معرفة
عمليات تشكيل المعادن الرئيسية (الجزء الأول)
تُعدّ طرق تشكيل المعادن جزءًا أساسيًا من تصميم القطع، ومصدر قلق كبير للمصنّعين. سنأخذكم اليوم في جولة لاستكشاف عمليات تشكيل المعادن الرئيسية: الصب، وتشكيل البلاستيك، والتشغيل الآلي، واللحام، ومساحيق المعادن، وحقن المعادن، وتشكيل المعادن شبه الصلبة، والطباعة ثلاثية الأبعاد.
صب 01
إن صب المعدن السائل في تجويف القالب الذي يطابق شكل وحجم الجزء، والسماح له بالتبريد والتصلب للحصول على قطعة فارغة أو جزء، يُعرف عادةً باسم تشكيل المعدن السائل أو الصب.
سير العملية: المعدن السائل → ملء القالب → التصلب والانكماش → الصب
ميزات العملية:
1) يمكن إنتاج أجزاء بأي شكل معقد، وخاصة تلك التي تحتوي على أشكال تجويف داخلي معقدة.
2) قدرة قوية على التكيف، وعدم وجود قيود على أنواع السبائك، وعدم وجود قيود على حجم الصب تقريبًا.
3) مصادر المواد واسعة، ويمكن إعادة صهر الخردة، والاستثمار في المعدات منخفض.
4) معدل الخردة مرتفع، وجودة السطح منخفضة نسبيًا، وظروف العمل سيئة.
تصنيف الصب:
(1) صب الرمل
الصب الرملي: طريقة صب لإنتاج مصبوبات في قالب رملي. يمكن الحصول على مصبوبات الفولاذ والحديد ومعظم السبائك غير الحديدية عن طريق الصب الرملي.
الميزات التقنية:
1) مناسبة لصنع الفراغات ذات الأشكال المعقدة، وخاصة تلك التي تحتوي على تجاويف داخلية معقدة؛
2) القدرة على التكيف على نطاق واسع والتكلفة المنخفضة؛
3) بالنسبة لبعض المواد ذات اللدونة الضعيفة، مثل الحديد الزهر، فإن الصب الرملي هو عملية التشكيل الوحيدة لتصنيع أجزائها أو الفراغات.
التطبيقات: كتل المحرك، رؤوس الأسطوانات، أعمدة الكرنك وغيرها من المسبوكات للسيارات.
(2) الاستثمار في الصب
الصب الاستثماري: يُشير هذا المصطلح عمومًا إلى طريقة صبّ تُصنع فيها نقشة من مادة قابلة للانصهار، وتُطلى على سطحها عدة طبقات من مواد حرارية لتشكيل غلاف القالب. بعد ذلك، يُصهر الغلاف ويُزال للحصول على قالب صبّ بدون أسطح منفصلة. بعد الخبز في درجة حرارة عالية، يُمكن ملؤه بالرمل وصبّه. ويُطلق عليه غالبًا "صب الشمع المفقود".
المزايا:
1) دقة الأبعاد العالية والدقة الهندسية؛
2) خشونة السطح العالية؛
3) قادرة على صب المسبوكات ذات الأشكال المعقدة، ولا توجد قيود على سبائك الصب.
العيوب: عملية معقدة وتكلفة عالية.
التطبيق: مناسب لإنتاج أجزاء صغيرة ذات أشكال معقدة ومتطلبات دقة عالية، أو أجزاء يصعب معالجتها بطرق أخرى، مثل شفرات محرك التوربينات.
(3) يموت الصب:
تتضمن استخدام ضغط عالٍ لحقن معدن منصهر بسرعة في تجويف قالب معدني دقيق. تحت هذا الضغط، يبرد المعدن المنصهر ويتصلب ليشكل قالبًا مصبوبًا.
المزايا:
1) يتعرض السائل المعدني لضغط عالي ويتدفق بسرعة كبيرة أثناء الصب بالقالب.
2) جودة المنتج جيدة، مع أبعاد مستقرة وقابلية تبادل جيدة.
3) كفاءة الإنتاج عالية، ويمكن استخدام قالب الصب عدة مرات.
