يتم إنتاج المكونات المعدنية بطرق مختلفة. ويعتبر الصب والتشكيل أكثر الطريقتين شيوعاً. كلتا الطريقتين تشكلان المعدن. ومع ذلك، فإنهما يقومان بذلك بشكل مختلف تمامًا. وتؤثر هذه الاختلافات على القوة والجودة والتكلفة والأداء. من المهم معرفة الفرق بينهما. فهو يساعد المهندسين في اتخاذ القرار المناسب. كما يساعد الصناعات في بناء منتجات أكثر أمانًا وتحسينًا. 

هناك عمليتان من أكثر عمليات تشغيل المعادن شيوعًا في الصناعة وهما الصب والتشكيل. الصب هو عملية تستخدم المعدن المنصهر ثم تصبّه في قالب، ويتصلب إلى الشكل الذي تختاره. وهي مناسبة بشكل خاص في تصنيع الأشكال المعقدة والمكونات الضخمة والقطع المجوفة مثل كتل المحركات، وأغطية المضخات، وقطع الزينة. ومع وجود ثلاثة أنواع من المعادن على الأقل، بما في ذلك الفولاذ والألومنيوم والنحاس والبرونز، تتيح عملية الصب تشكيل المعادن بسهولة نسبية، مما يجعلها فعالة من حيث التكلفة من حيث التصنيع منخفضة إلى متوسطة الحجم.

التزوير, من ناحية أخرى، يستلزم تشكيل المعدن عن طريق ممارسة قوى ضاغطة إما ساخنة أو باردة للحصول على الشكل المطلوب. يؤدي ذلك إلى نقع حبيبات المعدن بما يتماشى مع شكل المكوّن مما يؤدي إلى قوة وصلابة ومقاومة عالية للتعب. تُعد المكونات المطروقة، مثل أعمدة الكرنك والتروس ومكونات الطائرات، أكثر أمانًا في التطبيقات عالية الإجهاد والحمل. وتتميز العمليتان بنقاط القوة والضعف الخاصة بهما ويمكن تطبيقهما في الهندسة اعتمادًا على المتطلبات.

ما هو الصب؟

الصب هو إجراء لتشغيل المعادن. يتم تسخين المعدن، في الصب، إلى درجة الانصهار. يكون المعدن المنصهر في شكل سائل. يُضاف هذا المعدن المنصهر إلى قالب. يكون الجزء النهائي على شكل تجويف في القالب. يتم تقليل المعدن في القالب. بمجرد أن يبرد، يكون المعدن على شكل مادة صلبة. يتم نزع الشكل الصلب بعد ذلك. الآن أصبح الجزء جاهزاً.

الصب قديم جداً. ويعود استخدامه إلى آلاف السنين. ويتم تطبيقه في جميع الصناعات تقريباً في الوقت الحاضر.

الميزات الرئيسية للصب

• يُصهر المعدن.
• يتم صب المعدن المنصهر في قالب.
• يتصلب المعدن داخل الحالة الصلبة.
• يفترض الجزء شكل القالب.

مزايا الصب

القدرة على صنع أشكال معقدة.

يمكن صب أشكال معقدة ومفصلة للغاية. ويمكنه إنتاج تصميمات يصعب أو يستحيل استخدامها في العمليات الأخرى. كما أنه من السهل جداً إنشاء تجاويف داخلية.

المكونات الكبيرة والثقيلة مناسبة.

من الأفضل صنع الأجزاء الكبيرة عن طريق الصب. ليس من الصعب جدًا تصنيع المكونات ذات الحجم الكبير جدًا. وهذا يجعلها قابلة للتطبيق في الصناعات الثقيلة.

مجموعة واسعة من المواد

يمكن صب أي معدن تقريبًا. المعادن الحديدية وغير الحديدية مناسبة. وهذا يوفر العديد من خيارات المواد للمهندسين.

الإنتاج الفعال من حيث التكلفة

يمكن أن يكون الصب أقل تكلفة من عمليات الإنتاج الأخرى. يمكن للمرء استخدام نفس القالب بشكل متكرر. وهذا يبسّط ويقلل من تكلفة الإنتاج الضخم.

