کفی بر روی محلول مذاب جمع می‌شوند و می‌توان آنها را جمع‌آوری کرد. اکسیژن محلول در آلیاژهای مس را می‌توان با واکنش دادن آن با فسفر جمع‌آوری کرد. اکسیژن محلول در فولادها را می‌توان با آلومینیوم یا سیلیکا واکنش داد و جمع‌آوری کرد.[4]

اگر مذاب قبل از اینکه به صورت کامل از مسیرها عبور کرده و قطعه را پرکند، منجمد شود، عیوبی از قبیل نیامد (misrun) یا سرد بستن (Cold Shut) ایجاد می‌گردند. به قابلیت حرکت روان ماده مذاب و پر کردن قطعه سیالیت گفته می‌شود. عواملی از قبیل میزان نازکی سطح قابل ریختن، طول این قسمت نازک، میزان دقت جزئیات ساخته شده، و قابلیت پر کردن نقاط دوردست و دشوار به سیالیت مذاب بستگی دارند.[4]

از آنجایی که احتمال حضور ناخالصی‌ها در جبهه جلویی مذاب بیشتر است (به دلیل اینکه ذرات ناخالصی موجود در مسیر را با خود می‌شورد و جلو می‌برد)، ایجاد چاهک راه گاه (runner well) یا تعمیم راه گاه (runner extension) می‌تواند از ورود این ناخالصی‌ها به حفره اصلی جلوگیری کند. برای به دام انداختن ناخالصی‌ها می‌توان از صافی‌ها یا توری‌های سرامیکی نیز در داخل شبکه راهگاهی استفاده کرد. برای فلزات غیرآهنی می‌توان از توری‌های سیمی استفاده کرد در حالیکه برای فولادها و چدن‌ها معمولاً از توری‌های سرامیکی استفاده می‌شود.[4]

اکثر فلزات مذاب زمانیکه منجمد می‌شوند، کاهش حجم پیدا کرده و منقبض می‌شوند. انقباض (Shrinkage) از سه مرحله اصلی تشکیل می‌شود:

1. انقباض مایع زمانی که تا دمای شروع به انجماد خنک می‌شود.
2. انقباض انجماد زمانی که مایع تبدیل به جامد می‌شود.
3. انقباض ماده جامد زمانیکه قطعه جامد تا دمای اتاق خنک می‌شود.

میزان انقباض فلز مایع بستگی به ضریب انقباض حرارتی و میزان سوپرهیت دارد. معمولاً انقباض مایع هیچ مشکلی در ریخته‌گری ایجاد نمی‌کند. با ورود فاز مایع به جامد از آنجایی که ساختارهای کریستالی مواد بسیار بهینه هستند حجم ماده کاهش محسوسی پیدا می‌کند.[4]

فلزات خالص و آلیاژهای یوتکتیک که دارای بازه انجماد کوچکی هستند، تمایل دارند حفره‌های بزرگی به شکل لوله ایجاد کنند. با طراحی ریخته‌گری به گونه‌ای که انجماد به صورت جهت‌دار بوده و در نتیجه انجماد ابتدا در دورترین نقطه از گلویی یا تغذیه شروع شود، می‌توان از شکل گرفتن آن در داخل قطعه اصلی جلوگیری کرد. با انجماد قطعه از انتها، مذاب ورودی این انقباض را جبران می‌کند. در نهایت انتظار داریم حفره ناشی از انقباض در خارج قطعه و به محلی مانند تغذیه‌ها یا شبکه راهگاهی منتقل شود.[4]

در آلیاژهایی که ناحیه انجماد بزرگی دارند، زمانی وجود دارد که ماده از یک مخلوط جامد-مایع (گل و شل) تشکیل شده‌است. با خنک شدن ماده، میزان نسبی مواد جامد به مواد مایع بیشتر شده و در نهایت مواد مذاب در بین ماده‌ای جامد به دام می‌افتند. در این حالت امکان افزودن مذاب اضافی به این محل‌ها وجود ندارد، و قطعه ریختگی ایجاد شده معمولاً حاوی تعداد زیادی حفره‌های کوچک است. کنترل این گونه انقباض بسیار دشوار بوده و معمولاً شکل‌گیری محصولات متخلل اجتناب ناپذیر است.[4]

