قوالب الصب: دليل كامل للتصميم والأنواع

يُحدد قالب الصب جودة القطعة قبل دخول المعدن إلى التجويف. يتحكم القالب في التدفق، وإزالة الهواء، وتوازن الحرارة، والقذف. يُنتج القالب الجيد قطعًا مستقرة، وأسطحًا نظيفة، وعيوبًا قليلة. كما يضمن دورة إنتاجية منتظمة. يغطي هذا الدليل القالب نفسه، حيث سنتناول ماهيته، وأجزائه، وعملية تصميمه. كما سنتناول كيفية اختيار القالب المناسب لمشروعك.

ما هو قالب الصب؟

قالب الصب هو أداة مصنوعة من الفولاذ المقسّى. يُشكّل المعدن المنصهر إلى قطعة شبه شبكية باستخدام ضغط عالٍ. يتكون القالب من نصفين. أحدهما هو نصف ثابت (ثابت). والآخر هو نصف متحرك (قاذف). يتم إغلاقها لتشكيل تجويف القطعة ويتم فتحها لتحرير الصب.

قالب الصب بالقالب ليس مجرد تجويف، بل هو نظام يتحكم في تدفق المعدن والغازات المحتبسة ودرجة الحرارة. كما يُدير عملية تحرير القطعة، مما يسمح بتصنيع نفس شكل القطعة لآلاف أو حتى ملايين الدورات.

الأنظمة والمكونات الرئيسية داخل قالب الصب

يحتوي قالب الصب على عدة أنظمة. تعمل هذه الأنظمة معًا لملء وتبريد وإخراج القطعة بتناسق. إذا كان أحد الأنظمة ضعيفًا، فغالبًا ما تظهر عيوب. قد يحدث هذا حتى مع وجود شكل تجويف صحيح. تُعد البوابات والتهوية والتبريد عناصر مهمة بشكل خاص.

• التجويف واللب: يُشكل التجويف الأسطح الخارجية للقطعة. ويُشكل القلب الأجزاء الداخلية، بما في ذلك الثقوب والتجاويف والجيوب. يؤثر تيار الهواء وتشطيب السطح في هذه المناطق على علامات القذف وثبات القطعة، كما قد يُسببان التصاق القطعة.
• قالب ثابت وقالب متحركيتصل النصف الثابت بجانب الحقن في الآلة. وغالبًا ما يحتوي على نقطة دخول المعدن، والتي تُسمى المصب. أما النصف المتحرك، فيحمل عادةً النوى ونظام القذف. يساعد هذا التصميم على بقاء الصب على الجانب المتحرك لضمان إطلاق سلس.
• نظام البوابة: يعمل نظام البوابة كنظام تحكم في حركة المعدن المنصهر. يُغذي المصبّ المجرى، ويُغذي المجرى البوابة. تتحكم البوابة في كيفية ملء التجويف. يؤثر موقع البوابة وسمكها على نمط الملء وخطوط اللحام. كما يؤثر على سرعة تجمد البوابة، مما يؤثر على الضغط والمسامية.
• التهوية والفيضان: يُتيح التهوية للهواء والغازات المحبوسة مخرجًا أثناء امتلاء التجويف. تساعد الفيضانات على احتجاز أول معدن وأكاسيد وغاز. يحدث هذا في نهاية الامتلاء. يُعد ضعف التهوية سببًا شائعًا لمسامية الغازات والحروق وعدم اكتمال الأجزاء (الطلقات القصيرة).
• قنوات التبريد: تُزيل قنوات التبريد الحرارة من فولاذ القالب، مما يُساعد على استقرار درجة حرارة القالب. كما يُقلل التصميم الجيد من البقع الساخنة والتشوهات وخطر التصاق المعدن (اللحام). كما يُؤدي إلى ثبات مدة دورة العمل.
• نظام القذف: تُزيل دبابيس القذف والأكمام والألواح الصب دون ثنيه. يجب وضع الدبابيس لتجنب ضعف الأضلاع، ورقاقة الجدران، والأسطح التجميلية.
• الشرائح/السحب الأساسية: تُنشئ الشرائح وسحبات النواة تشققات سفلية وملامح جانبية. لا يُمكن تشكيل هذه الملامح بفتح القالب بشكل مستقيم. تُضيف الشرائح قدرة، ولكنها تُسبب أيضًا نقاط تآكل. قد تكون حساسة للحرارة وتتطلب صيانة إضافية.