تصنيع أقل، أقل قدر ممكن من الآلات، أقل قدر ممكن من الآلات.

قد ينتج عن الصب أشكال صافية تقريبًا. وهذا يعني أنه ستكون هناك حاجة إلى عدد أقل من الآلات بعد الإنتاج. وهذا يساعد على توفير الوقت والتكلفة.

متعددة الاستخدامات ومستخدمة على نطاق واسع

هناك العديد من الصناعات التي يتم فيها استخدام الصب. إنه مرن وقابل للتكيف. وهو يعزز الإنتاج على نطاق صغير وكبير.

سلبيات الصب في الإنتاج:

المسامية وثقوب الغازات

يمكن أن يحتجز الغاز بواسطة المعدن المنصهر أثناء التصلب، وهذا يسبب المسامية، مما يجعل المنتج النهائي ضعيفًا.

تشطيب السطح

عادةً ما تكون الأسطح المصبوبة خشنة وقد يتعين تشكيلها آليًا بشكل أكبر بهدف الحصول على تشطيب ناعم.

عدم دقة الأبعاد

أثناء عملية التصلب، هناك إمكانية حدوث انكماش، ومن ثم، اختلاف في الأبعاد، وليس من السهل تحديد التفاوتات الدقيقة.

انخفاض الخواص الميكانيكية.

قد تقلل العيوب الداخلية من قوة وليونة ومقاومة الصدمات للمعادن المصبوبة مقارنةً بالمعادن المشغولة.

حدود الحجم

قد تكون المقاطع السميكة أو الرقيقة كبيرة جداً وبالتالي يصعب صبها بدون عيوب.

تعقيد القوالب

يستغرق إنتاج القوالب المعقدة وقتًا طويلاً ومكلفًا.

القضايا الخضراء والسلامة.

المعدن المنصهر ساخن ويحتوي على أبخرة وهو خطير في الحوادث.

هدر المواد

ينتج عن بعض العمليات مواد فائضة (مثل الرفوف والناهضات)، والتي يجب التخلص منها أو إعادة تدويرها.

أمثلة على المنتجات المصبوبة

قطع غيار السيارات

السيارات هي أحد الملحقات الرئيسية للمنتجات المصبوبة. ومن بين المنتجات الشائعة منها كتل المحركات، ورؤوس الأسطوانات، وبراميل الفرامل، وعلب التروس، وأعمدة الكرنك.

الآلات الصناعية

المكونات المصبوبة التي يشيع استخدامها في الماكينات الصناعية هي علب المضخات وأجسام الصمامات وأغلفة التوربينات وقواعد الماكينات.

الأدوات المنزلية

يُستخدم الصب في إنتاج العديد من الأدوات المنزلية، مثل أواني الطهي، مثل المقالي والغلايات، ومقابض الأبواب، وكذلك أدوات الزينة، مثل المصابيح والتماثيل.

مواد البناء

أحد المنتجات المصبوبة في البناء هي غرف التفتيش والأنابيب والإطارات المعدنية.

الفن والنحت

الصب هو تقنية يستخدمها الفنانون لصنع التماثيل والتماثيل النصفية والتصاميم الزخرفية.

المكونات الكهربائية

كثيرًا ما تستخدم المكونات المصبوبة، مثل أغلفة المحولات وأغلفة المفاتيح الكهربائية ومكونات المحركات، في المعدات الكهربائية.

عناصر متنوعة

أما المنتجات المصبوبة الأخرى فهي المجوهرات والعملات المعدنية والآلات الموسيقية مثل الأجراس.

ما هو التزوير؟

التشكيل لا يعني نفس معنى الصب. أثناء عملية التشكيل، لا يتم صهر المعدن أثناء عملية التشكيل. يبقى المعدن صلباً. يتم تسخينه إلى درجة حرارة مرتفعة. ولكنه يبقى في شكل صلب. ثم يتم تطبيق القوة. يتم ضرب المعدن أو تشكيله. يتم ضغط المعدن. ويتم ذلك لتقوية المعدن.

كان التزوير منذ آلاف السنين أيضاً. كانت السيوف والأدوات تُصنع في الماضي بواسطة الحدادين. أما في الوقت الحاضر، فيتم التزوير في آلات كبيرة.

