أيقونة الموقع الأوديكاستينج

عيوب التصنيع المعتادة في الصب بالقالب عالي الضغط

المشرف
صب القوالب ذات الضغط العالي

عيوب التصنيع المعتادة في الصب بالقالب عالي الضغط

صب القوالب بالضغط العالي (HPDC) هي عملية تصنيع تصنع أجزاء معقدة بدقة وتشطيب سطحي جيد. ومع ذلك، فإن العملية عرضة لعيوب مختلفة، مما قد يضعف الجودة والمتانة ووظائف المنتج النهائي. وهذا يعني أنه يجب تحديد العيوب وتحليلها والتخفيف من حدتها لتحقيق الكفاءة. وإلى جانب ذلك، سوف يقلل أيضًا من هدر المنتج ويحافظ على سلامته.

لذا، فإن هذه المقالة تغطي أكثرها شيوعًا صب القوالب بالضغط العالي (HPDC) عيوب القوالب المصبوبة. وسنناقش أيضًا أسبابها والحلول لتقليل عيوبها أو إزالتها.

ما هو الصب بالقالب عالي الضغط؟

يتم حقن سبائك الألومنيوم أو المغنيسيوم أو الزنك المنصهر في قالب فولاذي (قالب) تحت ضغط عالٍ. قالب الصب بالقالب أو مول الصب بالقالب عالي الضغطd. تساعد هذه العملية على الإنتاج الضخم للمكونات المعقدة، والدقة الممتازة في الأبعاد، والتشطيب السطحي. ومع ذلك، يمكن أن تحدث عيوب بسبب ظروف الضغط العالي والسرعة العالية، نتيجة لإعدادات الماكينة غير المناسبة، أو خصائص المواد، أو عيوب تصميم القالب.

بارامترات العملية الرئيسية التي تؤثر على تكوين العيوب

فيما يلي بعض المعلمات الرئيسية التي تسبب العيوب أثناء عملية الصب بالضغط العالي;

عملية تشغيل عملية الصب بالقالب عالي الضغط

أثناء عمليات الصب بالقالب بالضغط العالي، يتلقى المعدن المنصهر حقنًا بالضغط العالي في قوالب فولاذية لتصنيع الأجزاء المعدنية. تعمل هذه الطريقة على إنشاء أجسام معقدة ذات دقة متناهية وقدرات ميكانيكية قوية بالإضافة إلى أسطح جميلة في عملية سريعة.

20 نوعًا من العيوب الشائعة في قوالب الصب بالقالب عالي الضغط.

يمكن أن يكون السبب الجذري لعيوب الصب بالقالب عالي الضغط هو ضعف معلمات العملية، أو رداءة جودة المواد، أو التصميم دون المستوى الأمثل للقالب. فيما يلي 15 عيبًا شائعًا والسبب الجذري للمشاكل والحلول الممكنة.

1. المسامية

تُعرف الفراغات أو التجاويف أو الفقاعات الصغيرة داخل الصب، والتي تقلل من القوة الميكانيكية والمتانة، باسم المسامية. قد تقلل هذه الفراغات من قوة المكوّن وقدرته على مقاومة الأحمال الميكانيكية. لذا، من الناحية الجمالية، إذا كانت المسامية بالقرب من السطح، فقد تتسبب في حدوث مشاكل، وقد تؤدي المسامية الداخلية إلى الفشل تحت الضغط.

الأسباب:

الوقاية والحلول

2. الإغلاق البارد (الاندماج غير الكامل)

إذا فشل تدفقان معدنيان في الاندماج بشكل صحيح، يظهر إغلاق بارد كخط أو خط ضعيف على سطح الصب. تضعف السلامة الهيكلية وتصبح السلامة الهيكلية ضعيفة ويصبح من الممكن حدوث تشققات تحت الضغط الميكانيكي. تنتج الانغلاق البارد من الحالات التي يفشل فيها المعدن المنصهر الذي يتدفق معًا في الاتحاد في التماس.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

3. عيوب الانكماش

تتشكل عيوب الانكماش عندما ينكمش المعدن أثناء التصلب، تاركًا إياها داخل المعدن. وبما أن هذه العيوب تقلل من كثافة وقوة الصب، يصبح الصب عرضة للكسور والفشل الميكانيكي. وعادةً ما يتبع الانكماش مع الصب كيفية استمرار التصلب في المناطق الأكثر سمكًا من الصب.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