الأنواع الرئيسية لقوالب الصب

قالب الصب بالقالب ذو الغرفة الباردة

هذا القالب مُصمم للآلات التي يُسكب فيها المعدن في غلاف طلقات قبل الحقن. وهو خيار شائع للألمنيوم والعديد من أجزاء المغنيسيوم. وهو مناسب للصب المتوسط والكبير. يُناسب السبائك ذات درجات الانصهار العالية، ويسمح بتشكيل طلقات بأحجام أكبر. مع ذلك، عادةً ما يعمل ببطء أكثر من قوالب الحجرة الساخنة. كما أنه أكثر حساسية للتحكم في درجة الحرارة وتنظيف المعدن.

قالب الصب بالقالب ذو الغرفة الساخنة

يعمل هذا القالب مع الآلات التي يكون فيها نظام الحقن في المعدن المنصهر، مما يسمح بدورات إنتاج سريعة للغاية. يُستخدم عادةً للزنك والأجزاء الصغيرة والمعقدة التي تتطلب معدلات إنتاج عالية. يتميز بأوقات دورة قصيرة. ولكنه لا يناسب معظم أنواع الألومنيوم نظرًا لارتفاع درجة حرارة الانصهار، مما قد يُسبب تآكلًا في نظام الحقن.

قالب تجويف واحد

يُنتج القالب أحادي التجويف قطعة واحدة لكل طلقة. وهو غالبًا الخيار الأمثل للصبّات الكبيرة أو المشاريع الجديدة. فهو يُسهّل موازنة التدفق والتهوية ودرجة الحرارة. هذا أسهل من القوالب متعددة التجاويف. كما أن إنتاجه لكل دورة أقل، لذا قد تكون تكلفة القطعة أعلى في الكميات الكبيرة.

قالب متعدد التجاويف

يُنتج القالب متعدد التجاويف عدة قطع متطابقة دفعة واحدة. هذا يزيد من الإنتاج دون زيادة عدد الدورات. يُعدّ هذا القالب مثاليًا للقطع المستقرة عالية الطلب، كما أنه مناسب أيضًا عندما تكون العملية مُجرّبة. يتطلب هذا التصميم توازنًا جيدًا للمسار وتهوية منتظمة. غالبًا ما يُسبب ضعف التوازن اختلافات بين التجاويف، مما يُؤدي إلى تَسَوُّل القطع.

النموذج الأولي / قالب التشكيل السريع

يُركز قالب النموذج الأولي على السرعة والتكلفة. فهو يُساعد على التأكد من شكل القطعة وملاءمتها ووظيفتها بسرعة. قد تستخدم هذه الأدوات أجزاءً قياسيةً وتبريدًا وإخراجًا أبسط. وهي مثالية لاختبارات التصميم وعمليات الإنتاج الصغيرة. مع ذلك، عادةً ما يكون عمرها الافتراضي أقصر. وقد لا تُضاهي أداة الإنتاج الكاملة من حيث تشطيب السطح أو استقرار الدورة.

قالب الإنتاج

صُمم قالب الإنتاج للعمل المستقر وعالي الكثافة. يتميز ببوابات وتبريد وتهوية مُحسّنة. كما يتميز بخصائص للحماية من التآكل. يُعدّ فولاذ الأدوات (غالبًا من فئة H13 للألمنيوم) والمعالجة الحرارية أساسيين لعمر افتراضي طويل. يستغرق تصنيع هذه الأداة وقتًا أطول وتكلفتها الأولية أعلى. لكنها توفر المال بفضل تقليل كمية الخردة، وتقصير دورات العمل، وتقليل عدد مرات التوقف.

