معرفة

عملية الصب معقدة، وهناك العديد من العوامل التي قد تؤثر على جودة المسبوكات. غالبًا، نتيجةً لضعف التحكم في المواد الخام، وخطط العمليات غير المعقولة، وعمليات الإنتاج غير السليمة، وأنظمة الإدارة غير المكتملة، قد تظهر عيوب جودة مختلفة في المسبوكات، مثل المسامية، وثقوب الرمل، وثقوب الخبث، والخبث المتبقي، وتجاويف الانكماش، ومسامية الانكماش، والشقوق، وعدم تساوي الصلابة، وضعف كروية أجزاء الحديد المطاوع. تُحلل هذه المقالة بشكل رئيسي أسباب عيوب الصب الشائعة، وتقترح تدابير لمراقبة الجودة.

1. المسامية

الخصائص: غالبًا ما تُرى المسامية على شكل ثقوب ناعمة بأحجام مختلفة على سطح وداخل الصب. توجد أنواع مختلفة من المسامية، نظرًا لاختلاف أسبابها ومصادرها، بأشكال متنوعة. تشمل الأنواع الشائعة المسامية الغازية، والمسامية الترسيبية، والمسامية تحت الجلد.

أسباب المسامية: هناك العديد من الأسباب للمسامية، مثل المواد الخام الرطبة أو الغنية بالأكسيد، والشوائب الزائدة؛ وأدوات الصب غير المجففة أو إضافات ما قبل الصب؛ والرطوبة الزائدة في رمل القالب أو تطبيق الماء الزائد أثناء إزالة النمط وإصلاح القالب؛ والتجفيف غير الكافي للأنوية أو فتحات التهوية الأساسية المسدودة؛ ودرجة حرارة الصب المنخفضة جدًا أو سرعة الصب السريعة جدًا، وما إلى ذلك.

إجراءات مراقبة الجودة: في حالة المسامية الغازية، يجب التحكم في محتوى المواد المولدة للغاز في رمل القالب أو رمل اللب لتقليل توليد الغاز، وخفض محتوى الرطوبة في رمل القالب الرطب. تجنب الإفراط في استخدام الماء أثناء صنع القالب وإصلاحه، وتأكد من تجفيف اللب. في حالة المسامية المترسبة، والتي غالبًا ما توجد على سطح المسبوكات في نفس الدفعة، تأكد من نظافة المواد الخام وجفافها، وتجنب استخدام المواد الخام ذات المحتوى الغازي العالي. كما يجب التأكد من جفاف المواد المضافة. بالنسبة للمسامية تحت الجلد، تشمل الإجراءات زيادة درجة حرارة الصب بشكل مناسب، وتقليل جرعة المواد المضافة المختلفة، وتقليل وقت الصب. يجب التحكم في إضافة المُلقِّح بحيث تتراوح بين 0.4% و0.6% (حسب الكسر الكتلي)، ويجب ألا يتجاوز محتوى الألومنيوم في المُلقِّح 1.5%.

2. حفر الرمل وحفر الخبث

الخصائص: ثقوب الرمل هي ثقوب صغيرة مملوءة برمل الصب (اللب) في مناطق العيوب على السطح أو داخل المادة. إذا كان شكل العيب غير منتظم ومليئًا بالشوائب، يُسمى ثقب الخبث.

أسباب ثقوب الرمل وثقوب الخبث: انخفاض قوة رمل القالب، عدم كفاية قوة القالب والنواة، الضرر المحلي للقالب أثناء إغلاق الصندوق، نظام الصب غير المعقول، الاتجاه غير الصحيح للبوابة الداخلية، السائل المعدني الذي يتلف القالب؛ الرمال السائبة المتبقية في تجويف القالب أو البوابة لم يتم تنظيفها قبل إغلاق القالب.

إجراءات مراقبة جودة ثقوب الرمل: أولاً، زيادة قوة وصلابة رمل القالب والقالب، وتقليل النتوءات على القلب لمنع غسل الرمل. ثانياً، تنظيف الرمل السائب على تجويف القالب وسطح القلب قبل إغلاق القالب والصب في أسرع وقت ممكن. ثالثاً، تصميم تسلسل صب علمي وفعال لتجنب الاحتكاك المفرط لجدار القالب بالمعدن المنصهر. إجراءات مراقبة جودة ثقوب الخبث: أولاً، منع أكسدة الحديد المنصهر، والتحكم بدقة في كمية إضافة المُلقح والمُعدِّل، وتوخي الحذر عند استخدام التلقيح داخل التيار للحديد المطيل. ثانياً، تصميم تسلسل صب علمي وفعال، وتركيب شاشات ترشيح أثناء الصب، وتحسين قدرة شاشات الترشيح على حجب الخبث. يجب عدم مقاطعة الصب. ثالثاً، التحكم بدقة في محتوى المغنيسيوم المتبقي في الحديد المنصهر للخبث الثانوي. تقليل محتوى الكبريت في الحديد المنصهر الأصلي، وزيادة درجات حرارة المعالجة والصب، وزيادة محتوى العناصر الأرضية النادرة في المادة الملقحة بشكل مناسب مع تقليل محتوى المغنيسيوم في المادة.