4) إنها مناسبة للإنتاج على نطاق واسع ولها فوائد اقتصادية جيدة.
العيوب:
1) المسبوكات معرضة للمسام الصغيرة ومسام الانكماش.
2) إن مرونة القوالب المصبوبة منخفضة، وهي غير مناسبة للعمل تحت الأحمال الصدمية أو في ظروف الاهتزاز.
3) عند صب السبائك ذات نقطة الانصهار العالية، تكون مدة حياة القالب منخفضة، مما يؤثر على توسع إنتاج الصب بالقالب.
التطبيق: تم تطبيق عمليات الصب بالقالب لأول مرة في صناعات السيارات والأجهزة، ثم توسعت تدريجيًا في وقت لاحق لتشمل صناعات مختلفة، مثل الآلات الزراعية، وصناعة أدوات الآلات، وصناعة الإلكترونيات، وصناعة الدفاع، وأجهزة الكمبيوتر، والمعدات الطبية، والساعات، والكاميرات، والأجهزة اليومية، وغيرها.
(4) الصب تحت الضغط المنخفض
يشير الصب تحت الضغط المنخفض إلى الطريقة التي يملأ فيها المعدن السائل القالب تحت ضغط منخفض نسبيًا (0.02 إلى 0.06 ميجا باسكال) ويتصلب تحت الضغط لتشكيل الصب.
الميزات التقنية: 1) يمكن تعديل الضغط والسرعة أثناء الصب، مما يجعله مناسبًا لأنواع مختلفة من القوالب (مثل قوالب المعادن وقوالب الرمل)، وقادرًا على صب سبائك ومصبوبات مختلفة الأحجام؛ 2) يستخدم الحشو من الأسفل إلى الأعلى، مما يضمن تدفقًا سلسًا للسائل المعدني دون تناثر، ويتجنب احتباس الغازات وتآكل جدران ونوى القالب، مما يزيد من إنتاجية الصب؛ 3) يتصلب الصب تحت الضغط، مما ينتج عنه بنية كثيفة وخطوط واضحة وسطح أملس وخصائص ميكانيكية عالية، وهو أمر مفيد بشكل خاص لصب الأجزاء الكبيرة ذات الجدران الرقيقة؛ 4) يلغي الحاجة إلى الرافعات، مما يزيد من معدل استخدام المعدن إلى 90-98٪؛ 5) يتميز بكثافة عمل منخفضة وظروف عمل جيدة ومعدات بسيطة ويسهل تحقيق الميكنة والأتمتة. التطبيقات: المنتجات التقليدية بشكل أساسي (مثل رؤوس الأسطوانات والعجلات وكتل الأسطوانات وما إلى ذلك).
(5) صب الطرد المركزي
الصب بالطرد المركزي: هو طريقة صب يتم فيها سكب المعدن المنصهر في قالب دوار ويتصلب لتشكيل الصب تحت تأثير قوة الطرد المركزي.
المزايا:
1) لا يوجد استهلاك معدني تقريبًا في أنظمة البوابات والرافعات، مما يحسن إنتاجية العملية.
2) عند إنتاج الصب المجوف، لا تكون هناك حاجة إلى قلب، وبالتالي يمكن تحسين قدرة ملء المعدن بشكل كبير عند إنتاج الصب الأنبوبي الطويل.
3) تتميز المسبوكات بكثافة عالية ومسام وشوائب قليلة وخصائص ميكانيكية عالية.
4) من المناسب تصنيع المسبوكات المعدنية المركبة من الأنابيب والأكمام.
العيوب:
1) له حدود معينة عند استخدامه لإنتاج قوالب ذات أشكال غير منتظمة.
2) قطر الثقب الداخلي للصب غير دقيق، وسطح الثقب الداخلي خشن نسبيًا، والجودة رديئة، وبدل التشغيل كبير.
3) الصب عرضة لفصل الكثافة.
