مقدمة في طريقة صب القشرة الرغوية المفقودة

إن طريقة الصب بالرغوة المفقودة هي مزيج من الصب الاستثماري (الصدفي) وطريقة الصب بالرغوة المفقودة (نمط التبخير). في هذه العملية، يتم طلاء نمط الرغوة القابلة للتمدد (عادةً EPS) بطبقة من السيراميك المقاوم للحرارة العالية (الحراري) ويتم خبزها لتشكيل غلاف صلب فوق الرغوة. يتم وضع نمط الرغوة المغلفة في صندوق قالب من الرمل الجاف ويتم سحب فراغ (ضغط سلبي).

قبل الصب، يتم إشعال نمط الرغوة (عادةً عند الذراع)، بحيث يتم حرق الرغوة بعيدًا، تاركةً قشرة خزفية مجوفة داخل الرمل. ثم يتم صب المعدن المنصهر في التجويف المفرغ. والنتيجة هي صب عالي الدقة (يمكن مقارنته بالصب الاستثماري من حيث جودة السطح) مع عدم وجود عيوب متعلقة بالكربون من الرغوة. وتتسم العملية الشاملة - بدءاً من تصنيع النمط وحتى الصب - بالبساطة والكفاءة وانخفاض التكلفة، ويمكن أن تستخدم نفس المعدات المستخدمة في الصب بالرغوة المفقودة التقليدية. تتم إضافة خطوة إضافية واحدة فقط (إشعال الرغوة) قبل الصب مباشرة، ولا يلزم إجراء تغييرات خاصة في الأدوات.

وصف العملية

يتضمن الإجراء النموذجي عدة خطوات رئيسية:

تصنيع النمط: يتم عمل نمط رغوي بالشكل والحجم الدقيق للقالب المطلوب. يتم وضع طبقات متعددة من الطلاء المطلي بالحرارة على سطح النموذج وتجفيفه (غالباً في الفرن) لتشكيل غلاف رقيق وصلب. ستستخدم هذه القشرة كقالب الصب بمجرد إزالة الرغوة.

تعبئة القالب: يتم وضع نمط الرغوة المغلفة في صندوق قالب رمل جاف. يتم اهتزاز الرمال أو صدمها لضغطها بإحكام حول النموذج. ثم يتم وضع أنماط نظام البوابات (الذرب والناهض): يتم دفنها في الرمال بحيث تكون قممها عند سطح القالب أو فوقه مباشرةً. ثم يتم تغطية صندوق القالب بعد ذلك بغشاء بلاستيكي (صفيحة مانعة للتسرب) مسطحة في الأعلى.

تركيب البوابات والتفريغ: مع وضع الغشاء في مكانه، يتم ترتيب شرائط الطين (الرمل اللاصق) حول فتحة بوابة الصب ويتم توصيل كوب الصب (كوب السكب) من الخارج. وأخيرًا، يتم غلق صندوق الرمل بإحكام وتوصيله بمضخة تفريغ الهواء، مما يؤدي إلى تفريغ الداخل إلى الضغط السلبي المطلوب.

بعد هذه الخطوات، يصبح القالب المعبأ جاهزًا للصب. يتم إشعال نمط الرغوة (وأي رغوة في البوابات) (عادةً من كوب الذرب) تحت التفريغ. تحترق الرغوة بسرعة، ويتم سحب غازات العادم بواسطة نظام التفريغ. بمجرد أن تختفي الرغوة في الغالب (غالبًا ما يتم حرق 90%)، يتم صب المعدن المنصهر في التجويف. يدعم الغلاف الخزفي الآن المعدن، ويتصلب الصب بالشكل الدقيق لنمط الرغوة الأصلي.

المزايا والعيوب

توفر عملية الصب بالرغوة المفقودة فوائد كبيرة. من خلال إزالة نمط الرغوة قبل ملء المعدن، فإنها تقضي فعليًا على "عيوب الكربون" المتأصلة في الصب التقليدي بالرغوة المفقودة. وتشمل هذه العيوب (من الكربون الذي تخلفه الرغوة) الكربون الزائد في الصب، وشوائب الخبث، والتجاعيد السطحية، والتركيب غير المتساوي للسبائك، والحبيبات الخشنة، والمناطق السطحية الصلبة/الهشة، والمسامية.

ويؤدي التخلص من مصادر الكربون هذه إلى إنتاج مصبوبات ممتازة مع تحسين الجودة الداخلية وتشطيب السطح. من الناحية العملية، يمكن أن تقترب المسبوكات المنتجة بهذه الطريقة من مستوى جودة الصب الاستثماري، مع السماح في الوقت نفسه بهندسة كبيرة ومعقدة بتكلفة منخفضة نسبيًا.