الميزات الرئيسية للتزوير

• يتم تسخين المعدن.
• يبقى صلباً.
• يتدفق المعدن ويكتسب شكلًا جديدًا.
• يصبح الهيكل أقوى.
• في الوقت الحالي، يتم تطبيق الضغط عن طريق المطارق أو المكابس.

مزايا التزوير

قوة عالية

تكون المكونات المصنوعة بالحدادة أقوى من الأجزاء المصبوبة أو الأجزاء المشكّلة آليًا لأن البنية الحبيبية للمعدن تتماشى مع شكل المكون. ويعزز ذلك من الخصائص الميكانيكية مثل قوة الشد وقوة التعب.

صلابة محسّنة

وتقل احتمالية حدوث عيوب مثل المسامية والفراغات نتيجة للتشكيل، وبالتالي تثبت المادة أنها صلبة وأكثر مقاومة للإجهاد.

مقاومة أفضل للإجهاد والتعب

يمكن للمكونات المطروقة أن تقاوم بشكل أفضل التحميل الدوري وفشل الكلال نتيجة التدفق المستمر للحبيبات على طول الجزء.

الموثوقية والسلامة

تتمتع المكونات المطروقة بفرص أقل للكسر عندما تواجه أحمالاً ثقيلة أو بيئات الضغط العالي، وبالتالي فهي مناسبة في البيئات عالية المخاطر مثل الطائرات والسيارات والآلات.

تعدد الاستخدامات

يمكن استخدام الحدادة على مجموعة متنوعة من السبائك والمعادن، مما يتيح صنع أشكال بسيطة إلى معقدة.

اقتصادية عندما يتعلق الأمر بالإنتاج بكميات كبيرة

على الرغم من أن الترتيب المبدئي قد يكون مكلفًا، إلا أن التشكيل يوفر كفاءة التكلفة في تصنيع كمية كبيرة من الأجزاء نظرًا لأنه ينطوي على قدر أقل من التصنيع الآلي وهدر المواد.

عيوب التزوير

ارتفاع التكلفة الأولية

إن عملية التشكيل مكلفة للغاية من حيث الماكينات والقوالب المطلوبة، وبالتالي فهي مكلفة للغاية في البداية.

مقيدة من حيث الأشكال والأحجام

لا يمكن تشكيل المكونات المعقدة جدًا أو الكبيرة جدًا بسبب قيود المعدات والقوالب.

العمالة الماهرة المطلوبة

وغالبًا ما يستدعي ذلك عمل مشغلين مهرة لإدارة درجة الحرارة والضغط والتشكيل، مما يزيد من تكلفة العمالة.

النفايات المادية

قد ينتج عن بعض عمليات التشكيل بعض الخردة أو المواد غير المرغوب فيها، خاصةً عندما يتعلق الأمر بالتشذيب.

عيوب السطح

وبدون التحكم السليم في العملية، يمكن أن تظهر تشققات أو عيوب على سطح الأجزاء المطروقة، مما يستلزم مزيدًا من التشطيب.

غير مناسب لجميع المعادن

بعض المعادن الهشة يصعب تشكيلها ولا تتشقق أو تنكسر.

أمثلة على المنتجات المزورة

مكونات السيارات

يتم استخدام الحدادة أيضًا في صناعة أجزاء متينة وقوية من السيارات، مثل أعمدة الكرنك وقضبان التوصيل والتروس والمحاور ومحاور العجلات.

مكونات الفضاء الجوي

المكونات المزورة ذات القوة العالية مطلوبة في الطائرات، مثل معدات الهبوط وأعمدة التوربينات والأجزاء الهيكلية.

الآلات الصناعية

الأجزاء المستعملة في الماكينات مطروقة، مثل المغازل، والأعمدة، والروافع، وأجزاء الماكينات شديدة التحمل التي تتطلب قوة وصلابة عالية.

الأدوات والأجهزة

عادة ما تكون أدوات الأجهزة مثل المطارق ومفاتيح الربط والكماشة وغيرها من الأدوات الأخرى مصممة لتكون متينة وموثوقة.

مواد البناء

غالبًا ما يتم تزوير عناصر مثل البراغي والصواميل والمثبتات في الهياكل الموجودة في المباني والجسور.

