تركز هذه المقالة على تنظيم سرعة صب السبائك وتشرح المبادئ الأساسية لتنظيم سرعة صب السبائك، أي أنه في ظل افتراض ضمان أن جودة السبائك تفي بالشروط الفنية ومعدل الإنتاج، يجب زيادة سرعة الصب قدر الإمكان لتعظيم القدرة الإنتاجية لآلة الصب. تم تحليل مبادئ التحكم في سرعة الصب للسبائك المسطحة، والسبائك المستديرة ذات القطر الصغير والمقطع العرضي الكبير، والسبائك المستديرة المجوفة، وطرق الصب المختلفة على التوالي. تم الإشارة إلى العلاقة الوثيقة بين سرعة الصب والتركيب الكيميائي للسبائك، بهدف توفير أساس نظري للتحكم المعقول في سرعة الصب في الإنتاج الفعلي.
أولاً: مقدمة
الصب هو إحدى العمليات الهامة في معالجة المعادن. تؤثر جودة السبائك بشكل مباشر على أداء وجودة المنتجات المعالجة اللاحقة. سرعة الصب، كمعلمة رئيسية في عملية الصب، لها تأثير كبير على جودة السبائك والقدرة الإنتاجية لآلات الصب. يمكن أن يضمن التنظيم المعقول لسرعة الصب ليس فقط أن جودة السبائك تفي بالمتطلبات الفنية، ولكن أيضًا تحسين كفاءة الإنتاج. لذلك، فإن دراسة مبادئ تنظيم سرعة صب السبائك لها أهمية عملية كبيرة.
ثانياً: المبادئ العامة لتنظيم سرعة صب السبائك
المبدأ الأساسي لتنظيم سرعة صب السبائك هو زيادة سرعة الصب قدر الإمكان على أساس ضمان أن جودة السبائك تفي بالشروط الفنية (بما في ذلك معدل الإنتاج)، وذلك لممارسة أقصى قدرة إنتاجية لآلة الصب. يمر هذا المبدأ عبر عملية صب أنواع مختلفة من السبائك ويعمل كأساس لصياغة خطط محددة للتحكم في سرعة الصب.
ثالثاً: مبادئ تنظيم سرعة صب أنواع مختلفة من السبائك
3.1 السبائك المسطحة
بالنسبة للسبائك المسطحة، فإن الاعتبار الأساسي في اختيار سرعة الصب هو تجنب الشقوق في السبيكة. تختلف اتجاهات التشقق البارد والتشقق الساخن بين السبائك المختلفة، وتختلف أيضًا مبادئ تنظيم سرعات الصب الخاصة بها. بالنسبة للسبائك اللينة التي ليس لديها ميل إلى التشقق البارد، مع زيادة نسبة العرض إلى السُمك للسبيكة، يجب تقليل سرعة الصب. بالنسبة للسبائك الصلبة التي لديها ميل أكبر إلى التشقق البارد، يجب زيادة سرعة الصب مع زيادة نسبة العرض إلى السُمك للسبيكة. عندما يتم تثبيت السُمك ونسبة العرض إلى السُمك للسبيكة، بالنسبة للسبائك التي لديها ميل أكبر لتطوير الشقوق الساخنة، يجب تقليل سرعة الصب. وذلك لأن نسبة العرض إلى السُمك وخصائص السبائك يمكن أن تؤثر على توزيع الإجهاد ومعدل التبريد للسبيكة أثناء عملية الصب، وبالتالي التأثير على تكوين الشقوق.
3.2 السبائك المستديرة
3.2.1 السبائك المستديرة ذات القطر الصغير والمقطع العرضي الكبير
نظرًا لصغر ميل التشقق والحجم المطلق لمنطقة الانتقال للسبائك المستديرة ذات القطر الصغير، يمكن تحديد سرعة صب أعلى في ظل حالة ضمان جودة السطح الجيدة للسبيكة. على العكس من ذلك، بالنسبة للسبائك المستديرة ذات المقطع العرضي الكبير، يجب اعتماد سرعة صب أقل. بالنسبة لنفس السبيكة، كلما زاد قطر السبيكة، انخفضت سرعة الصب. وذلك لأن السبائك ذات القطر الكبير لديها معدل تبريد أبطأ أثناء عملية الصب، وتوزيع الإجهاد الداخلي معقد، مما يجعلها عرضة للعيوب مثل الشقوق. يمكن أن يؤدي تقليل سرعة الصب إلى تقليل حدوث هذه المشكلات.
