ما هو صب القشرة: العملية والمواد والتطبيقات

الصب الرملي عملية صب قديمة. يُسكب المعدن المنصهر في قالب، حيث يبرد ويتشكل. مع ذلك، لا يلبي المنتج النهائي دائمًا المتطلبات الدقيقة فورًا. لذلك، غالبًا ما يلزم صنفرته عدة مرات للحصول على الحجم واللمسة النهائية المناسبة للسطح. يُعد الصب الصدفي طريقة صب أكثر تطورًا تُحل هذه المشكلات.

لا يتطلب تشكيل الأصداف استخدام رمل سائب، بل يستخدم غلافًا رقيقًا وصلبًا مصنوعًا من الرمل ومادة رابطة من الراتنج الحراري. يتميز هذا الغلاف بدقة أبعاده وسطحه الأملس، لذا لا يتطلب معالجة إضافية. توضح هذه المقالة عملية تشكيل الأصداف وكيفية عملها، كما ستتعرف على المواد المناسبة لهذه العملية وتطبيقاتها المتعددة.

ما هو قولبة القشرة؟

سُميت عملية قولبة الأصداف، المعروفة أيضًا باسم عملية كرونينج، نسبةً إلى المهندس الألماني يوهانس كرونينج، مخترع هذه العملية. كرّس كرونينج حياته لتحسين عمليات الصب والآلات. ومن أهم إنجازاته اختراعه لعملية قولبة الأصداف، التي أتاحت تصنيع قطع أكثر دقة.

في عملية تشكيل الأصداف، تُستخدم قوالب رقيقة الجدران مصنوعة من الرمل وغراء الراتنج المتصلب بالحرارة، ويمكن التخلص منها بعد الاستخدام. وعلى عكس معظم قوالب الرمل، تتميز هذه القوالب بمتانتها وتماسكها بالراتنج. كما أنها تُحسّن دقة ونعومة سطح القطع.

كم من الوقت يستغرق إكمال صب القذائف؟

قد يستغرق إنتاج بعض القوالب المعقدة وقتًا طويلاً. بعد تركيب القالب، يكون التبريد هو الجزء الأكثر استهلاكًا للوقت. يعتمد عدد القطع التي يمكنك إنتاجها في الساعة على أساليب الأتمتة المستخدمة وحجم القالب وتعقيده. يمكنك إنتاج ما بين 5 و50 قطعة في الساعة.

كم تكلفة صب القشرة؟

في معظم الحالات، تتراوح تكلفة صبّ الأصداف بين 0.25 و0.30 دولار أمريكي للكيلوغرام. ولأنّ الرمل المحقون بالراتنج أغلى من رمل الصب العادي، فإنّ صبّ الأصداف أغلى من صبّ الرمل العادي.

هل عملية صب القشرة أكثر تكلفة من عملية الصب بالقالب؟

تعتمد التكلفة النسبية على حجم الإنتاج. بالنسبة لعمليات الإنتاج الصغيرة، يُعدّ صبّ القوالب أقل تكلفة من الصب بالقالب. ويرجع ذلك إلى أن الصب بالقالب يتطلب قوالب باهظة الثمن تُستخدم فقط لإنتاج هذا النوع من القطع. في المقابل، لا يتطلب قالب صبّ القوالب سوى الرمل والراتنج.

من ناحية أخرى، تنخفض تكلفة الصب بالقالب مع زيادة عدد القطع المُنتجة. ويرجع ذلك إلى توزيع تكلفة القالب المرتفعة على عدد أكبر من القطع. من ناحية أخرى، يتطلب الصب بالقالب الصدفي رملًا وراتنجًا جديدين في كل مرة.

لمعرفة المزيد عن تكاليف الصب بالقالب بالإضافة إلى بيانات الأسعار، راجع تكاليف صب المعادن بالقالب شرط.

كيف يتم تصنيع قوالب الصدف؟

تستغرق عملية صب القالب الصدفي وقتًا أطول من عملية صب القالب الرملي، وذلك لأنها تتطلب تحضيرًا إضافيًا قبل البدء بها. وتتم عملية الصب هذه كما يلي:

الخطوة 1: تشغيل النموذج المعدني

عند صبّ شيء ما، يلزم نموذج معدني يُراعي انكماشه ومعاملات التشغيل. عادةً ما يُشَكَّل هذا النموذج آليًا، ويأتي بنصفين. تُصنع القوالب عادةً من الحديد والصلب. كما يُعدّ الجرافيت خيارًا مناسبًا للمعادن التفاعلية.

الخطوة 2: صنع القالب

الخطوة الأولى هي تسخين القالب المعدني إلى درجة حرارة تتراوح بين ٢٣٠ و٣٤٠ درجة مئوية (٤٥٠ و٦٥٠ درجة فهرنهايت). هذه هي الخطوة الأهم في العملية. بعد ذلك، يُستخدم ستيرات الكالسيوم لمنع التصاق قشرة الرمل بالقالب.

