কাস্টিং হল স্বয়ংচালিত শিল্পে সর্বাধিক ব্যবহৃত উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি - একটি সাধারণ যাত্রীবাহী যানের সমস্ত ধাতব উপাদানগুলির 70% এরও বেশি কিছু ঢালাইয়ের মাধ্যমে উত্পাদিত হয়। ইঞ্জিন ব্লক, সিলিন্ডার হেড, ট্রান্সমিশন হাউজিং, ব্রেক ক্যালিপার, ডিফারেনশিয়াল কেস, স্টিয়ারিং নাকল, ইনটেক ম্যানিফোল্ড এবং হুইল হাব আধুনিক অটোমোবাইলের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কাস্ট পার্টসগুলির মধ্যে রয়েছে। এই উপাদানগুলি একটি সাধারণ প্রয়োজনীয়তা ভাগ করে: জটিল অভ্যন্তরীণ জ্যামিতি, উচ্চ কাঠামোগত অখণ্ডতা, এবং খরচ-কার্যকর ভর উত্পাদন - সমস্ত বৈশিষ্ট্য যা কাস্টিং বেশিরভাগ প্রতিযোগী প্রক্রিয়াগুলির চেয়ে ভাল সরবরাহ করে।
যে কোনো যানবাহনে ইঞ্জিন হল সবচেয়ে কাস্টিং-ইনটেনসিভ সিস্টেম। এর উপাদানগুলি চরম তাপীয় এবং যান্ত্রিক চাপের অধীনে কাজ করে, যার জন্য উপকরণ এবং জ্যামিতি প্রয়োজন যা শুধুমাত্র ঢালাই নির্ভরযোগ্যভাবে স্কেলে উত্পাদন করতে পারে।
ইঞ্জিন ব্লক একটি গাড়ির বৃহত্তম এবং সবচেয়ে জটিল ঢালাই অংশ। এটিতে সিলিন্ডার বোর, কুল্যান্ট প্যাসেজ, তেল গ্যালারি এবং প্রধান বিয়ারিং স্যাডল রয়েছে - সবগুলি একক ঢালাইয়ে গঠিত। ঐতিহ্যগতভাবে থেকে উত্পাদিত ধূসর ঢালাই লোহা বালি ঢালাই ব্যবহার করে, আধুনিক ইঞ্জিন ব্লক ক্রমবর্ধমান ব্যবহার অ্যালুমিনিয়াম খাদ (A380, A319, বা A356) ওজন কমাতে ডাই কাস্ট বা আধা-স্থায়ী ছাঁচ ঢালাই। একটি সাধারণ V8 অ্যালুমিনিয়াম ইঞ্জিন ব্লকের ওজন প্রায় হয় 50-60 পাউন্ড , তুলনায় 80-100 পাউন্ড একটি সমতুল্য ঢালাই আয়রন ব্লকের জন্য - একটি ওজন হ্রাস যা সরাসরি জ্বালানী অর্থনীতির উন্নতি করে।
সিলিন্ডার হেডগুলি আজ প্রায় সর্বজনীনভাবে অ্যালুমিনিয়াম খাদ থেকে ঢালাই করা হয়, 1990 এর আগে প্রভাবশালী ঢালাই লোহার মাথাগুলিকে প্রতিস্থাপন করে। অংশটিতে ইনটেক এবং এক্সজস্ট পোর্ট, দহন চেম্বার, কুল্যান্ট জ্যাকেট এবং ভালভ সিট সন্নিবেশ রয়েছে — অভ্যন্তরীণ জ্যামিতিগুলি কেবলমাত্র বালি ঢালাই বা সুনির্দিষ্ট বালির কোর সহ হারিয়ে-ফোম ঢালাইয়ের মাধ্যমে অর্জন করা যায়। অ্যালুমিনিয়াম সিলিন্ডারের মাথাগুলি অস্প্রুং তাপীয় ভরকে হ্রাস করে, ওয়ার্ম-আপের সময়কে উন্নত করে এবং পারফরম্যান্স ইঞ্জিনগুলিতে উচ্চ কম্প্রেশন অনুপাতের অনুমতি দেয়।
উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্টগুলি নকল হলে, বেশিরভাগ যাত্রীবাহী গাড়ির ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট নিক্ষেপ করা হয় — প্রাথমিকভাবে সবুজ বালি বা শেল ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়া ব্যবহার করে নোডুলার (নমনীয়) ঢালাই লোহা থেকে। কাস্ট ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্টগুলি বেশিরভাগ উত্পাদন ইঞ্জিন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য পর্যাপ্ত এবং ফোরজিংসের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম ব্যয়বহুল। একটি সাধারণ 4-সিলিন্ডার ঢালাই নমনীয় লোহা ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট খরচ উৎপাদনের জন্য 30-50% কম একটি নকল ইস্পাত সমতুল্য তুলনায়, এটি অর্থনীতি এবং মধ্য-পরিসরের যানবাহনের জন্য ডিফল্ট পছন্দ করে তোলে।