تغذیه‌ها یا رایزرها مخزن‌هایی از فلز مذاب هستند که برای جبران انقباض ناشی از انجماد بر روی قالب طراحی می‌شوند. اگر در نقاط مناسب از تغذیه‌ها استفاده نگردد حفره‌های انقباضی رخ خواهد داد. برای این منظور تغذیه‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که پس از انجماد قطعه منجمد شوند. اگر این اتفاق برعکس بیفتد، یعنی ابتدا تغذیه‌ها منجمد شده و ماده از قطعه به سمت تغذیه‌ها کشیده شود، عیب ناشی از انجماد بیشتر خواهد شد. اگر یک انجماد جهت‌دار امکان‌پذیر نباشد، ممکن است به تغذیه‌های چندگانه نیاز باشد، تا هر قسمت از قطعه در جهت تغذیه خود منجمد شود. معمولاً تغذیه‌ها را به شکل استوانه می‌سازند.[4]

تغذیه‌ها انواع مختلفی دارند. تغذیه از بالا (Top Riser) مستقیماً بر روی سطح بالایی قطعه قرار داده می‌شود. تغذیه‌های کناری (Side Riser) در مجاورت حفره قالب قرار داده شده و به صورت افقی امتداد داده می‌شوند. اگر تغذیه کاملاً در داخل قالب محصور بوده و به بیرون راه نداشته باشد به آن تغذیه کور (Blind Riser) گفته می‌شود. اگر تغذیه به اتمسفر راه داشته باشد تغذیه باز (Open Riser) نامیده می‌شود. تغذیه‌های زنده یا داغ (Live riser) تغذیه‌هایی هستند که آخرین ماده مذاب وارد شده به داخل قالب به داخل آنها ریخته می‌شود و این زمانی است که حفره کاملاً پر شده و در حال خنک شدن است. در نتیجه تغذیه‌های زنده می‌توانند کوچکتر از تغذیه‌های مرده یا سرد (Dead Riser) باشند. تغذیه‌های مرده تغذیه‌هایی هستند که قبل از پر شدن کامل حفره پر می‌شوند. تغذیه‌های بالاسری تقریباً همیشه تغذیه‌های مرده هستند. تغذیه‌هایی که جزوی از شبکه راهگاهی هستند معمولاً تغذیه‌های زنده محسوب می‌شوند.[4]

روش‌های مختلفی برای کمک به سیستم تغذیه توسعه داده شده‌است. برخی انجماد جهت‌دار را تقویت کرده و هدف برخی دیگر کاهش تعداد و اندازه تغذیه‌ها و در نتیجه کاهش هزینه ریخته‌گری است. این کار معمولاً یا از طریق افزایش سرعت انجماد (با استفاده از خنک‌کننده‌ها (Chill)) یا تأخیر در انجماد تغذیه (با استفاده از غلاف (Sleeve)) انجام می‌شود.

خنک‌کننده‌های خارجی معمولاً موادی با ظرفیت گرمایی و رسانش گرمایی بالا هستند (مانند فولاد، گرافیت یا مس)، که در مجاورت حفره قرار داده می‌شوند تا حرارت را به سرعت به خود جذب کرده و باعث انجماد سریع حفره شوند. خنک‌کننده‌ها می‌توانند انجماد جهت‌دار را تقویت کرده، یا فاصله مؤثر تغذیه‌ها را افزایش دهند. معمولاً برای جلوگیری از اتصال خنک‌کننده‌ها به قطعه بر روی آن پودر سیلیس می‌پاشند. خنک‌کننده‌های داخلی قطعاتی فلزی هستند که در داخل حفره قرار داده می‌شوند. این قطعات فلزی گرما را به خود جذب کرده و باعث تسریع در انجماد قطعه می‌شوند. خنک‌کننده‌های داخلی در نهایت جزوی از قطعه نهایی می‌شوند، به همین دلیل باید یا از آلیاژی مشابه آلیاژ ریخته شده بوده یا با آن سازگار باشد.[4]