ومع ذلك، تنطوي هذه الطريقة أيضًا على تحديات. فالعملية حساسة لظروف التفريغ. يجب إنشاء تفريغ أولي عالٍ بما فيه الكفاية (على سبيل المثال > 0.06 ميجا باسكال ضغط سالب) قبل احتراق الرغوة لضمان بقاء فراغ متواضع (≈0.02 ميجا باسكال) بعد الاحتراق. إذا كان التفريغ الأولي منخفضًا جدًا، فإن احتراق الرغوة يؤدي إلى فقدان سريع للفراغ وانهيار القالب.

وعلى العكس من ذلك، إذا كان التفريغ عاليًا جدًا، يمكن أن تحدث عيوب أخرى مثل التصاق الرمل أو المسامية في الصب. وبالإضافة إلى ذلك، عندما يتم استهلاك نمط الرغوة، يمكن أن يحترق الغشاء البلاستيكي (الذي يغطي القالب) عند واجهة الذراع أو الناهضة، مما يسمح للهواء أو الرمل بالتسرب إلى الداخل. هذا الفقدان المفاجئ للضغط ("التسريبات الثلاثة" من الرمل أو الهواء أو المعدن) يمكن أن يتسبب في انهيار القالب أو حبس الرمال في القالب. ومن الناحية العملية، يمكن لهذه العوامل أن تجعل العملية غير مستقرة دون اتخاذ تدابير مضادة إضافية.

انهيار الصدفة: الأسباب والتحليل

العيب الحرج في صب القشرة الرغوية المفقودة هو انهيار القشرة (المعروف أيضًا باسم عيب "الأريكة"). ويحدث الانهيار عادةً في المسبوكات الكبيرة أو المقاطع ذات التجاويف المغلقة، عادةً أثناء الصب أو التصلب. تشمل الأسباب الرئيسية ما يلي:

"التدفق الوميضي للمعدن المنصهر". أثناء عملية الصب، قد ينحرف جزء من المعدن تحت القوى الخارجية ويتجاوز مناطق معينة من التجويف. وبعبارة أخرى، يتدفق بعض المعدن متجاوزًا المنطقة المقصودة ويترك بعض حجم التجويف غير مملوء. يعني تأثير "التدفق الوامض" هذا أن الهيكل الرملي يتم تحميله بشكل غير متساوٍ، مما يزيد من خطر الانهيار في المناطق غير المحملة.

قوة الطلاء غير كافية. قبل الاحتراق، يقوم نمط الرغوة بتخزين المعدن الوارد ويحمي الرمل. بعد إزالة الرغوة، يجب أن يكون قالب الرمل مدعومًا فقط بالطلاء المقوى. إذا كان الطلاء يفتقر إلى الانكسار أو القوة في درجات الحرارة العالية، فلا يمكنه دعم وزن تيار المعدن وتآكله بشكل كامل. في هذه الحالة، يمكن أن يتآكل المعدن الساخن ويضعف الرمل المحيط محليًا، مما يؤدي إلى انهياره. ومن المحتمل حدوث ذلك على وجه الخصوص بالقرب من البوابات الداخلية الكبيرة أو المقاطع الرقيقة، حيث يكون الغلاف الداعم تحت حمل معدني ثقيل.

التطور المفرط للغازات. ينتج عن حرق نمط الرغوة السميك تحت التفريغ حجم كبير من الغاز فجأة. إذا لم تتمكن فتحات تهوية القالب (وقدرة مضخة التفريغ) من مواكبة هذا التوليد السريع للغاز، فسوف يتراكم الضغط. وفي أسوأ الحالات، يمكن أن يتسبب الغاز المحتبس في انتفاخ أو تمزق هيكل القالب. وبالتالي فإن عدم كفاية التهوية أو طاقة المضخة يمكن أن يؤدي مباشرةً إلى انهيار القالب أثناء الاحتراق.

من الناحية العملية، بمجرد اشتعال الرغوة، يميل قالب التفريغ التقليدي (غشاء بلاستيكي يغطي صندوق التفريغ) إلى الفشل. وغالبًا ما يحترق الغشاء حول ذراع التفريغ أو الناهضة، مما يتسبب في انخفاض التفريغ بشكل حاد ويخلق اختلالًا كبيرًا في الضغط بين داخل القالب وخارجه. يمكن أن يؤدي ارتفاع الضغط هذا إلى انهيار القالب بسهولة. قد يحاول المرء التعويض عن طريق ضبط تفريغ أولي عالي جدًا (على سبيل المثال -0.07 ميجا باسكال)، ولكن في التجارب غالبًا ما يؤدي ذلك إلى مشاكل جديدة (مثل مسامية الغاز) ويصعب التحكم فيه. باختصار، ثبت أن مجرد ضبط الفراغ لا يمكن الاعتماد عليه لمنع الانهيار.

