ما هو الصب بالرمل

الصب بالرمل هو التقنية الأكثر شيوعًا المستخدمة في جميع أنحاء العالم. خاصةً صب الرمل الصين سيكون سعرًا جيدًا جدًا وجودة عالية، يظهر تدفق العملية النموذجي لصب الرمل في الرسم البياني التالي:

يستخدم الرمل كمادة حرارية في أنظمة الصب بالرمل. عملية الصب بالرمل عبارة عن مادة رابطة تحافظ على شكل القالب أثناء صب المعدن المنصهر. هناك مجموعة واسعة من أنظمة الرمل/المواد الرابطة المستخدمة في نظام الصب بالرمل. يُستخدم طين البنتونيت حتى 4-101 تيرابايت 3 تيرابايت من خليط الرمل في أنظمة الرمل الأخضر، وهو أكثر أنظمة صب الرمل شيوعاً. ينشط الماء، الذي يشكل حوالي 2-4% من خليط الرمال، المادة الرابطة. كما تضاف المواد الكربونية مثل الفحم (2-10% من الحجم الكلي) إلى الخليط لتوفير بيئة مختزلة. وتساعد في منع تأكسد المعدن أثناء الصب. تحتوي المادة المتبقية 85-95% من إجمالي الخليط على الرمل.

تستخدم مجموعة من المجلدات الكيميائية في عمليات صب الرمل الأخرى: المجلدات الزيتية هي خليط من الزيوت الحيوانية والبتروكيماويات والنباتية. بعض المجلدات الراتنجية الاصطناعية الشائعة هي: اليوريا فورمالدهايد، والفينول، والفينول فورمالدهايد، واليوريا فورمالدهايد/كحول الفورفوريل، وألكيل إيزوسيانات وإيزوسيانات الفينول. وكثيراً ما تستخدم الروابط الراتنجية الكيميائية في قوالب المسابك وبصورة أقل في قوالب المسابك.

صب الرمل الصين

كيف تُصنع الأنماط

المرحلة الأولى لتطوير قالب جديد هي صناعة النمط. النمط هو مجرد نسخة طبق الأصل من المنتج النهائي. بشكل عام, عملية الصب بالرمل مصنوعة من الخشب ولكن يمكن أيضًا استخدام المعدن والبلاستيك والجص. هذه النماذج دائمة لذا يمكن استخدامها لتشكيل عدد من القوالب. تُعد عملية صنع النماذج عملية عالية المهارة والدقة وهي عملية بالغة الأهمية لجودة المنتج النهائي. تستخدم العديد من متاجر النماذج الحديثة التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) لتصميم النماذج. ويمكن أيضًا دمج هذه الأنظمة مع أدوات القطع الآلية التي يتم التحكم فيها بأدوات التصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM). يتم إنتاج النوى بالتزامن مع النمط لتشكيل الأسطح الداخلية للقالب. ويتم إنتاج هذه القوالب في صندوق قلبي، وهو في الأساس قالب دائم يتم تطويره.

كيف تُصنع القوالب

يتم تشكيل القالب في صندوق قالب بنصفين يساعد في إزالة النمط. ونظراً لأن القوالب الرملية مؤقتة بطبيعتها، يجب تشكيل قالب جديد في كل مرة للصب الفردي. يصف الشكل التالي قالب رملي نموذجي مكون من جزأين:

عندما يتم إدخال القلب في الجزء العلوي من الفرن، يبدأ الموقد الخاص به عملية الصهر على الفور.

يتم عمل السحب، وهو النصف السفلي من القالب، على لوح صب. تتطلب النوى قوة أكبر للحفاظ على شكلها أثناء الصب. كما يجب أن تكون دقة الأبعاد أكبر لأن الأسطح الداخلية أكثر صعوبة في الماكينة، مما يجعل إصلاح الأخطاء مكلفاً. يتم استخدام أحد أنظمة الربط الكيميائي في تشكيل النوى. بمجرد إدخال اللبّ، يتم وضع النصف العلوي من القالب أو الغطاء في الأعلى. ويطلق على الواجهة بين نصفي القالب اسم خط الفراق. وفي بعض الأحيان، يتم وضع أوزان على الحامل، مما يساعد في تثبيت النصفين معًا.