انجماد تغذیه‌ها را با روش‌های مختلفی می‌توان به تأخیر انداخت. برای مثال استفاده از یک غلاف عایق در دور تغذیه یا قرار دادن یک ماده با واکنش گرماده در اطراف آن از روش‌های متداول تأخیر در انجماد تغذیه است.[4]

مواد کریستالی و نیمه کریستالی به ویژه مستعد انقباض حرارتی هستند؛ مواد آمورف میل به انقباض کمتری دارند. هنگامی که مواد کریستالی زیر دمای گذار آنها خنک می‌شوند، مولکول‌ها خود را با شیوه ای منظم تر مرتب می‌کنند و کریستال‌ها را تشکیل می‌دهند. از طرف دیگر ساختار ساختار مواد آمورف با تغییر فاز تغییر نمی‌کند. این تفاوت منجر به مواد بلوری و نیمه کریستالی می‌شود که اختلاف بیشتری در حجم مخصوص (${\displaystyle \Delta \upsilon }$) بین فاز مذاب آنها و فاز جامد (کریستالی) دارند.

انقباض بیش از حد، فراتر از حد تحمل، می‌تواند ناشی از عوامل زیر باشد. رابطه انقباض با چندین پارامتر پردازش و ضخامت قطعه به صورت شماتیک در شکل ۲ ترسیم شده‌است.

• فشار تزریق کم
• زمان کوتاه نگه داشتن بسته یا زمان خنک‌کننده
• دمای ذوب بالا
• درجه حرارت بالا قالب
• کم نگه داشتن فشار

انقباض حجمی بدون جبران منجر به علامت سینک یا حفره در فضای داخلی قالب می‌شود. کنترل انقباض قطعات در بخش، قالب و طراحی فرایندها از اهمیت ویژه ای برخوردار است، به ویژه در برنامه‌هایی که نیاز به تحمل زیادی دارند. برش‌هایی که منجر به علامت سینک یا خالی شدن می‌شوند با فشردگی حفره پس از پر کردن می‌توانند کاهش یا از بین بروند. همچنین، طراحی قالب باید انقباض را در نظر بگیرد تا از ابعاد قسمت مطابقت داشته باشد. انقباض بخشی که توسط C-MOLD پیش‌بینی شده راهنمایی مفید برای طراحی مناسب قالب ارائه می‌دهد.[8]

اعوجاج انحرافی است که به دلیل اینکه سطوح قسمت قالب ریزی شده از طرح شکل مورد نظر پیروی نمی‌کنند، رخ می‌دهد. قسمت اعوجاج یافته ناشی از تنش‌های باقیمانده قالب ریزی شده‌است، که به نوبه خود، ناشی از انقباض دیفرانسیلی مواد در قسمت قالب است. اگر انقباض در طول قسمت یکنواخت باشد، قالب تغییر شکل نمی‌یابد و دچار اعوجاج نمی‌شود و به سادگی کوچکتر می‌شود. با این وجود دستیابی به انقباض کم و یکنواخت به دلیل وجود و تعامل بسیاری از عوامل مانند جهت‌گیری‌های مولکولی و بافتی، خنک کردن قالب، طراحی قطعات و قالب و شرایط فرایند کار پیچیده‌ای است.[9]

اعوجاج در قطعات قالب‌گیری حاصل انقباض دیفرانسیلی است. تغییر در انقباض می‌تواند ناشی از جهت‌گیری مولکولی و بافتی، تغییرات دما در قسمت قالب ریزی شده و فشردگی متغیر مانند فشردگی بیش از حد در ورودی و فشردگی کم‌تر در قسمت‌های جزئی یا سطوح مختلف فشار به عنوان مواد در تمام ضخامت قسمت تثبیت می‌شود، باشد. این دلایل به‌طور کامل در زیر توضیح داده شده‌است.

