قالب البرد هو قالب قابل لإعادة الاستخدام لصب المعدن. يمكن أن تكون قابلة للفصل (تتكون من جزأين) أو لا (هز القالب). يتميز الصب بالقالب بعدد من المزايا مقارنة بصب القوالب ، ولكن هناك أيضًا بعض العيوب ، على سبيل المثال ، عند صب الحديد الزهر ، تتطلب المصبوبات معالجة حرارية إضافية.
الفوائد
أثناء تشكيل الصب ، هناك انتقال مكثف للحرارة من المعدن المنصهر إلى القالب. ينتج عن هذا كثافة أعلى ، وخصائص ميكانيكية أفضل للمعدن ، ودقة أعلى ، وبنية أفضل ، وخشونة أقل مقارنة بمسبوكات الرمل.
تختلف عملية صب القالب أيضًا من حيث أنه يمكن إعادة استخدام القالب المعدني (قالب البرد). إنها مصنوعة من مادة عالية القوة ، والتي بفضلها يتم تنفيذ سطح العمل للقالب بشكل أكثر دقة. هذا يحسن جودة سطح المسبوكات ، وبسبب التوصيل الحراري العالي للقالب ، فإن المصبوبات تصلب بسرعة.
ميزة أخرى للصب بالقالب على القوالب الرملية هي أن المصبوبات الناتجة أقل معالجة ميكانيكيًا ، وهذا يقلل من استهلاك مواد التشكيل.
الصحة والبيئة
يزيد القولبة على البارد من إنتاجية العمالة بمقدار 2-3 مرات ، بسبب هذه العمليةيتم استبعاد العمليات التي تستغرق وقتًا طويلاً مثل تحضير الخليط والتنظيف وصب المنتجات. نظرًا لأن مساحة الإنتاج تتناقص أيضًا ، أصبحت تكلفة إصلاح وبناء ورش العمل الجديدة أقل بكثير.
يتم التخلص من العديد من عمليات العمل غير الصحية من هذه العملية ، مثل طرق العفن وتنظيف الصب والتقطيع. هذا لا يساهم فقط في تحسين ظروف العمل ، ولكن أيضًا في تقليل التلوث البيئي.
عيوب
إنتاج قالب البرد مكلف للغاية بسبب تعقيد العملية نفسها. إذا كانت هناك قطع سفلية في المسبوكات ، تزداد تكلفة القالب بسبب الحاجة إلى تعقيد التصميم: يتم استخدام إدخالات ورمل يمكن التخلص منه وقضبان معدنية مقسمة.
يتم تحديد عمر القالب من خلال عدد المصبوبات عالية الجودة التي يمكن الحصول عليها فيه. يحدد ثبات الشكل الجدوى الاقتصادية للعملية ، خاصة في عملية صب الفولاذ والحديد الزهر. تعد زيادة عمر القوالب أحد التحديات التكنولوجية الرئيسية في هذا المجال من الإنتاج.
بسبب التبريد السريع والسمك للذوبان ، من الصعب الحصول على منتجات طويلة رقيقة الجدران عند الصب في قالب. يؤدي هذا أيضًا إلى اكتساب الحديد الزهر طبقة صلبة مبيضة. الشكل مرن ، مما قد يؤدي إلى ضغوط وتشققات في المسبوكات. عند استخدام قلب رمل يمكن التخلص منه ، تقل دقة المسبوكات ، تزداد خشونة السطح عند نقطة التلامس مع اللب.
جودة المسبوكات
يتفاعل الصب والقالب بكفاءة عالية. تصلب الصب وتبرد في القالب الرملي لفترة أطول بكثير مما كانت عليه في القالب ، ومع ذلك ، فإن قابلية ملء القالب الرملي تكون أفضل عادة ، مما يجعل عملية الإنتاج عن طريق صب القوالب للمسبوكات غير السائلة أكثر صعوبة ، ويفرض أيضًا قيودًا على هذا المعلمات مثل حجم الصب والحد الأدنى من سمك الجدران. يعتبر صب الألومنيوم بالقالب (وكذلك النحاس والمعادن الأخرى غير الحديدية) هو الأكثر شعبية في روسيا.
ومع ذلك ، نتيجة للتبريد السريع ، يمكن الحصول على هيكل غير مسامي ودقيق الحبيبات ، مما يزيد ليس فقط من القوة ، ولكن أيضًا ليونة الصب الناتج. في تصنيع منتجات الحديد الزهر عن طريق صب البرد ، ينشأ عدد من المشاكل: بسبب التبلور الغريب في المسبوكات ، يكون تكوين الكربيدات ، سهل الانصهار الفريت الجرافيت ممكنًا. هذا يقلل من المتانة ومقاومة التآكل من الحديد الزهر. الطبقة السطحية المبيضة في مثل هذه المصبوبات صلبة للغاية ، لذا فإن المنتجات مناسبة للقطع فقط بعد المعالجة الحرارية (التلدين) ، مما يقضي على البرودة.
هيكل الشكل
قالب البرد ، كقاعدة عامة ، عبارة عن قالبين نصفين يتم تثبيتهما بمشابك (دبابيس) ، وقبل بدء صب المعدن المنصهر مباشرة ، يتم تثبيت القوالب النصفية بأقفال. تغذي الأرباح عملية الصب من خلال ما يسمى بفتحات التهوية ومقابس التهوية. تسمى القوالب المعدنية بدون وظيفة الموصل قوالب الاهتزاز.
