يرتبط الصب الاستثماري بشكل أساسي بصنع عناصر معدنية مختلفة ذات أشكال هندسية معقدة في مجال صب المعادن. تؤثر عوامل مختلفة على نسبة الإنتاجية وجودة الصب، بما في ذلك تصميم نظام البوابات في عملية الصب.
يمكن أن تقلل الجودة الجيدة من عيوب الصب وتزيد من نسبة الإنتاجية. نظرًا للفوائد المختلفة على إجراءات التصنيع، تنتج عملية الصب الاستثماري بسرعة العديد من المكونات المعقدة.
أنواع نظام البوابات في عملية الصب
هناك نوعان مختلفان من نظام البوابات في عملية الصب: نظام بوابات مضغوط وغير مضغوط.
1) نظام البوابات المضغوطة
هنا تقل مساحة المقطع العرضي الكامل نحو تجويف القالب. ستحافظ القيود في التدفق المعدني على الضغط الخلفي. إنه مشابه لتدفق السائل (الحجم) من جميع البوابات. يعد الضغط الخلفي ضروريًا بشكل خاص لتقليل الشفط. والسبب هو عندما يعمل الذرب في كل مرة بالكامل.
ونظرًا للقيود، يتدفق المعدن بسرعة متزايدة مما يسبب الكثير من الاضطراب وفرص تآكل القالب. وعادةً ما يتم إعطاء إنتاجية الصب نظرًا لانخفاض حجم المعدن المستخدم في العدائين والبوابات.
نظرًا للاضطراب، لا يُستخدم هذا النوع من نظام البوابات في المسبك بشكل عام للسبائك الخفيفة ولكن يمكن استخدامه بشكل متكرر للمسبوكات الحديدية.
2) نظام البوابات غير المضغوطة
هنا، تتطور مساحة المقطع العرضي الكامل نحو تجويف القالب. يوجد تقييد فقط في الجزء السفلي من الذرب. تدفق حجم السائل قابل للتغيير من بوابة إلى أخرى. الشفط في نظام البوابات حيث لا يعمل النظام بالكامل. وبالمقارنة، هناك اضطراب منخفض. نظرًا لحدوث الاضطرابات، يُستخدم هذا النوع من نظام البوابات في المسبك للسبائك الخفيفة.
الصب الاستثماري هو عملية تُستخدم بشكل متكرر لصنع أنواع مختلفة من التصاميم المعدنية. يُعد التبويب في عملية الصب نوعًا من الإجراءات المعقدة التي يجب فهمها. في نظام البوابات، تُعد العدّادات والناهضات ضرورية عند صنع تصميمات مختلفة عالية الجودة.
مكونات نظام البوابات
يذكر ما سبق نوعين مختلفين من نظام البوابات في عملية الصب. إذن ما هي مكونات نظام البوابات؟ بشكل عام، تحتوي مكونات نظام البوابات على ثمانية عناصر مهمة.
العناصر الرئيسية لنظام البوابات
هناك خطوتين هامتين في عملية الصب كعملية الملء وعملية التصلب. في عملية الملء، تشمل عناصر نظام البوابات في عملية الملء كوب الصب، والقاعدة الاحتياطية، والعداء، والنبائط، والبوابة، والرافعة.
كوب السكب
وهي مستطيلة أو دائرية الشكل. وهو يضيف المعدن المنصهر الذي يتم سكبه من المغرفة. يُستخدم كوب الصب بشكل أساسي لتقليل زخم السائل المتدفق في القالب عن طريق ترسيبه أولاً في القالب.
سبرو
يجب أن يكون حوض الصب عميقًا وكذلك المدخل في ذراع الصب نصف قطره أملس لا يقل عن 25 مم. ووفقًا للتوصيات، يجب أن يكون عمق كوب الصب 2.5 ضعف قطر مدخل الذرب. وهذا مفيد بشكل أساسي لتنعيم تدفق المعدن وحمايته من تكوين الدوامة.
