صب الشمع المفقود: التكنولوجيا والمزايا والعيوب

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

استخدام نماذج الاستثمار طريقة شائعة إلى حد ما في إنتاج المسابك. تتميز الطريقة بتعقيد العملية التكنولوجية وارتفاع تكاليف العمالة للعمليات التحضيرية. لذلك ، يتم استخدامه عندما يكون من الضروري مراقبة الأبعاد بدقة وضمان الجودة العالية لسطح الأجزاء. هذه هي الطريقة التي يتم بها صب شفرات التوربينات والأدوات عالية الأداء والأطقم الصناعية والمجوهرات ، فضلاً عن المنحوتات ذات التكوين المعقد. إن جوهر صب الشمع المفقود هو أن قالب الصب مكون من قطعة واحدة ، ولا تتم إزالة نموذج المواد منخفضة الذوبان أثناء الصب ، بل يتم صهرها. هذا يضمن المراعاة الدقيقة للأبعاد والارتياح. يُسكب المعدن في التجويف المتبقي من النموذج. عند اكتمال التبريد ، يتم إتلاف القالب وإزالة المنتج. عند صب سلسلة كبيرة ، يتم تقليل تكلفة المنتج.

فوائد الطريقة

الميزة الرئيسية لصب الاستثمار هي دقة نقل القالب وخشونة السطح المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك ، تتوفر مزايا أخرى:

• يتوفر إنتاج أجزاء سبيكة آلية خفيفة
• يقلل من الحاجة إلى مزيد من التشغيل الآلي.
• يتم صب المنتجات التي يجب أن يتم تصنيعها في أجزاء وتجميعها معًا.
• مع السلاسل الكبيرة ، يتم تحقيق انخفاض في كثافة العمالة المحددة (لكل منتج) وتكلفتها.
• إمكانية الميكنة والأتمتة الجزئية للعمليات التحضيرية للصب نفسه.

هذه المزايا تجعل الطريقة واحدة من أكثر الطرق شيوعًا والمستخدمة في علم المعادن اليوم ، خاصةً مع طرق الصب التقدمي الحديثة.

عيوب الاستثمار الصب

يبدو أن المزايا التي لا شك فيها للطريقة كان يجب أن تضمن هيمنتها بين الطرق الأخرى. ومع ذلك ، على الرغم من شعبية طريقة الاستثمار ، إلا أن عيوبها حالت دون اعتمادها على نطاق واسع. العيب الرئيسي هو تعقيد العملية متعددة المراحل. يتطلب معدات تكنولوجية معقدة ومكلفة للغاية للمراحل التحضيرية. بالنسبة للمنتجات البسيطة التي يتم إنتاجها على دفعات صغيرة ، فإن هذه الطريقة لها تكلفة أعلى.

من أجل التطبيق الفعال من حيث التكلفة لصب الاستثمار ، تتم مقارنة مزايا وعيوب الطريقة ، القرار بشأنيتم اختياره على أساس تقييم نسبة السعر / الجودة. لذلك ، يتم استخدامه بشكل أساسي للمنتجات الأكثر أهمية والأكثر تكلفة والتي يصعب الحصول عليها بأي طريقة أخرى ، مثل شفرات التوربينات والمنحوتات والأدوات عالية السرعة وما إلى ذلك. مجال آخر للتطبيق هو المصبوبات واسعة النطاق ، في الذي يجعل تأثير المقياس من الممكن تحقيق خفض كبير في التكلفة.

تكنولوجيا

تقنية صب الاستثمار هي عملية تصنيع متعددة المراحل تتطلب عمالة كثيفة نسبيًا. في المرحلة الأولى ، يتم عمل نموذج رئيسي ، سيصبح المعيار لتصنيع نماذج العمل بعد اجتياز جميع مراحل المنتج النهائي. لإنتاج نموذج رئيسي ، يتم استخدام كل من تركيبات النماذج الخاصة والتركيبات التقليدية - الجبس أو الخشب -. يجب أن تجمع مادة النموذج الرئيسي بين القوة وسهولة المعالجة.

علاوة على ذلك ، توفر تقنية صب الاستثمار إمكانية إنشاء قالب يتم فيه صب جميع نماذج العمل. القوالب مصنوعة من الجبس والمطاط والسيليكون ، وغالبًا ما تكون من المعدن. من الناحية الهيكلية ، يجب بالضرورة أن تكون قابلة للفصل ومصممة للاستخدام المتكرر. يملأ القالب بتركيبة نموذجية ، وبعد أن يصلب ، يتم تفكيكه وإزالة نموذج العمل التالي.

