عملية صب المعادن

يعتبر الصب أحد أقدم طرق تشكيل المعادن المعروفة للبشر.يعني بشكل عام صب المعدن المنصهر في قالب مقاوم للصهر مع تجويف من الشكل المراد صنعه ، والسماح له بالتصلب.متيتصلب ، يتم إخراج الجسم المعدني المطلوب من القالب المقاوم للحرارة إما عن طريق كسر القالب أو عن طريق تفكيك القالب.يسمى الكائن المتصلب الصب.تسمى هذه العملية أيضًا بالتأسيس ، ويسمى المصنع الحديث الذي يركز على صب الأجزاء المعدنيةمسبك.

1. تاريخ عملية الصب
ربما تم اكتشاف عملية الصب حوالي عام 3500 قبل الميلاد في بلاد ما بين النهرين.في أجزاء كثيرة من العالم خلال تلك الفترة ، تم تحويل محاور النحاس والأشياء المسطحة الأخرى في قوالب مفتوحة مصنوعة من الحجر أو المخبوزةطين.كانت هذه القوالب في الأساس قطعة واحدة.ولكن في فترات لاحقة ، عندما كانت هناك حاجة إلى صنع أجسام مستديرة ، تم تقسيم هذه القوالب إلى جزأين أو أكثر لتسهيل سحب الأجسام المستديرةجلب العصر البرونزي (2000 قبل الميلاد) مزيدًا من الدقة في عملية الصب.ربما لأول مرة ، تم اختراع نواة لعمل جيوب مجوفة في الأشياء.كانت هذه النوى مصنوعة من الطين المخبوز.أيضًا ، تم استخدام عملية cire perdue أو الشمع المفقود على نطاق واسع لصنع الحلي والعمل الجيد.

تم تحسين تقنية الصب بشكل كبير من قبل الصينيين منذ حوالي 1500 قبل الميلاد.قبل ذلك ، لا يوجد دليل على وجود أي نشاط في اختيار الممثلين في الصين.لا يبدو أنهم كانوا عظماءFamillar مع عملية cire perdue ولم يتم استخدامها على نطاق واسع ولكن بدلاً من ذلك تخصصت في قوالب متعددة القطع للقيام بوظائف معقدة للغاية.لقد أمضوا الكثير من الوقت في إتقان القالب حتى آخر التفاصيل بحيث بالكادمطلوب أي عمل تشطيب على الصب المصنوع من القوالب.من المحتمل أنهم صنعوا قوالب قطع تحتوي على قطع مجهزة بعناية ، يبلغ عددها ثلاثين أو أكثر.في الواقع ، تم اكتشاف العديد من هذه القوالبخلال الحفريات الأثرية في أجزاء مختلفة من الصين.

تشتهر حضارة وادي السند أيضًا باستخدامها المكثف لصب النحاس والبرونز للزينة والأسلحة والأدوات والأواني.لكن لم يكن هناك الكثير من التحسن في التكنولوجيا.من المتغيرالأجسام والتماثيل التي تم التنقيب عنها من مواقع وادي السند ، يبدو أنها كانت على دراية بجميع طرق الصب المعروفة مثل القالب المفتوح وقالب القطع وعملية cire perdue.

على الرغم من أنه يمكن أن يُنسب الفضل إلى الهند في اختراع بوتقة الصلب ، إلا أن الكثير من تأسيس الحديد لم يكن واضحًا في الهند.هناك أدلة على أن تأسيس الحديد بدأ حوالي 1000 قبل الميلاد في سوريا وبلاد فارس.يظهرالذي - التيالحديد الصبكانت التكنولوجيا في الهند مستخدمة منذ زمن غزو الإسكندر الأكبر ، حوالي 300 قبل الميلاد.

العمود الحديدي الشهير الموجود حاليًا بالقرب من منارة قطب في دلهي هو مثال على المهارات المعدنية للهنود القدماء.يبلغ طولها 7.2 مترًا وهي مصنوعة من حديد نقي قابل للطرق.من المفترض أن يكون هذا منفترة Chandragupta الثاني (375-413 م) من سلالة جوبتا.معدل الصدأ لهذا العمود ، الذي يقف في الخارج في الهواء الطلق ، هو صفر عملياً ، وحتى الجزء المدفون يصدأ بمعدل بطيء للغاية.هذهيجب أن يكون قد تم إلقاؤه أولاً ثم تم إبرامه إلى الشكل النهائي.

