ما هي خصائص العديد من عمليات الصب الشائعة، وما هي المسبوكات المناسبة لها؟

مقدمة

الصب هو أقدم تكنولوجيا معالجة حرارية للمعادن أتقنها الإنسان، ويبلغ تاريخها حوالي 6000 عام. دخلت الصين ذروة صناعة المسبوكات البرونزية في الفترة ما بين حوالي 1700 قبل الميلاد و1000 قبل الميلاد، وقد وصلت حرفيتها إلى مستوى عالٍ جدًا. يمكن أن تكون مادة القالب من الرمل أو المعدن أو حتى السيراميك. اعتمادًا على المتطلبات، ستختلف الأساليب المستخدمة. ما هي مميزات كل عملية صب؟ ما هي أنواع المنتجات المناسبة لذلك؟

1. صب الرمل

مادة الصب: مواد مختلفة

نوعية الصب: عشرات الجرامات إلى عشرات الأطنان، مئات الأطنان

جودة سطح الصب: سيئة

هيكل الصب: بسيط

تكلفة الإنتاج: منخفضة

نطاق التطبيق: طرق الصب الأكثر استخدامًا. يعتبر القولبة اليدوية مناسبة للقطع المفردة والدفعات الصغيرة والمسبوكات الكبيرة ذات الأشكال المعقدة التي يصعب استخدام آلة التشكيل. إن النمذجة الآلية مناسبة للمسبوكات المتوسطة والصغيرة المنتجة على دفعات.

خصائص العملية: النمذجة اليدوية: مرنة وسهلة، ولكن لديها كفاءة إنتاج منخفضة، وكثافة عمالية عالية، ودقة أبعاد منخفضة وجودة السطح. النمذجة الآلية: دقة أبعاد عالية وجودة سطحية، ولكن استثمار مرتفع.

وصف موجز: صب الرمل هو عملية الصب الأكثر استخدامًا في صناعة المسبك اليوم. انها مناسبة لمختلف المواد. يمكن صب السبائك الحديدية والسبائك غير الحديدية باستخدام قوالب الرمل. يمكنها إنتاج مصبوبات تتراوح من عشرات الجرام إلى عشرات الأطنان وأكبر. عيب صب الرمل هو أنه لا يمكن إنتاج المسبوكات إلا بهياكل بسيطة نسبيًا. أكبر ميزة لصب الرمل هي: انخفاض تكلفة الإنتاج. ومع ذلك، من حيث التشطيب السطحي، وعلم المعادن الصب، والكثافة الداخلية، فهي منخفضة نسبيًا. من حيث النمذجة، يمكن أن تكون على شكل يدوي أو على شكل آلة. يعتبر القولبة اليدوية مناسبة للقطع المفردة والدفعات الصغيرة والمسبوكات الكبيرة ذات الأشكال المعقدة التي يصعب استخدام آلة التشكيل. يمكن للنمذجة الآلية أن تحسن بشكل كبير دقة السطح ودقة الأبعاد، ولكن الاستثمار كبير نسبيًا.

2. صب الاستثمار

مادة الصب: الفولاذ المصبوب والسبائك غير الحديدية

جودة الصب: عدة جرامات إلى عدة كيلوجرامات

نوعية سطح الصب: جيدة جداً

هيكل الصب: أي تعقيد

تكلفة الإنتاج: عندما يتم الإنتاج بكميات كبيرة، يكون أرخص من الإنتاج الميكانيكي بالكامل.

نطاق التطبيق: دفعات مختلفة من المسبوكات الدقيقة الصغيرة والمعقدة من الفولاذ المصبوب والسبائك ذات نقطة الانصهار العالية، مناسبة بشكل خاص لصب الأعمال الفنية والأجزاء الميكانيكية الدقيقة.

خصائص العملية: دقة الأبعاد، سطح أملس، ولكن كفاءة الإنتاج منخفضة.

وصف موجز: نشأت عملية صب الاستثمار في وقت سابق. في بلادنا، تم استخدام عملية الصب الاستثماري في إنتاج المجوهرات للنبلاء خلال فترة الربيع والخريف. عادةً ما تكون المسبوكات الاستثمارية أكثر تعقيدًا وغير مناسبة للمسبوكات الكبيرة. وهذه العملية معقدة ويصعب التحكم فيها، كما أن المواد المستخدمة والمستهلكة باهظة الثمن نسبيًا. ولذلك، فهي مناسبة لإنتاج الأجزاء الصغيرة ذات الأشكال المعقدة، أو متطلبات الدقة العالية، أو التي يصعب إجراء عمليات معالجة أخرى، مثل شفرات المحرك التوربيني.