يُعلّق النموذج بالكامل في صندوق قلاب مملوء برمل السيليكا الناعم وراتنج الفينولي المتصلب بالحرارة. ثم يُقلب صندوق القلاب رأسًا على عقب بحيث يغطي خليط الرمل والراتنج النموذج الساخن. تُسبّب حرارة النموذج المعدني تصلب الخليط، مما يُشكّل غلافًا صلبًا يتراوح سمكه بين 9 و20 مم.

بعد فترة، يُقلب النموذج والصندوق بحيث يتساقط الرمل السائب الذي لم يتصلب بعد. الآن، يبقى الغلاف المتصلب فقط ملتصقًا بالنموذج. أخيرًا، يُوضع الغلاف في الفرن للتجفيف والتصلب. ولأننا نحتاج إلى غلاف مكون من جزأين، يُصنع النصف الآخر من القالب بنفس الطريقة.

تعرف على المزيد حول تصميم قالب الصب والحصول على نصائح حول تصميم القالب.

الخطوة 3: تجميع القوالب

بعد صنع القالبين بنفس الطريقة، يمكنك تجميعهما. يمكنك تثبيتهما بالمشابك أو اللصق.

الخطوة 4: عملية الصب

قد يضع الفني الغلاف في غلاف صب أو يغطّيه بالرمل أو الحصى أو طلقة معدنية. هذا يُضيف دعمًا للغلاف ويجعله أقوى. ثم يُسكب المعدن المنصهر في القالب. يُمكن القيام بذلك يدويًا أو باستخدام آلة.

الخطوة 5: تبريد وإزالة الصب

بعد تركه لفترة، يبرد المعدن تلقائيًا. بعد أن يتصلب، يمكن للعامل كسره أو فتح القالب لإزالة المسبوكات. بعد ذلك، يُنظف المسبوكات أو يُصقل حسب مظهرها.

المواد التي يمكن استخدامها في صب القذائف

نستخدم مجموعة متنوعة من المواد في صبّ القوالب لتلبية مختلف الاحتياجات الصناعية. تدعم هذه العملية المعادن الحديدية وغير الحديدية، مما يجعلها طريقة صبّ متعددة الاستخدامات.

المعادن الحديدية

تُستخدم المعادن الحديدية عادةً في صناعة القوالب نظرًا لقوتها ومتانتها. وتشمل أنواعًا مختلفة من سبائك الفولاذ.

• الفولاذ الكربونيالفولاذ الكربوني، وهو سبيكة حديدية تحتوي على أقل من 10.5% من عناصر السبائك، يُستخدم على نطاق واسع. وتشتهر درجات مثل C20 وC25 وC30 وC45 بسهولة التشغيل ومقاومتها للتآكل.
• الفولاذ المقاوم للصدأالفولاذ المقاوم للصدأ، الذي يحتوي على ما لا يقل عن 10.5% من الكروم، يتميز بمقاومة عالية للتآكل. وتشمل أنواعه الفولاذ الفريتي، والمارتنسيتي، والأوستنيتي، والمصلد بالترسيب، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج.
• سبائك الفولاذتُستخدم أنواع الفولاذ السبائكي، مثل 20Mn و45Mn، وغيرها، لخصائصها الفريدة. وهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قوة وصلابة عاليتين.

المعادن غير الحديدية

المعادن غير الحديدية متوافقة أيضًا مع قوالب القشرة، مما يوفر مزايا مثل الوزن الأخف ومقاومة التآكل.

• سبائك الألومنيومتُستخدم سبائك الألومنيوم، مثل ASTM A356 وASTM A413 وASTM 360، عند الحاجة إلى وزن مناسب. فهي تُوفر توازنًا جيدًا بين القوة والوزن.
• النحاس وسبائك النحاس:يُقدَّر النحاس وسبائكه لكفاءته في التوصيل الكهربائي، وسهولة تصنيعه، ومقاومته للتآكل. جميع السبائك النحاسية، باستثناء النحاس الأصفر، مناسبة لصب الأصداف.

معادن أخرى متوافقة

يمكن استخدام معادن أخرى حسب متطلبات الصب. يعتمد اختيار المعدن على عوامل مثل المتانة ومقاومة التآكل والوزن.

إن تنوع المواد المتاحة لعملية تشكيل القشرة يجعلها الطريقة المفضلة لتصنيع الأجزاء المعقدة بدقة عالية.