عند إنتاج أجزاء فريدة أو عمليات تشغيل صغيرة ، يتم تخطي مراحل إنشاء تخطيط رئيسي وقالب ، ويتم عمل تخطيط (أو عدة) عن طريق قولبة المواد يدويًا.

الخطوة التالية في عملية صب الاستثمار هيالتصنيع حول تخطيط (أو كتلة التخطيطات) لقالب الصب. هذه المصفوفات من الناحية الهيكلية بالفعل غير قابلة للفصل ويمكن التخلص منها ، مما يجعل من الممكن تحقيق مراعاة دقيقة لأبعاد وخشونة المنتج. في الصناعة الحديثة ، يتم استخدام نوعين من القوالب - قوالب الطين الرملي التقليدية للصب في قوالب الأرض والصدفة - لإنتاج أجزاء دقيقة ومكلفة.

بعد اكتمال القالب ، يتم صهر النموذج منه عن طريق التسخين أو النفخ بالبخار المحمص. يتم تقوية أشكال القشرة بشكل إضافي عن طريق تسخين يصل إلى 1000 درجة مئوية.

تشمل المرحلة النهائية من العملية الصب الفعلي للمنتج ، وتبريده في الظروف الطبيعية أو بطريقة خاصة في منظم الحرارة ، وإتلاف القالب وتنظيف المنتج. تسمح هذه الطريقة بالحصول على مصبوبات عالية الجودة تزن من عدة جرامات إلى عشرات الكيلوجرامات.

تشكيلات الطراز

يجب أن تحتوي مادة إنتاج التخطيط على خصائص معينة. يجب أن يكون لها خصائص مثل:

• اللدونة في المرحلة الصلبة. من الضروري تكرار شكل المنتج المستقبلي بدقة وتصحيحه إذا لزم الأمر.
• القوة. يجب أن يتحمل النموذج بدون تشوه عملية تشكيل الشكل من حوله.
• منصهر. يجب ألا يتطلب تقديم النموذج الكثير من الوقت والطاقة.
• السيولة المنصهرة. يجب أن يتغلغل التكوين بسهولة في جميع فترات الاستراحة وتفاصيل الإغاثة ، مع تكرار الخطوط العريضة للتفاصيل المستقبلية بالضبط.
• الاقتصاد. مهم بشكل خاص لإنتاج السلاسل الكبيرة.

لتركيبات النموذج ، عادة ما يتم استخدام خليط من الإستيارين والبارافين. تكمل هذه المواد بنجاح معلمات بعضها البعض ، وتعوض عن عدم كفاية نقطة انصهار البارافين واللزوجة المفرطة للاستيارين.

التركيبات التي تعتمد على شمع الليغنيت لا تقل شعبية في الصناعة. خصائصه الرئيسية هي مقاومة الرطوبة والقوة والقدرة على تشكيل طلاءات ناعمة للغاية ، والتي تعتبر ذات قيمة خاصة لنمذجة المنتج.

تستخدم أيضًا مركبات تتكون من خليط من شمع الفحم البني والبارافين والإستيارين.

صنع القالب

لإنتاج منتجات فريدة ، يتم إعداد تخطيط عن طريق قطع قطعة من مادة النموذج يدويًا أو وفقًا للقوالب. تصنع النماذج على شكل أجسام ثورة أيضًا على مخارط. في الآونة الأخيرة ، أصبحت طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد للنماذج أكثر انتشارًا. وهي مناسبة لكل من التخطيطات الفردية والسلسلة الصغيرة.

لا تزال تكلفة الطابعة ثلاثية الأبعاد الصناعية الحديثة مرتفعة ، ولكن نظرًا لسهولة إعادة التكوين من منتج إلى آخر ، يمكن أن تصبح أداة فعالة لصنع النماذج في حالة وجود عدد كبير من أوامر السلاسل الصغيرة غير المتجانسة.

من أجل عمل عدد كبير من التخطيطات المتطابقة ، تتكون المصفوفة من الجص أو المطاط أو السيليكون أو المعدن. يتم إنتاج مخططات العمل ، بدورها ، عن طريق الصب في مصفوفة. حسب التصميم ، يجب أن يكون القالب قابلاً للطي لضمان إمكانية تصنيع عدد معين من النماذج.يجب أن توفر المادة المختارة أيضًا مثل هذه الفرصة ، لذلك ، يتم فرض مثل هذه المتطلبات عليها مثل القوة ، والكثافة ، والخشونة المنخفضة ، والخمول الكيميائي فيما يتعلق بالتخطيط. يجب أيضًا أن تحتوي مادة القالب على حد أدنى من الالتصاق بالنموذج الطبيعي لضمان سهولة إزالة النماذج النهائية والالتزام بالأبعاد. من الخصائص المهمة للقالب قوته ومقاومته للتآكل ، خاصة بالنسبة للسلسلة الكبيرة.