وحدة / قالب قائم على الإدراج

يستخدم قالب الوحدة كتل تجويف قابلة للتبديل داخل حامل قياسي. وهو مفيد لمجموعات القطع، أو تعديلات التصميم، أو القطع التي تشترك في بنية أداة واحدة. يُحسّن هذا النهج المرونة. مع ذلك، يجب التحكم في ملاءمة القطع، وتمددها الحراري، ومحاذاة الأجزاء. هذا يُساعد على تجنب الوميض وعدم تطابق القطع.

قالب القطع

قالب التشذيب هو أداة ثانية تُستخدم بعد الصب. يزيل هذا القالب المجرى وعلامات البوابة والوميض. وهو أكثر كفاءةً وثباتًا من التشذيب اليدوي، خاصةً عند العمل بكميات كبيرة. لكنه لا يُعالج مشاكل عملية الصب. إذا كان الوميض سيئًا بسبب تآكل القالب أو سوء ملاءمته، فيجب إصلاحه في قالب الصب.

سير عمل تصميم قالب الصب خطوة بخطوة

يتبع تصميم القالب الجيد سير عمل واضحًا. فهو يضمن أولًا إمكانية تصنيع القطعة، ثم يُنشئ أنظمة التدفق والتهوية والتبريد والطرد حولها. غالبًا ما يؤدي تجاهل قرارات تصنيع القالب (DFM) وخط الفصل والإصدار المبكرة إلى إعادة العمل لاحقًا.

أولاً، ابدأ بمتطلبات القطع. يشمل ذلك نوع السبيكة، وتشطيب السطح، والتفاوت المسموح به، والحجم. بعد ذلك، حدد خط الفصل واتجاه فتح القالب. تأكد من زوايا السحب واستراتيجية سمك الجدار. بعد ذلك، صمم مخطط البوابة والمسار. ثم خطط لمواضع التهوية والفائض. هذا يضمن ملءً كاملاً دون احتباس الهواء.

أخيرًا، ضع خطة التبريد لموازنة الحرارة. ثم أكمل عمليات القذف والانزلاق. هذا يضمن تحرر الصب دون أي ضرر. محاكاة CAE مفيدة جدًا هنا، حيث يمكنها التحقق من نمط التعبئة، ومخاطر احتباس الهواء، والبقع الساخنة قبل قطع أي فولاذ.

قواعد التصميم الرئيسية التي تحدد جودة القطعة

أفضل طريقة للحصول على نتائج جيدة هي ربط قواعد التصميم بالعيوب التي تمنعها. إذا لم تتمكن من شرح العيب الذي تمنعه إحدى الميزات، فقد يكون التصميم غير واضح.

قائمة التحقق العملية (استخدمها أثناء مراجعة التصميم):

• المسودة والإصدار: استخدم مسودة كافية عند تمسك القطعة بالقالب. هذا يقلل من علامات الالتصاق والسحب.
• سمك الجدار: تجنب التغيير المفاجئ من السميك إلى الرقيق. هذا يقلل من الانكماش والمسامية والتشوه.
• وضع البوابة: قم بتغذية الأجزاء السميكة أولاً. تحكّم في كيفية التقاء واجهات التدفق. هذا يقلل من الانسدادات الباردة وخطوط اللحام الضعيفة.
• التنفيس: ضع فتحات التهوية عند نهاية تدفق الغاز، وليس عند بدايته. هذا يُقلل من مسامية الغاز ويُقلل من احتراقه.
• التوازن الحراري: برّد المناطق الساخنة عمدًا. لا تُبرّد الجدران الرقيقة بشكل مفرط. هذا يُقلّل من الالتواء واللحام.
• تخطيط القاذف: ادعم الأضلاع والنتوءات أثناء القذف. تجنب الوجوه التجميلية. هذا يقلل من علامات الدبابيس والانحناء.

