عملية الصب باستخدام نماذج التغويز (صب القشرة) 

يعتبر صب القشرة مناسبًا لإنتاج كميات كبيرة من أجزاء حديد الدكتايل الصغيرة والمتوسطة الحجم عالية الدقة والصلب وسبائك الألومنيوم، بما في ذلك الإنتاج الكبير الحجم لأجسام الصمامات الدقيقة وعلب التروس المصنوعة من حديد الدكتايل QT400-18 وQT600-3. إن دقة الأبعاد وجودة سطح المسبوكات التي تنتجها هذه العملية تتفوق بشكل كبير على تلك المصنوعة باستخدام رمل الطين ورمل الراتنج التقليدي البارد.

مبدأ تشكيل القشرة

يتم تصنيع الرمل المطلي باستخدام راتينج فينولي صلب مطلي مسبقًا على حبيبات الرمل. عندما يتلامس الرمل المطلي الجاف مع الأدوات المعدنية الساخنة عند درجات حرارة تتراوح من 180 إلى 250 درجة مئوية، يذوب راتنج السطح ويخضع لتفاعل تشابك تحت تأثير المادة المقسية، مما يشكل قشرة رقيقة صلبة وغير قابلة للذوبان وغير قابلة للذوبان من الرمل. يمكن تجديد الرمال السائبة غير المسخنة وإعادة استخدامها. أثناء الصب، تسخن القشرة الرقيقة، ويحترق الراتنج ويتحلل، وينهار القالب تلقائيًا، مما يضمن سهولة إزالة المسبوكات وتنظيفها.

تركيبة المواد الخام للرمل المطلي المصممة خصيصًا لصب الأصداف

الرمال الأساسية: رمل كوارتز مغسول ومدور بمحتوى طين ≥ 0.3%؛ بالنسبة للمسبوكات الفولاذية، يتم استخدام رمل الزركون أو رمل الكروميت لمنع عيوب التمدد.

الموثق: يتم إضافة راتينج الفينول البلاستيكي الحراري بكمية تتراوح بين 1.0-3.0% من وزن الرمل (خاصة لصب الأصداف).

تصليب: هيكساميثيلين تيترامين (HMTA)، يضاف بكمية 10-15% من وزن الراتينج.

التشحيم: ستيرات الكالسيوم لتحسين سيولة الرمال ومنع الالتصاق بالمعدات.

المضافات الوظيفية: يتم إضافة إضافات منخفضة إطلاق الغازات ومضادة للكربنة بكميات ضئيلة حسب الحاجة.

الفرق الرئيسي: يتم خلط رمل الراتينج المتصلب البارد مباشرة في الموقع (يتم خلط الرمل الأساسي + الراتينج السائل + المقوي مباشرة قبل الاستخدام). الرمل المطلي لصب القذائف عبارة عن رمل جاف يتم إنتاجه تجاريًا. في الموقع يتطلب الحرارة فقط للقولبة، ولا يوجد خلط للراتنج في الموقع.

1 تجهيز المعدات المعدنية

تتميز النوابض المصنوعة من الفولاذ أو سبائك الألومنيوم المصنعة بدقة بقنوات تسخين مدمجة للحفاظ على درجة حرارة ثابتة تتراوح بين 180 و250 درجة مئوية. تحدد دقة المعدات بشكل مباشر تفاوتات أبعاد المسبوكات، مع مراعاة سماحات الانكماش والتصنيع مقدمًا.

2 الصنفرة وتشكيل القشرة

قلب القادوس لتغطية سطح الأدوات المعدنية الساخنة بالكامل بالرمل المطلي.

اترك 60-120 ثانية لمعالجة الطبقة السطحية من الرمل على الأدوات وتشكيل قشرة رقيقة موحدة.

قم بقلب الأداة وإلقاء الرمل المطلي السائب غير المسخن لإعادة التدوير بالكامل، مع ترك قشرة الرمل الصلبة فقط متصلة بسطح الأداة.

3 علاج ثانوي كامل

يتم إرسال الأصداف الرملية الرقيقة إلى الفرن للحصول على تسخين إضافي لإكمال الربط المتقاطع للراتنج، والقضاء على الضغوط الداخلية، ومنع التقشير والتكسير أثناء الصب، وزيادة قوة الجفاف الإجمالية.

4 إزالة القشرة وتجميع القالب وتعزيزه

إزالة قشور الرمل المتصلبة من الأدوات للحصول على نصفي القشرة العلوية والسفلية. محاذاة ولصق وتثبيت النصفين. بالنسبة للمسبوكات ذات الجدران السميكة نسبيًا، يتم وضع قالب القشرة في دورق ويتم ملؤه بمادة حشو داعمة لمنع القشرة من التوسع والتشوه أثناء الصب.

5 ذوبان وصب

يتم صب الحديد الزهر المنصهر والصلب وسبائك الألومنيوم بالتساوي في درجات حرارة عملية محددة. يتميز التجويف الكثيف والسلس على شكل صدفة بإطلاق غاز يمكن التحكم فيه، مما يقلل بشكل كبير من العيوب بما في ذلك فتحات النفخ وعلامات الحروق واختراق المعادن.

