تحليل التشققات في قوالب الصب: الأسباب والتصنيف والوقاية
التشقق عيب هيكلي خطير في مكونات الصب، يؤثر بشكل مباشر على سلامة المنتج وعمره الافتراضي. تتطلب الوقاية الفعالة فهمًا عميقًا لآلية العطل. تُقدم هذه المقالة رؤى تقنية أساسية حول تشققات الصب لمساعدة المتخصصين في هذا المجال على تحديد المشكلة وحلها من جذورها.
1. تصنيف الشقوق: الشقوق الساخنة مقابل الشقوق الباردة
أولاً، من المهم التمييز بين نوعين مختلفين تمامًا من الشقوق، حيث تشير خصائصهما مباشرة إلى سبب حدوثهما:
الدموع الساخنة (التشقق الساخن):تحدث عند درجات حرارة عالية خلال المراحل النهائية من التصلب، بسبب انكماش معوق. المعرف الرئيسي هوسطح الكسر المؤكسد ذو اللون الرمادي الداكنعادةً ما يكون مسار التشقق غير منتظم ويتبع حدود الحبيبات (بين الحبيبات). وهذا هو النوع الأكثر شيوعًا من التشققات في عمليات الصب بالقالب.
الشقوق الباردة:تتشكل بعد تبريد الصب إلى درجات حرارة منخفضة. تحدث هذه الكسر بشكل رئيسي بسبب الإجهادات الميكانيكية أثناء القذف أو الإجهادات المتبقية العالية. سطح الكسر هوغير مؤكسد، يظهر بريقًا معدنيًا لامعًا. يكون الشق مستقيمًا في أغلب الأحيان وقد ينتشر عبر الحبوب نفسها (عبر الحبيبات).
2. الأسباب الرئيسية للتشقق
إن تشكل الشقوق هو نتيجة للتفاعل بين المواد والأدوات وعوامل العملية.
العوامل المعدنية:
——تركيب السبائك:إن السبائك ذات نطاق التصلب الواسع، والشوائب الضارة (على سبيل المثال، محتوى الحديد العالي)، أو نسبة غير مناسبة من العناصر الرئيسية (على سبيل المثال، السيليكون في سبائك ال-سي) سيكون لها ميل أعلى للتمزق الساخن.
——عملية الصهر:يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة حرارة المصهور أو الاحتفاظ به لفترة طويلة إلى تكوين بنية حبيبية خشنة، مما يقلل من قوة السبائك ومرونتها في درجات الحرارة العالية.
عوامل تصميم الأدوات والأجزاء:
——التصميم الهيكلي السيئ:تعد التغييرات المفاجئة في سمك الجدار والزوايا الداخلية الحادة مع نصف قطر شرائح غير كافية من المصادر الرئيسية لتركيز الإجهاد، مما يجعل هذه المناطق عرضة للتشقق.
——درجة حرارة القالب غير المتوازنة:يؤدي ارتفاع درجة الحرارة الموضعي في القالب إلى إنشاء بقع ساخنة للغاية. تتصلب هذه المناطق أخيرًا ويتم فصلها عن طريق الأقسام الصلبة المحيطة، مما يؤدي إلى التمزقات.
——نظام الطرد:يمكن أن تؤدي زوايا السحب غير الكافية أو التوزيع غير المتساوي لدبابيس القذف إلى ممارسة ضغط ميكانيكي غير موحد على الجزء أثناء القذف، مما يتسبب في حدوث شقوق باردة.
3. استراتيجيات الوقاية المنهجية
إن منع التشقق يتطلب اتباع نهج منهجي:
تحسين التصميم:تأكد من الحصول على سمك جدار موحد في تصميم الجزء واستخدم نصف قطر شرائح سخية في جميع التحولات.
مواد التحكم:اختر السبائك ذات قابلية التمزق الحراري المنخفضة وقم بإدارة عملية الذوبان بشكل صارم لضمان التركيب المناسب وبنية الحبيبات الدقيقة.
تحسين العملية:حسّن التوازن الحراري للقالب لتجنب النقاط الساخنة. اضبط أوقات التثبيت المناسبة وتسلسل فتح القالب لضمان متانة الصب قبل القذف.
إتقان الأدوات:تصميم نظام إخراج متوازن ومستقر يضمن إطلاق الأجزاء بشكل سلس وموحد.
في ملخصإن التحكم في الشقوق جهدٌ منهجيٌّ يشمل تصميم الأجزاء، وعلم المواد، وهندسة القوالب، ومراقبة العمليات. ولا يُمكن القضاء على عيوب الشقوق جذريًا إلا بإدارة كل مرحلة من هذه المراحل بدقة.