3. الخبث المتبقي

يشير الخبث المتبقي إلى العيوب المتجعدة المتركزة على سطح الصب. يتكون الخبث المتبقي من مواد عديدة، أهمها بقايا أنماط EPS ومواد متجعدة لامعة نسبيًا. تحليل أسباب عيوب البقايا: بما أن المكونات الرئيسية للبقايا هي بقايا أنماط EPS، فإن الغاز المنبعث من تحلل أنماط EPS يتسرب ببطء شديد من حيث النفاذية، وبالتالي فإن عملية تحلله واختفائه طويلة جدًا.

إجراءات مراقبة الجودة لعيوب البقايا: أولاً، ضمان نفاذية الطلاء الجيدة ونفاذية رمل القالب الجيدة؛ ثانياً، زيادة درجة حرارة الصب بشكل مناسب؛ ثالثاً، زيادة الضغط السلبي بشكل مناسب؛ رابعاً، تقليل كثافة وضغط مواد EPS بشكل مناسب؛ خامساً، زيادة نطاق الصب بشكل مناسب.

4. تجاويف الانكماش والمسامية

وصف الميزة: في الأجزاء السميكة أو قلب الصب، غالبًا ما تظهر بعض الثقوب ذات الأسطح الخشنة نتيجةً للتصلب. قد تحتوي بعض هذه الثقوب على بلورات شجيرية. تُسمى الثقوب الأكبر والأكثر تركيزًا تجاويف انكماشية، بينما تُسمى الثقوب الأصغر والأكثر تشتتًا المسامية.

تحليل أسباب تجاويف الانكماش وعيوب المسامية: عندما يبرد المعدن المنصهر ويتصلب، يكون الانكماش السائل والانكماش التصلبي الناتجين خلال هذه العملية أكبر بكثير من الانكماش الصلب. علاوة على ذلك، غالبًا ما لا تستقبل المناطق المتصلبة الأخيرة على سطح الصب كمية كافية من المعدن المنصهر.

إجراءات مراقبة الجودة لتجاويف الانكماش وعيوب المسامية: أولاً، تختلف سماكة جدران المصبوبات المختلفة وتركيباتها الكيميائية. يجب التحكم بدقة في محتوى المغنيسيوم. ثانياً، تصميم نظام بوابات علمي، وخفض درجة حرارة الصب بشكل مناسب، والتأكد من إمكانية تعويض جميع أجزاء سطح المصبوب بشكل كافٍ. ثالثاً، التحكم بدقة في محتوى مادة التلقيح قبل دخول الفرن، وعادةً ما تكون النسبة المثلى 0.3% إلى 0.5%. رابعاً، تجنب أكسدة الحديد المنصهر.

5. الشقوق

وصف الميزة: عادةً ما تكون الشقوق على سطح المصبوبات منحنية. وتنقسم إلى شقوق ساخنة وشقوق باردة. يكون شكل الشقوق الساخنة غير منتظم، ويكون لون سطح طرف الشق أسود داكنًا غالبًا، مع أكسدة واضحة وشكل متعرج. في المقابل، يكون شكل الشقوق الباردة مستقيمًا ومنتظمًا نسبيًا، وتكون الأكسدة على سطح كسر المصبوبة خفيفة نسبيًا، مما يُظهر لمعانًا معدنيًا.

تحليل أسباب التشققات: عندما يبرد المسبوك ويتصلب، يتولد إجهاد داخلي. بمجرد أن يتجاوز الإجهاد حد خضوع المادة، تحدث التشققات.