انقباض دیفرانسیلی برای مواد پر و پر نشده در شکل ۳ در زیر نشان داده شده‌است. هنگامی که انقباض دیفرانسیلی باشد و در سراسر ضخامت قسمت و قسمت ناهمسانگرد است، تنش‌های داخلی ایجاد شده می‌تواند منجر به ایجاد اعوجاج شود.

در مواد پرشده برای ترموپلاستیک‌های پر از فیبر، الیاف تقویت کننده به دلیل انقباض حرارتی کمتر و مدول بالاتر، انقباض را مهار می‌کنند؛ بنابراین، مواد پر از فیبر در امتداد جهت که در آن الیاف تراز می‌شوند (به‌طور معمول جهت جریان) در مقایسه با انقباض در جهت عرضی کمتر، کمتر دچار انقباض می‌شوند. به‌طور مشابه، ترموپلاستیک‌های پر از ذرات بسیار کمتر از دانه‌های پر نشده کاهش می‌یابد.

از طرف دیگر در مواد پرنشده، اگر یک قسمت قالب پر نشده حاوی مقادیر زیادی جهت‌گیری مولکولی باشد، انقباض ناهمسانگرد است زیرا زنجیره‌های تراز وسط تا حدود زیادی در جهت جهت‌گیری کوچک می‌شوند.

برای پلیمرهای کریستال مای(LCPs)، به کمک ساختار خود تقویت شونده منظم شده‌است تا گرایش خود به انقباض ناهمسانگرد را نمایش دهد.

خنک سازی غیر یکنواخت در قطعه و خنک سازی نامتقارن در ضخامت قطعه از حفره قالب و هسته نیز می‌تواند باعث انقباض دیفرانسیلی شود. ماده از دیواره قالب به مرکز منقبض و خنک می‌شود و پس از بیرون آوردن باعث ایجاد اعوجاج می‌شود.

با افزایش ضخامت دیواره، انقباض افزایش می‌یابد. انقباض دیفرانسیلی به دلیل ضخامت غیر یکنواخت دیواره یکی از دلایل عمده وجود اعوجاج در ترموپلاستیک‌های تقویت نشده‌است. به‌طور خاص، نرخ خنک سازی‌های مختلف و سطوح تبلور به‌طور کلی در قسمت‌هایی با بخش‌هایی با ضخامت دیواره متفاوت ایجاد می‌شود. این امر باعث انقباض دیفرانسیلی و در نتیجه اعوجاج می‌شود، همان‌طور که در شکل ۵ در زیر نشان داده شده‌است.

عدم تقارن هندسی (به عنوان مثال، یک صفحه صاف با تعداد زیادی دنده که در یک جهت یا در یک طرف قطعه قرار گرفته‌اند) خنک سازی غیر یکنواخت و انقباض دیفرانسیلی را معرفی می‌کند که می‌تواند منجر به اعوجاج شود، همان‌طور که در شکل ۶ در زیر نشان داده شده‌است.

پس از انجماد قطعه و خنک شدن آن در قالب‌های ماسه‌ای، قطعه باید از قالب ماسه‌ای جدا شود. در روش ماسه تر یا ماسه چسب دار برای تخریب قالب و جدا کردن ماسه از قطعه انرژی زیادی نیاز است. برعکس در روش‌هایی مانند ریخته‌گری دقیق برای تخریب قالب انرژی زیادی نیاز نیست.

تخریب قالب‌های ماسه‌ای ممکن است توسط شیکرهای نوارنقاله ای، شبکه‌های لرزشی، یا سایر وسایل ارتعاشی و دوران مکانیکی انجام شود. برخی قطعه‌ها اگر خیلی زود از قالب جدا شوند ترک می‌خورند و برخی باید به صورت کنترل شده‌ای خنک شوند تا ریزساختار موردنظر ایجاد گردد.[10]