كيف يتم تصنيع قوالب الصب والموافقة عليها؟

يُصنع قالب الصب بالقالب من خلال عملية مُحكمة، تشمل التشغيل الآلي، والمعالجة الحرارية، والتركيب، والاختبارات. ويعتمد الاتساق على جودة بناء الأداة واختبارها، وليس فقط على نموذج CAD.

يبدأ مسار التصنيع الشائع بتجهيز فولاذ الأدوات. ثم ينتقل إلى التشغيل الآلي الخشن باستخدام الحاسب الآلي والتشطيب الدقيق. يُستخدم التفريغ الكهربائي (EDM) للتفاصيل الدقيقة. تُعطي المعالجة الحرارية الفولاذ صلابة ومقاومة للتعب. يلي ذلك تشطيب السطح، مثل التلميع، لتحسين التحرر والتآكل.

التحقق مهم في كل مرحلة. فحوصات الأبعاد تؤكد هندسة المفاتيح. فحوصات التجميع تضمن المحاذاة والخلوص المناسبين. تجربة التشغيل الأولى هي دورة تعلم، تتضمن ضبط البوابات وفتحات التهوية والتبريد حتى تُنتج الأداة أجزاءً ثابتة.

خاتمة 

في Yonglihao Machinery, ، كشخص مخصص مصنع الصب بالقالب, نحن ندرك أن قوالب الصب عالية الأداء تعمل كنظام متناسق. تضمن خبرتنا أن يُشكل الشكل الهندسي قطعتك، وأن تُملأ بالبوابات، وأن تحميها التهوية، وأن يُثبتها التبريد، وأن يُطلقها القذف - كل ذلك بدقة متناهية. من خلال تصميم كل نظام لمنع العيوب، نساعد عملاءنا على تحقيق جودة ثابتة، وأوقات دورة تشغيل متوقعة، وعمر افتراضي أطول للأداة من خلال خدمات الصب الاحترافية لدينا.

ما هو الوقت النموذجي لإنتاج قالب الصب؟

يعتمد وقت التسليم على مدى تعقيد المنتج وطريقة اختباره، وقد يتراوح بين أسابيع وأشهر. عادةً ما تُضاف مدة أطول بسبب زيادة عدد الشرائح، وضيق التفاوتات، ومتطلبات الشكل الخارجي العالية. ويعود ذلك إلى خطوات إضافية للتجهيز والتجربة.

كيف أختار بين قالب الغرفة الباردة وقالب الغرفة الساخنة؟

اختر بناءً على السبيكة وحجم القطعة أولاً. يُعدّ استخدام الحجرة الباردة خيارًا عمليًا لمعظم قطع الألومنيوم والمسبوكات الكبيرة. أما الحجرة الساخنة فهي شائعة الاستخدام في الزنك والقطع الصغيرة التي تتطلب دورات تشغيل سريعة جدًا.

لماذا يعد تصميم التهوية والفائض أمرًا بالغ الأهمية؟

يجب أن يمتلئ التجويف أثناء خروج الهواء، لا أثناء احتجازه. إذا لم يخرج الهواء عند نهاية عملية التعبئة، فستواجه مشاكل. ستتجنب المسامية والحروق والطلقات القصيرة، حتى عند الضغوط العالية.

هل أحتاج حقًا إلى سمك جدار موحد لعملية الصب بالقالب؟

نعم، يُعدّ التجانس عاملًا أساسيًا في استقرار المنتج وانخفاض نسبة الخردة فيه. تُؤدي القفزات الكبيرة في السُمك إلى ظهور بقع ساخنة وانكماش. وقد يؤدي ذلك إلى مسامية وتشوهات وعدم تناسق أبعاد الأجزاء.

هل يمكن لقالب واحد أن يدعم عمليات إنتاج أو مراجعات متعددة؟

نعم، إذا صُممت لسهولة الصيانة والتغيير. تساعد الحشوات وقطع التآكل القابلة للاستبدال والفحص الدوري على استمرارية استخدام الأداة. ولكن قد تتطلب التغييرات الرئيسية في الأجزاء تجويفًا أو حشوة جديدة.