تتضمن تصميمات القوالب نظام بوابات مصمم لنقل المعدن المنصهر بسلاسة إلى جميع أجزاء القالب. وعادةً ما يشتمل نظام البوابات على ذراع وبوابات وأدوات تشغيل ورافعات. الذراع هو المكان الذي يتم فيه صب المعدن. تسمح البوابات بدخول المعدن إلى نظام التشغيل. تحمل العدّادات المعدن المنصهر نحو تجويف الصب. قد يكون للرافعات العديد من الوظائف بما في ذلك فتحات التهوية للسماح بإطلاق الغازات، وخزانات قبل تجويف الصب للمساعدة في التصلب التدريجي، وتجاويف النفايات للسماح للمعدن بالارتفاع من تجويف الصب لضمان امتلائه وإزالة المعدن المصبوب الأول من تجويف الصب، وبالتالي تجنب مشاكل التصلب.

الصهر والسكب

تستخدم العديد من المسابك الحديدية نسبة عالية من الخردة المعدنية لتكوين الشحنة. وعلى هذا النحو، تلعب المسابك دورًا مهمًا في صناعة إعادة تدوير المعادن. يتم أيضًا إعادة تدوير الخردة المتولدة داخليًا من المسابك والرافعات، وكذلك المنتجات المرفوضة. يتم وزن الشحنة وإدخالها إلى الفرن. وتضاف السبائك والمواد الأخرى إلى الشحنة لإنتاج الذوبان المطلوب. في بعض العمليات، قد يتم تسخين الشحنة مسبقًا، وغالبًا ما يتم ذلك باستخدام الحرارة المهدرة. وفيما يلي وصف للأفران التي يشيع استخدامها في الصناعة. في العمليات التقليدية يتم تسخين المعدن في الفرن. يتم نقل المعدن المنصهر من الفرن إلى مغرفة ويتم الاحتفاظ به حتى يصل إلى درجة حرارة الصب المطلوبة. يتم سكب المعدن المنصهر في القالب والسماح له بالتصلب.

التبريد والاهتزاز

يتم نقل القالب إلى منطقة تبريد، مباشرةً بعد صب المعدن المنصهر فيه. يحتاج الصب إلى التبريد لفترة طويلة، غالباً ما تكون طوال الليل، قبل أن يتم إزالته من القالب. يمكن إزالة المسبوكات يدويًا أو باستخدام طاولات اهتزازية تهز المواد المقاومة للحرارة بعيدًا عن القالب. وللتبريد السريع للمسبوكات، تستخدم العديد من المسابك أيضًا حمامات التبريد. وهذا يسرع العملية ويساعد أيضاً على تحقيق خصائص معدنية معينة. لمنع الأكسدة، قد يحتوي حمام التسقية على إضافات كيميائية لمنع الأكسدة.

استصلاح الرمال

تستعيد المسابك نسبة كبيرة من نفايات الرمال لإعادة استخدامها داخلياً. يقلل بشكل كبير من كمية الرمال التي يجب شراؤها والتخلص منها. بشكل عام، يتم استصلاح الرمل المسبوك ميكانيكياً. تتم إزالة النوى والكتل المعدنية الكبيرة عن طريق غرابيل اهتزازية ويتم إزالة المواد الرابطة عن طريق الاستنزاف حيث يتم احتكاك جزيئات الرمل ببعضها البعض.

صب الرمل الناعم والمواد الرابطة تتم إزالتها عن طريق الاستخلاص وتجميعها في أكياس. وفي بعض النظم تتم إزالة المعادن باستخدام مغناطيس أو تقنيات فصل أخرى. وبالنسبة للعمليات التي تستخدم الاستخلاص الميكانيكي، غالباً ما يقتصر معدل إعادة التدوير على حوالي 70%.