التطبيقات: استُخدم الصب بالطرد المركزي لأول مرة لإنتاج الأنابيب المصبوبة. وتُستخدم عملية الصب بالطرد المركزي، محليًا ودوليًا، في صناعات مثل المعادن، والتعدين، والنقل، وآلات الري والصرف، والطيران، والدفاع الوطني، والسيارات، لإنتاج مصبوبات الفولاذ والحديد وسبائك الكربون غير الحديدية. ومن بين هذه الصناعات، يُعد إنتاج أنابيب الحديد الزهر بالطرد المركزي، وبطانات أسطوانات محركات الاحتراق الداخلي، وأكمام أعمدة الإدارة شائعًا بشكل خاص.
(6) صب قوالب المعادن
صب القالب المعدني: يشير إلى طريقة التشكيل التي يملأ فيها المعدن السائل قالبًا معدنيًا تحت تأثير الجاذبية ويتصلب في القالب للحصول على الصب.
المزايا:
1) تتمتع القوالب المعدنية بموصلية حرارية عالية وسعة حرارية، مما يسمح بالتبريد السريع ويؤدي إلى صب كثيف بخصائص ميكانيكية أعلى بنحو 15٪ من تلك الموجودة في صب الرمل.
2) يمكنها إنتاج مصبوبات ذات دقة أبعاد أعلى وقيم خشونة سطح أقل، كما أن استقرار الجودة جيد.
3) نظرًا لأنها تتطلب القليل من الرمل أو لا تتطلبه على الإطلاق، فإنها تعمل على تحسين البيئة، وتقليل الغبار والغازات الضارة، وخفض كثافة العمالة.
العيوب:
1) القالب المعدني نفسه ليس له نفاذية للهواء، لذلك يجب اتخاذ تدابير معينة لتفريغ الهواء الموجود في تجويف القالب والغازات التي ينتجها قلب الرمل.
2) القالب المعدني لا يمتلك خاصية الخضوع، ومن المحتمل أن تحدث شقوق في المسبوكات أثناء التصلب.
٣) دورة تصنيع القالب المعدني طويلة نسبيًا وتكلفته مرتفعة، لذا يُحقق فوائد اقتصادية جيدة عند استخدامه في الإنتاج بكميات كبيرة.
التطبيق: إن صب القالب المعدني مناسب ليس فقط لإنتاج كميات كبيرة من السبائك غير الحديدية ذات الشكل المعقد مثل سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم، ولكن أيضًا لإنتاج الصب والسبائك الفولاذية.
(7) صب يموت الفراغ
الصب بالقالب الفراغي: عملية صب متقدمة تعمل على إزالة أو تقليل المسامية والغازات المذابة في المسبوكات بالقالب بشكل كبير عن طريق إخلاء الغازات الموجودة في تجويف القالب أثناء عملية الصب بالقالب، وبالتالي تحسين الخصائص الميكانيكية وجودة سطح المسبوكات بالقالب.
المزايا:
1) إزالة أو تقليل المسام الداخلية في المسبوكات، وتحسين الخصائص الميكانيكية وجودة سطح المسبوكات، وتعزيز أداء الطلاء.
2) تقليل الضغط الخلفي في التجويف، مما يسمح باستخدام ضغط نوعي أقل وسبائك ذات أداء صب أضعف، وإمكانية تمكين صب أجزاء أكبر باستخدام آلات أصغر.
3) تحسين ظروف التعبئة، مما يسمح بصب الأجزاء الرقيقة.
العيوب:
1) هيكل ختم القالب معقد، مما يجعل التصنيع والتركيب صعبًا وبالتالي زيادة التكلفة.
2) إذا لم يتم التحكم في طريقة الصب الفراغي بشكل صحيح، فلن يكون التأثير كبيرًا جدًا.
(8) الصب بالضغط
الصب بالضغط: طريقة لتجميد وتشكيل معادن سائلة أو شبه صلبة تحت ضغط عالٍ للحصول مباشرةً على قطع أو خامات. تتميز هذه الطريقة بمعدل استخدام عالٍ للمعدن السائل، وتبسيط العملية، وثبات الجودة، وهي تقنية تشكيل معادن موفرة للطاقة مع آفاق تطبيقية واعدة. سير العملية: الصب بالضغط المباشر: طلاء، صب سبيكة، إغلاق القالب، الضغط، تثبيت الضغط، إزالة الضغط، فك القالب، إخراج الخامة، إعادة الضبط؛ الصب بالضغط غير المباشر: طلاء، إغلاق القالب، تغذية، تعبئة، ضغط، تثبيت الضغط، إزالة الضغط، فك القالب، إخراج الخامة، إعادة الضبط.