2. المزايا والقيود
تستخدم عملية الصب على نطاق واسع في التصنيع بسبب مزاياها العديدة.تتدفق المواد المنصهرة إلى أي قسم صغير في تجويف القالب وعلى هذا النحو ، أي شكل معقد - داخليأو خارجي - يمكن إجراؤه من خلال عملية الصب.من الممكن عملياً صب أي مادة سواء كانت حديدية أو غير حديدية.علاوة على ذلك ، فإن الأدوات اللازمة لقوالب الصب بسيطة للغاية وغير مكلف.نتيجة لذلك ، للإنتاج التجريبي أو إنتاج جزء صغير ، إنها طريقة مثالية.من الممكن في عملية الصب ، وضع كمية المواد في المكان المطلوب بالضبط.نتيجة ليمكن تحقيق تخفيض الوزن في التصميم.المسبوكاتيتم تبريدها عمومًا بشكل موحد من جميع الأجزاء الجانبية ، وبالتالي من المتوقع ألا يكون لها خصائص اتجاهية.هناك معادن وسبائك معينةالتي لا يمكن معالجتها إلا عن طريق الصب وليس بأي عملية أخرى مثل تزوير بسبب الاعتبارات المعدنية.يمكن تصنيع المسبوكات من أي حجم ووزن ، حتى 200 طن.

ومع ذلك ، فإن دقة الأبعاد والتشطيب السطحي تتحقق بشكل طبيعيعملية صب الرمللن تكون كافية للتطبيق النهائي في كثير من الحالات.لأخذ هذه الحالات بعين الاعتبار ، بعض الصب الخاصتم تطوير عمليات مثل diecasting ، وترد تفاصيلها في فصول لاحقة.كما أن عملية صب الرمل تتطلب عمالة كثيفة إلى حد ما ، وبالتالي يتم إجراء العديد من التحسينات عليها ،مثل صب الآلة وميكنة المسبك.غالبًا ما يكون من الصعب في بعض المواد إزالة العيوب الناتجة عن الرطوبة الموجودة فيهاالمسبوكات الرملية.

3. شروط الصب
في الفصول التالية يمكن رؤية مجسات صب الرمل ، والتي تمثل العملية الأساسية للصب.قبل الخوض في تفاصيل العملية ، سيكون تحديد عدد من كلمات المفرداتملائم.

قارورة- قارورة القولبة هي التي تحافظ على قالب الرمل سليمًا.اعتمادًا على موضع القارورة في هيكل القالب ، يُشار إليها بأسماء مختلفة مثل السحب والتأقلم والخد.وهي مصنوعة من الخشبللتطبيقات المؤقتة أو المعدنية بشكل عام للاستخدام طويل الأمد.
يجر- القارورة السفلية
التأقلم- دورق قولبة علوي
الخد- قارورة صب وسيطة تستخدم في قولبة من ثلاث قطع.
نمط- النموذج هو نسخة طبق الأصل من الكائن النهائي مع بعض التعديلات.تجويف القالب مصنوع بمساعدة النمط.
خط فراق- هذا هو الخط الفاصل بين قوارير الصب التي يتكون منها قالب الرمل.في نمط الانقسام ، يكون أيضًا الخط الفاصل بين نصفي النموذج
اللوحة السفلية- هذا لوح مصنوع عادة من الخشب ، ويستخدم في بداية صنع القالب.يتم الاحتفاظ بالنمط أولاً على اللوحة السفلية ، ويتم رش الرمل عليه ثم يتم الصدم في السحب.
مواجهة الرمال- كمية صغيرة من المواد الكربونية التي يتم رشها على السطح الداخلي لتجويف التشكيل لإعطاء تشطيب أفضل للسطح المصبوب
صب الرمل- إنها مادة مقاومة للحرارة معدة حديثًا تستخدم في صنع تجويف القالب.وهو عبارة عن خليط من طين السيليكا والرطوبة بنسب مناسبة للحصول على النتائج المرجوة ويحيط بهنمط أثناء صنع القالب.
دعم الرمال- وهو ما يشكل معظم المواد المقاومة للحرارة الموجودة في القالب.يتكون هذا من الرمال المستعملة والمحترقة.
جوهر- تستخدم لعمل تجاويف مجوفة في المسبوكات.
حوض سكب- تجويف صغير على شكل قمع في أعلى القالب يصب فيه المعدن المنصهر.
سبور- الممر الذي من خلاله يصل المعدن المنصهر من حوض الصب إلى تجويف القالب.في كثير من الحالات ، يتحكم في تدفق المعدن إلى القالب.
عداء- الممرات الموجودة في مستوى الفصل والتي يتم من خلالها تنظيم تدفق المعدن المنصهر قبل وصوله إلى تجويف القالب.
بوابة- نقطة الدخول الفعلية التي يدخل من خلالها المعدن المنصهر إلى تجويف القالب.
سبحة- تستخدم الكابلات لدعم النوى داخل تجويف القالب للعناية بوزنها والتغلب على القوى المعدنية.
برد- القشور عبارة عن أجسام معدنية توضع في القالب لزيادة معدل تبريد المسبوكات لتوفير معدل تبريد موحد أو مرغوب فيه.
الناهض- هو خزان من المعدن المنصهر يتم توفيره في الصب بحيث يمكن أن يتدفق المعدن الساخن مرة أخرى إلى تجويف القالب عندما يكون هناك انخفاض في حجم المعدن بسبب التصلب