• يتم استخدام درجات الفولاذ الكربوني (C20، C25، C30، C45) لقابليتها للتصنيع ومقاومتها للتآكل.
• تتمتع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة للتآكل وتُستخدم في البيئات القاسية.
• توفر درجات الفولاذ السبائكي قوة وصلابة عالية.
• يتم اختيار سبائك الألومنيوم لخصائصها خفيفة الوزن.
• يتم تقدير النحاس وسبائك النحاس لتوصيلها ومقاومتها للتآكل.

مزايا صب القشرة

يُفضّل الناس استخدام قوالب الصدف لإمكانية استخدامها في مواد متنوعة. كما أنها تُحسّن دقة وتشطيب أسطح القطع المُصنّعة.

وفيما يلي بعض مزايا عملية صب القالب الصدفي:

• أبعاد أكثر دقةتتميز منتجات صب القوالب الصدفية بأبعاد دقيقة للغاية. ويرجع ذلك إلى تسخين الغلاف الصلب وضغطه للحفاظ على شكله. يمكن أن تبلغ التفاوتات بين القطع المصنعة بهذه الطريقة ±0.25 مم فقط.
• تشطيب سطحي أفضلعلى عكس الصب الرملي، يلامس المعدن السائل غلافًا جافًا مغلقًا ذو سطح أملس وخالٍ من المسام. وبالتالي، يكون سطح القطعة المصبوبة أفضل وأقل عيوبًا، ويفضل أن يصل حجمها إلى ٢٫٥ ميكرون.
• أوقات تسليم قصيرةيمكن استخدام قوالب الأصداف مرارًا وتكرارًا للحصول على نفس النتائج. هذا لا يقلل فقط من أوقات الانتظار، بل يُقلل أيضًا من تكلفة إنتاج المزيد من نفس المنتج.
• انخفاض عيوب الغاز:تُستخدم كمية أكبر من المادة الرابطة مقارنةً بالطرق الأخرى. ومع ذلك، تُوفر الأنوية المجوفة رقيقة الجدران قناة طبيعية لتدفق الهواء من خلالها. تُسهّل حبيبات الرمل الخشنة في قالب الصدفة مرور الهواء، مما يُؤدي إلى صبّ أفضل.
• الأتمتةعملية صب القوالب سهلة الأتمتة، وهي مناسبة لإنتاج كميات كبيرة من المنتجات في آنٍ واحد. هناك آلات تقوم بجميع الأعمال المهمة، مثل تسخين القوالب المعدنية، وصنع القوالب، وتركيبها.
• يدعم مجموعة واسعة من المواديمكن استخدام قوالب الصدف لإنتاج معادن حديدية وغير حديدية، ما يعني إمكانية استخدامها في مواد متنوعة.

عيوب صب القشرة

لكل شيء مزاياه وعيوبه. إليكم عيوب قوالب الصدف:

• التعامل مع الوزن المحدودنظرًا لسماكة جدار قوالب القشرة الرقيقة جدًا، فإنها لا تستوعب إلا قطعًا متوسطة الحجم وثقيلة الوزن. وتستطيع هذه العملية التعامل مع قطع يتراوح وزنها بين 30 و10 كيلوغرامات (25 رطلاً).
• راتنج باهظ الثمن:راتنج الفينوليك المتصلب بالحرارة المستخدم في صب قوالب الصدف أكثر تكلفة من المادة الرابطة المستخدمة في صب الرمل التقليدي.
• تكاليف المعدات المرتفعةتتطلب هذه العملية وحدات تسخين ومعالجة مختلفة، مما يزيد تكلفتها. وفي حال استخدام نسخة آلية، تكون تكاليف رأس المال أعلى.

تطبيقات صب القشرة

تُسهّل تقنية صبّ الأصداف إنتاج قطع معدنية دقيقة في وقت قصير. ولذلك، تُستخدم عملية الصب على نطاق واسع في مجالات عديدة، مثل الطب والفضاء وصناعة السيارات.

إضافة الراتنج تجعل سطح القطعة أكثر نعومة، فلا حاجة لعمليات معالجة لاحقة مكثفة. نتيجةً لذلك، يتطلب وقتًا وجهدًا أقل، مما يُخفّض تكاليف الإنتاج الإجمالية. ولذلك، يُعدّ قولبة القشرة أفضل طريقة لتصنيع القطع المعدنية الصغيرة والمتوسطة الحجم.

استخدامات محددة لقوالب الصدف في الصناعات المختلفة:

• السيارات: كتل المحرك، رؤوس الأسطوانات، أعمدة الكامات، أعمدة الكرنك، علب ناقل الحركة
• الفضاء الجوي:شفرات التوربينات، علب التروس
• الآلات الصناعية:التروس، الصمامات، أغطية المضخات، أذرع الرافعة
• المعدات الكهربائية:أغلفة ومكونات النظام الكهربائي
• النفط والغاز: أجسام الصمامات، أجزاء دقيقة مخصصة

صب القشرة وعمليات الصب الأخرى

القولبة مصطلح أوسع، وقولبة الصدف إحدى طرق القولبة. تتضمن هذه الطريقة تشكيل مادة منصهرة ومتصلبة في قالب. وهناك طرق أخرى مشابهة جدًا، مثل الصب الرملي، والصب بالقالب، والصب الاستثماري.