3. فقدان صب الرغوة

مادة الصب: مواد مختلفة

كتلة الصب: عدة جرامات إلى عدة أطنان

جودة سطح الصب: جيدة

هيكل الصب: أكثر تعقيدا

تكلفة الإنتاج: أقل

نطاق التطبيق: مصبوبات سبائك أكثر تعقيدًا ومتنوعة على دفعات مختلفة.

خصائص العملية: دقة الأبعاد للمسبوكات عالية، وحرية تصميم المسبوكات كبيرة، والعملية بسيطة، ولكن احتراق النمط له تأثيرات بيئية معينة.

وصف موجز: تهدف عملية صب الرغوة المفقودة إلى ربط ودمج نماذج البارافين أو الرغوة المماثلة في الحجم والشكل للمسبوكات في مجموعات نموذجية. بعد تنظيفها بالفرشاة باستخدام طلاء مقاوم للحرارة والتجفيف، يتم دفنها في رمل الكوارتز الجاف ويتم اهتزازها لتشكيلها، ثم يتم سكبها تحت ضغط سلبي لتكوين المجموعة النموذجية. طريقة صب جديدة يتبخر فيها النموذج، ويحتل المعدن السائل موضع النموذج، ويتصلب ويبرد ليشكل قالب صب. يعد صب الرغوة المفقودة عملية جديدة بدون هامش تقريبًا وقولبة دقيقة. هذه العملية لا تتطلب أخذ القالب، ولا سطح فراق، ولا قلب رملي. ولذلك، فإن الصب لا يحتوي على وميض، نتوءات، ومنحدر مشروع، ويقلل من عدد عيوب القالب الأساسية. أخطاء الأبعاد الناجمة عن الجمع.

طرق الصب الإحدى عشر المذكورة أعلاه لها خصائص عملية مختلفة. في إنتاج الصب، ينبغي اختيار طرق الصب المقابلة للمسبوكات المختلفة. في الواقع، من الصعب القول أن عملية الصب الصعبة النمو لها مزايا مطلقة. في الإنتاج، يختار الجميع أيضًا العملية المطبقة وطريقة المعالجة بأداء أقل تكلفة.

4. الصب بالطرد المركزي

مادة الصب: الحديد الزهر الرمادي، الحديد المرن

نوعية الصب: عشرات الكيلوغرامات إلى عدة أطنان

جودة سطح الصب: جيدة

هيكل الصب: المسبوكات الأسطوانية عموما

تكلفة الإنتاج: أقل

نطاق التطبيق: دفعات صغيرة إلى كبيرة من مصبوبات الجسم الدوارة وتجهيزات الأنابيب بأقطار مختلفة.

ميزات العملية: تتميز المسبوكات بدقة أبعاد عالية، وسطح أملس، وبنية كثيفة، وكفاءة إنتاج عالية.

وصف موجز: يشير الصب بالطرد المركزي (الصب بالطرد المركزي) إلى طريقة الصب التي يتم فيها صب المعدن السائل في قالب دوار، ثم يتم ملؤه وتصلبه في قالب مصبوب تحت تأثير قوة الطرد المركزي. الآلة المستخدمة في الصب بالطرد المركزي تسمى آلة الصب بالطرد المركزي.

[مقدمة] تم اقتراح أول براءة اختراع للصب بالطرد المركزي من قبل البريطاني إرشاردت في عام 1809. ولم يتم اعتماد هذه الطريقة تدريجيًا في الإنتاج إلا في أوائل القرن العشرين. في ثلاثينيات القرن العشرين، بدأت بلادنا أيضًا في استخدام أنابيب الطرد المركزي والمسبوكات الأسطوانية مثل الأنابيب الحديدية، والأكمام النحاسية، وبطانات الأسطوانات، والأكمام النحاسية ثنائية المعدن المدعومة بالفولاذ، وما إلى ذلك. يعد الصب بالطرد المركزي طريقة رئيسية تقريبًا؛ بالإضافة إلى ذلك، في بكرات الفولاذ المقاومة للحرارة، وبعض الفراغات الأنبوبية الفولاذية الخاصة غير الملحومة، وبراميل تجفيف آلات الورق ومناطق الإنتاج الأخرى، يتم استخدام طريقة الصب بالطرد المركزي أيضًا بشكل فعال للغاية. في الوقت الحاضر، تم إنتاج آلات صب الطرد المركزي الآلية والآلية للغاية، وتم بناء ورشة صب أنابيب الطرد المركزي الآلية ذات الإنتاج الضخم.