ইনটেক ম্যানিফোল্ডগুলি ঐতিহাসিকভাবে স্থায়ী ছাঁচ বা ডাই কাস্টিং ব্যবহার করে অ্যালুমিনিয়াম থেকে নিক্ষেপ করা হয়েছিল। আজ, অনেকগুলি আরও ওজন সাশ্রয়ের জন্য নাইলন কম্পোজিট থেকে ইনজেকশন-ঢালাই করা হয়, কিন্তু অ্যালুমিনিয়াম কাস্ট গ্রহণের বহুগুণ ট্রাক এবং কর্মক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সাধারণ থেকে যায় যেখানে তাপীয় প্রতিরোধ এবং মাত্রিক স্থিতিশীলতা অগ্রাধিকার।
নিষ্কাশন বহুগুণ ক্রমাগত তাপমাত্রা অতিক্রম সহ্য করতে হবে 900°C (1,650°F) এবং দ্রুত তাপ সাইক্লিং। ঢালাই লোহা - বিশেষত উচ্চ-সিলিকন মলিবডেনাম (সিমো) গ্রেড - হল প্রভাবশালী উপাদান, সবুজ মাধ্যমে উত্পাদিত হয় বালি ঢালাই . কিছু উচ্চ-কর্মক্ষমতা অ্যাপ্লিকেশন উচ্চতর অক্সিডেশন প্রতিরোধের জন্য ঢালাই স্টেইনলেস স্টীল বা নি-প্রতিরোধী ঢালাই লোহা ব্যবহার করে।
বড় ট্রাক এবং পারফরমেন্স যানের ইঞ্জিন তেলের প্যানগুলি প্রায়শই অ্যালুমিনিয়াম থেকে ঢালাই হয়, যা অনমনীয়তা এবং ব্যাফেল এবং উইন্ডেজ ট্রে একীভূত করার ক্ষমতা প্রদান করে। টাইমিং কভারগুলি সাধারণত অ্যালুমিনিয়াম ডাই কাস্টিং যা ইঞ্জিন ব্লকের সামনের অংশে সিল করে এবং ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট সিল রাখে।
স্বয়ংক্রিয় এবং ম্যানুয়াল ট্রান্সমিশন হাউজিংগুলি একটি গাড়ির সবচেয়ে জ্যামিতিকভাবে জটিল ঢালাইগুলির মধ্যে একটি। তাদের অবশ্যই ভারবহন বোর, শ্যাফ্ট টানেল এবং ভালভ বডি মাউন্টিং মুখগুলিকে সহনশীলতার সাথে সঠিকভাবে সনাক্ত করতে হবে ±0.05 মিমি বা আরও শক্ত . অ্যালুমিনিয়াম ডাই কাস্টিং হল প্রভাবশালী প্রক্রিয়া, যাত্রীবাহী গাড়ির ওজনের জন্য সাধারণ সংক্রমণের ক্ষেত্রে 10-18 কেজি . উচ্চ-চাপ ডাই কাস্টিং (এইচপিডিসি) প্রতি অংশে 2 মিনিটের নিচে চক্রের সময়কে অনুমতি দেয়, উচ্চ-ভলিউম উত্পাদনের জন্য অপরিহার্য।
ডিফারেনশিয়াল কেস (স্পাইডার গিয়ার হাউজিং) এবং ক্যারিয়ার নোডুলার আয়রন বা হালকা যানবাহনের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে অ্যালুমিনিয়াম খাদ থেকে নিক্ষেপ করা হয়। সুনির্দিষ্ট ভারবহন আসন জ্যামিতি বজায় রাখার সময় এই অংশগুলি অবশ্যই উল্লেখযোগ্য টর্ক লোড এবং গিয়ার প্রতিক্রিয়া শক্তি মিটমাট করতে হবে। রিয়ার-হুইল ড্রাইভ ট্রাকগুলিতে নোডুলার আয়রন ডিফারেনশিয়াল কেসগুলি নিয়মিতভাবে বালি ঢালাই করা হয় এবং টর্ক ক্ষমতার বেশি হওয়ার জন্য রেট করা হয় 500 Nm .