4. البثور

ارتفاع سطح الصب بسبب تمدد الهواء أو الغازات المذابة أثناء التصلب. كما أنها تعمل أيضًا ضد تشطيب السطح ويمكن أن تتقشر أو تتقشر إذا تم تشكيل الجزء أو طلاؤه لاحقًا. إذا تم اعتبارها أمرًا مفروغًا منه، يمكن أن تتسبب البثور في فشل المكون تحت الضغط أو الإجهاد.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

5. التجاوزات والتعبئة الخاطئة والقصيرة

تحدث المسبوكات غير المكتملة بسبب تصلب المعدن المنصهر قبل الملء الكامل. وينتج عن ذلك مكونات غير صالحة للاستخدام ذات هياكل ضعيفة. وهذا العيب بالغ الأهمية لأن وجوده يقلل من دقة أبعاد الجزء ووظائفه.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

6. وميض

يشير إلى المعدن الزائد الذي يتسرب إلى تجويف القالب، وهو الخط المعدني الرقيق عند خط فراق الجزء. ويمكن أن يسبب أيضًا مشاكل أثناء التجميع النهائي أو التصنيع الآلي للجزء إذا لم تتم إزالته. وفي الحالة القصوى، قد يشير ذلك إلى تآكل القالب، مما قد يزيد من الهدر ووقت تعطل الإنتاج.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

7. لحام ولحام القوالب

إن لحام المعدن المنصهر على سطح القالب يجعل عملية الطرد صعبة ويؤثر أيضًا على تشطيب السطح. ويمكن أن يتسبب في تلف الصب والقالب، مما يزيد من وقت وتكاليف الصيانة. ويميل قالب الصب المصنوع من الألومنيوم والمغنيسيوم على وجه الخصوص إلى الالتصاق واللحام (بسبب تفاعل هذه المعادن مع القوالب الفولاذية).

الأسباب:

الوقاية والحلول:

8. الشقوق (الشقوق الساخنة والباردة)

يحدث الكسر على سطح الصب أو داخليًا في صورة شقوق، مما يدمر سلامة المكون المكتمل. يمكن أن يتسبب الإجهاد الحراري القوي في حدوث تشققات ساخنة أثناء التصلب، وقد تنتج تشققات باردة بعد التبريد، كما قد يكون ذلك بسبب الإجهاد المتبقي أو سوء التعامل. يمكن أن تؤدي العيوب غير المرغوب فيها إلى تدهور متانة الصب بشكل كبير وقد تؤدي إلى فشل ميكانيكي أو فشل في التدوير الحراري. في المكونات الحاملة، تمثل التشققات مشكلة خاصة لأن السلامة الهيكلية مهمة.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

9. التجاعيد السطحية والفواصل

تظهر مثل هذه الطيات المعدنية غير المنتظمة والمتداخلة (تجاعيد أو ثغرات) على سطح الصب وتعود أصولها إلى التدفق المعدني غير المتساوي أو التصلب الجزئي قبل الملء الكامل. وبالإضافة إلى ذلك، تضعف هذه العيوب المظهر الجمالي للصب وهي نقاط فشل محتملة من وجهة نظر ميكانيكية. يمكن منع إجراء المزيد من عمليات التصنيع أو الطلاء أو الطلاء بسبب التجاعيد السطحية التي قد تتداخل مع العملية. وهذا بدوره يمكن أن يصبح عملية إعادة صياغة أو رفض مكلفة.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

10. شوائب الأكسيد

عندما تنحصر الشوائب مثل أكسيد الألومنيوم أو أكسيد المغنيسيوم أو الملوثات الأخرى في المعدن المنصهر، فإنها تنحصر في المعدن المنصهر كشوائب غير معدنية. وهذه تضعف الصب وتخلق مناطق هشة. وإلى جانب ذلك، فإنها تضعف الصب وتسبب خطر حدوث كسور. قد تتسبب الحالات الشديدة في حدوث عيوب في تشطيب السطح مما يجعل المنتج غير مناسب لتطبيقات مثل قطع غيار الطيران والسيارات التي تحتاج إلى أداء بأقصى درجات الدقة والقوة.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

11. صب غير مكتمل (طلقة قصيرة)

إذا لم يتم ملء تجويف القالب، فإنها تكون طلقة قصيرة، مما يؤدي إلى فقدان الملامح أو الحواف غير المستوية أو المكونات غير المطابقة للمواصفات. ومع ذلك، فإن هذا العيب يجعل الصب غير قابل للاستخدام بسبب عدم كفاية المواصفات المطلوبة والخصائص الميكانيكية. غالبًا ما تحدث الطلقات القصيرة في المناطق ذات المقاطع الرقيقة حيث يكون تدفق المعدن محدودًا مما يتسبب في ضعف أو عدم اكتمال الهياكل. تُعد الأجزاء الدقيقة مصدرًا جيدًا لهذه المشكلة بسبب دقة الأبعاد المطلوبة للوظيفة والتجميع السليم.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