صنع النماذج والكتل

طريقة شائعة لتصنيع نماذج الاستثمار وهي صبها تحت ضغط منخفض في قوالب. يتم حقن الخليط السائل يدويًا باستخدام محاقن مكبسية وشواحن ميكانيكية أو هيدروليكية أو هوائية. في حالة استخدام شمع الفحم البني ، من الضروري تسخين خطوط الأنابيب لتزويد التركيبة بسبب لزوجتها العالية. يتم تصنيع نماذج البوليسترين الموسع بالبثق على آلات التشكيل الآلية.

لزيادة الكفاءة الاقتصادية وتقليل كثافة اليد العاملة في حالة الإنتاج المتسلسل للمسبوكات الصغيرة ، يتم دمج تصميماتها في كتل. تتشكل أنظمة البوابات فوق الكتل عن طريق ربط المخططات الفردية للعناب باستخدام مكواة لحام يدوية. في حالة المسبوكات الفردية أو السلاسل الصغيرة ، تصنع النماذج يدويًا.

عند تشكيل أنظمة البوابات ، من الضروري ضمان التدفق غير المضطرب للذوبان ، والتعبئة المنتظمة لجميع عناصر المصفوفة. عند تعبئة نموذج من PGS ، يجب عليك أيضًا مراقبة التعبئة الموحدة للجميعفتحات بين العصافير ومنع الضرر.

صنع قالب

في طريقة صب الاستثمار قيد الدراسة ، هناك نوعان رئيسيان من القوالب:

• مخاليط الرمل والطين (SGM).
• شل.

تستخدم قوالب صب الشمع المتدفق بشكل أساسي في إنتاج سلسلة صغيرة من المنتجات التي لا تتطلب دقة عالية جدًا. عملية تصنيعها كثيفة العمالة وتتطلب مهارات عالية وفريدة من نوعها في كثير من الأحيان للمصممين والقوالب. الميكنة الجزئية تصلح فقط لعمليات معينة ، مثل تحضير وتعبئة رمال القولبة ، حشوها.

قوالب شل ، من ناحية أخرى ، تستخدم لإنتاج الأجزاء التي تتطلب دقة تصنيع خاصة. عملية تصنيعها أكثر تعقيدًا وطولًا ، لكنها تفسح المجال للمكننة بشكل أفضل.

صب الأرض

هذه هي أقدم طريقة لمعالجة المعادن أتقنتها البشرية. لقد أتقنها أسلافنا بالتزامن مع بداية استخدام المنتجات المعدنية كأسلحة أو أدوات أو أواني ، أي منذ حوالي 5 آلاف عام. يُسكب المعدن المنصهر في قالب مُعد من خليط من الرمل والطين. نشأت أولى أماكن معالجة المعادن حيث كانت توجد رواسب معادن على شكل شذرات وغرينيات في مكان قريب. مثال نموذجي هو مصنع كاسلي في جبال الأورال ، المشهور عالميًا بصب الدانتيل الحديدي.

يتم استخدام طريقة الاستثمار في صناعة المنتجات المعدنية - الحديدية وملون. وفقط بالنسبة للمعادن التي تظهر ميلًا متزايدًا للتفاعل في المرحلة السائلة (مثل التيتانيوم) ، من الضروري عمل مصفوفات من التراكيب الأخرى.

تتكون عملية إنتاج الصب في PGS من المراحل التالية:

• صنع النموذج
• تحضير القارورة
• تعبئة وضغط الخليط في الدورق
• صب المعادن ؛
• إزالة وتنظيف الصب

نموذج من ASG - استخدام واحد. للحصول على المنتج النهائي ، يجب كسره. في نفس الوقت ، معظم الخليط متاح لإعادة الاستخدام.

تركيبات من رمال الكوارتز في الغالب بأحجام مختلفة من الحبوب والطين البلاستيكي ، والتي يتراوح محتواها من 3 إلى 45 في المائة ، تُستخدم كمواد في ASG. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم إنتاج المصبوبات الفنية باستخدام خليط يحتوي على 10-20٪ من محتوى الطين ، وبالنسبة للمسبوكات الكبيرة بشكل خاص ، يتم تعديل محتوى الطين إلى 25٪.