عناصر متنوعة

ومن المنتجات الأخرى المقلدة أجزاء من السكك الحديدية، وأجزاء من السفن، والمعدات الزراعية، بما في ذلك المحاريث وأجزاء الجرارات.

الخواص الميكانيكية للصب مقابل التشكيل

جدول بالقيم العددية النسبية للقوة والوزن وما إلى ذلك، وليس فقط الأوصاف النوعية. وفيما يلي أحد الإصدارات باستخدام البيانات الهندسية القياسية:

الممتلكات	الصب (تقريبًا)	الحدادة (تقريبًا)
قوة الشد	200-400 ميجا باسكال	400-700 ميجا باسكال
قوة المردود	100-250 ميجا باسكال	250-600 ميجا باسكال
الاستطالة (%)	5-15%	15-35%
قوة الإجهاد	50-150 ميجا باسكال	200-400 ميجا باسكال
الكثافة/الوزن	أعلى قليلاً بسبب المسامية (~ 7.2 جم/سم مكعب للفولاذ)	أقل قليلاً، وأكثر كفاءة (~ 7.85 جم/سم مكعب للفولاذ، أكثر كثافة ولكن أقل نفايات)
الصلابة (برينل)	100-200 هكتار	150-300 هكتار

الملاحظات:

اعتمادًا على المادة (الصلب، الألومنيوم، إلخ) والعملية، تختلف القيم.

وعادةً ما تكون قوة إجهاد وليونة الأجزاء المطروقة أعلى بمقدار 2-3 مرات من الأجزاء المصبوبة.

المواد المستخدمة

الصب

يمكن إجراء الصب في مجموعة كبيرة جدًا من المعادن والسبائك. وأكثرها استخدامًا هي سبائك الحديد الزهر والصلب والألومنيوم والنحاس والبرونز والنحاس الأصفر والنحاس الأصفر وسبائك المغنيسيوم. وينطبق الصب بشكل خاص على المعادن ذات السوائل الجيدة التي يمكن أن تتدفق بسهولة في قوالب لتشكيل أشكال معقدة.

التزوير

تشمل المعادن التي يتم تشكيلها عادةً المعادن التي تتسم بطبيعة مطاطية جيدة وقادرة على تحمل التشوه عالي الضغط. بعض المواد الشائعة هي الفولاذ الكربوني وسبائك الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والنحاس والتيتانيوم والسبائك القائمة على النيكل. ويُعد التشكيل مثاليًا في حالة المواد التي تتطلب قوة وصلابة كبيرة عند الانتهاء من تشطيبها.

التباين الهيكلي بين الصب والتشكيل

إن الفرق الهيكلي الرئيسي بين الصب والتشكيل هو البنية الحبيبية للمعدن وخصائصه الميكانيكية. في الصب، يتم صب المعدن المنصهر من خلال قالب ويترك ليتصلب. ويؤدي ذلك إلى وجود بنية حبيبية خشنة وغير منتظمة، مما قد يؤدي إلى وجود نقاط ضعف ومسامية. ولذلك، تميل الأجزاء المصبوبة إلى أن تكون أضعف وأكثر قابلية للسحب من الأجزاء المطروقة وسهلة التعييب، بما في ذلك تجاويف الانكماش والثقوب الغازية. تحتوي المعادن المصبوبة على حبيبات موجهة عشوائيًا؛ وبالتالي، فإن هذا يجعل المادة متساوية الخواص ولكنها أضعف على طول مسارات التحميل.

ومن ناحية أخرى، ينطوي التشكيل على تشوه ميكانيكي للمعدن، وهذا يجعل الحبيبات تتبع شكل الجزء. هذا التدفق للحبيبات يعزز القوة والمتانة ومقاومة التعب. ستعاني المكونات المطروقة من عيوب داخلية أقل، ولكن يجب الانتباه جيدًا لمنع حدوث تشققات على السطح. تحتوي المكونات المطروقة على حبيبات في اتجاهها، والتي تكون أقوى في اتجاه الأحمال المطبقة على الأجزاء. بشكل عام، ينتج عن التشكيل أجزاء ذات صفات ميكانيكية أفضل، في حين أن الصب يقتصر على الأشكال الأكثر تعقيدًا، وإن كانت أقل قوة.