إجراءات مراقبة الجودة لمنع التشققات: أولاً، يجب مراقبة التركيب الكيميائي للحديد المصهور بدقة. قد يؤثر محتوى الكبريت على حدوث "هشاشة ساخنة". في الحديد الزهر الرمادي، يجب ألا يتجاوز محتوى الكبريت (w(S)) 0.11%، ولكن يجب ألا يكون منخفضًا جدًا، لأن انخفاضه الشديد سيؤثر على تأثير التلقيح. يُعد محتوى الفوسفور عاملًا مؤثرًا على حدوث "هشاشة باردة" في المسبوكات، مما يؤدي إلى ظهور تشققات باردة. لذلك، في الحديد الزهر الرمادي، يجب أن يكون محتوى الفوسفور (w(P)) أقل من 0.13%. ثانيًا، يجب التحكم في معدل تبريد أجزاء المسبوكات المختلفة لمنع ارتفاع درجة الحرارة الموضعي. ثالثًا، يجب عدم فتح القالب مبكرًا جدًا بعد الصب. لا يمكن فتح القالب إلا عندما تكون درجة حرارة المسبوكات داخل القالب أقل من 550 درجة مئوية. رابعًا، يجب تغيير هيكل المسبوكات لتجنب تركيز الإجهاد.

6. صلابة غير متسقة

وصف ظاهرة تفاوت الصلابة: بعد المعالجة، غالبًا ما تظهر على سطح المسبوكات تقعرات وتحدبات مجهرية، وقد تظهر بعض البقع الصلبة في بعض المناطق. ونظرًا للاختلاف الكبير في صلابة سطح المسبوكات، فقد تتجاوز صلابة مناطق البقع الصلبة المعيار.

إجراءات مراقبة الجودة لتجنب الصلابة غير المتسقة: أولاً، زيادة درجة حرارة صب الحديد المنصهر؛ ثانياً، التحكم بشكل صارم في كمية المادة المضافة؛ ثالثاً، حظر استخدام الفولاذ السبائكي بشكل صارم؛ رابعاً، يجب أن يكون تصميم نظام البوابة علمياً لضمان التبريد الموحد للصب.

7. كروية غير مكتملة وكروية ضعيفة

خصائص التكوير غير المكتمل والتكوير الضعيف: بعد الأكسدة، يظهر سطح الكسر للمصبوب أسودًا رماديًا، مع انخفاض في الخواص الميكانيكية وانخفاض ملحوظ في محتوى المغنيسيوم المتبقي فيه. هذه هي ظاهرة التكوير غير المكتمل. إذا ظهر سطح الكسر للمصبوب رماديًا فضيًا مع بقع سوداء متناثرة نسبيًا، ووُجد جزء صغير من الجرافيت على شكل رقائق أو دودي عند الفحص المعدني، فهذه هي ظاهرة التكوير الضعيف.

إجراءات مراقبة الجودة للكروية غير المكتملة والكروية الرديئة: أولاً، التحكم الصارم في نسبة إضافة عامل الكروية، والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بمحتوى الكبريت في الحديد المنصهر ومحتوى المغنيسيوم لعامل الكروية؛ ثانيًا، تمديد وقت معالجة الكروية بشكل مناسب لضمان وقت تفاعل كيميائي كافٍ بين عامل الكروية والحديد المنصهر، وعادةً ما يكون في نطاق 75 إلى 95 ثانية؛ ثالثًا، السعي إلى إجراء معالجة إزالة الكبريت لتقليل محتوى الكبريت في الحديد المنصهر الأصلي بشكل فعال؛ رابعًا، التحكم الصارم في محتوى العناصر المضادة للكروية في الحديد الزهر (مثل الزرنيخ والرصاص والتيتانيوم والبزموت والألمنيوم وما إلى ذلك)؛ خامسًا، منع أكسدة الحديد المنصهر، والحفاظ على درجة حرارة مناسبة عند معالجة الحديد المطاوع، واختيار التركيب الكيميائي لعامل الكروية بناءً على درجة حرارة الحديد المنصهر؛ سادسًا، بالنسبة للمصبوبات كبيرة الحجم، يُنصح بتقليل محتوى العناصر الأرضية النادرة قدر الإمكان، وإذا لزم الأمر، إضافة كمية صغيرة من الأنتيمون لتحييد تأثير العناصر الأرضية النادرة على تشوه الجرافيت الكروي. الخلاصة

يُعدّ الصب إحدى الطرق الرئيسية للحصول على قطع المنتجات الميكانيكية، وعملية أساسية مهمة في صناعة الآلات. ويُعدّ معدل تأهيل المسبوكات ومعدل إصلاح المسبوكات المعيبة من المعوقات التي تُعيق تطور صناعة الصب في الصين. لذلك، يُعدّ تحليل ودراسة أسباب عيوب الصب الشائعة، واقتراح تدابير مراقبة الجودة لتجنبها، أمرًا بالغ الأهمية لتحسين جودة منتجات شركات الصب، ورفع مستوى الميكنة في بلدنا.

فيجور خبيرة في مجال الصب. لأي استفسار أو استفسار، تواصل معنا على info@castings-forging.com