ফোর-হুইল এবং অল-হুইল ড্রাইভ গাড়িগুলির সামনে এবং পিছনের অ্যাক্সেলগুলির মধ্যে টর্ক বিভক্ত করার জন্য একটি ট্রান্সফার কেস প্রয়োজন। ট্রান্সফার কেস হাউজিংগুলি অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় থেকে ডাই কাস্ট করা হয়, মাউন্টিং ফ্ল্যাঞ্জ, বিয়ারিং বস, এবং আউটপুট শ্যাফ্ট টানেলগুলিকে একটি একক অংশে একত্রিত করে — একীভূত করার জন্য যা অন্যথায় একাধিক মেশিনযুক্ত এবং ঢালাই করা উপাদানগুলির প্রয়োজন হবে।
ব্রেক ক্যালিপার হয় ধূসর ঢালাই লোহা বা অ্যালুমিনিয়াম খাদ (A380 ডাই কাস্ট) থেকে ঢালাই করা হয়। ঢালাই আয়রন ক্যালিপারগুলি তাদের কম খরচে এবং চমৎকার পরিধান প্রতিরোধের কারণে বেশিরভাগ উত্পাদন গাড়িতে মানক। অ্যালুমিনিয়াম ক্যালিপার — পারফরম্যান্স এবং বিলাসবহুল যানবাহনে ব্যবহৃত — অফার 40-50% ওজন হ্রাস লোহার সমতুল্য ওভার, অপ্রকৃত ওজন হ্রাস এবং ব্রেক অনুভূতি উন্নত। অভ্যন্তরীণ পিস্টন বোর এবং তরল প্যাসেজগুলি ঢালাই করার সময় তৈরি হয় এবং বোর সহনশীলতার জন্য মেশিনিং দ্বারা সমাপ্ত হয় ±0.013 মিমি .
পিছনের ড্রাম ব্রেক সিস্টেমের জন্য ব্রেক ড্রামগুলি ধূসর লোহা (ASTM A159 গ্রেড G3000 বা G3500) থেকে ঢালাই করা হয়, এটির চমৎকার স্যাঁতসেঁতে বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য বেছে নেওয়া হয় যা ব্রেক স্কুয়েল এবং ড্রাম প্রাচীর জুড়ে ঘর্ষণজনিত তাপ বিতরণ করার ক্ষমতা হ্রাস করে। একটি হালকা ট্রাকের জন্য একটি সাধারণ পিছনের ব্রেক ড্রামের ওজন 7-12 কেজি এবং অনুভূমিক সবুজ বালি ঢালাই মাধ্যমে উত্পাদিত হয়.