4. إجراء صنع قالب الرمل
يتم وصف إجراء صنع قالب رملي نموذجي في الخطوات التالية:

أولاً ، يتم وضع اللوح السفلي إما على منصة التشكيل أو على الأرض ، مما يجعل السطح مستويًا.يتم الاحتفاظ بقارورة قولبة السحب رأسًا على عقب على اللوحة السفلية جنبًا إلى جنب مع جزء السحب مننقش في وسط القارورة على السبورة.يجب أن يكون هناك خلوص كافٍ بين النموذج وجدران الدورق والذي يجب أن يكون في حدود 50 إلى 100 مم.يتم رش الرمال الجافة التي تواجههااللوحة والنمط لتوفير طبقة غير لاصقة.يتم الآن سكب رمل التشكيل الطازج بالجودة المطلوبة في السحب وعلى النموذج بسمك 30 إلى 50 مم.ما تبقى من دورق السحب هوممتلئة تمامًا بالرمل الاحتياطي وصدمها بشكل موحد لضغط الرمال.يجب أن يتم صدم الرمل بشكل صحيح حتى لا يضغط بشدة مما يجعل خروج الغازات أمرًا صعبًا ،وليس فضفاضًا جدًا ، بحيث لا يتمتع القالب بالقوة الكافية.بعد انتهاء عملية الصدم ، يتم كشط الرمل الزائد في القارورة تمامًا باستخدام قضيب مسطح إلى مستوى حواف القارورة.

الآن ، مع سلك تنفيس ، وهو سلك بقطر 1 إلى 2 مم بنهاية مدببة ، يتم عمل فتحات تهوية في السحب إلى العمق الكامل للقارورة بالإضافة إلى النمط لتسهيل إزالة الغازات أثناء الصبتصلب.هذا يكمل إعداد السحب.

يتم الآن تدوير قارورة السحب النهائية إلى اللوحة السفلية لفضح النمط كما هو موضح في الصورة.باستخدام بقعة ، يتم إصلاح حواف الرمل حول النموذج ويتم وضع نصف موازنة النموذج فوقهانمط السحب ، محاذاته بمساعدة دبابيس وتد.يقع دورق الكيس الموجود أعلى السحب في المحاذاة مرة أخرى بمساعدة المسامير.يتم رش الرمال الفاصلة الجافة في جميع أنحاء السحب وعلى النمط.

يوجد دبوس ذبابة لصنع ممر ذرب على مسافة صغيرة تبلغ حوالي 50 مم من النموذج.أيضًا ، يتم الاحتفاظ بالدبوس الناشئ إذا لزم الأمر في مكان مناسب ورمل قولبة حديثًا مشابه لذلكمن السحب مع الرمل الداعم.يتم صدم الرمال تمامًا ، ويتم كشط الرمال الزائدة ويتم عمل فتحات تهوية في كل مكان في الغطاء كما هو الحال في السحب.

يتم سحب دبوس ذبابة ودبوس الناهض الإلكتروني بعناية من القارورة.في وقت لاحق ، يتم قطع حوض السكب بالقرب من قمة ذرب.يتم فصل الكوب عن السحب وأي رمل سائب على واجهة السحب والسحبمن السحب بمساعدة المنفاخ.الآن ، يتم سحب نصفي الكوب ونمط السحب باستخدام مسامير السحب ونقر النمط في كل مكان لتكبير تجويف القالب قليلاً بحيثلا تفسد جدران القالب بنمط الانسحاب.يتم قطع العدادات والبوابات في القالب بعناية دون إفساد القالب.يتم نفخ أي رمال زائدة أو رخوة موجودة في العدائين وتجويف العفنبعيدا باستخدام المنفاخ.الآن ، يتم وضع الرمل المواجه على شكل عجينة في جميع أنحاء تجويف القالب والعدادات ، مما يمنح الصب النهائي تشطيبًا جيدًا للسطح.

يتم تحضير قلب رملي جاف باستخدام صندوق أساسي.بعد الخبز المناسب ، يتم وضعها في تجويف القالب كما هو موضح في الصورة.يتم استبدال الكوب على السحب مع مراعاة محاذاة الاثنين عن طريقدبابيس.يتم الاحتفاظ بوزن مناسب على الكوب للعناية بالقوة المعدنية الصاعدة أثناء صب المعدن المنصهر.القالب الآن ، كما هو موضح في الصورة جاهز للصب.