ويرجع ذلك إلى الحاجة إلى الحفاظ على الحد الأدنى من جودة صب الرمل. بالنسبة لمسابك الحديد الكبيرة، حيث تكون متطلبات جودة صب الرمل أقل صرامة، يمكن تحقيق استصلاح أكثر من 90% بالوسائل الميكانيكية. بالنسبة للعديد من العمليات، لا تكون الرمال المستصلحة ميكانيكيًا ذات جودة عالية بما يكفي لاستخدامها في إنتاج اللب. أصبح الاستصلاح الحراري أكثر استخدامًا على نطاق واسع في كوينزلاند. تقوم عملية الصب بالرمل بتسخين الرمل إلى درجة يتم فيها طرد المواد العضوية، بما في ذلك المواد الرابطة. يمكن أن تعيد عملية عملية صب الرمل إلى حالة "جديدة"، مما يسمح باستخدامها لصنع اللب. الاستصلاح الحراري أكثر تكلفة من الأنظمة الميكانيكية.

يمكن أيضًا استصلاح عملية صب الرمل باستخدام تقنيات الغسيل الرطب والغسل الرطب. تنتج هذه الأساليب رمال ذات جودة عالية ولكنها ليست شائعة الاستخدام لأنها تولد تيارًا كبيرًا من النفايات السائلة وتتطلب مدخلات طاقة إضافية لتجفيف الرمال. يعتمد مقدار إعادة الاستخدام الداخلي على نوع التقنية المستخدمة ومتطلبات الجودة لعملية الصب. تعمل عمليات الاستصلاح، خاصةً الميكانيكية منها، على تكسير جزيئات الرمل وهذا يمكن أن يؤثر على جودة بعض المعادن. وأيضًا، بالنسبة لتقنيات الاستصلاح الميكانيكية، قد تتراكم الشوائب في الرمال بمرور الوقت، مما يتطلب إهدار نسبة من المواد. لا تحتاج مسابك الحديد الكبيرة إلى جودة رمال عالية، لذلك عادةً ما تحقق أعلى معدل لإعادة الاستخدام في هذه الصناعة. وغالبًا ما يدور الرمل خلال العملية حتى يتم طحنه إلى غبار ناعم وإزالته بواسطة الأكياس.

الترطيب والتنظيف والتشطيب

تتم إزالة نظام البوابات، بعد أن يبرد الصب، باستخدام عجلات القطع الكاشطة أو المناشير الشريطية أو أجهزة القطع الكهربائية. عادةً ما يتشكل "وميض خط الفراق" على الصب ويجب إزالته عن طريق الطحن أو بمطارق التقطيع. قد يلزم أيضًا إصلاح المسبوكات عن طريق اللحام أو اللحام بالنحاس أو اللحام بالنحاس لإزالة العيوب.

قد يخضع الصب لعملية طحن وصقل إضافية لتحقيق جودة السطح المطلوبة. قد يتم بعد ذلك طلاء الصب إما باستخدام طلاء أو عملية تشطيب معدني مثل الجلفنة أو الطلاء بالمسحوق أو الطلاء الكهربائي.

مزايا الصب بالرمل

تكلفة رسوم مرور منخفضة.
أكبر أحجام صب يمكن تحقيقها.
أقل تكلفة بكثير من التقنيات الأخرى.
قادرة على الاحتفاظ بالتفاصيل ومقاومة التشوه عند تسخينها.
العملية مناسبة لكل من المسبوكات المعدنية الحديدية وغير الحديدية.
تتعامل مع مجموعة متنوعة من المنتجات أكثر من أي طريقة صب أخرى.
تنتج كلاً من المسبوكات الصغيرة الدقيقة والمسبوكات الكبيرة التي يصل وزنها إلى 1 طن.
يمكن تحقيق تفاوتات متقاربة للغاية إذا تم تحقيق ضغط منتظم.
وقت تحضير القالب قصير نسبيًا مقارنةً بالعديد من العمليات الأخرى.
البساطة النسبية للعملية تجعلها مناسبة بشكل مثالي للميكنة.
يمكن تحقيق مستويات عالية من إعادة استخدام الرمال.
ينتج عنه نفايات أقل من التقنيات الأخرى.