نظام البوابات
في المقطع العرضي، تكون دائرية. يتسبب في سقوط المعدن المنصهر من كوب الصب إلى الذرب بشكل صحيح. يجب أن يكون الذرب عبارة عن ممر مستدق رأسي من خلال الكوب لزيادة سرعة المعدن. والسبب هو أنه يتدفق إلى أسفل، مما يقلل من شفط الهواء. كما أنه يربط حوض الصب بالعداء أيضًا. يمكن الحصول على الاستدقاق من خلال معادلة الاستمرارية.
بئر سبرو
يغير اتجاه تدفق المعدن المنصهر إلى الزاوية العمودية ويمرره إلى العداء. في الجزء السفلي من بئر الذرب ضروري لتقليل سرعة المعادن المدخلة وتآكل القالب.
القاعدة المعتادة لبئر الذرب هي خمسة أضعاف مساحة خنق الذرب. ووفقًا لتوصيات تصميم نظام بوابات الصب الاستثماري، يجب أن يكون العمق الممتاز مماثلًا تمامًا لعمق العداء.
عدّاء
هذا الجزء مفيد لنقل المعدن المنصهر من الذراع إلى القالب. يمكننا النظر في الخطوة الأخيرة حيث ينتقل المعدن المنصهر من العداء إلى تجويف القالب.
البوابة
البوابات هي فتحات المعدن المنصهر في تجويف القالب. وأهم ما في الأمر أنه يمكن كسرها بسهولة بعد تصلب الصب.
يتم استخدام أنواع مختلفة من البوابات في عملية الصب، اعتمادًا على الاستخدام.
الناهض
هذا هو مصدر المعدن الإضافي. يتدفق من الناهض إلى تجويف القالب لتعويض الانكماش. يحدث هذا الإجراء في الصب عندما يبدأ في التصلب. إذا كان نظام البوابات يفتقر إلى الناهض، فإن بعض الأجزاء الثقيلة من سوف تحصل على تشوهات انكماش. يمكن أن يكون ذلك على السطح وكذلك داخليًا.
يجب أن يتم إنشاء الناهض ليتجمد بعد الانتهاء من الصب المركزي للوفاء بوظيفته. يجب أن يظل الناهض منصهرًا حتى بعد تصلب الصب.
هناك وظيفتان رئيسيتان للرافعة. فهي تعوض انكماش التصلب، والثانية هي مصدر الحرارة.
تصميم نظام بوابات الصب الاستثماري
يمكن أن يصل تصميم نظام بوابات الصب الاستثماري الجيد إلى منتجات عالية الجودة بتكلفة تصنيع أقل. لقد تعرفنا على مكونات أنظمة البوابات، فما هي العوامل التي تؤثر على تصميم نظام بوابات الصب الاستثماري؟
وقت التعبئة الأمثل
الصب الذي يمتلئ ببطء شديد يمكن أن يحدث به انقطاعات مثل الإغلاق البارد والعمليات الخاطئة. الملء السريع للغاية يؤدي إلى شوائب صلبة وغازية. يتم التحكم في الحد الأعلى لزمن الملء (الملء الأبطأ) لتجنب التجمد المبكر في المقاطع الرقيقة قبل اكتمال الملء. يتحكم بداية الاضطراب السطحي في الحد الأدنى لزمن الملء (أسرع تعبئة).
يقع وقت الملء الصحيح بين الملء السريع والبطيء. وهو دالة للمعدن المصبوب والوزن وسُمك المقطع الأدنى ودرجة حرارة الصب. تم تطوير العديد من المعادلات التجريبية لتحديد وقت الملء الصحيح للمعادن من قبل باحثي الصب بناءً على التحقيقات التجريبية.
سرعة المعدن
يتم تحديد وقت الملء المناسب بحيث يمكن تصميم قنوات البوابات لمنع الاضطراب السطحي وتقليل الاضطراب السائب داخل قنوات البوابات وتجويف القالب. في تصميم نظام بوابات الصب الاستثماري، يعتمد ذلك بشكل أساسي على سرعة المعدن المنصهر، والتي تختلف بشكل كبير داخل قنوات البوابات وداخل تجويف القالب. بالنسبة لمكان معين في الصب، تتغير السرعة مع مرور الوقت، من بداية الملء إلى آخر الملء.