6 التبريد والطرد والتنظيف

بعد أن تبرد المسبوكات تمامًا، يفقد فيلم الراتينج قوته اللاصقة بسبب الكربنة في درجات الحرارة المرتفعة، وتنهار قشرة الرمل تلقائيًا. يمكن فصل المسبوكات باستخدام الاهتزاز. بعد السفع بالخردق، تبقى كمية صغيرة فقط من الرمل المتبقي على الأسطح، الأمر الذي يتطلب الحد الأدنى من السماح بالتصنيع.

7 تجديد الرمال النفايات

تتم تغطية رمل النفايات ببقايا الراتنجات المتفحمة، والتي يجب إزالتها عن طريق الحرق بدرجة حرارة عالية عند درجات حرارة أعلى من 700 درجة مئوية للتجديد. توفر الرمال المستصلحة أداء ثابتا، ولكن استهلاك الطاقة والتكاليف الرأسمالية للاستخلاص أعلى من الرمال الطينية.

الاختلافات الرئيسية: صب القشرة مقابل رمل الراتنج التقليدي المتصلب على البارد

آلية المعالجة:

صب القشرة: المعالجة الحرارية؛ قولبة سريعة خلال ثوانٍ إلى دقائق باستخدام قوالب معدنية ساخنة.

رمل الراتنج المتصلب على البارد: علاج كيميائي ذاتي في البيئة؛ المعالجة في درجة حرارة الغرفة باستخدام المحفزات، وتستغرق دورة التشكيل عشرات الدقائق.

الشكل:

صب القشرة: قشرة رملية مجوفة رقيقة بسمك 6-20 مم، واستهلاك رمل منخفض للغاية.

رمل الراتنج المتصلب على البارد: شكل ثقيل من قطعة واحدة مع استهلاك عالي للرمل.

المعدات:

صب القشرة: قوالب معدنية ساخنة عالية الدقة بتكاليف رأسمالية عالية.

رمل الراتنج المعالج على البارد: القوالب الخشبية أو المعدنية مقبولة، ولا تحتاج إلى تسخين.

قابلية التصنيع:

صب القشرة: خطوط آلية للإنتاج التسلسلي للأجزاء الصغيرة والمتوسطة الدقة.

رمل الراتنج المتصلب على البارد: إنتاج فردي وصغير الحجم للمسبوكات الكبيرة ذات الجدران السميكة.

دقة السطح:

صب القشرة: فئة التسامح CT7 – CT9، خشونة السطح Ra6.3 – 12.5 ميكرون، تكوين واضح للتجاويف الداخلية المعقدة ذات الجدران الرقيقة.

رمل الراتنج المتصلب على البارد: فئة التسامح CT9 – CT11، جودة السطح أقل من صب القشرة.

مزايا صب القشرة

1 تعمل الدقة العالية للأبعاد وجودة السطح الممتازة على تقليل بدلات التشغيل الآلي وتقليل تكاليف التشغيل بشكل كبير.

2  الرمل الجاف لا يحتوي على رطوبة، مما يقلل من عيوب ثقب الغاز في تجويف القالب، وهو مثالي للأجزاء الدقيقة مثل أجسام الصمامات الهيدروليكية وممرات السوائل.

3 خصائص قاضية ممتازة للأصداف الرملية تمنع التصاق الرمال وانسدادها في الثقوب العميقة الصعبة والتجاويف الداخلية الضحلة، مما يحسن كفاءة التنظيف بشكل كبير.

4 سرعة قولبة عالية: كل دورة تستغرق بضع دقائق فقط، وهو ما يتوافق مع الإنتاج الآلي للدفعات.

5 يمكن تخزين قذائف الرمل المتصلبة لفترة طويلة دون امتصاص الرطوبة أو التشوه، مما يوفر المرونة في تخطيط الإنتاج.

قيود العملية

1 التكلفة الإجمالية للرمل المطلي والقوالب المعدنية الساخنة أعلى بكثير من تكلفة الرمل الطيني ورمل الراتنج البارد.

2القوة الهيكلية المحدودة للأصداف الرملية تجعل العملية غير مناسبة للمسبوكات الثقيلة التي يزيد سمك جدارها عن 50 مم.

3 أثناء تحلل الراتينج بدرجة حرارة عالية، يتم إطلاق غازات المداخن المهيجة، الأمر الذي يتطلب تركيب معدات مساعدة لجمع وتنقية غازات العادم.

4 لتجديد رمل النفايات، يلزم التحميص بدرجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى ارتفاع استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل.

التطبيقات النموذجية

أجزاء حديد الدكتايل (QT400-18، QT600-3): كتل الصمامات الهيدروليكية، وعلب التروس، وأقواس الهيكل.

مكونات السيارات: رؤوس أسطوانات المحرك، ومشعبات السحب والعادم، ومقاعد ختم الزيت.

المسبوكات الفولاذية الصغيرة والمتوسطة: أجسام الصمامات، ودبابيس دقيقة لمعدات البناء.

مكونات سبائك الألومنيوم الدقيقة ذات الجدران الرقيقة: علب مضخة المياه، علب المحركات الكهربائية.