5. صب الضغط المنخفض

مادة الصب: سبائك غير حديدية

جودة الصب: من عشرات الجرامات إلى عشرات الكيلوجرامات

جودة سطح الصب: جيدة

هيكل الصب: معقد (نواة الرمل متوفرة)

تكلفة الإنتاج: تكلفة إنتاج النوع المعدني مرتفعة

نطاق التطبيق: دفعات صغيرة، ويفضل دفعات كبيرة من مصبوبات السبائك غير الحديدية الكبيرة والمتوسطة الحجم، ويمكن أن تنتج مصبوبات رقيقة الجدران.

خصائص العملية: هيكل الصب كثيف، وإنتاجية العملية عالية، والمعدات بسيطة نسبيا، ويمكن استخدام قوالب الصب المختلفة، ولكن الإنتاجية منخفضة نسبيا.

وصف موجز: الصب بالضغط المنخفض هو طريقة صب حيث يملأ المعدن السائل القالب ويتصلب في قالب مصبوب تحت تأثير غاز الضغط المنخفض. تم استخدام المسبوكات ذات الضغط المنخفض في البداية بشكل أساسي لإنتاج مسبوكات سبائك الألومنيوم، وبعد ذلك تم توسيع استخدامها لإنتاج مسبوكات النحاس، مسبوكات الحديد والمسبوكات الفولاذية ذات نقاط انصهار عالية.

6. صب الضغط

مادة الصب: سبائك الألومنيوم، سبائك المغنيسيوم

جودة الصب: من عدة جرامات إلى عشرات الكيلوجرامات

جودة سطح الصب: جيدة

هيكل الصب: معقد (نواة الرمل متوفرة)

تكاليف الإنتاج: يعد تصنيع آلات الصب والقوالب باهظ الثمن

نطاق التطبيق: الإنتاج الضخم لمختلف سبائك السبائك غير الحديدية الصغيرة والمتوسطة الحجم، والمسبوكات ذات الجدران الرقيقة، والمسبوكات المقاومة للضغط.

خصائص العملية: تتميز المسبوكات بدقة أبعاد عالية، وسطح أملس، وبنية كثيفة، وكفاءة إنتاج عالية، وتكلفة منخفضة، ولكن تكلفة آلات الصب والقوالب مرتفعة.

وصف موجز: يتميز الصب بالضغط بخاصيتين رئيسيتين: الضغط العالي والتعبئة العالية السرعة لقوالب الصب بالقالب. يتراوح الضغط النوعي للحقن شائع الاستخدام من عدة آلاف إلى عشرات الآلاف من kPa، أو حتى يصل إلى 2×105kPa. تبلغ سرعة التعبئة حوالي 10~50 م/ث، وفي بعض الأحيان يمكن أن تصل إلى أكثر من 100 م/ث. وقت التعبئة قصير جدًا، بشكل عام في حدود 0.01 إلى 0.2 ثانية. بالمقارنة مع طرق الصب الأخرى، فإن الصب بالقالب له المزايا الثلاث التالية: جودة المنتج الجيدة، ودقة الأبعاد العالية للمسبوكات، أي ما يعادل بشكل عام المستوى 6 إلى 7، أو حتى المستوى 4؛ تشطيب جيد للسطح، يعادل عمومًا المستوى 5 إلى 8؛ القوة لديها صلابة أعلى، وقوتها بشكل عام أعلى بنسبة 25٪ إلى 30٪ من قوة صب الرمل، ولكن يتم تقليل استطالتها بحوالي 70٪؛ لها أبعاد مستقرة وقابلية جيدة للتبادل. يمكنها صب المسبوكات ذات الجدران الرقيقة والمعقدة. على سبيل المثال، الحد الأدنى الحالي لسمك الجدار لأجزاء صب سبائك الزنك يمكن أن يصل إلى 0.3 مم؛ يمكن أن يصل الحد الأدنى لسماكة جدار مسبوكات سبائك الألومنيوم إلى 0.5 مم؛ الحد الأدنى لقطر ثقب الصب هو 0.7 مم؛ والحد الأدنى لمسافة الخيط هو 0.75 مم.