3.2.2 السبائك المستديرة المختلفة من السبائك
عندما تكون أقطار السبائك هي نفسها، يتم تصنيف سرعة الصب وفقًا للسبائك اللينة (الألومنيوم الصناعي النقي، 3A21، 5A02، إلخ)، وسبائك سلسلة 6000 (6063، 6061، 6A02، إلخ)، وسبائك المغنيسيوم العالية (5A05، 5A06، 5056، إلخ)، وسبائك سلسلة 2000 عالية المحتوى (2A11، 2A12، 2B11، إلخ)، وسبائك سلسلة 7000 عالية المحتوى (7075، 7A04، 7A09، إلخ) تتناقص بترتيب تنازلي. تختلف التركيبة الكيميائية والخصائص الفيزيائية للسبائك المختلفة، وكذلك اتجاهات التشقق الساخن والسيولة. لذلك، يجب تعديل سرعة الصب وفقًا لنوع السبيكة.
3.3 السبائك المستديرة المجوفة
بالنسبة للسبائك المستديرة المجوفة، في ظل ظروف نفس السبيكة والقطر الخارجي، تزداد سرعة الصب مع زيادة سُمك الجدار. في ظل شرط أن تكون السبيكة والقطر الداخلي هما نفس الشيء، تنخفض سرعة الصب مع زيادة سُمك الجدار. في ظل نفس الظروف الأخرى، تكون سرعة صب السبائك المستديرة المجوفة اللينة أعلى بحوالي 30٪ من سرعة السبائك المستديرة الصلبة بنفس القطر الخارجي، وسرعة صب السبائك المستديرة المجوفة الصلبة أعلى بحوالي 50٪ إلى 100٪ من سرعة السبائك المستديرة الصلبة بنفس القطر الخارجي. وذلك لأن سُمك جدار السبائك المستديرة المجوفة وخصائص السبائك ستؤثر على تبديد الحرارة وتوزيع الإجهاد، وبالتالي التأثير على اختيار سرعة الصب.
رابعاً: تأثير طرق الصب المختلفة على سرعة الصب
عند إجراء الصب العلوي الساخن، والصب الانزلاقي لبخار الزيت، والصب الكهرومغناطيسي، في ظل نفس الظروف الأخرى، تكون سرعات الصب أعلى بحوالي 10٪ -20٪، و 15٪ -25٪ و 20٪ -30٪ على التوالي من تلك الخاصة بالصب العادي. تعمل طرق الصب المتقدمة هذه على زيادة سرعة الصب عن طريق تحسين ظروف التصلب للسبائك وعملية نقل الحرارة، وبالتالي تعزيز كفاءة الإنتاج.
خامساً: تأثير التركيب الكيميائي للسبائك على سرعة الصب
ترتبط تنظيم سرعة الصب ارتباطًا وثيقًا بالتركيب الكيميائي للسبائك. بالنسبة لنفس السبيكة، في ظل بقاء معلمات العملية الأخرى دون تغيير، يمكن أن يؤدي تعديل التركيب الكيميائي للسبائك إلى زيادة سرعة الصب المسموح بها لضمان عدم تطور الشقوق في السبيكة. وذلك لأن مكونات السبائك الكيميائية ستؤثر على الخصائص الفيزيائية للسبائك مثل نقطة الانصهار والسيولة ومعامل التمدد الحراري، وبالتالي تؤثر على سلوك التصلب وتوزيع الإجهاد للسبيكة أثناء عملية الصب.
سادساً: الخاتمة
تنظيم سرعة صب السبائك هو عملية معقدة تتطلب دراسة شاملة لعوامل متعددة مثل نوع السبيكة والتركيب الكيميائي للسبائك وطريقة الصب. في الإنتاج الفعلي، يجب تحديد مبدأ التحكم في سرعة الصب المناسب بناءً على ظروف محددة لضمان جودة السبائك وكفاءة الإنتاج. في الوقت نفسه، يجب علينا البحث واستكشاف عمليات وأساليب صب جديدة لتعديل التركيب الكيميائي للسبائك، وزيادة تحسين التحكم في سرعة الصب، وتحسين جودة السبائك وكفاءة الإنتاج.
من خلال البحث في مبادئ تنظيم سرعة صب أنواع مختلفة من السبائك، يمكننا فهم العلاقات المتبادلة بين العوامل المختلفة في عملية الصب بشكل أفضل وتوفير التوجيه العلمي للإنتاج الفعلي. يمكن للبحث المستقبلي أن يتعمق أكثر في العلاقة الكمية بين التركيب الكيميائي للسبائك وسرعة الصب، بالإضافة إلى تأثير عمليات الصب الجديدة على سرعة الصب وجودة السبائك، مما يوفر دعمًا أقوى لتطوير صناعة الصب.