قبل صب سطح العمل من القالبمعالج بطبقة من مادة تحمي العفن من الصدمات الحرارية من ارتفاع حاد في درجة الحرارة. يمنع هذا الإجراء أيضًا الصب من الاستيلاء على القالب.
الصلب والحديد الزهر
يحدث الصب بالقالب للصلب والحديد الزهر باستخدام مسحوق الكوارتز والجرافيت والزجاج المائي والطين المقاوم للصهر كطلاء حراري. قبل الصب ، يجب تسخين القالب إلى درجة حرارة معينة ، والتي تعتمد على سمك جدار الصب والسبائك المستخدمة.
المطلب الرئيسي الذي يجب أن تفي به مادة القالب هو مقاومة الصدمات الحرارية ، وهو أمر لا مفر منه عند صب المعدن المنصهر. لتصنيع القوالب ، يتم استخدام الحديد الزهر الرمادي ، وحديد الدكتايل ، والهيكلية ، والكربون وسبائك الفولاذ ، وكذلك سبائك النحاس والألمنيوم.
قالب البرد مبطن
هذا نوع من التكنولوجيا يجمع بين مزايا القشرة والصب بالقالب ، بينما يتم تسوية عيوب كلتا الطريقتين. لا تتميز هذه التقنية بمقاومة التشقق فحسب ، بل تتميز أيضًا بالليونة ، مما يجعل من الممكن إنتاج مصبوبات عالية الدقة ، وبالمقارنة مع صب القشرة ، يتم استهلاك مواد القولبة باهظة الثمن إلى الحد الأدنى.
القالب المعدني المبطن مصنوع عن طريق ملء الفراغ بين النموذج المعدني للصب والسطح الداخلي للقالب. أكثر طرق السفع الرملي والجليد شيوعًا. للتعبئة ، يؤخذ خليط رمل - راتنج ، يكون فيه الرابط عبارة عن راتنج فينول فورمالديهايد (2-2.6٪) ويوروتروبين (حوالي 10٪ من الوزن) ، بالإضافة إلى التصلب الذاتي (مادة رابطة - زجاج سائل) ومركبات خزفية (مادة رابطة - سيليكات إيثيل). قالب البرد ونموذج الصب ، بدرجة حرارة 200 درجة ، ينقلان حرارة الخليط ، مما يؤدي إلى تصلب وتشكيل طبقة تبطين بسمك 3-5 مم. تستخدم القضبان العادية أو قضبان الصدف لعمل تجاويف في المسبوكات.
عملية الصب
يسخن قالب البرد المغطى بطبقة من مادة مقاومة للحرارة. يجب ألا تقل درجة حرارة التشغيل عن مائتي درجة ، ولكنها لا تعتمد فقط على السبيكة المستخدمة في الصب ، ولكن أيضًا على أبعاد الصب وسماكة جداره والخصائص المطلوبة منه. بعد التسخين ، يمكن تثبيت قضبان أو سيراميك أو رمل في القالب ، إذا كان هذا بالطبع مطلوبًا وفقًا لخطة الصب ، ثم يتم توصيل نصفي القالب وإغلاقهما بإحكام بمشابك خاصة. إذا حدث الصب في آلة قوالب ، فسيتم استخدام آلية قفل القالب الخاصة بها. بعد هذه الإجراءات التحضيرية ، يمكن سكب المعدن المنصهر في قالب البرد.
عندما يكتسب الصب بالفعل بعض القوة ، يمكن إزالة القضبان المعدنية منه جزئيًا. هذا يسهل بالتالي الإزالة النهائية للقلب من المصبوبات بسبب تقليل الضغط عليها من المعدن المتصلب.
بعد أن يبرد الصب إلى درجة الحرارة المطلوبة ، يمكن فتح القالب. في هذه المرحلة ، تتم إزالة القضبان المعدنية وإخراج المسبوكات من القالب. يتم التخلص من النوى الرملية ، والأرباح ، والنهوض ، والعصائريتم قطعها ، ويتم تنفيذ مراقبة جودة المنتج ، وبعد ذلك يمكن تكرار العملية برمتها.
قبل عمل صب جديد ، يتم فحص مستوى الفراق وسطح القالب بعناية. يتم تطبيق التركيبة المقاومة للصهر مرة أو مرتين لكل نوبة ، ومع ذلك ، في حالة التفكيك من سطح العمل ، من الضروري استعادة الطبقة. إذا كان المنتج رقيق الجدران ، يتم تبريد القالب بقوة ؛ إذا كان الصب الذي يتم تصنيعه ضخمًا بدرجة كافية ، فيمكن أن يسخن القالب فوق درجة حرارة التشغيل ، ومن ثم يتم استخدام أنظمة التبريد المتوفرة بشكل خاص ، بحيث يتم تبريد القالب في أي حال قبل الصب التالي.
لا يتضمن الصب البارد أي إجراءات معقدة وتستغرق وقتًا طويلاً ، باستثناء عملية تبريد الصب إلى درجة الحرارة المطلوبة. يمكن إجراء معظم العمليات تلقائيًا بواسطة الآلات ، وهي إحدى المزايا المهمة للطريقة ، لكن الشيء الرئيسي هو أن القالب ليس نموذجًا لمرة واحدة.