12. عيوب التآكل

عيوب التآكل هي عيوب ناتجة عن المعدن المنصهر عالي السرعة الذي يضرب باستمرار في مناطق معينة في القالب حيث من المحتمل حدوث تآكل وأسطح رخوة وتشققات. وهذا بدوره يؤدي إلى عدم اتساق الأبعاد، مما يتسبب في تآكل القالب ويصبح عمر القالب أقصر. قد تتسبب هذه التآكلات في حدوث ثقوب أو تجاويف في الصب مما يجعله عديم الفائدة أكثر من ذلك. وعلى وجه الخصوص، يكون هذا العيب خطيرًا في العمليات ذات فترات الإنتاج الطويلة عندما يصبح تآكل القالب أكثر أهمية.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

13. فحص الحرارة

الفحص الحراري هو حالة يتم فيها حفر سطح القالب بشقوق صغيرة بسبب دورات التسخين والتبريد المتكررة. ومع مرور الوقت، تتضخم هذه الشقوق الصغيرة ويمكن أن تؤثر على جودة المسبوكات، مع وجود أسطح خشنة واحتمالات فشل أقل. يؤدي الفحص الحراري إلى تقصير القالب، وتقليل عمره الافتراضي، وزيادة وقت تعطل الإنتاج بسبب الصيانة المستمرة. والسبب أكثر شيوعًا في عمليات الصب بالقالب التي تنطوي على تقلبات كبيرة في درجات الحرارة وسوء الإدارة الحرارية.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

14. الالتواء (تشويه)

عندما تنحني المسبوكات أو تلتوي بسبب عدم انتظام التبريد أو الضغوط الداخلية أو سوء تصميم القوالب، فإنها تشوه وتؤدي إلى أجزاء يستحيل تجميعها لأنها لا يمكن أن تفي بدقة الأبعاد. ويضر الاعوجاج بشكل خاص بالمكونات رقيقة الجدران أو كبيرة الحجم حيث يحدث انكماش تفاضلي بسبب اختلاف معدلات التبريد. في الصناعات عالية الدقة مثل صناعة السيارات أو صناعة الطيران، ينتهي الأمر بالعديد من الأجزاء المشوهة إلى أن تصبح قطعًا مرفوضة، وبالتالي تهدر الكثير من المواد وتكلف الإنتاج الكثير.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

15. عيوب الاضطراب

ومع ذلك، حيثما يملأ المعدن المنصهر تجويف القالب، فإننا نحدث اضطرابًا وأنماط تدفق غير منتظمة. سيعيق الهواء المحبوس داخل المادة توزيع المعدن. وستتشكل هذه العيوب على هيئة عيوب سطحية أو مسامية أو فراغات داخلية موجودة داخل الصب وستؤدي إلى إضعاف السلامة الهيكلية للقالب. كما تؤدي الأكسدة إلى مزيد من الضعف والتدهور في بعض الأماكن التي قد تتكسر.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

16. إسقاط

يمكن أن يكون السقوط بسبب مجموعة متنوعة من العيوب بما في ذلك الأجزاء غير المكتملة وعيوب السقوط الأخرى، والتي تعرف بأنها أي جزء مفقود بسبب فقدان التلامس مع القالب أو المعدن المتصلب. وعلى وجه الخصوص، أثناء التطبيقات الحرجة، يتكثف عيب التكسير في إضعاف سلامة الصب وضعف الأداء.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

17. خبث

عندما يتأكسد المعدن المصهور، تتشكل عيوب تعرف بعيوب الخبث، مع ما يترتب على ذلك من تلوث في الصب. مثل هذا الانخفاض في القوة وتدهور المظهر يجعل هذه العيوب أسبابًا محتملة للأعطال الميكانيكية في الفترة اللاحقة من العمر الافتراضي.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

18. دموع ساخنة

يؤدي الإجهاد المتبقي الموجود في المسبوكات إلى حدوث تمزقات ساخنة من الشقوق التي تتشكل بسبب تدرجات التبريد غير المتوازنة. تشكل هذه العيوب نقاط ضعف هيكلية خاصة عندما ينطوي التطبيق على أحمال.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

19. ثقوب الدبابيس

تشير الثقوب الدبوسية إلى أنفاق الغاز الصغيرة المدمجة في المسبوكات التي تقلل من الكثافة وتقلل من الخواص الميكانيكية. ويؤدي تكوين مثل هذه العيوب إلى حدوث تسرب داخل التركيبات محكمة الضغط.