طريقة تغليف الأنماط المحسنة

لمعالجة مشكلة الانهيار، يتم تعديل إجراء تعبئة الأنماط بحيث يظل القالب محكم الإغلاق حتى بعد احتراق الرغوة. في الطريقة المحسّنة، يتم ترتيب أنماط البوابات بحيث تبرز من خلال غشاء الختم ويتم تعزيزها بالرمل اللاصق. الخطوات كالتالي:

يتم دفن النمط الرغوي (نموذج الصب) وضغطه في الرمال الجافة كما كان من قبل.

يتم وضع أنماط الناهضين والنماذج الناهضة بحيث تكون قممها تبرز فوق سطح صندوق الرمل.

يتم وضع الغشاء البلاستيكي بشكل مسطح فوق صندوق الرمل، مع وجود أنماط الذراع والناهضين من خلال الغشاء.

حلقة من رمل الربط (اللاصق) يوضع حول كل نموذج سبرو/سقاطة بارزة أعلى الغشاء ويتم دكها بشكل سلس. ثم يتم تثبيت كوب السكب فوق ذراع السكب.

وأخيراً، يتم إغلاق صندوق التفريغ بإحكام وتوصيله بمضخة التفريغ كما كان من قبل.

يضمن هذا التكوين بقاء تجويف القالب محكم الإغلاق بفعالية أثناء الاحتراق والصب. مع اختراق الذراع والرافعة للغشاء وترابطهما بالرمل، يظل الضغط داخل التجويف وخارجه متوازنًا، حتى بعد استهلاك الرغوة. وبعبارة أخرى، يتغير فرق ضغط الهواء عبر القالب قليلاً جدًا أثناء الصب، وبالتالي تظل قراءة مقياس التفريغ دقيقة ومستقرة. وعلاوة على ذلك، بمجرد أن يتصلب الرمل المترابط، فإنه يحافظ على ثبات الغشاء على أسطح القالب، مما يمنع "التسريبات الثلاثة" (الهواء أو الرمل أو المعدن). في الواقع، يتصرف القالب الآن مثل القشرة المغلقة: تحترق الرغوة في تجويف صغير جيد التهوية بدلاً من القارورة المفتوحة على مصراعيها. ومن الناحية العملية، تقضي هذه التعبئة المحسّنة تقريبًا على انهيار القالب وعيوب الصب.

خاتمة

باختصار، يُعد صب القالب بالرغوة المفقودة طريقة صب دقيقة واعدة تجمع بين دقة الصب الاستثماري وبساطة ومرونة أنماط الرغوة المفقودة. وتتمثل ميزتها الرئيسية في التخلص من عيوب الكربون، مما ينتج عنه مصبوبات فائقة الدقة، في حين أن التحدي الرئيسي الذي يواجهها هو منع انهيار القالب تحت التفريغ. تعمل تقنية التعبئة المحسّنة - البوابات البارزة من خلال الفيلم وتقويتها بالرمل اللاصق - على تثبيت ضغط القالب بفعالية أثناء الاحتراق. وهذا الابتكار "يتغلب على أوجه القصور الأصلية ويزيل انهيار القالب ويضمن جودة الصب". ونتيجة لذلك، تحقق العملية مصبوبات موثوقة عالية الجودة مع انخفاض معدلات الخردة. وتعزز هذه التحسينات بشكل كبير من الفائدة العملية لصب القالب بالرغوة المفقودة لإنتاج أجزاء معقدة رقيقة الجدران بدقة على مستوى الصب الاستثماري.

شركة Hangzhou Ouchen Technology Co. ، Ltd هي شركة تصنيع رائدة متخصصة في معدات متطورة لصناعة الصب بالرغوة المفقودة. تشتمل أنظمتنا على أتمتة PLC المتطورة، والمراقبة عن بُعد، وقابلية التكيف المعياري - مما يجعلها مثالية لعملية صب القشرة الرغوية المفقودة الموصوفة أعلاه. وسواء كنت تقوم بتوسيع نطاق الإنتاج بكميات كبيرة أو تحسين سلامة المسبوكات المعقدة، فإن حلولنا المتكاملة تقضي على عيوب الكربون وتمنع انهيار القالب بموثوقية لا مثيل لها.

هل أنت مستعد لترقية مسبك؟
تعاون مع Ouchen لتحديث عمليات الصب الخاصة بك. اتصل بنا اليوم لمعرفة كيف يمكن لمعداتنا الذكية للمناطق البيضاء تعزيز استقرار إنتاجك وتقليل العيوب وخفض التكاليف.