وبالتالي، فإن التشكيل أقوى من الناحية الهيكلية. أما الهيكل الداخلي للصب فهو أضعف من الناحية الهيكلية.

فرق التكلفة

يختلف السعر حسب الشكل والكمية والحاجة.

يصبح الصب أقل تكلفة عندما:

• التصميم معقد.
• الجزء كبير.
• هناك حاجة إلى العديد من القطع.

التزوير أكثر تكلفة مما هو عليه:

• تكلفة المعدات مرتفعة.
• يجب أن تكون المواد قادرة على تحمل التزوير.
• هناك حاجة إلى مزيد من العمل أو وقت الماكينة.

ومع ذلك، فإن الأجزاء المطروقة تتمتع بعمر افتراضي طويل. فهي تقلل من تكاليف الأعطال. يعتبر التشكيل مكلفًا في حالة الأجزاء الآمنة.

تشطيب السطح ودقته

الصب

عادةً ما تكون دقة السطح والأبعاد للأجزاء الناتجة عن الصب منخفضة. ويُعد الانكماش والمسامية والتصلب غير المتكافئ وما إلى ذلك من العوامل التي تساهم في عدم دقة الأسطح. ونتيجة لذلك، قد تحتاج المكونات المصبوبة إلى مزيد من التصنيع الآلي أو التشطيب للوصول إلى المستوى المطلوب من الدقة والنعومة.

التزوير

ينتج عن التشكيل أجزاء ذات تشطيب سطحي محسّن، بالإضافة إلى دقة الأبعاد. يتم دفع المعدن إلى الأسفل؛ وهذا ما يجعل تدفق الحبيبات يتوافق مع اتجاه خط المكون. وتتطلب المكونات المطروقة الحد الأدنى من التصنيع الآلي وهي مناسبة في الممارسات عالية الدقة حيث تكون القوة والدقة أمرًا بالغ الأهمية.

العيوب والموثوقية

الصب

تزيد عملية التصلب من العيوب في الصب. المسامية وتجاويف الانكماش والثقوب الغازية، وكذلك الشقوق، هي عيوب شائعة. وتقلل العيوب الناتجة من القوة الميكانيكية والموثوقية للمكون، واستخدام الأجزاء المصبوبة في التطبيقات الحرجة أو عالية الإجهاد. وقد تحتاج أيضًا إلى مزيد من الفحوصات والمعالجة لتحقيق مستوى مقبول من الجودة.

التزوير

تصنع عملية التشكيل المكونات التي تحتوي على عيوب داخلية أقل نظرًا لأن المعدن يتشوه تحت الضغط، وبالتالي يتم إغلاق الفراغات الداخلية المصنوعة وإغلاق الفراغات الداخلية وتصبح بنية الحبيبات متوازية. وتكون هذه المكونات في الغالب أقوى وأكثر موثوقية ويمكن الاعتماد عليها ويمكنها تحمل الأحمال الثقيلة والضغوط المتكررة. على الرغم من أنه قد ينتج تشققات سطحية في حالة عدم إدارة العملية وفقًا لذلك، إلا أن التشكيل يستخدم في حالة التطبيقات الحرجة والحاملة للأحمال، حيث إنه أكثر موثوقية.

حيث يكون الصب أفضل

الأشكال المعقدة

يكون الصب هو الأنسب عندما تكون الأشكال الهندسية للمكونات المراد إنتاجها معقدة، ويكون التصميم معقدًا، ويكون التشكيل البيني صعبًا أو مستحيلًا.

المكونات الكبيرة

الصب هو طريقة أرخص وأكثر ملاءمة لإنتاج المكونات الكبيرة، بما في ذلك كتل المحركات، أو أغطية المضخات، أو التماثيل، من التشكيل.

التطبيقات منخفضة القوة

يعد الصب أكثر ملاءمة لتلك الأجزاء التي لا تحتاج إلى مستوى عالٍ جدًا من القوة أو المتانة، مثل الأشياء الزخرفية أو أواني الطهي أو بعض العلب.

الإنتاج على نطاق صغير الحجم اقتصادي.