الميزات التقنية:
1) يمكنه القضاء على العيوب الداخلية مثل فتحات الغاز وتجويفات الانكماش والمسامية.
2) يتميز بخشونة سطحية منخفضة ودقة أبعاد عالية.
3) يمكن أن يمنع حدوث شقوق الصب.
4) من الملائم تحقيق الميكنة والأتمتة.
التطبيق: يمكن استخدامه لإنتاج أنواع مختلفة من السبائك، مثل سبائك الألومنيوم، وسبائك الزنك، وسبائك النحاس، والحديد المطاوع، وما إلى ذلك.
(9) صب الرغوة المفقودة
صب الرغوة المفقودة (المعروفة أيضًا باسم الصب بالقالب الكامل): وهي طريقة صب جديدة تتضمن ربط وتجميع نماذج الشمع أو الرغوة المتشابهة في الحجم والشكل للصب في مجموعة نماذج، وطلائها بطلاء حراري وتجفيفها، ثم دفنها في رمل الكوارتز الجاف واهتزازها لتشكيل القالب، وصبها تحت ضغط سلبي لتبخير النموذج، مما يسمح للمعدن السائل باحتلال موضع النموذج، وبعد التصلب والتبريد، تشكيل الصب.
سير العملية: الرغوة المسبقة → صب الرغوة → الطلاء بالطلاء → التجفيف → الصب → الصب → الهز → التنظيف
الميزات التقنية:
1) دقة الصب العالية، لا يوجد قلب رملي، مما يقلل من وقت المعالجة؛
2) لا يوجد سطح فراق، تصميم مرن، درجة عالية من الحرية؛
3) الإنتاج النظيف، لا تلوث؛
٤) خفض تكاليف الاستثمار والإنتاج. التطبيقات: مناسب لإنتاج أنواع مختلفة من المسبوكات المعقدة والدقيقة نسبيًا بأحجام مختلفة، دون قيود على أنواع السبائك أو دفعات الإنتاج. مثل كتل محركات الحديد الزهر الرمادي، وأنابيب الكوع المصنوعة من الفولاذ عالي المنغنيز، وغيرها.
(10)الصب المستمر هي طريقة صب متطورة. تقوم على صب المعدن المنصهر باستمرار في قالب معدني خاص يُسمى القالب. تُسحب المصبوبات الصلبة (القشرة) باستمرار من الطرف الآخر للقالب. ويمكن الحصول على مصبوبات بأي طول أو بطول محدد.
الميزات التقنية:
1) بسبب التبريد السريع للمعدن، يكون التبلور كثيفًا، والبنية موحدة، والخصائص الميكانيكية جيدة؛
2) يتم توفير المعدن، وزيادة العائد؛
3) يتم تبسيط العملية، والقضاء على عملية القولبة والعمليات الأخرى، وبالتالي تقليل كثافة العمالة؛ كما يتم تقليص مساحة الإنتاج المطلوبة بشكل كبير.
4) من السهل تحقيق إنتاج الصب المستمر من خلال الميكنة والأتمتة، مما يحسن كفاءة الإنتاج.
التطبيق: يمكن استخدام طريقة الصب المستمر لصب المسبوكات الطويلة ذات الأشكال المقطعية الثابتة، مثل السبائك والألواح والكتل والأنابيب وما إلى ذلك، من الفولاذ والحديد وسبائك النحاس وسبائك الألومنيوم وسبائك المغنيسيوم وما إلى ذلك.
تتمتع شركة Vigor بخبرة تزيد عن 20 عامًا في صناعة الصب، إذا كان لديك أي سؤال أو طلب أو تطوير أجزاء أو تحسين سلسلة التوريد الخاصة بك، فلا تتردد في الاتصال بنا على info@castings-forging.com