الأسباب:

الوقاية والحلول:

20. قص وغسل

يتعرّض سطح القالب للتلف إلى جانب الهياكل الضعيفة عندما يزيل المعدن المنصهر عالي السرعة جزءًا من القالب مما يخلق عيوبًا من نوع "القطع والغسل".

الأسباب:

الوقاية والحلول:

العيب الأسباب الحلول
المسامية تهوية ضعيفة وسرعة عالية. تحسين التهوية، استخدم المكنسة الكهربائية.
الإغلاق البارد درجة حرارة منخفضة، تعبئة بطيئة. زيادة درجة الحرارة، وتحسين البوابات.
الانكماش مقاطع سميكة، تبريد غير منتظم. قم بتحسين التبريد، واستخدم الرافعات.
البثور رطوبة وسوء تفريغ الغازات. إزالة الغازات من المعدن، والتحكم في درجة حرارة القالب.
التجاوزات درجة حرارة منخفضة، حقن بطيء. زيادة الضغط، وتحسين درجة الحرارة.
فلاش الضغط العالي، القالب البالي. تحسين الضغط، والحفاظ على القالب.
اللحام درجة حرارة عالية، طلاء رديء. استخدام طلاءات القوالب، والتحكم في درجة الحرارة.
الشقوق تبريد سريع، سبيكة ضعيفة. تحسين التبريد وتعديل التصميم.
التجاعيد/الثغرات درجة حرارة منخفضة، تعبئة بطيئة. تحسين التزييت، وزيادة السرعة.
شوائب الخبث سبيكة ملوثة، أكسدة. استخدام معدن نظيف، لتحسين الترشيح.
لقطة قصيرة الضغط المنخفض، التصلب المبكر. زيادة السرعة، وتنظيف البوابات.
الاضطراب سرعة عالية وبوابة ضعيفة. تحسين السرعة، وتحسين البوابات.
التآكل سرعة عالية، مادة القالب رديئة. استخدام القوالب المقواة وتقليل السرعة.
فحص الحرارة الإجهاد الحراري وضعف التبريد. استخدام قوالب مقاومة للحرارة، وتحسين التبريد.
واربج تبريد غير متساوٍ، إجهاد. تحسين التبريد وتعديل التصميم.
إسقاط تزييت رديء التزييت، ارتخاء المعادن تزييت أفضل، وضبط السرعة وتحسين القالب
خبث الأكسدة، والاضطراب، والشوائب تقليل الاضطرابات، واستخدام معدن نظيف، وتحسين التدفق
دموع ساخنة تبريد غير متساوٍ، إجهاد عالٍ تحسين التبريد، وتحسين السبيكة، وتحسين القالب
ثقوب المسامير احتباس الغازات والرطوبة تحسين تفريغ الغازات وتقليل الرطوبة وتعزيز التهوية
قص وغسل سرعة عالية، قالب ضعيف تحسين البوابة، والتحكم في السرعة، وتقوية القالب

العوامل الرئيسية لتجنب عيوب الصب بالقالب عالي الضغط

النقاط الرئيسية لتقليل عيوب الصب بالقالب عالي الضغط إلى الحد الأدنى

لتقليل العيوب وتحقيق صب عالي الجودة، يجب مراعاة ما يلي من قبل الشركات المصنعة

1. تحسين بارامترات العملية

2. تحسين جودة المعدن

3. تحسين تصميم القوالب والقوالب

4. صيانة القوالب والمعدات

5. التقنيات الذكية

3. التقنيات المتقدمة للحد من العيوب

فيما يلي بعض التقنيات المتقدمة لتقليل العيوب في الصب بالضغط العالي;

3.1. الصب بالقالب بمساعدة التفريغ

تشمل تقنيات الصب بالقالب بمساعدة التفريغ المتقدمة إزالة الهواء والغازات المحتبسة من تجويف القالب قبل ملء المعدن. هذه الطريقة سوف تقلل [بشكل كبير] من المسامية أو تقللها، وتزيد أو تحسن قوة الصب و[تحسن] التشطيب. في بيئة منخفضة الضغط داخل القالب، سوف يتدفق المعدن المنصهر بسلاسة مع الحد الأدنى من الاضطرابات والعيوب في التجويف. ويقدم بعض فوائده

3.2. مراقبة العمليات في الوقت الحقيقي

الاستخدام المكثف لأجهزة الاستشعار المتقدمة وأنظمة مراقبة الجودة التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي لضبط معلمات العملية ديناميكيًا لإزالة العيوب في الإنتاج. تشمل المراقبة التي تتم في الوقت الفعلي مراقبة العملية باستخدام مستشعرات درجة الحرارة ومستشعرات الضغط وأنظمة التصوير لاكتشاف الاختلافات.