ব্রেক রোটারগুলি প্রায় একচেটিয়াভাবে ধূসর ঢালাই লোহা থেকে ঢালাই করা হয়, ঢালাইয়ের সময় বালির কোর দ্বারা গঠিত অভ্যন্তরীণ ভেন জ্যামিতি (বাতাসবাহী রোটারগুলির জন্য)। ধূসর লোহার গ্রাফাইট মাইক্রোস্ট্রাকচার চমৎকার তাপ পরিবাহিতা এবং ঘর্ষণীয় স্যাঁতসেঁতে প্রদান করে। কিছু পারফরম্যান্স রোটার কার্বন-সিরামিক কম্পোজিট বা ড্রিলড/স্লটেড কাস্ট আয়রন ভেরিয়েন্ট ব্যবহার করে, কিন্তু বেস উপাদান কার্যত সব ক্ষেত্রেই ঢালাই থাকে।
ব্রেক মাস্টার সিলিন্ডার বডি, যা প্যাডেল ফোর্সকে হাইড্রোলিক চাপে রূপান্তর করে, অ্যালুমিনিয়াম থেকে ডাই কাস্ট করা হয়। বোর, জলাধার মাউন্টিং বস, এবং পোর্ট প্যাসেজগুলি সবই ঢালাইয়ের মধ্যে তৈরি হয়, তারপরে হাইড্রোলিক নির্ভুলতা সহনশীলতার সাথে ফিনিস মেশিন করা হয়।
স্টিয়ারিং নাকল (স্পিন্ডল ক্যারিয়ার) হুইল হাবকে সাসপেনশন এবং স্টিয়ারিং সিস্টেমের সাথে সংযুক্ত করে। এটি ব্রেকিং, কর্নারিং এবং রাস্তার প্রভাব থেকে জটিল বহু-অক্ষের লোড সহ্য করতে হবে। ঐতিহ্যগতভাবে থেকে ঢালাই নমনীয় লোহা , আধুনিক knuckles ক্রমবর্ধমান ব্যবহার অ্যালুমিনিয়াম স্থায়ী ছাঁচ বা কম চাপ ডাই ঢালাই পর্যন্ত ওজন সাশ্রয়ের জন্য 40% . বিএমডব্লিউ এবং অডির মতো বিলাসবহুল ব্র্যান্ডগুলি 2000-এর দশকের গোড়ার দিকে অ্যালুমিনিয়াম নকল ব্যবহার করেছে; মূলধারা গ্রহণ 2010 এর মাধ্যমে ত্বরান্বিত হয়েছে।
পারফরম্যান্স এবং বিলাসবহুল যানবাহনের উপরের এবং নিম্ন নিয়ন্ত্রণ অস্ত্রগুলিকে গ্র্যাভিটি ডাই কাস্টিং বা স্কুইজ কাস্টিং ব্যবহার করে অ্যালুমিনিয়াম খাদ থেকে ঢালাই করা হয়। স্কুইজ ঢালাই ঘনীভূতকরণের সময় চাপ প্রয়োগ করে, পোরোসিটি দূর করে কাছাকাছি-ফরজিং-স্তরের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য তৈরি করে — সাসপেনশন সুরক্ষা উপাদানগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ। অর্থনৈতিক যানবাহন সাধারণত স্ট্যাম্পযুক্ত ইস্পাত নিয়ন্ত্রণ অস্ত্র ব্যবহার করে; ঢালাই অ্যালুমিনিয়াম প্রিমিয়াম.