يتم استخدام نوعين فرعيين:

• مواجهة الخلائط. توجد على السطح الداخلي للقالب وتتفاعل مع المعدن المنصهر. يجب أن تكون مقاومة للحرارة ، ولا يمكن تدميرها بسبب الاختلافات في درجات الحرارة والضغوط الناتجة عنها. تحتوي هذه الخلطات على حبيبات دقيقة لنقل تفاصيل السطح بعناية. إن قدرة الخليط على تمرير الغاز مهمة جدًا أيضًا.
• حشوة المخاليط. يتم استخدامها للردم بين الطبقة المواجهة وجدران الدورق. يجب أن يتحملوا وزن المعدن المصبوب ، وأن يحتفظوا بشكل المنتج ويساهموا في إزالة الغازات في الوقت المناسب وبشكل كامل. يتم إنتاجه من درجات أرخص من الرمل ،قابلة لإعادة الاستخدام.

إذا كانت غازات الصب لا تتسرب من خلال كتل رمل الصب ، ولكن من خلال نظام البوابة ، تحدث عيوب في الصب ، مما يؤدي إلى الزواج.

التكنولوجيا التقليدية للصب في الأرض موضحة بالتفصيل في فيلم أ. تاركوفسكي "أندريه روبليف". في القصة القصيرة "الجرس" ، الشاب بوريسكا ، نجل سيد متوفى ، يرأس أرتل مسبكًا ويلقي جرس الكنيسة.

صب شل

تتميز طريقة الاستثمار في قوالب القوالب بأفضل نقل لأبعاد المنتج وخشونة سطح منخفضة. يتكون النموذج من مركبات قابلة للانصهار ، مثل شمع الفحم البني. تستخدم المسابك أيضًا على نطاق واسع تركيبة البارافين - ستيارين بنسب متساوية. في حالة المسبوكات ذات الأحجام الكبيرة ، يتم تضمين الأملاح في مادة النموذج لحماية النموذج من التشوه. عن طريق الغمس في المحلول ، يتم تغطية النموذج في 6-10 طبقات مع تعليق عالي الحرارة.

تعمل السيليكات المتحللة كموثق أو كوراندوم كهربائي أو بلورات كوارتز كرذاذ مقاوم للحرارة. تتميز مواد القوالب القشرية بالقوة العالية وانخفاض الرطوبة ونفاذية الغاز الممتازة.

يتم تجفيف التصميم في جو من غاز الأمونيا. في المرحلة التالية ، يتم تسخين القالب إلى 120 درجة مئوية لإزالة نموذج البارافين. تتم إزالة بقايا الخليط ببخار شديد الحرارة تحت ضغط عالٍ. بعد ذلك ، يتم تكليس القالب عند درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية ، مما يؤدي إلى تثبيته النهائية وإزالة المواد ،والتي قد تنطلق كغازات أثناء عملية الصب.

يتم وضع القشرة في نوع من القارورة ، وهي مغطاة بطلقة فولاذية. يساعد هذا في الحفاظ على التكوين عند ملء القالب بالذوبان وفي نفس الوقت يحسن ظروف تبريد الصب. يصب المصهور في قوالب ساخنة إلى 1000 درجة مئوية. بعد تبريد المنتج وفق برنامج خاص في ترموستات يتم إتلاف القالب وإزالة الصب وتنظيفه.

الميزة الرئيسية لطريقة الصب هذه هي دقة الأبعاد العالية وخشونة السطح المنخفضة.

مزايا إضافية للطريقة:

• أجزاء الصب من السبائك التي يصعب تصنيعها.
• صب العناصر التي كان من الممكن أن يتم صبها بشكل مجزأ ثم إعادة تجميعها مرة أخرى.

عيوب طريقة الاستثمار هذه هي انخفاض استخدام المعادن وزيادة كثافة اليد العاملة.

الصب الدقيق

صب الاستثمار الدقيق - هذا هو الاسم الذي يطلق على كل من التكنولوجيا والمنتج النهائي نفسه. يتم ضمان الدقة العالية للصب من خلال حقيقة أنه أثناء تحضير القالب ليست هناك حاجة لاستخراج نموذج المنتج منه. عند استخدام الطريقة التقليدية ، يعد إنتاج مصفوفة الصب عملية متعددة المراحل معقدة وتستغرق وقتًا طويلاً. هذا صحيح بشكل خاص في حالة أجزاء الصب ذات التكوين المعقد ، مع فترات الاستراحة والاكتئاب والتجاويف الداخلية.