يعد الإنتاج منخفض الحجم اقتصاديًا في الصب نظرًا لأن الإنتاج منخفض الحجم سهل في صنع القالب، ويمكن صب الأشكال المعقدة في عمليات أقل.

حيث يكون التزوير أفضل

مكونات عالية القوة

كما أن التشكيل مناسب أيضًا للمكونات التي تتطلب قوة وصلابة وقوة إجهاد عالية، مثل أعمدة الكرنك وقضبان التوصيل وأعمدة التوربينات.

التطبيقات الحاملة ذات الأهمية الحرجة

الأجزاء التي تتعرض لأحمال عالية أو إجهاد متكرر أو صدمات، مثل معدات الهبوط في الطائرات والتروس والمحاور، من الأفضل أن تكون مصقولة لأنها أكثر موثوقية.

زيادة الخواص الميكانيكية

تمتلك الأجزاء المطروقة بنية حبيبية متجانسة، وعيوبًا داخلية أقل، وخصائص مطاطية محسنة، وهو ما يناسب استخدام الأجزاء التي تتطلب متانة وعمر خدمة طويل.

دفعات الإنتاج المتوسطة إلى الكبيرة

إنها مكلفة، ولكن استخدام قوالب الحدادة بسيطة الاستخدام، ولكنها فعالة من حيث التكلفة عندما يكون الإنتاج بكميات متوسطة إلى عالية من حيث كميات الأجزاء القوية والدقيقة، حيث يتطلب الأمر القليل من المعالجة الآلية وهدر أقل للمواد.

الخاتمة

باختصار, الصب والتشكيل عمليات تصنيع مهمة، ولها إيجابياتها واستخداماتها. من الأفضل التعامل مع الأشكال المعقدة والأجزاء الكبيرة والأجزاء منخفضة إلى متوسطة القوة من خلال الصب، على عكس الأجزاء عالية التحميل التي تتطلب إجهادًا عاليًا وصلابة وموثوقية عالية، والتي من الأفضل تحقيقها من خلال التشكيل. في شركة GC Precision Mould، نركز في GC Precision Mould على توفير حلول صب عالية الجودة لجميع أشكال المتطلبات. نحن مجهزون بجميع أنواع مشاريع الصب ولدينا جميع التسهيلات المطلوبة، مما يجعلنا فعالين ودقيقين في تنفيذ أعمال الصب هذه. باختيارك استخدام GC Precision Mould، فإنك تختار شريكًا يهتم بالجودة والدقة ورضا العملاء، بحيث يتم إنتاج مكوناتك بأعلى جودة. يسعدنا أن نقدم لك مصبوبات خالدة وعالية الجودة ومنجزة بشكل لا تشوبه شائبة تخدم أغراض عملك.

الأسئلة الشائعة

العمل: ما نوع الصب الذي توفره شركة GC Precision Mould؟

نحن نقدم جميع أنواع المسبوكات، مثل الصب بالرمل والصب الاستثماري والصب بالقالب والصب بالجاذبية، والتي تضمن دقة وجودة نتائج جميع المشاريع.

ما الذي يمكن صبّه في GC Precision Mould؟

نحن نتعامل مع مجموعة كبيرة ومتنوعة من المعادن والصلب والألومنيوم والنحاس والبرونز والنحاس الأصفر وسبائك المغنيسيوم وغيرها. وفقًا لاحتياجاتك.

ما الفرق بين التشكيل والصب؟

يتم التشكيل للمعادن عن طريق قوى الضغط لتشكيل أجزاء ذات قوة وصلابة ومقاومة للتعب، ويتم الصب عن طريق صب المعدن المنصهر في قوالب لتشكيل أشكال معقدة.

ما السبب الذي يجعلني أختار GC Precision Mould؟

يمكننا أن نقدم مكونات عالية الجودة ومتينة ونحن شريك جيد في جميع أنواع الصب بفضل خبرتنا وتقنيتنا العالية وتفانينا في الدقة.

هل شركة GC Precision Mould قادرة على التعامل مع المشاريع المخصصة؟

نعم! يمكننا أن نقدم لك حلًا مخصصًا للصب حسب متطلباتك سواء كان ذلك لأغراض صناعية أو لأغراض السيارات أو لأغراض الديكور.