পাওয়ার স্টিয়ারিং র্যাক এবং পিনিয়ন হাউজিংগুলি অ্যালুমিনিয়াম থেকে ডাই কাস্ট করা হয়, র্যাকের বোর, টাই রড এন্ড মাউন্টিং পয়েন্ট এবং হাইড্রোলিক বা বৈদ্যুতিক মোটর মাউন্টিং বিধানগুলিকে একীভূত করে৷ মসৃণ র্যাক ভ্রমণ নিশ্চিত করার জন্য ঢালাইয়ের পরে বোরটিকে অবশ্যই সহনশীলতা বন্ধ করতে মেশিন করতে হবে।
হুইল হাব - যা বহন, রটার এবং চাকা বহন করে - বেশিরভাগ উত্পাদন গাড়িতে নোডুলার আয়রন থেকে ঢালাই করা হয়, যা রেডিয়াল এবং অক্ষীয় চাকার লোডগুলি পরিচালনা করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি প্রদান করে। কিছু পারফরম্যান্সের যানবাহন নকল বা কাস্ট অ্যালুমিনিয়াম হাব ব্যবহার করে অপরিণত ওজন কমাতে।
আধুনিক যানবাহন স্থাপত্যের একটি ক্রমবর্ধমান প্রবণতা হল এর ব্যবহার স্ট্রাকচারাল নোড হিসাবে বড় অ্যালুমিনিয়াম ডাই ঢালাই যা একাধিক স্ট্যাম্পড এবং ঝালাই করা ইস্পাত উপাদান প্রতিস্থাপন করে। টেসলার "গিগাকাস্টিং" পদ্ধতি, যা 2020 সালে মডেল Y এর সাথে প্রবর্তিত হয়েছিল, একটি একক পিছনের আন্ডারবডি কাস্টিং ব্যবহার করে যা প্রতিস্থাপিত হয়েছে 70টি পৃথক স্ট্যাম্পযুক্ত অংশ এবং শেষ করা হয়েছে 700 ঝালাই . ফলে ঢালাই আনুমানিক ওজন হয় 66 কেজি এবং আনুমানিক দ্বারা পিছনের আন্ডারবডি উত্পাদন খরচ হ্রাস করে 40% . ভলভো, টয়োটা এবং জেনারেল মোটরস সহ অন্যান্য অটোমেকারগুলি একই রকম মেগা-কাস্টিং কৌশল ঘোষণা করেছে।
বিলাসবহুল এবং পারফরম্যান্স গাড়ির সামনের এবং পিছনের সাবফ্রেমগুলি কখনও কখনও ইস্পাত টিউব থেকে গড়া না হয়ে অ্যালুমিনিয়াম থেকে ঢালাই করা হয়। কাস্ট অ্যালুমিনিয়াম সাবফ্রেমগুলি জটিল অভ্যন্তরীণ রিবিং জ্যামিতিকে মঞ্জুরি দেয় যা দৃঢ়তা থেকে ওজনের অনুপাতকে অপ্টিমাইজ করে এবং তারা ইঞ্জিন মাউন্ট বস, সাসপেনশন পিকআপ পয়েন্ট এবং স্টিয়ারিং র্যাক মাউন্টগুলিকে একক অংশে একীভূত করতে পারে।
বিভিন্ন ঢালাই প্রক্রিয়া অংশ জটিলতা, প্রয়োজনীয় যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য, উত্পাদন পরিমাণ এবং উপাদানের উপর ভিত্তি করে নির্বাচন করা হয়। স্বয়ংচালিত শিল্প বিভিন্ন স্বতন্ত্র ঢালাই পদ্ধতি ব্যবহার করে:
| কাস্টিং প্রক্রিয়া | সাধারণ উপাদান | মূল স্বয়ংচালিত যন্ত্রাংশ | সুবিধা |
|---|---|---|---|
| উচ্চ-চাপ ডাই কাস্টিং (এইচপিডিসি) | অ্যালুমিনিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম, জিঙ্ক | ট্রান্সমিশন কেস, ইঞ্জিন ব্লক, স্ট্রাকচারাল নোড | দ্রুত চক্র সময় (<2 মিনিট); উচ্চ মাত্রিক নির্ভুলতা |
| সবুজ বালি ঢালাই | ধূসর লোহা, নমনীয় আয়রন | ইঞ্জিন ব্লক, ব্রেক রটার, ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট, এক্সস্ট ম্যানিফোল্ড | কম টুলিং খরচ; জটিল কোর পরিচালনা করে |