على سبيل المثال ، عند صب إناء من الحديد الزهر أو النحاس مع انحناء متغير للسطح ، يجب عليك استخدام الكثير من الحيل. نعم اولايُحشى النصف السفلي من الدورق ، ثم يُزال النموذج ، ويُقلب ويُصدم النصف العلوي. يجب أن يكون النموذج مركبًا ، مقابض المزهرية مصنوعة من عنصرين ، يتم سحبها من خلال تجويف النموذج على مرحلتين - أولاً العنصر السفلي ، ثم الجزء العلوي. كل هذه الخراطة والسحب العديدة لا يمكن أن يكون لها تأثير إيجابي على سلامة سطح القالب ، وفي النهاية ، على دقة الحفاظ على أبعاد الصب وجودة سطحه. بالإضافة إلى ذلك ، تبقى مشكلة المطابقة الدقيقة لأجزاء القوارير وربطها ببعضها البعض بشكل آمن.

إنتاج الاستثمار يخلو من أوجه القصور هذه ، فهو لا يتطلب مثل هؤلاء المصممين المؤهلين تأهيلا عاليا ويقلل بشكل كبير من كثافة اليد العاملة في عمليات الصب المسبق. هذا واضح بشكل خاص مع مجموعات كبيرة من المسبوكات.

تسمح الطريقة بالوصول إلى فئة الدقة 2-5 وفقًا لـ GOST 26645-85. هذا يجعل من الممكن صب منتجات عالية الدقة مثل شفرات التوربينات ، وأدوات القطع ، بما في ذلك قواطع ومثاقب الطحن عالية الأداء ، والأقواس عالية التحميل ، والأجزاء الصغيرة عالية التحميل من المركبات ، والأدوات الآلية وغيرها من الآليات المعقدة.

دقة الأبعاد العالية ودرجة السطح العالية تقلل من الحاجة إلى مزيد من المعالجة الآلية للصب ، مما يوفر المعدن ويقلل من تكاليف الإنتاج.

معدات

معدات صب الاستثمار المطلوبة متنوعة ومعقدة. الشركات تجمعهم في مجمع واحد جيد التنسيق ،منظم كموقع أو ورشة عمل أو إنتاج منفصل.

يعتمد تكوين المجمع على حجم الإنتاج والحجم والتكوين وتداول المسبوكات.

وبالتالي ، في إنتاج أطقم الأسنان والمجوهرات ، ستشمل المعدات:

• نموذج الجدول ؛
• فرن دثر مع ترموستات ؛
• مجموعة من المباضع والملاعق لتصحيح شكل النموذج ؛
• تشكيل مجلس ؛
• قارورة ؛
• خزانات لتخزين وتحضير رمل القولبة ؛
• مجموعة من أدوات دك الرمل ؛
• بوتقة لصهر المعدن ؛
• ملقط ؛
• مطرقة لكسر القالب.

يمكن تركيب مجمع الإنتاج هذا بسهولة على طاولة واحدة وخزانة واحدة. إذا كان من المخطط إنتاج كميات كبيرة ، على سبيل المثال ، مصبوبات الألمنيوم - أجزاء من الجهاز ، فستكون المعدات مطلوبة من أجل:

• تشكيل وصب قوالب السيراميك
• تجفيف النماذج
• تذويب مادة النموذج وتطبيق طبقة مقاومة للحرارة ؛
• تنظيف المسبوكات من مواد الصب

وأخيرًا ، المعدات الفعلية لمجمع المسبك ، مصممة للحصول على ذوبان وصبه في قالب. يمكن أن تكون معدات الصب:

• تحت ضغط منخفض
• نابذة ؛
• بطريقة الجاذبية المعتادة.

حقن القولبة وآلات الصب بالطرد المركزي هي آلية منفصلة وآلية للغايةمجمع إنتاج معزول عن جو المحل. أنها تقلل من العمل اليدوي وتعرض الإنسان للظروف الضارة. توفر الغرف المختومة التي توجد بها المجمعات التقاطًا كاملاً وتنقية لغازات العادم ، مما يزيد بشكل كبير من الملاءمة البيئية للمؤسسة.

صب الشمع المفقود لديه إمكانات عالية إلى حد ما للتطوير ، خاصةً عندما يقترن بتقنيات صنع القوالب والسكب المتقدمة.