يتم تحليل البيانات من خلال خوارزميات الذكاء الاصطناعي ويتم إجراء التعديلات التلقائية، على الفور، لمنع حدوث العيوب. فيما يلي الفوائد المختلفة لهذه العملية:

3.3. تحسين تصميم القوالب والمحاكاة

يتيح برنامج CAE للمصنعين محاكاة وتحسين تدفق المعادن قبل الإنتاج. ويسمح التنبؤ بمواقع العيوب المحتملة للمهندسين بتعديل تصميمات البوابات والعدّاءات بحيث يتم تجنب المشاكل الشائعة، من بين عيوب أخرى، مثل سوء التدفق، والإغلاق البارد، والمسامية. يمكن إجراء اختبار افتراضي لمعلمات صب القوالب باستخدام أدوات المحاكاة الحديثة ويمكن تقليل تكاليف التجربة والخطأ. وفيما يلي فوائده;

الخاتمة

أحد المتطلبات الرئيسية لـ صب القوالب بالضغط العالي هو سوق يتم فيه فهم عيوب الصب بالقالب عالي الضغط والتحكم فيها، وأي أجزاء عالية الجودة ناتجة عن ذلك يتم إنتاجها على المكبس بأقل قدر ممكن من المواد الخام المستهلكة. يمكن للمصنعين زيادة الإنتاجية وخفض التكاليف من خلال معالجة المسامية، والإغلاق على البارد، والانكماش، والبثور، والعيوب في الصب بالقالب والوميض.

يمكن للتقنيات المتقدمة مثل الصب بالقالب بالتفريغ، والمراقبة في الوقت الحقيقي، وتصميم القالب المحسّن أن تعزز موثوقية وفعالية ماكينات الصب بالقالب. مع استمرار صناعة صب القوالب في التقدم في المواد وتحسين العمليات. كما أنها تؤثر أيضًا على دقة أعلى واستدامة أفضل وتصنيع خالٍ من العيوب.

الأسئلة الشائعة (FAQs)

  1. ما هي العيوب الأكثر شيوعًا في الصب بالضغط العالي؟

العيوب الأكثر شيوعًا في الصب بالقالب عالي الضغط هي المسامية، والإغلاق على البارد، والانكماش، والانكماش، والبثور، والعيوب في القوالب، والوميض، والالتصاق واللحام بالقالب. يمكن أن تؤدي هذه العيوب إلى فقدان القوة الميكانيكية والمظهر والوظيفة للمنتج النهائي.

  1. ما هي الطرق التي يمكن استخدامها لتقليل مسامية الصب بالقالب؟

يمكننا تقليل المسامية عن طريق تحسين التنفيس والتفريغ، وموازنة سرعة الحقن والاضطراب، والحفاظ على درجة حرارة الذوبان والقالب ضمن المعايير، واستخدام معدن منصهر منزوع الغاز.

  1. ما هو السبب في أن الوميض ينتج عن الصب بالقالب عالي الضغط؟

ترجع خصائص وقت حدوث الوميض إلى ضغط الحقن المفرط أو القوالب البالية أو القوالب غير المحاذاة أو قوة التشبيك غير الكافية. يمكن أن تؤدي معايرة الماكينة بشكل صحيح، إلى جانب الصيانة المناسبة للقوالب، إلى منع تكون الوميض.

  1. ما تأثير درجة حرارة القالب على عيوب الصب؟

يمكن أن تتسبب درجة حرارة القالب المعيبة في حدوث عدة عيوب في درجات الحرارة المنخفضة لإنتاج عمليات إغلاق باردة. كما يتسبب أيضًا في حدوث أخطاء في درجات الحرارة وارتفاع درجات الحرارة مما ينتج عنه لحام وبثور وزيادة المسامية. تؤدي درجة الحرارة المثلى للقالب إلى تدفق المعدن بسلاسة وتصلب منتظم.

  1. كيف يمكن استخدام الصب بالقالب المفرغ من الهواء لتقليل العيوب؟

تفريغ الهواء صب القوالب يزيل الهواء والغازات من تجويف القالب مما يقلل بشكل كبير من المسامية ويحسن تدفق المعدن. يحسن جودة الصب والسلامة الهيكلية ويحسن متانة المنتج بشكل عام.

الخروج من إصدار الهاتف المحمول