| স্থায়ী ছাঁচ (মাধ্যাকর্ষণ ডাই) | অ্যালুমিনিয়াম | সিলিন্ডার হেড, স্টিয়ারিং নাকল, হুইল হাব | এইচপিডিসির চেয়ে ভালো যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য; তাপ চিকিত্সাযোগ্য |
| নিম্নচাপ ডাই কাস্টিং (LPDC) | অ্যালুমিনিয়াম | অ্যালুমিনিয়াম wheels, cylinder head | ঘন, কম ছিদ্র; T6 তাপ চিকিত্সার জন্য ভাল |
| কাস্টিং চেপে নিন | অ্যালুমিনিয়াম | নিয়ন্ত্রণ অস্ত্র, নাকল, নিরাপত্তা-গুরুত্বপূর্ণ অংশ | কাছাকাছি-ফরজিং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য; ন্যূনতম ছিদ্র |
| হারিয়ে ফেনা ঢালাই | অ্যালুমিনিয়াম, Cast iron | ইঞ্জিন ব্লক (জিএম), ডিফারেনশিয়াল কেস | জটিল অভ্যন্তরীণ প্যাসেজ; কাছাকাছি-নেট-আকৃতি |
ঢালাই উপাদানের পছন্দ অংশের ওজন, শক্তি, তাপ প্রতিরোধের, এবং খরচ নির্ধারণ করে। স্বয়ংচালিত শিল্প চারটি প্রাথমিক ঢালাই উপকরণ ব্যবহার করে:
| যানবাহন সিস্টেম | কাস্ট পার্ট | উপাদান | প্রক্রিয়া |
|---|---|---|---|
| ইঞ্জিন | ইঞ্জিন block | অ্যালুমিনিয়াম / Gray iron | এইচপিডিসি / বালি ঢালাই |
| ইঞ্জিন | সিলিন্ডারের মাথা | অ্যালুমিনিয়াম | বালি / স্থায়ী ছাঁচ |
| ইঞ্জিন | ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট | নমনীয় লোহা | বালি ঢালাই |
| ইঞ্জিন | নিষ্কাশন বহুগুণ | সিমো ঢালাই লোহা | সবুজ বালি ঢালাই |
| ইঞ্জিন | তেল প্যান/টাইমিং কভার | অ্যালুমিনিয়াম | HPDC |
| ড্রাইভট্রেন | ট্রান্সমিশন হাউজিং | অ্যালুমিনিয়াম | HPDC |
| ড্রাইভট্রেন | ডিফারেনশিয়াল কেস | নোডুলার আয়রন/অ্যালুমিনিয়াম | বালি / ডাই ঢালাই |
| ব্রেক | ব্রেক ক্যালিপার | ধূসর লোহা/অ্যালুমিনিয়াম | বালি/এইচপিডিসি |
| ব্রেক | ব্রেক রটার / ড্রাম | ধূসর লোহা | সবুজ বালি ঢালাই |
| সাসপেনশন | স্টিয়ারিং নাকল | নমনীয় লোহা / Aluminum | বালি / স্থায়ী ছাঁচ |
| সাসপেনশন | নিয়ন্ত্রণ বাহু | অ্যালুমিনিয়াম | মাধ্যাকর্ষণ / স্কুইজ ঢালাই |
| চাকা | অ্যালুমিনিয়াম wheel | অ্যালুমিনিয়াম A356 | কম চাপ ডাই ঢালাই |
| গঠন | রিয়ার আন্ডারবডি (গিগাকাস্টিং) | অ্যালুমিনিয়াম | HPDC (মেগা-কাস্টিং) |
ঢালাই স্বয়ংচালিত ধাতব উপাদানগুলির জন্য প্রভাবশালী প্রক্রিয়া হিসাবে টিকে থাকে কারণ এটি অনন্যভাবে বেশ কয়েকটি যুগপত প্রকৌশল প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে:
বৈদ্যুতিক গাড়ির দিকে শিল্পের স্থানান্তর কাস্টিং উদ্ভাবনকে হ্রাস করার পরিবর্তে ত্বরান্বিত করছে। EV ব্যাটারি ঘের, মোটর হাউজিং, এবং বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল কেস এখন বড় অ্যালুমিনিয়াম ডাই কাস্টিং হিসাবে উত্পাদিত হয়, একই নীতি প্রয়োগ করে যা এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে পাওয়ারট্রেন কাস্টিংকে বিদ্যুতায়িত পরিবহনের নতুন আর্কিটেকচারে নিয়ন্ত্রিত করেছে৷