الفرق بين صب الصدف والصب الرملي

هناك طريقتان لإنتاج الأشياء باستخدام قوالب الرمل: الصب الرملي والصب بقوالب الصدف. تختلف عمليات إنشاء القوالب بين الطريقتين. في الصب الرملي، يُشكّل الرمل المملوء القالب. أما في الصب بقوالب الصدف، فيكون القالب غلافًا رقيقًا مصنوعًا من الرمل والراتنج.

لأن قالب الرمل رخو، فهو أكثر عرضة لعيوب السطح والأخطاء في الأبعاد. أما قالب الصدفة، فهو رقيق وصلب، والمنتجات المصنوعة به تبدو أكثر جمالًا، كما أنه أكثر دقة.

الفرق بين صب القشرة والصب الاستثماري

في الصب، يختلف الصب الاستثماري عن صب القوالب. يُستخدم نموذج شمعي في كل مرة يُستخدم فيها الصب الاستثماري. يُجمّع نموذج الشمع في هيكل يشبه الشجرة (قنوات الشمع)، ويُغطى بطبقة من عجينة السيراميك، ثم يُصهر لتشكيل تجويف القالب.

هذا يعني أن التصميم والقالب مصنوعان من مواد مختلفة. تُصنع معظم قوالب الأصداف من المعدن. في الصب الاستثماري، تُستخدم قوالب الشمع. يستخدم الصب الاستثماري السيراميك المقاوم للحرارة، بينما يستخدم صب الأصداف قوالب الرمل.

من مزايا صبّ الصدف جودة تشطيب السطح. ومع ذلك، فإنّ تشطيب منتجات الصب الاستثماري أفضل، إذ يصل إلى 1.3 ميكرون. Yonglihao Machinery يُقدّم لك جودة عالية. خدمات الصب الاستثماري.

الفرق بين صب القشرة والصب بالقالب

صب الصدف و صب القوالب كلاهما عمليتان لصب المعادن. الفرق الرئيسي بينهما يكمن في إنتاج القالب واستخدامه. يستخدم الصب بالقالب قالبًا معدنيًا دائمًا لضغط المعدن المنصهر في تجويف القالب تحت ضغط عالٍ. أما صب القوالب، فيستخدم قالبًا مصنوعًا من الرمل والراتنج، ويُستخدم مرة واحدة فقط.

لا يتطلب صبّ القوالب الضغط العالي الذي يتطلبه الصب بالقالب، بل يستخدم قوة الراتنج لربط القالب لتحقيق نتائج دقيقة. إضافةً إلى ذلك، لا يُناسب الصب بالقالب إلا الأجزاء البسيطة المصنوعة من معادن سهلة الانصهار.

الفرق بين قولبة القشرة وقولبة الحقن

حقن البلاستيك هو تقنية صب دقيقة أخرى. إلا أنها تُستخدم بشكل رئيسي لإنتاج نسخ طبق الأصل من المواد البلاستيكية. في هذه الطريقة، يُضغط البلاستيك المصهور تحت ضغط عالٍ في قالب معدني. ثم يُترك البلاستيك ليبرد ويتصلب ليأخذ شكله النهائي.

الفرق الرئيسي بين قولبة الأصداف وقولبة الحقن يكمن في نوع المادة المستخدمة وطريقة التصنيع. في قولبة الأصداف، يُسكب المعدن المنصهر في قوالب رملية قابلة للاستهلاك. أما قولبة الحقن، فتتضمن ضغط البلاستيك في قوالب صلبة دائمة.

اتصل بنا

هل تعمل على نموذج أولي أو قطعة تتطلب صب المعادن أو حقن البلاستيك؟ دع Yonglihao Machinery تُلبّي احتياجاتك. يُمكننا تنفيذ مجموعة متنوعة من عمليات صب المعادن وحقن البلاستيك لتلبية احتياجات مشاريع مُختلفة.

إذا كنت بحاجة إلى صب المعادن، فإن خدمات صب القوالب لدينا هي الحل الأمثل لك. هذه الخدمات حاصلة على شهادة ISO 9001:2015. تخضع منتجاتنا لفحص دقيق في كل مرحلة، من مرحلة ما قبل الإنتاج وحتى الإنتاج النهائي، لضمان جودتها العالية. تواصل مع خبرائنا اليوم لإتمام مشروعك بأعلى معايير الجودة.